液滴吐出装置及び吐出方法
【課題】簡単な構造にて配管部に沈降した内在物を再度分散または溶解する液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】ノズル２４から基板７に機能液を液滴にして吐出する液滴吐出ヘッド２０と、液滴吐出ヘッド２０に供給する機能液を収容する収容タンク１６と、収容タンク１６から液滴吐出ヘッド２０へ機能液３２を流動させる第２チューブ２９と、第２チューブ２９の少なくとも一部を揺動または振動させるヘッド昇降装置１８と、基板７と液滴吐出ヘッド２０とを相対移動させるキャリッジ１３と、を有し、第２チューブ２９の少なくとも一部には緩斜面または水平面が形成されている。
【解決手段】ノズル２４から基板７に機能液を液滴にして吐出する液滴吐出ヘッド２０と、液滴吐出ヘッド２０に供給する機能液を収容する収容タンク１６と、収容タンク１６から液滴吐出ヘッド２０へ機能液３２を流動させる第２チューブ２９と、第２チューブ２９の少なくとも一部を揺動または振動させるヘッド昇降装置１８と、基板７と液滴吐出ヘッド２０とを相対移動させるキャリッジ１３と、を有し、第２チューブ２９の少なくとも一部には緩斜面または水平面が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置及び吐出方法にかかわり、特に、配管内で沈降する内在物を再分散する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに対して液滴を吐出する装置として、インクジェット式の液滴吐出装置が知られている。液滴吐出装置は、基板等のワークを載置してワークを一方向に移動させるテーブルと、テーブルの上方位置においてテーブルの移動方向と直交する方向に配置されたガイドレールに沿って移動するキャリッジとを備えている。キャリッジにはインクジェットヘッド（以下、液滴吐出ヘッドと称す）が配置され、液滴吐出ヘッドはワークに対して機能液を液滴にして吐出し塗布していた。
【０００３】
機能液には溶媒または分散媒に各種の内在物を分散または溶解させて形成される。内在物が分散媒に分散している場合や溶質が析出するとき、時間の経過に伴い、内在物が沈降することがある。そして、機能液に分散または溶解している内在物の濃度が薄くなる。例えば、機能液の内在物が顔料インクの場合には、顔料粒子が沈降することにより液中に分散する顔料粒子濃度が低くなるので、塗布したインクの色が薄くなる。従って、内在物の沈降を防止する為に機能液を攪拌する必要がある。
【０００４】
配管に内在物が沈降することを防止する方法が特許文献１に開示されている。それによると、機能液を流動させる配管は循環経路とし、循環ポンプにて機能液を循環させる。そして、循環経路にタンクから機能液を供給するときには、複数の電磁弁を切り替えて機能液の圧力を調整していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４６８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配管部にて循環経路環状に形成し、ポンプ及び電磁弁等を駆動させて機能液を循環させる場合には循環させるために複雑な機構及び制御装置が必要である。そこで、簡単な構造にて配管部に沈降した内在物を再度分散または溶解する装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかる液滴吐出装置であって、ノズルからワークに液状体を液滴にして吐出する吐出部と、前記吐出部に供給する前記液状体を収容する液状体収容部と、前記液状体収容部から前記吐出部へ前記液状体を流動させる配管部と、前記配管部の少なくとも一部を揺動または振動させる攪拌部と、を有し、前記配管部の少なくとも一部には緩斜面または水平面が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この液滴吐出装置によれば、液状体収容部に液状体が収容されている。そして、配管部を通って液状体収容部から吐出部へ液状体が流動する。吐出部はノズルからワークに液状体を液滴にして吐出する。液状体に内在物が分散または溶解しているとき、内在物の一部が沈降して沈殿する場合がある。配管部には緩斜面または水平面が形成されているので、沈殿した内在物は緩斜面または水平面に堆積する。攪拌部が配管部の少なくとも一部を揺動または振動させるとき、沈殿した内在物を液状体中に分散または溶解することができる。
【００１０】
配管部を環状に形成し、ポンプ等を駆動させて液状体を循環させることにより内在物の沈降を防止する方法がある。この方法に比べて、簡単な構造にて沈降した内在物を分散または溶解することができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記配管部の少なくとも一部は螺旋状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この液滴吐出装置によれば、配管部が螺旋状に形成されている。従って、配管部において緩斜面となる場所を多く設けることができる。従って、内在物が沈殿する場所が多くできる為、小さい面積に沈殿物が集中する場合に比べて、揺動または振動させたときに沈殿した内在物を液状体中に分散または溶解し易くすることができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記攪拌部は前記配管部を鉛直方向に揺動または振動させることを特徴とする。
【００１４】
この液滴吐出装置によれば、配管部に内在物が沈殿するとき、沈殿した内在物が鉛直方向に揺動または振動される。沈殿した内在物と液状体とは鉛直方向に隣接して位置するので、水平方向に揺動または振動する方法に比べて容易に分散または溶解させることができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記ノズルと前記ワークとの距離を変更する間隔変更部を有し、前記間隔変更部は前記吐出部と前記配管部とを鉛直方向に移動することにより、前記攪拌部を兼ねることを特徴とする。
【００１６】
この液滴吐出装置によれば、間隔変更部が攪拌部を兼ねている。従って、間隔変更部と攪拌部とを備える構成に比べて簡単な構成にすることができる。
【００１７】
［適用例５］
本適用例にかかる吐出方法であって、ノズルが形成された吐出部をワークに対して移動しながら、前記ノズルから前記ワークに液状体を液滴にして吐出する吐出工程と、前記ノズルから前記液滴を吐出せずに前記吐出部を移動する移動工程と、前記吐出部と接続され前記液状体を供給する配管部の内部に位置する前記液状体を攪拌する攪拌工程と、を有し、前記移動工程と前記攪拌工程とは少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする。
【００１８】
この吐出方法によれば、移動工程と攪拌工程とが並行して行われる。従って、移動工程を行った後に攪拌工程を行う場合に比べて短い時間で移動工程と攪拌工程とを行うことができる。その結果、生産性良く移動工程と攪拌工程とを行うことができる。
【００１９】
［適用例６］
上記適用例にかかる吐出方法において、前記吐出部の内部に位置する前記液状体を排出し、攪拌された前記配管部の前記液状体を前記吐出部の内部に流入させる排出工程を有し、前記排出工程は前記攪拌工程の後に行われることを特徴とする。
【００２０】
この吐出方法によれば、攪拌工程にて配管部の内部に位置する液状体を攪拌する。そして、攪拌工程の後に排出工程において攪拌された配管部の液状体を吐出部の内部に流入させている。従って、液滴吐出ヘッド内の液状体を排出して、内在物が沈降していない液状体を液滴吐出ヘッド内に供給することができる。その結果、配管部の内部に位置する液状体を排出しない為、省資源な方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態にかかわる液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】（ａ）は、ヘッドユニットを示す模式側断面図、（ｂ）はヘッドユニットを示す模式正面図、（ｃ）は、ヘッドユニットを示す模式底面図。
【図３】（ａ）はチューブの動作を説明するための模式図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図、（ｃ）は、吸引装置の構造を示す要部模式断面図。
【図４】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図５】描画作業を示すフローチャート。
【図６】描画方法を説明するための模式図。
【図７】描画方法を説明するための模式図。
【図８】第２の実施形態にかかわるヘッドユニットを示す模式側断面図。
【図９】第３の実施形態にかかわるヘッドユニットを示す模式側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２３】
（第１の実施形態）
本実施形態における特徴的な液滴吐出装置とこの液滴吐出装置を用いて液滴を吐出する方法との特徴的な例について図１〜図７に従って説明する。液滴吐出装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。
【００２４】
（液滴吐出装置）
図１は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１により膜を構成する材料を含む機能液が吐出されて塗布される。図１に示すように液滴吐出装置１は直方体状に形成された基台２を備えている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ方向とし、水平面内にてＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、鉛直方向をＺ方向とする。
【００２５】
基台２の上面２ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する図示しない直動機構を備えたステージ４が取付けられている。ステージ４が移動するＹ方向を副走査方向４ａとする。副走査方向４ａの走査は往復移動を意味する。そして、副走査は改行を行うことを示す。従って、副走査方向４ａは改行するためにステージ４が移動する方向を示す。この直動機構の種類は、特に限定されないが、サーボモーターとボールネジとを組み合わせて構成することができる。他にも、リニアモーターを採用しても良い。
【００２６】
さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行に副走査位置検出装置５が配置され、ステージ４の副走査方向４ａの位置が計測できるようになっている。そのステージ４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。操作者が載置面６にワークとしての基板７を載置して所定の位置に位置決めする。その後、基板チャック機構により基板７は載置面６に固定される。
【００２７】
基台２のＸ方向両側には、一対の支持台８ａ，８ｂが立設されている。その一対の支持台８ａ，８ｂにはＸ方向に延在する架橋部材９及び案内部材１１が架設されている。架橋部材９には一対の撮像装置１０が配置されている。そして、撮像装置１０と対向する場所に基板７が位置するときに撮像装置１０は基板７を撮像することが可能になっている。撮像装置１０は落射照明装置とオートフォーカス装置とを備えている。従って、撮像装置１０は基板７を鮮明に撮像することができる。基板７上には一対のマーク７ａが配置され、撮像装置１０がマーク７ａを撮影する。そして、載置面６に対する基板７の位置を検出する。
【００２８】
案内部材１１は、その長手方向の幅がステージ４のＸ方向の長さよりも長く形成され、その一端が支持台８ａ側に張り出すように形成されている。案内部材１１の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール１２がＸ方向全幅にわたり凸設されている。そして、案内レール１２に沿って略角柱状に形成された移動部としてのキャリッジ１３が配置されている。キャリッジ１３は直動機構を備え、Ｘ方向に走査可能となっている。この直動機構の種類は、特に限定されないが、例えば、リニアモーターを採用することができる。キャリッジ１３が走査するＸ方向を主走査方向１３ａとする。主走査方向１３ａの走査は往復移動を意味する。そして、主走査は描画しながら描画する場所を移動することを示す。従って、主走査方向１３ａは描画するためにキャリッジ１３が移動する方向を示す。案内部材１１とキャリッジ１３との間には、主走査位置検出装置１４が配置され、キャリッジ１３の主走査方向１３ａの位置が計測可能になっている。
【００２９】
キャリッジ１３の基板７側にはヘッドユニット１５が配置されている。ヘッドユニット１５の基板７側には液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが凸設されている。
【００３０】
キャリッジ１３の図中上側には液状体収容部としての収容タンク１６が３個配置されている。各収容タンク１６には異なる種類の機能液が収容されている。ヘッドユニット１５の液滴吐出ヘッドと収容タンク１６とは図示しないチューブにより接続され、収容タンク１６内の機能液がチューブを介して液滴吐出ヘッドに供給される。
【００３１】
機能液は樹脂材料、溶媒または分散媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や、親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。機能液の樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。溶媒または分散媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。機能液を液滴吐出ヘッドから吐出し易い粘度にすることにより、液滴吐出ヘッドは安定して機能液を吐出することができるようになる。本実施形態では、例えば、主材料に顔料を添加した機能液が各収容タンク１６に収容されている。
【００３２】
機能液に顔料等の粒子が分散しているとき、粒子が沈降する場合がある。例えば、白色顔料に酸化チタンを用いるとき、酸化チタンの粒子が沈降する現象が見られる。酸化チタンの粒子がチューブの底に沈降した状態で機能液を液滴にして吐出するとき、着弾した液滴に含まれる酸化チタンの粒子数が少ないので薄い白色になるという問題が生ずる。この問題を解決するために、機能液を所定の時間間隔で攪拌して酸化チタンの濃度を維持する必要がある。
【００３３】
基台２の図中左側の側面であって案内部材１１と対向する場所には保守装置１７が配置されている。この保守装置１７には液滴吐出ヘッドをクリーニングする機構が配置されている。そして、保守装置１７が液滴吐出ヘッドをクリーニングすることにより、液滴吐出ヘッドから液滴を正常に吐出可能な状態に保つことが可能になっている。
【００３４】
図２（ａ）は、ヘッドユニットを示す模式側断面図であり、図２（ｂ）はヘッドユニットを示す模式正面図である。図２（ｃ）は、ヘッドユニットを示す模式底面図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すようにキャリッジ１３の図中上側には３個の収容タンク１６が配置されている。キャリッジ１３の内部には空洞が形成され、キャリッジ１３の内壁には攪拌部及び間隔変更部としてのヘッド昇降装置１８を介してヘッドユニット１５が配置されている。ヘッド昇降装置１８は直動機構を備えている。この直動機構は特に限定されないが、パルスモーター１８ａとボールネジとを組み合わせて構成することができる。他にも、リニアモーターを採用しても良い。
【００３５】
ヘッドユニット１５の内部には空洞が形成され、ヘッドユニット１５は上側に開口する箱状となっている。ヘッドユニット１５の内側の側壁においてヘッド昇降装置１８と対向する場所にはヘッドユニット位置検出装置１９が配置されている。ヘッドユニット位置検出装置１９は内部にスケールを備え、キャリッジ１３に対するヘッドユニット１５のＺ方向の位置を検出する。キャリッジ１３に対するヘッドユニット１５の位置を検出して、ヘッド昇降装置１８を駆動することによりキャリッジ１３に対してヘッドユニット１５を所望の場所に移動させることができる。
【００３６】
ヘッドユニット１５の基板７側には３個の吐出部としての液滴吐出ヘッド２０が配置されている。液滴吐出ヘッド２０の個数は特に限定されず、吐出する機能液の種類に合わせて設定する。液滴吐出ヘッド２０の下面には、それぞれノズルプレート２３が備えられている。そのノズルプレート２３には、それぞれ複数のノズル２４がＹ方向に所定の間隔で配列されている。
【００３７】
ヘッドユニット１５の内部には支持部２５を介してヘッド駆動回路２６と圧力調整部２７とが配置されている。ヘッド駆動回路２６は液滴吐出ヘッド２０を駆動する電気回路であり、ヘッド駆動回路２６は液滴吐出ヘッド２０に駆動信号を出力する。圧力調整部２７は第１チューブ２８により液滴吐出ヘッド２０と接続され、配管部としての第２チューブ２９により収容タンク１６と接続されている。圧力調整部２７は、液滴吐出ヘッド２０に供給される機能液の圧力を調整する機能を有し、液滴吐出ヘッド２０が吐出した量と同量の機能液を液滴吐出ヘッド２０に流動する。
【００３８】
収容タンク１６、第２チューブ２９、圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０は各３個配置されている。そして、各収容タンク１６に収容された機能液は第２チューブ２９、圧力調整部２７、第１チューブ２８を通過して各液滴吐出ヘッド２０に供給される。
【００３９】
図３（ａ）はチューブの動作を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、第２チューブ２９は螺旋状に形成されている。そして、第２チューブ２９内の基板７側の面を底面２９ａとするとき、底面２９ａは緩斜面となっている。そして、機能液に内在する内在物が沈降するとき、底面２９ａに内在物が沈殿した沈殿物３０が堆積する。ヘッド昇降装置１８がヘッドユニット１５を鉛直方向に昇降させることにより、ヘッドユニット１５を揺動させる。このとき、第２チューブ２９の螺旋状となっている部分が鉛直方向に伸縮する。その結果、第２チューブ２９が揺動させられることにより、沈殿物３０は攪拌される。
【００４０】
上記のようにヘッド昇降装置１８は第２チューブ２９を鉛直方向に揺動させる機能を備えている。さらに、液滴吐出ヘッド２０を昇降させることにより、ノズルプレート２３と基板７との距離を変更する機能も備えている。
【００４１】
図３（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート２３の上側であってノズル２４と相対する位置には、キャビティ３１が形成されている。そして、キャビティ３１には収容タンク１６に収容されている液状体としての機能液３２が供給される。キャビティ３１の上側には、上下方向に振動して、キャビティ３１内の容積を拡大縮小する振動板３３と、上下方向に伸縮して振動板３３を振動させる圧電素子３４が配設されている。
【００４２】
液滴吐出ヘッド２０が圧電素子３４を制御駆動するためのノズル駆動信号をヘッド駆動回路２６から受けると、圧電素子３４が上下方向に伸縮する。そして、圧電素子３４は振動板３３を振動させるので、振動板３３と隣接するキャビティ３１の容積が拡大縮小する。それにより、キャビティ３１内に供給された機能液３２のうち縮小した容積分の機能液３２がノズル２４を通り、液滴３５となって吐出される。液滴吐出装置１はステージ４とキャリッジ１３とを走査する。そして、ノズル２４が所定の場所に位置するときに液滴３５を吐出することにより、所望のパターンを描画することができる。
【００４３】
図３（ｃ）は、吸引装置の構造を示す要部模式断面図である。保守装置１７を構成する要素の１つに吸引装置３６がある。吸引装置３６は液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出する装置である。キャビティ３１内の機能液３２が経時変化により粘度が変わるときや内在物が沈降するときに液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出する。このときに吸引装置３６を用いる。図３（ｃ）に示すように、吸引装置３６は基台３７を備えている。基台３７と隣接して図中左側には真空ユニット３８が配置されている。真空ユニット３８は真空ポンプ、モーター、タンク、電磁弁等から構成されている。真空ポンプは羽根車を備え、モーターは羽根車を回転する。そして、真空ポンプはタンク内の空気を排気してタンク内の気圧を負圧に下げる。真空ユニット３８はタンク内の気圧が所定の気圧になったとき電磁弁を閉じることにより、タンク内の気圧を負圧に維持する。
【００４４】
基台３７の上には吸引タンク３９が配置されている。吸引タンク３９の上側の中央には開口部３９ａが形成され、開口部３９ａには液受け板４０が配置されている。液受け板４０は多孔質の軟質材料により形成されている。そして、液受け板４０に機能液３２が当たるとき、機能液３２が跳ね返り難くなっている。液受け板４０の上には矩形の枠状の吸着部４１が配置されている。吸着部４１は弾性材料にて形成され、押圧されると変形する。吸着部４１の材料は、特に限定されないが機能液３２によって変質しない弾性材料であれば良い。例えば、シリコンゴムを採用することができる。
【００４５】
吸引タンク３９の図中左上には排気口３９ｂが形成され、排気口３９ｂと真空ユニット３８とが配管４２により接続されている。そして、真空ユニット３８は配管４２を通じて吸引タンク３９内の空気を排気する。吸引タンク３９の図中右下にはドレイン口３９ｃが形成され、ドレイン口３９ｃにはバルブ３９ｄが設置されている。そして、吸引タンク３９内に機能液３２が溜まるときバルブ３９ｄを開くことにより、吸引タンク３９内の機能液３２をドレイン口３９ｃから排出することができる。
【００４６】
ヘッドユニット１５の圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内において機能液３２の内在物が沈降するとき、圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出する。このとき、まず、キャリッジ１３及びヘッド昇降装置１８を駆動することにより、液滴吐出ヘッド２０を吸着部４１に押圧する。次に、真空ユニット３８を作動して吸引タンク３９内を負圧にする。このとき、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２が吸引されて、液受け板４０に排出される。液受け板４０に吐出された機能液３２は吸引タンク３９内に滴下し、吸引タンク３９内に溜められる。吸引装置３６が圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引した後、真空ユニット３８は電磁弁を切り替えて、吸引タンク３９内の気圧を大気圧に戻す。
【００４７】
図４は、液滴吐出装置の電気制御ブロック図である。図４において、液滴吐出装置１は液滴吐出装置１の動作を制御する制御部としての制御装置４５を備えている。そして、制御装置４５はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）４６と、各種情報を記憶するメモリー４７とを備えている。
【００４８】
主走査駆動装置４８、主走査位置検出装置１４、副走査駆動装置４９、副走査位置検出装置５は入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を介してＣＰＵ４６に接続されている。さらに、液滴吐出ヘッド２０を駆動するヘッド駆動回路２６、ヘッドユニット１５を昇降するヘッド昇降装置１８、ヘッドユニット１５の位置を検出するヘッドユニット位置検出装置１９も入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を介してＣＰＵ４６に接続されている。他にも、撮像装置１０、入力装置５２、表示装置５３、保守装置１７も入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を介してＣＰＵ４６に接続されている。
【００４９】
主走査駆動装置４８はキャリッジ１３を駆動する装置であり、副走査駆動装置４９はステージ４を駆動する装置である。主走査位置検出装置１４がキャリッジ１３の位置を検出し、主走査駆動装置４８がキャリッジ１３を駆動することにより、キャリッジ１３を精度良く走査することが可能となっている。同じく、副走査位置検出装置５がステージ４の位置を検出し、副走査駆動装置４９がステージ４を駆動することにより、ステージ４を精度良く走査することが可能になっている。
【００５０】
入力装置５２は液滴３５を吐出する各種加工条件を入力する装置であり、例えば、基板７に液滴３５を吐出する座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置５３は加工条件や作業状況を表示する装置であり、表示装置５３に表示される情報を基に、操作者は入力装置５２を用いて操作を行う。保守装置１７はＣＰＵ４６の指示信号に従って液滴吐出ヘッド２０の保守を行う装置である。保守装置１７は液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引したり、ノズルプレート２３を拭き取る機能を備えている。ＣＰＵ４６はキャリッジ１３を保守装置１７と対向する場所に移動させた後、保守装置１７に保守の指示信号を出力する。保守装置１７は指示信号を入力し、指示信号に従って液滴吐出ヘッド２０の保守を行う。
【００５１】
メモリー４７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト５４を記憶する記憶領域や、基板７上に吐出する液滴３５の着弾位置の座標データである吐出位置データ５５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、液滴吐出ヘッド２０を駆動するときの駆動信号である駆動信号データ５６を記憶するための記憶領域や、収容タンク１６や第２チューブ２９内の機能液３２を攪拌する条件のデータである攪拌関連データ５７の記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ４６のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００５２】
ＣＰＵ４６は、メモリー４７内に記憶されたプログラムソフト５４に従って、基板７の表面の所定位置に液滴３５を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として液滴吐出ヘッド２０から液滴３５を吐出するための演算を行う吐出演算部５８を有する。
【００５３】
吐出演算部５８を詳しく分割すれば、キャリッジ１３を主走査方向へ所定の速度で走査移動させるための制御をする主走査制御部５９と、基板７を副走査方向へ所定の移動量で移動させるための制御をする副走査制御部６０を有する。さらに、吐出演算部５８は液滴吐出ヘッド２０内の複数あるノズル２４から液滴３５を吐出させるノズル２４を選択する吐出制御部６１等を有する。吐出制御部６１は選択したノズル２４に対応する圧電素子３４を作動させて液滴３５を吐出させる。
【００５４】
他にも、ＣＰＵ４６はビットマップ演算部６４を有する。ビットマップは基板７上に着弾する液滴３５の位置データを示す。そして、ビットマップ演算部６４は載置面６における基板７の位置とステージ４及びキャリッジ１３の移動速度のデータを用いてビットマップの演算を行う。他にも、ＣＰＵ４６は吸引判断部６５を有する。吸引判断部６５は液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引する時期を演算する。他にも、ＣＰＵ４６は攪拌制御部６６を有する。攪拌制御部６６はヘッドユニット１５を鉛直方向に揺動させる制御をすることにより収容タンク１６内の機能液３２を攪拌させる。他にも、ＣＰＵ４６は保守装置１７を制御する保守装置制御部６７を有する。
【００５５】
尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ４６を用いてプログラムソフトで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（ハードウェア）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。
【００５６】
（描画方法）
次に、上述した液滴吐出装置１を用いて、描画する方法について図５〜図７にて説明する。図５は、描画作業を示すフローチャートであり、図６及び図７は、描画方法を説明するための模式図である。
【００５７】
図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１は給材工程に相当する。この工程は、操作者が載置面に基板を配置して位置決めして固定した後に基板の位置を検出する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ４の各ステップとステップＳ２とは並行して行なわれる。ステップＳ２は攪拌工程に相当する。この工程は、鉛直方向に第２チューブを伸縮させることにより第２チューブ内の機能液を攪拌する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ３は排出判断工程に相当する。この工程は、液滴吐出ヘッド内の機能液を排出するか否かを判断する工程である。機能液の排出を行うときステップＳ４に移行する。機能液を排出しないときステップＳ６に移行する。ステップＳ４は、移動工程に相当し、液滴吐出ヘッドを吸引装置と対向する場所に移動する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、排出工程に相当し、液滴吐出ヘッド内の機能液を排出する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ４の移動工程とステップＳ５の排出工程とを合わせたステップがステップＳ１１の保守工程に相当し、液滴吐出ヘッドを保守する工程の一部となっている。ステップＳ６は吐出工程に相当する。この工程は、キャリッジとステージとを走査しながら液滴を吐出することにより描画する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は除材工程に相当する。この工程は、載置面から基板を移動する工程である。基板を移動して描画作業を終了する。
【００５８】
次に、図６及び図７を用いて、図５に示したステップと対応させて、描画方法を詳細に説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ステップＳ１の給材工程に対応する図である。図６（ａ）に示すように、ステップＳ１において、主走査駆動装置４８は液滴吐出ヘッド２０と対向しない場所にステージ４を移動させる。次に、操作者は載置面６上に基板７を載置する。基板７の移動は操作者が手を使って移動して良い。基板７が大きい場合には図示しない移動専用ロボットを用いて基板７を移動しても良い。続いて、操作者は基板７の位置を調整した後、吸引式の基板チャック機構を作動させることにより基板７を載置面６に固定する。
【００５９】
次に、図６（ｂ）に示すように、撮像装置１０と対向する場所にマーク７ａが位置するようにステージ４を移動させる。そして、撮像装置１０がマーク７ａを撮影し、撮影した画像をメモリー４７に出力する。さらに、副走査位置検出装置５がステージ４の位置を検出してメモリー４７に出力する。ＣＰＵ４６はマーク７ａを撮影した画像データとステージ４の位置データとを用いて載置面６における基板７の位置を演算する。次に、ビットマップ演算部６４は基板７の位置の演算結果を用いて液滴３５を吐出する位置を演算する。従って、基板７が配置された位置に対応して描画することができる。このステップＳ１において、キャリッジ１３及びステージ４を移動する工程も移動工程に相当する。
【００６０】
図６（ｃ）はステップＳ２の攪拌工程に対応する図である。図６（ｃ）に示すように、ステップＳ２において、攪拌制御部６６はヘッド昇降装置１８を駆動することによりヘッドユニット１５を上下に揺動させる。そして、第２チューブ２９を上下に伸縮させることにより第２チューブ２９内の機能液３２を攪拌させる。その結果、第２チューブ２９内では沈殿物３０が機能液３２内に分散させられる。
【００６１】
図６（ｄ）は、ステップＳ３の排出判断工程を説明するための模式図であり、各工程を行うタイムチャートを示している。図６（ｄ）において、縦軸は各工程を示し、横軸は時間の経過を示している。時間は左から右へ推移する。尚、説明を簡便にするためにステップＳ２の攪拌工程、ステップＳ３の排出判断工程、ステップＳ４の移動工程は省略した。工程推移線７０は時間の経過に伴い作業工程が推移する様子を示している。工程推移線７０が示すように、作業工程は２つの型に分けられる。第１の型はステップＳ１の給材工程、ステップＳ５の排出工程、ステップＳ６の吐出工程、ステップＳ７の除材工程の順に行う工程の型である。そして、第２の型はステップＳ１の給材工程、ステップＳ６の吐出工程、ステップＳ７の除材工程の順に行う工程の型である。つまり、第１の型ではステップＳ５の排出工程が行われ、第２の型ではステップＳ５の排出工程が行われない。
【００６２】
制御装置４５は計時機能を備えている。そして、保守装置制御部６７は計時機能を用いてステップＳ５の排出工程が行われてから現在時刻７１までの時間である排出後経過時間７２を検出する。さらに、保守装置制御部６７は経時機能を用いてステップＳ６の吐出工程が行われてから現在時刻７１までの時間である吐出後経過時間７３を検出する。メモリー４７の攪拌関連データ５７には経時判定値７４が記憶されている。そして、吸引判断部６５は排出後経過時間７２及び吐出後経過時間７３を経時判定値７４と比較する。そして、排出後経過時間７２と吐出後経過時間７３とが経時判定値７４以上であるときステップＳ５の排出工程を行う判断をする。換言すれば、吸引判断部６５は排出後経過時間７２及び吐出後経過時間７３が経時判定値７４に達しないときステップＳ５の排出工程を行なわない判断をする。
【００６３】
図７（ａ）はステップＳ４の移動工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ４において、主走査制御部５９はキャリッジ１３を主走査方向１３ａに移動させることにより、液滴吐出ヘッド２０を吸引装置３６と対向する場所に移動させる。
【００６４】
図７（ｂ）はステップＳ５の排出工程に対応する図である。図７（ｂ）に示すように、ステップＳ５において、保守装置制御部６７はヘッド昇降装置１８を駆動することにより、液滴吐出ヘッド２０を下降させる。そして、液滴吐出ヘッド２０を吸着部４１に押圧させる。次に、保守装置制御部６７は真空ユニット３８を駆動させることにより、吸引タンク３９内を負圧にする。そして、圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出させる。
【００６５】
ステップＳ３の排出判断工程及びステップＳ４の移動工程と並行してステップＳ２の攪拌工程が行われている。従って、第２チューブ２９内では機能液３２が攪拌されているので、内在物は機能液３２に分散されている。ステップＳ５の排出工程にて圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内に流入する機能液３２は第２チューブ２９から流入するので、内在物が分散した機能液３２となっている。
【００６６】
図７（ｃ）はステップＳ６の吐出工程に対応する図である。図７（ｃ）に示すように、ステップＳ６において、主走査制御部５９が主走査駆動装置４８を駆動してキャリッジ１３を主走査方向１３ａに移動させる。そして、ノズル２４が所定の場所に位置するとき、吐出制御部６１がヘッド駆動回路２６を駆動してノズル２４から液滴３５を吐出させる。このとき、ステップＳ２の攪拌工程は行われないので、第２チューブ２９内で圧力変動は発生しない。従って、攪拌による圧力変動が液滴吐出ヘッド２０に伝播することはない。続いて、液滴吐出装置１は副走査移動と主走査移動とを繰り返して予定した総ての場所に液滴３５を吐出する。
【００６７】
図７（ｄ）は、ステップＳ７の除材工程に対応する図である。図７（ｄ）に示すように、ステップＳ７において、副走査制御部６０は液滴吐出ヘッド２０と対向しない場所にステージ４を移動させる。次に、吸引式の基板チャック機構の作動を停止させることにより制御装置４５は基板７の載置面６への固定を解除する。続いて、操作者は基板７を載置面６上から移動する。以上の工程により描画作業を終了する。基板７に着弾した液滴３５は次に工程にて加熱、乾燥等の処理をすることにより固化及び硬化される。
【００６８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、収容タンク１６に機能液３２が収容されている。そして、第２チューブ２９を通って収容タンク１６から液滴吐出ヘッド２０へ機能液３２が流動する。機能液３２に内在物が分散または溶解しているとき、内在物の一部が沈降して沈殿する場合がある。第２チューブ２９の底面２９ａは緩斜面となっているので、沈殿した内在物は底面２９ａに堆積する。ヘッド昇降装置１８が第２チューブ２９を揺動させるとき、沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解することができる。チューブを環状に形成し、ポンプ等を駆動させて機能液３２を循環させることにより内在物の沈降を防止する方法がある。この方法に比べて、簡単な構造にて内在物の沈降を防止することができる。
【００６９】
（２）本実施形態によれば、第２チューブ２９が螺旋状に形成されている。従って、第２チューブ２９において底面２９ａが緩斜面となる場所を多く配置することができる。従って、内在物が沈殿する場所が多くできる為、各場所で沈殿した沈殿物３０の厚みを薄くすることができる。その結果、揺動または振動させたときに沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解し易くすることができる。
【００７０】
（３）本実施形態によれば、第２チューブ２９の底面２９ａに内在物が沈殿する。そして、ヘッド昇降装置１８が第２チューブ２９を揺動することにより、沈殿物３０が鉛直方向に揺動される。沈殿物３０と機能液３２とは鉛直方向に隣接して位置するので、水平方向に揺動する方法に比べて沈殿物３０を機能液３２に分散または溶解させることができる。
【００７１】
（４）本実施形態によれば、ヘッド昇降装置１８はヘッドユニット１５を揺動させる機能とノズルプレート２３と基板７との距離を変更する機能とを兼ねている。従って、液滴吐出装置１がヘッドユニット１５を揺動させる揺動装置とノズルプレート２３と基板７との距離を変更する距離変更装置とを備える場合に比べて簡単な構成にすることができる。
【００７２】
（５）本実施形態によれば、ステップＳ４の移動工程とステップＳ２の攪拌工程とが並行して行われる。従って、移動工程を行った後に攪拌工程を行う場合に比べて短い時間で移動工程と攪拌工程とを行うことができる。その結果、生産性良く移動工程と攪拌工程とを行うことができる。この内容については、ステップＳ１の給材工程、ステップＳ３の排出判断工程、においても同様である。そして、生産性良く給材工程及び排出判断工程と攪拌工程とを行うことができる。
【００７３】
（６）本実施形態によれば、ステップＳ２の攪拌工程にて第２チューブ２９の内部に位置する機能液３２を攪拌する。そして、攪拌工程の後にステップＳ５の排出工程において攪拌された第２チューブ２９の機能液３２を液滴吐出ヘッド２０の内部に流入させている。従って、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を排出するだけで、内在物が沈降していない機能液３２を液滴吐出ヘッド２０内に供給することができる。その結果、第２チューブ２９の内部に位置する機能液３２を排出しないので、省資源な方法とすることができる。
【００７４】
（第２の実施形態）
次に、液滴吐出装置の一実施形態について図８のヘッドユニットを示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第２チューブ２９を振動させる振動装置を備えた点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７５】
すなわち、本実施形態では、図８に示したように液滴吐出装置７７はキャリッジ１３の内部に攪拌部としての振動装置７８を備えている。そして、振動装置７８は支持部７８ａを有し、支持部７８ａは第２チューブ２９の中央と接続されている。そして、振動装置７８は支持部７８ａを介して第２チューブ２９を鉛直方向に振動させる。
【００７６】
振動装置７８は入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を通じてＣＰＵ４６と接続されている。そして、振動装置７８は攪拌制御部６６の指示信号を入力して第２チューブ２９を振動させる。
【００７７】
第２チューブ２９の底面２９ａに沈殿物３０が沈殿するとき、攪拌制御部６６は振動装置７８を駆動して第２チューブ２９を振動させる。そして、振動装置７８が沈殿物３０を攪拌させることにより、液滴吐出装置７７は沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解させることができる。
【００７８】
ステップＳ２の攪拌工程にて振動装置７８が第２チューブ２９を振動するとき、ステップＳ２の攪拌工程はステップＳ５の排出工程と並行して行うことができる。従って、ステップＳ２の攪拌工程はステップＳ１、ステップＳ３〜ステップＳ５と並行して行うことができる。さらに、効率良く第２チューブ２９内の沈殿物３０を攪拌することができる。
【００７９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ヘッド昇降装置１８はノズルプレート２３と基板７との距離を変更する機能を有し、第２チューブ２９の揺動は行わない。従って、ヘッド昇降装置１８が動作する頻度が小さいのでヘッド昇降装置１８の寿命を長くすることができる。また、ヘッド昇降装置１８がヘッドユニット１５を昇降する加速度は高くなくとも良いので、パルスモーター１８ａを小型にして、消費電力を小さくすることができる。従って、省資源な装置にすることができる。
【００８０】
（第３の実施形態）
次に、液滴吐出装置の一実施形態について図９のヘッドユニットを示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第２の実施形態と異なるところは、第２チューブ２９の形状が異なる点にある。尚、第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、図９に示したように液滴吐出装置７９は配管部としての第３チューブ８０を備えている。そして、第３チューブ８０は収容タンク１６及び圧力調整部２７と接続されている。第３チューブ８０は収容タンク１６の図中右側の面に接続されている。そして、キャリッジ１３の図中右上には貫通穴１３ｂが形成されている。第３チューブ８０は貫通穴１３ｂを通ってキャリッジ１３の内部に通じている。そして、圧力調整部２７の上部と接続されている。
【００８２】
第３チューブ８０は収容タンク１６と接続されている場所では水平に配置されている。さらに、貫通穴１３ｂを通過する場所から螺旋形状となる場所の間でも水平に配置されている。この場所では機能液３２の内在物が沈降して沈殿物３０が形成されやすくなっている。
【００８３】
第３チューブ８０が水平に配置された場所８０ａに沈殿物３０が形成されたとき、攪拌制御部６６は振動装置７８を駆動して、第３チューブ８０を上下に振動させる。そして、第３チューブ８０が振動されることにより、機能液３２が攪拌される。その結果、液滴吐出装置７９は沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解させることができる。
【００８４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、収容タンク１６の側面にて第３チューブ８０が接続されているので、収容タンク１６と第３チューブ８０との接続と分離とをし易くすることができる。
【００８５】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、ステップＳ７の除材工程とステップＳ２の攪拌工程とを並行して行わなかった。ステップＳ７とステップＳ２とを並行して行っても良い。さらに、効率良く第２チューブ２９内の沈殿物３０を攪拌することができる。
【００８６】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、基板７に着弾した液滴３５は次の工程にて固化及び硬化していた。着弾した後、すぐに液滴３５を硬化させても良い。機能液３２の材料に光重合開始剤を添加して機能液３２を紫外線硬化性の溶液にする。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタールを用いることができる。そして、キャリッジ１３の隣に紫外線照射装置を配設する。そして、液滴３５の着弾後に紫外線を照射して硬化させても良い。着弾した複数の液滴３５が混じりあうことを防止することができる。
【００８７】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、キャビティ３１を加圧する加圧手段に、圧電素子３４を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。他に、キャビティ３１内にヒーター配線を配置して、ヒーター配線を加熱することにより、機能液３２を気化させたり、機能液３２に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。前記第１の実施形態と同様に機能液３２を液滴３５にして吐出することができる。
【００８８】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、基板７に液滴３５を吐出した。液滴３５が吐出されるワークは基板７に限らない。ワークは立体形状でもよい。基板７に電子素子を実装した電子基板でもよい。他にも金属、樹脂等のシートでも良い。各種のワークに所定のパターンを描画することができる。
【００８９】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、ステージ４を用いて基板７を副走査方向４ａに移動した。基板７の代わりにシート状のワークをもちいるときには、ステージ４の代わりにプラテンとローラーとを用いてシートを副走査方向４ａに移動しても良い。長尺のシートに長いパターンを描画することができる。
【００９０】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、キャリッジ１３を駆動して液滴吐出ヘッド２０を主走査方向１３ａに移動し、ステージ４を駆動して基板７を副走査方向４ａに移動した。これに限らず、キャリッジ１３が液滴吐出ヘッド２０を主走査方向１３ａ及び副走査方向４ａに移動させる構造にしても良い。そして、基板７をベルトコンベア等の移動装置に配置した状態においてノズル２４から液滴３５を基板７に吐出しても良い。基板７の給材及び除材をし易くできる。
【００９１】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、第２チューブ２９は螺旋状に形成されたが、必ずしも螺旋状に限定されない。緩斜面や平面を含んだ形状に形成されていれば良い。形成し易い形状を選択しても良い。形成し易い形状にすることで第２チューブ２９を製造し易くすることができる。
【００９２】
（変形例８）
前記第２の実施形態及び前記第３の実施形態において、振動装置７８を揺動装置と置換えても良い。振動装置７８に比べて揺動装置の方が沈殿物３０を攪拌し易いときには揺動装置にしても良い。尚、揺動装置は振動装置７８に比べて、振幅と周期が長い動作となっている。
【符号の説明】
【００９３】
１，７７，７９…液滴吐出装置、７…ワークとしての基板、１６…液状体収容部としての収容タンク、１８…攪拌部及び間隔変更部としてのヘッド昇降装置、２０…吐出部としての液滴吐出ヘッド、２４…ノズル、２９…配管部としての第２チューブ、３２…液状体としての機能液、３５…液滴、７８…攪拌部としての振動装置、８０…配管部としての第３チューブ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置及び吐出方法にかかわり、特に、配管内で沈降する内在物を再分散する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに対して液滴を吐出する装置として、インクジェット式の液滴吐出装置が知られている。液滴吐出装置は、基板等のワークを載置してワークを一方向に移動させるテーブルと、テーブルの上方位置においてテーブルの移動方向と直交する方向に配置されたガイドレールに沿って移動するキャリッジとを備えている。キャリッジにはインクジェットヘッド（以下、液滴吐出ヘッドと称す）が配置され、液滴吐出ヘッドはワークに対して機能液を液滴にして吐出し塗布していた。
【０００３】
機能液には溶媒または分散媒に各種の内在物を分散または溶解させて形成される。内在物が分散媒に分散している場合や溶質が析出するとき、時間の経過に伴い、内在物が沈降することがある。そして、機能液に分散または溶解している内在物の濃度が薄くなる。例えば、機能液の内在物が顔料インクの場合には、顔料粒子が沈降することにより液中に分散する顔料粒子濃度が低くなるので、塗布したインクの色が薄くなる。従って、内在物の沈降を防止する為に機能液を攪拌する必要がある。
【０００４】
配管に内在物が沈降することを防止する方法が特許文献１に開示されている。それによると、機能液を流動させる配管は循環経路とし、循環ポンプにて機能液を循環させる。そして、循環経路にタンクから機能液を供給するときには、複数の電磁弁を切り替えて機能液の圧力を調整していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４６８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配管部にて循環経路環状に形成し、ポンプ及び電磁弁等を駆動させて機能液を循環させる場合には循環させるために複雑な機構及び制御装置が必要である。そこで、簡単な構造にて配管部に沈降した内在物を再度分散または溶解する装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
本適用例にかかる液滴吐出装置であって、ノズルからワークに液状体を液滴にして吐出する吐出部と、前記吐出部に供給する前記液状体を収容する液状体収容部と、前記液状体収容部から前記吐出部へ前記液状体を流動させる配管部と、前記配管部の少なくとも一部を揺動または振動させる攪拌部と、を有し、前記配管部の少なくとも一部には緩斜面または水平面が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この液滴吐出装置によれば、液状体収容部に液状体が収容されている。そして、配管部を通って液状体収容部から吐出部へ液状体が流動する。吐出部はノズルからワークに液状体を液滴にして吐出する。液状体に内在物が分散または溶解しているとき、内在物の一部が沈降して沈殿する場合がある。配管部には緩斜面または水平面が形成されているので、沈殿した内在物は緩斜面または水平面に堆積する。攪拌部が配管部の少なくとも一部を揺動または振動させるとき、沈殿した内在物を液状体中に分散または溶解することができる。
【００１０】
配管部を環状に形成し、ポンプ等を駆動させて液状体を循環させることにより内在物の沈降を防止する方法がある。この方法に比べて、簡単な構造にて沈降した内在物を分散または溶解することができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記配管部の少なくとも一部は螺旋状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この液滴吐出装置によれば、配管部が螺旋状に形成されている。従って、配管部において緩斜面となる場所を多く設けることができる。従って、内在物が沈殿する場所が多くできる為、小さい面積に沈殿物が集中する場合に比べて、揺動または振動させたときに沈殿した内在物を液状体中に分散または溶解し易くすることができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記攪拌部は前記配管部を鉛直方向に揺動または振動させることを特徴とする。
【００１４】
この液滴吐出装置によれば、配管部に内在物が沈殿するとき、沈殿した内在物が鉛直方向に揺動または振動される。沈殿した内在物と液状体とは鉛直方向に隣接して位置するので、水平方向に揺動または振動する方法に比べて容易に分散または溶解させることができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記ノズルと前記ワークとの距離を変更する間隔変更部を有し、前記間隔変更部は前記吐出部と前記配管部とを鉛直方向に移動することにより、前記攪拌部を兼ねることを特徴とする。
【００１６】
この液滴吐出装置によれば、間隔変更部が攪拌部を兼ねている。従って、間隔変更部と攪拌部とを備える構成に比べて簡単な構成にすることができる。
【００１７】
［適用例５］
本適用例にかかる吐出方法であって、ノズルが形成された吐出部をワークに対して移動しながら、前記ノズルから前記ワークに液状体を液滴にして吐出する吐出工程と、前記ノズルから前記液滴を吐出せずに前記吐出部を移動する移動工程と、前記吐出部と接続され前記液状体を供給する配管部の内部に位置する前記液状体を攪拌する攪拌工程と、を有し、前記移動工程と前記攪拌工程とは少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする。
【００１８】
この吐出方法によれば、移動工程と攪拌工程とが並行して行われる。従って、移動工程を行った後に攪拌工程を行う場合に比べて短い時間で移動工程と攪拌工程とを行うことができる。その結果、生産性良く移動工程と攪拌工程とを行うことができる。
【００１９】
［適用例６］
上記適用例にかかる吐出方法において、前記吐出部の内部に位置する前記液状体を排出し、攪拌された前記配管部の前記液状体を前記吐出部の内部に流入させる排出工程を有し、前記排出工程は前記攪拌工程の後に行われることを特徴とする。
【００２０】
この吐出方法によれば、攪拌工程にて配管部の内部に位置する液状体を攪拌する。そして、攪拌工程の後に排出工程において攪拌された配管部の液状体を吐出部の内部に流入させている。従って、液滴吐出ヘッド内の液状体を排出して、内在物が沈降していない液状体を液滴吐出ヘッド内に供給することができる。その結果、配管部の内部に位置する液状体を排出しない為、省資源な方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態にかかわる液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】（ａ）は、ヘッドユニットを示す模式側断面図、（ｂ）はヘッドユニットを示す模式正面図、（ｃ）は、ヘッドユニットを示す模式底面図。
【図３】（ａ）はチューブの動作を説明するための模式図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図、（ｃ）は、吸引装置の構造を示す要部模式断面図。
【図４】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図５】描画作業を示すフローチャート。
【図６】描画方法を説明するための模式図。
【図７】描画方法を説明するための模式図。
【図８】第２の実施形態にかかわるヘッドユニットを示す模式側断面図。
【図９】第３の実施形態にかかわるヘッドユニットを示す模式側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２３】
（第１の実施形態）
本実施形態における特徴的な液滴吐出装置とこの液滴吐出装置を用いて液滴を吐出する方法との特徴的な例について図１〜図７に従って説明する。液滴吐出装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。
【００２４】
（液滴吐出装置）
図１は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１により膜を構成する材料を含む機能液が吐出されて塗布される。図１に示すように液滴吐出装置１は直方体状に形成された基台２を備えている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ方向とし、水平面内にてＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、鉛直方向をＺ方向とする。
【００２５】
基台２の上面２ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する図示しない直動機構を備えたステージ４が取付けられている。ステージ４が移動するＹ方向を副走査方向４ａとする。副走査方向４ａの走査は往復移動を意味する。そして、副走査は改行を行うことを示す。従って、副走査方向４ａは改行するためにステージ４が移動する方向を示す。この直動機構の種類は、特に限定されないが、サーボモーターとボールネジとを組み合わせて構成することができる。他にも、リニアモーターを採用しても良い。
【００２６】
さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行に副走査位置検出装置５が配置され、ステージ４の副走査方向４ａの位置が計測できるようになっている。そのステージ４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。操作者が載置面６にワークとしての基板７を載置して所定の位置に位置決めする。その後、基板チャック機構により基板７は載置面６に固定される。
【００２７】
基台２のＸ方向両側には、一対の支持台８ａ，８ｂが立設されている。その一対の支持台８ａ，８ｂにはＸ方向に延在する架橋部材９及び案内部材１１が架設されている。架橋部材９には一対の撮像装置１０が配置されている。そして、撮像装置１０と対向する場所に基板７が位置するときに撮像装置１０は基板７を撮像することが可能になっている。撮像装置１０は落射照明装置とオートフォーカス装置とを備えている。従って、撮像装置１０は基板７を鮮明に撮像することができる。基板７上には一対のマーク７ａが配置され、撮像装置１０がマーク７ａを撮影する。そして、載置面６に対する基板７の位置を検出する。
【００２８】
案内部材１１は、その長手方向の幅がステージ４のＸ方向の長さよりも長く形成され、その一端が支持台８ａ側に張り出すように形成されている。案内部材１１の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール１２がＸ方向全幅にわたり凸設されている。そして、案内レール１２に沿って略角柱状に形成された移動部としてのキャリッジ１３が配置されている。キャリッジ１３は直動機構を備え、Ｘ方向に走査可能となっている。この直動機構の種類は、特に限定されないが、例えば、リニアモーターを採用することができる。キャリッジ１３が走査するＸ方向を主走査方向１３ａとする。主走査方向１３ａの走査は往復移動を意味する。そして、主走査は描画しながら描画する場所を移動することを示す。従って、主走査方向１３ａは描画するためにキャリッジ１３が移動する方向を示す。案内部材１１とキャリッジ１３との間には、主走査位置検出装置１４が配置され、キャリッジ１３の主走査方向１３ａの位置が計測可能になっている。
【００２９】
キャリッジ１３の基板７側にはヘッドユニット１５が配置されている。ヘッドユニット１５の基板７側には液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが凸設されている。
【００３０】
キャリッジ１３の図中上側には液状体収容部としての収容タンク１６が３個配置されている。各収容タンク１６には異なる種類の機能液が収容されている。ヘッドユニット１５の液滴吐出ヘッドと収容タンク１６とは図示しないチューブにより接続され、収容タンク１６内の機能液がチューブを介して液滴吐出ヘッドに供給される。
【００３１】
機能液は樹脂材料、溶媒または分散媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や、親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。機能液の樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。溶媒または分散媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。機能液を液滴吐出ヘッドから吐出し易い粘度にすることにより、液滴吐出ヘッドは安定して機能液を吐出することができるようになる。本実施形態では、例えば、主材料に顔料を添加した機能液が各収容タンク１６に収容されている。
【００３２】
機能液に顔料等の粒子が分散しているとき、粒子が沈降する場合がある。例えば、白色顔料に酸化チタンを用いるとき、酸化チタンの粒子が沈降する現象が見られる。酸化チタンの粒子がチューブの底に沈降した状態で機能液を液滴にして吐出するとき、着弾した液滴に含まれる酸化チタンの粒子数が少ないので薄い白色になるという問題が生ずる。この問題を解決するために、機能液を所定の時間間隔で攪拌して酸化チタンの濃度を維持する必要がある。
【００３３】
基台２の図中左側の側面であって案内部材１１と対向する場所には保守装置１７が配置されている。この保守装置１７には液滴吐出ヘッドをクリーニングする機構が配置されている。そして、保守装置１７が液滴吐出ヘッドをクリーニングすることにより、液滴吐出ヘッドから液滴を正常に吐出可能な状態に保つことが可能になっている。
【００３４】
図２（ａ）は、ヘッドユニットを示す模式側断面図であり、図２（ｂ）はヘッドユニットを示す模式正面図である。図２（ｃ）は、ヘッドユニットを示す模式底面図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すようにキャリッジ１３の図中上側には３個の収容タンク１６が配置されている。キャリッジ１３の内部には空洞が形成され、キャリッジ１３の内壁には攪拌部及び間隔変更部としてのヘッド昇降装置１８を介してヘッドユニット１５が配置されている。ヘッド昇降装置１８は直動機構を備えている。この直動機構は特に限定されないが、パルスモーター１８ａとボールネジとを組み合わせて構成することができる。他にも、リニアモーターを採用しても良い。
【００３５】
ヘッドユニット１５の内部には空洞が形成され、ヘッドユニット１５は上側に開口する箱状となっている。ヘッドユニット１５の内側の側壁においてヘッド昇降装置１８と対向する場所にはヘッドユニット位置検出装置１９が配置されている。ヘッドユニット位置検出装置１９は内部にスケールを備え、キャリッジ１３に対するヘッドユニット１５のＺ方向の位置を検出する。キャリッジ１３に対するヘッドユニット１５の位置を検出して、ヘッド昇降装置１８を駆動することによりキャリッジ１３に対してヘッドユニット１５を所望の場所に移動させることができる。
【００３６】
ヘッドユニット１５の基板７側には３個の吐出部としての液滴吐出ヘッド２０が配置されている。液滴吐出ヘッド２０の個数は特に限定されず、吐出する機能液の種類に合わせて設定する。液滴吐出ヘッド２０の下面には、それぞれノズルプレート２３が備えられている。そのノズルプレート２３には、それぞれ複数のノズル２４がＹ方向に所定の間隔で配列されている。
【００３７】
ヘッドユニット１５の内部には支持部２５を介してヘッド駆動回路２６と圧力調整部２７とが配置されている。ヘッド駆動回路２６は液滴吐出ヘッド２０を駆動する電気回路であり、ヘッド駆動回路２６は液滴吐出ヘッド２０に駆動信号を出力する。圧力調整部２７は第１チューブ２８により液滴吐出ヘッド２０と接続され、配管部としての第２チューブ２９により収容タンク１６と接続されている。圧力調整部２７は、液滴吐出ヘッド２０に供給される機能液の圧力を調整する機能を有し、液滴吐出ヘッド２０が吐出した量と同量の機能液を液滴吐出ヘッド２０に流動する。
【００３８】
収容タンク１６、第２チューブ２９、圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０は各３個配置されている。そして、各収容タンク１６に収容された機能液は第２チューブ２９、圧力調整部２７、第１チューブ２８を通過して各液滴吐出ヘッド２０に供給される。
【００３９】
図３（ａ）はチューブの動作を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、第２チューブ２９は螺旋状に形成されている。そして、第２チューブ２９内の基板７側の面を底面２９ａとするとき、底面２９ａは緩斜面となっている。そして、機能液に内在する内在物が沈降するとき、底面２９ａに内在物が沈殿した沈殿物３０が堆積する。ヘッド昇降装置１８がヘッドユニット１５を鉛直方向に昇降させることにより、ヘッドユニット１５を揺動させる。このとき、第２チューブ２９の螺旋状となっている部分が鉛直方向に伸縮する。その結果、第２チューブ２９が揺動させられることにより、沈殿物３０は攪拌される。
【００４０】
上記のようにヘッド昇降装置１８は第２チューブ２９を鉛直方向に揺動させる機能を備えている。さらに、液滴吐出ヘッド２０を昇降させることにより、ノズルプレート２３と基板７との距離を変更する機能も備えている。
【００４１】
図３（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート２３の上側であってノズル２４と相対する位置には、キャビティ３１が形成されている。そして、キャビティ３１には収容タンク１６に収容されている液状体としての機能液３２が供給される。キャビティ３１の上側には、上下方向に振動して、キャビティ３１内の容積を拡大縮小する振動板３３と、上下方向に伸縮して振動板３３を振動させる圧電素子３４が配設されている。
【００４２】
液滴吐出ヘッド２０が圧電素子３４を制御駆動するためのノズル駆動信号をヘッド駆動回路２６から受けると、圧電素子３４が上下方向に伸縮する。そして、圧電素子３４は振動板３３を振動させるので、振動板３３と隣接するキャビティ３１の容積が拡大縮小する。それにより、キャビティ３１内に供給された機能液３２のうち縮小した容積分の機能液３２がノズル２４を通り、液滴３５となって吐出される。液滴吐出装置１はステージ４とキャリッジ１３とを走査する。そして、ノズル２４が所定の場所に位置するときに液滴３５を吐出することにより、所望のパターンを描画することができる。
【００４３】
図３（ｃ）は、吸引装置の構造を示す要部模式断面図である。保守装置１７を構成する要素の１つに吸引装置３６がある。吸引装置３６は液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出する装置である。キャビティ３１内の機能液３２が経時変化により粘度が変わるときや内在物が沈降するときに液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出する。このときに吸引装置３６を用いる。図３（ｃ）に示すように、吸引装置３６は基台３７を備えている。基台３７と隣接して図中左側には真空ユニット３８が配置されている。真空ユニット３８は真空ポンプ、モーター、タンク、電磁弁等から構成されている。真空ポンプは羽根車を備え、モーターは羽根車を回転する。そして、真空ポンプはタンク内の空気を排気してタンク内の気圧を負圧に下げる。真空ユニット３８はタンク内の気圧が所定の気圧になったとき電磁弁を閉じることにより、タンク内の気圧を負圧に維持する。
【００４４】
基台３７の上には吸引タンク３９が配置されている。吸引タンク３９の上側の中央には開口部３９ａが形成され、開口部３９ａには液受け板４０が配置されている。液受け板４０は多孔質の軟質材料により形成されている。そして、液受け板４０に機能液３２が当たるとき、機能液３２が跳ね返り難くなっている。液受け板４０の上には矩形の枠状の吸着部４１が配置されている。吸着部４１は弾性材料にて形成され、押圧されると変形する。吸着部４１の材料は、特に限定されないが機能液３２によって変質しない弾性材料であれば良い。例えば、シリコンゴムを採用することができる。
【００４５】
吸引タンク３９の図中左上には排気口３９ｂが形成され、排気口３９ｂと真空ユニット３８とが配管４２により接続されている。そして、真空ユニット３８は配管４２を通じて吸引タンク３９内の空気を排気する。吸引タンク３９の図中右下にはドレイン口３９ｃが形成され、ドレイン口３９ｃにはバルブ３９ｄが設置されている。そして、吸引タンク３９内に機能液３２が溜まるときバルブ３９ｄを開くことにより、吸引タンク３９内の機能液３２をドレイン口３９ｃから排出することができる。
【００４６】
ヘッドユニット１５の圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内において機能液３２の内在物が沈降するとき、圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出する。このとき、まず、キャリッジ１３及びヘッド昇降装置１８を駆動することにより、液滴吐出ヘッド２０を吸着部４１に押圧する。次に、真空ユニット３８を作動して吸引タンク３９内を負圧にする。このとき、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２が吸引されて、液受け板４０に排出される。液受け板４０に吐出された機能液３２は吸引タンク３９内に滴下し、吸引タンク３９内に溜められる。吸引装置３６が圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引した後、真空ユニット３８は電磁弁を切り替えて、吸引タンク３９内の気圧を大気圧に戻す。
【００４７】
図４は、液滴吐出装置の電気制御ブロック図である。図４において、液滴吐出装置１は液滴吐出装置１の動作を制御する制御部としての制御装置４５を備えている。そして、制御装置４５はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）４６と、各種情報を記憶するメモリー４７とを備えている。
【００４８】
主走査駆動装置４８、主走査位置検出装置１４、副走査駆動装置４９、副走査位置検出装置５は入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を介してＣＰＵ４６に接続されている。さらに、液滴吐出ヘッド２０を駆動するヘッド駆動回路２６、ヘッドユニット１５を昇降するヘッド昇降装置１８、ヘッドユニット１５の位置を検出するヘッドユニット位置検出装置１９も入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を介してＣＰＵ４６に接続されている。他にも、撮像装置１０、入力装置５２、表示装置５３、保守装置１７も入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を介してＣＰＵ４６に接続されている。
【００４９】
主走査駆動装置４８はキャリッジ１３を駆動する装置であり、副走査駆動装置４９はステージ４を駆動する装置である。主走査位置検出装置１４がキャリッジ１３の位置を検出し、主走査駆動装置４８がキャリッジ１３を駆動することにより、キャリッジ１３を精度良く走査することが可能となっている。同じく、副走査位置検出装置５がステージ４の位置を検出し、副走査駆動装置４９がステージ４を駆動することにより、ステージ４を精度良く走査することが可能になっている。
【００５０】
入力装置５２は液滴３５を吐出する各種加工条件を入力する装置であり、例えば、基板７に液滴３５を吐出する座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置５３は加工条件や作業状況を表示する装置であり、表示装置５３に表示される情報を基に、操作者は入力装置５２を用いて操作を行う。保守装置１７はＣＰＵ４６の指示信号に従って液滴吐出ヘッド２０の保守を行う装置である。保守装置１７は液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引したり、ノズルプレート２３を拭き取る機能を備えている。ＣＰＵ４６はキャリッジ１３を保守装置１７と対向する場所に移動させた後、保守装置１７に保守の指示信号を出力する。保守装置１７は指示信号を入力し、指示信号に従って液滴吐出ヘッド２０の保守を行う。
【００５１】
メモリー４７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト５４を記憶する記憶領域や、基板７上に吐出する液滴３５の着弾位置の座標データである吐出位置データ５５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、液滴吐出ヘッド２０を駆動するときの駆動信号である駆動信号データ５６を記憶するための記憶領域や、収容タンク１６や第２チューブ２９内の機能液３２を攪拌する条件のデータである攪拌関連データ５７の記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ４６のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００５２】
ＣＰＵ４６は、メモリー４７内に記憶されたプログラムソフト５４に従って、基板７の表面の所定位置に液滴３５を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として液滴吐出ヘッド２０から液滴３５を吐出するための演算を行う吐出演算部５８を有する。
【００５３】
吐出演算部５８を詳しく分割すれば、キャリッジ１３を主走査方向へ所定の速度で走査移動させるための制御をする主走査制御部５９と、基板７を副走査方向へ所定の移動量で移動させるための制御をする副走査制御部６０を有する。さらに、吐出演算部５８は液滴吐出ヘッド２０内の複数あるノズル２４から液滴３５を吐出させるノズル２４を選択する吐出制御部６１等を有する。吐出制御部６１は選択したノズル２４に対応する圧電素子３４を作動させて液滴３５を吐出させる。
【００５４】
他にも、ＣＰＵ４６はビットマップ演算部６４を有する。ビットマップは基板７上に着弾する液滴３５の位置データを示す。そして、ビットマップ演算部６４は載置面６における基板７の位置とステージ４及びキャリッジ１３の移動速度のデータを用いてビットマップの演算を行う。他にも、ＣＰＵ４６は吸引判断部６５を有する。吸引判断部６５は液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引する時期を演算する。他にも、ＣＰＵ４６は攪拌制御部６６を有する。攪拌制御部６６はヘッドユニット１５を鉛直方向に揺動させる制御をすることにより収容タンク１６内の機能液３２を攪拌させる。他にも、ＣＰＵ４６は保守装置１７を制御する保守装置制御部６７を有する。
【００５５】
尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ４６を用いてプログラムソフトで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（ハードウェア）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。
【００５６】
（描画方法）
次に、上述した液滴吐出装置１を用いて、描画する方法について図５〜図７にて説明する。図５は、描画作業を示すフローチャートであり、図６及び図７は、描画方法を説明するための模式図である。
【００５７】
図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１は給材工程に相当する。この工程は、操作者が載置面に基板を配置して位置決めして固定した後に基板の位置を検出する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ１、ステップＳ３、ステップＳ４の各ステップとステップＳ２とは並行して行なわれる。ステップＳ２は攪拌工程に相当する。この工程は、鉛直方向に第２チューブを伸縮させることにより第２チューブ内の機能液を攪拌する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ３は排出判断工程に相当する。この工程は、液滴吐出ヘッド内の機能液を排出するか否かを判断する工程である。機能液の排出を行うときステップＳ４に移行する。機能液を排出しないときステップＳ６に移行する。ステップＳ４は、移動工程に相当し、液滴吐出ヘッドを吸引装置と対向する場所に移動する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、排出工程に相当し、液滴吐出ヘッド内の機能液を排出する工程である。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ４の移動工程とステップＳ５の排出工程とを合わせたステップがステップＳ１１の保守工程に相当し、液滴吐出ヘッドを保守する工程の一部となっている。ステップＳ６は吐出工程に相当する。この工程は、キャリッジとステージとを走査しながら液滴を吐出することにより描画する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は除材工程に相当する。この工程は、載置面から基板を移動する工程である。基板を移動して描画作業を終了する。
【００５８】
次に、図６及び図７を用いて、図５に示したステップと対応させて、描画方法を詳細に説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ステップＳ１の給材工程に対応する図である。図６（ａ）に示すように、ステップＳ１において、主走査駆動装置４８は液滴吐出ヘッド２０と対向しない場所にステージ４を移動させる。次に、操作者は載置面６上に基板７を載置する。基板７の移動は操作者が手を使って移動して良い。基板７が大きい場合には図示しない移動専用ロボットを用いて基板７を移動しても良い。続いて、操作者は基板７の位置を調整した後、吸引式の基板チャック機構を作動させることにより基板７を載置面６に固定する。
【００５９】
次に、図６（ｂ）に示すように、撮像装置１０と対向する場所にマーク７ａが位置するようにステージ４を移動させる。そして、撮像装置１０がマーク７ａを撮影し、撮影した画像をメモリー４７に出力する。さらに、副走査位置検出装置５がステージ４の位置を検出してメモリー４７に出力する。ＣＰＵ４６はマーク７ａを撮影した画像データとステージ４の位置データとを用いて載置面６における基板７の位置を演算する。次に、ビットマップ演算部６４は基板７の位置の演算結果を用いて液滴３５を吐出する位置を演算する。従って、基板７が配置された位置に対応して描画することができる。このステップＳ１において、キャリッジ１３及びステージ４を移動する工程も移動工程に相当する。
【００６０】
図６（ｃ）はステップＳ２の攪拌工程に対応する図である。図６（ｃ）に示すように、ステップＳ２において、攪拌制御部６６はヘッド昇降装置１８を駆動することによりヘッドユニット１５を上下に揺動させる。そして、第２チューブ２９を上下に伸縮させることにより第２チューブ２９内の機能液３２を攪拌させる。その結果、第２チューブ２９内では沈殿物３０が機能液３２内に分散させられる。
【００６１】
図６（ｄ）は、ステップＳ３の排出判断工程を説明するための模式図であり、各工程を行うタイムチャートを示している。図６（ｄ）において、縦軸は各工程を示し、横軸は時間の経過を示している。時間は左から右へ推移する。尚、説明を簡便にするためにステップＳ２の攪拌工程、ステップＳ３の排出判断工程、ステップＳ４の移動工程は省略した。工程推移線７０は時間の経過に伴い作業工程が推移する様子を示している。工程推移線７０が示すように、作業工程は２つの型に分けられる。第１の型はステップＳ１の給材工程、ステップＳ５の排出工程、ステップＳ６の吐出工程、ステップＳ７の除材工程の順に行う工程の型である。そして、第２の型はステップＳ１の給材工程、ステップＳ６の吐出工程、ステップＳ７の除材工程の順に行う工程の型である。つまり、第１の型ではステップＳ５の排出工程が行われ、第２の型ではステップＳ５の排出工程が行われない。
【００６２】
制御装置４５は計時機能を備えている。そして、保守装置制御部６７は計時機能を用いてステップＳ５の排出工程が行われてから現在時刻７１までの時間である排出後経過時間７２を検出する。さらに、保守装置制御部６７は経時機能を用いてステップＳ６の吐出工程が行われてから現在時刻７１までの時間である吐出後経過時間７３を検出する。メモリー４７の攪拌関連データ５７には経時判定値７４が記憶されている。そして、吸引判断部６５は排出後経過時間７２及び吐出後経過時間７３を経時判定値７４と比較する。そして、排出後経過時間７２と吐出後経過時間７３とが経時判定値７４以上であるときステップＳ５の排出工程を行う判断をする。換言すれば、吸引判断部６５は排出後経過時間７２及び吐出後経過時間７３が経時判定値７４に達しないときステップＳ５の排出工程を行なわない判断をする。
【００６３】
図７（ａ）はステップＳ４の移動工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ４において、主走査制御部５９はキャリッジ１３を主走査方向１３ａに移動させることにより、液滴吐出ヘッド２０を吸引装置３６と対向する場所に移動させる。
【００６４】
図７（ｂ）はステップＳ５の排出工程に対応する図である。図７（ｂ）に示すように、ステップＳ５において、保守装置制御部６７はヘッド昇降装置１８を駆動することにより、液滴吐出ヘッド２０を下降させる。そして、液滴吐出ヘッド２０を吸着部４１に押圧させる。次に、保守装置制御部６７は真空ユニット３８を駆動させることにより、吸引タンク３９内を負圧にする。そして、圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を吸引して排出させる。
【００６５】
ステップＳ３の排出判断工程及びステップＳ４の移動工程と並行してステップＳ２の攪拌工程が行われている。従って、第２チューブ２９内では機能液３２が攪拌されているので、内在物は機能液３２に分散されている。ステップＳ５の排出工程にて圧力調整部２７、第１チューブ２８、液滴吐出ヘッド２０内に流入する機能液３２は第２チューブ２９から流入するので、内在物が分散した機能液３２となっている。
【００６６】
図７（ｃ）はステップＳ６の吐出工程に対応する図である。図７（ｃ）に示すように、ステップＳ６において、主走査制御部５９が主走査駆動装置４８を駆動してキャリッジ１３を主走査方向１３ａに移動させる。そして、ノズル２４が所定の場所に位置するとき、吐出制御部６１がヘッド駆動回路２６を駆動してノズル２４から液滴３５を吐出させる。このとき、ステップＳ２の攪拌工程は行われないので、第２チューブ２９内で圧力変動は発生しない。従って、攪拌による圧力変動が液滴吐出ヘッド２０に伝播することはない。続いて、液滴吐出装置１は副走査移動と主走査移動とを繰り返して予定した総ての場所に液滴３５を吐出する。
【００６７】
図７（ｄ）は、ステップＳ７の除材工程に対応する図である。図７（ｄ）に示すように、ステップＳ７において、副走査制御部６０は液滴吐出ヘッド２０と対向しない場所にステージ４を移動させる。次に、吸引式の基板チャック機構の作動を停止させることにより制御装置４５は基板７の載置面６への固定を解除する。続いて、操作者は基板７を載置面６上から移動する。以上の工程により描画作業を終了する。基板７に着弾した液滴３５は次に工程にて加熱、乾燥等の処理をすることにより固化及び硬化される。
【００６８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、収容タンク１６に機能液３２が収容されている。そして、第２チューブ２９を通って収容タンク１６から液滴吐出ヘッド２０へ機能液３２が流動する。機能液３２に内在物が分散または溶解しているとき、内在物の一部が沈降して沈殿する場合がある。第２チューブ２９の底面２９ａは緩斜面となっているので、沈殿した内在物は底面２９ａに堆積する。ヘッド昇降装置１８が第２チューブ２９を揺動させるとき、沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解することができる。チューブを環状に形成し、ポンプ等を駆動させて機能液３２を循環させることにより内在物の沈降を防止する方法がある。この方法に比べて、簡単な構造にて内在物の沈降を防止することができる。
【００６９】
（２）本実施形態によれば、第２チューブ２９が螺旋状に形成されている。従って、第２チューブ２９において底面２９ａが緩斜面となる場所を多く配置することができる。従って、内在物が沈殿する場所が多くできる為、各場所で沈殿した沈殿物３０の厚みを薄くすることができる。その結果、揺動または振動させたときに沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解し易くすることができる。
【００７０】
（３）本実施形態によれば、第２チューブ２９の底面２９ａに内在物が沈殿する。そして、ヘッド昇降装置１８が第２チューブ２９を揺動することにより、沈殿物３０が鉛直方向に揺動される。沈殿物３０と機能液３２とは鉛直方向に隣接して位置するので、水平方向に揺動する方法に比べて沈殿物３０を機能液３２に分散または溶解させることができる。
【００７１】
（４）本実施形態によれば、ヘッド昇降装置１８はヘッドユニット１５を揺動させる機能とノズルプレート２３と基板７との距離を変更する機能とを兼ねている。従って、液滴吐出装置１がヘッドユニット１５を揺動させる揺動装置とノズルプレート２３と基板７との距離を変更する距離変更装置とを備える場合に比べて簡単な構成にすることができる。
【００７２】
（５）本実施形態によれば、ステップＳ４の移動工程とステップＳ２の攪拌工程とが並行して行われる。従って、移動工程を行った後に攪拌工程を行う場合に比べて短い時間で移動工程と攪拌工程とを行うことができる。その結果、生産性良く移動工程と攪拌工程とを行うことができる。この内容については、ステップＳ１の給材工程、ステップＳ３の排出判断工程、においても同様である。そして、生産性良く給材工程及び排出判断工程と攪拌工程とを行うことができる。
【００７３】
（６）本実施形態によれば、ステップＳ２の攪拌工程にて第２チューブ２９の内部に位置する機能液３２を攪拌する。そして、攪拌工程の後にステップＳ５の排出工程において攪拌された第２チューブ２９の機能液３２を液滴吐出ヘッド２０の内部に流入させている。従って、液滴吐出ヘッド２０内の機能液３２を排出するだけで、内在物が沈降していない機能液３２を液滴吐出ヘッド２０内に供給することができる。その結果、第２チューブ２９の内部に位置する機能液３２を排出しないので、省資源な方法とすることができる。
【００７４】
（第２の実施形態）
次に、液滴吐出装置の一実施形態について図８のヘッドユニットを示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第２チューブ２９を振動させる振動装置を備えた点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７５】
すなわち、本実施形態では、図８に示したように液滴吐出装置７７はキャリッジ１３の内部に攪拌部としての振動装置７８を備えている。そして、振動装置７８は支持部７８ａを有し、支持部７８ａは第２チューブ２９の中央と接続されている。そして、振動装置７８は支持部７８ａを介して第２チューブ２９を鉛直方向に振動させる。
【００７６】
振動装置７８は入出力インターフェイス５０及びデータバス５１を通じてＣＰＵ４６と接続されている。そして、振動装置７８は攪拌制御部６６の指示信号を入力して第２チューブ２９を振動させる。
【００７７】
第２チューブ２９の底面２９ａに沈殿物３０が沈殿するとき、攪拌制御部６６は振動装置７８を駆動して第２チューブ２９を振動させる。そして、振動装置７８が沈殿物３０を攪拌させることにより、液滴吐出装置７７は沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解させることができる。
【００７８】
ステップＳ２の攪拌工程にて振動装置７８が第２チューブ２９を振動するとき、ステップＳ２の攪拌工程はステップＳ５の排出工程と並行して行うことができる。従って、ステップＳ２の攪拌工程はステップＳ１、ステップＳ３〜ステップＳ５と並行して行うことができる。さらに、効率良く第２チューブ２９内の沈殿物３０を攪拌することができる。
【００７９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ヘッド昇降装置１８はノズルプレート２３と基板７との距離を変更する機能を有し、第２チューブ２９の揺動は行わない。従って、ヘッド昇降装置１８が動作する頻度が小さいのでヘッド昇降装置１８の寿命を長くすることができる。また、ヘッド昇降装置１８がヘッドユニット１５を昇降する加速度は高くなくとも良いので、パルスモーター１８ａを小型にして、消費電力を小さくすることができる。従って、省資源な装置にすることができる。
【００８０】
（第３の実施形態）
次に、液滴吐出装置の一実施形態について図９のヘッドユニットを示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第２の実施形態と異なるところは、第２チューブ２９の形状が異なる点にある。尚、第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、図９に示したように液滴吐出装置７９は配管部としての第３チューブ８０を備えている。そして、第３チューブ８０は収容タンク１６及び圧力調整部２７と接続されている。第３チューブ８０は収容タンク１６の図中右側の面に接続されている。そして、キャリッジ１３の図中右上には貫通穴１３ｂが形成されている。第３チューブ８０は貫通穴１３ｂを通ってキャリッジ１３の内部に通じている。そして、圧力調整部２７の上部と接続されている。
【００８２】
第３チューブ８０は収容タンク１６と接続されている場所では水平に配置されている。さらに、貫通穴１３ｂを通過する場所から螺旋形状となる場所の間でも水平に配置されている。この場所では機能液３２の内在物が沈降して沈殿物３０が形成されやすくなっている。
【００８３】
第３チューブ８０が水平に配置された場所８０ａに沈殿物３０が形成されたとき、攪拌制御部６６は振動装置７８を駆動して、第３チューブ８０を上下に振動させる。そして、第３チューブ８０が振動されることにより、機能液３２が攪拌される。その結果、液滴吐出装置７９は沈殿物３０を機能液３２中に分散または溶解させることができる。
【００８４】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、収容タンク１６の側面にて第３チューブ８０が接続されているので、収容タンク１６と第３チューブ８０との接続と分離とをし易くすることができる。
【００８５】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、ステップＳ７の除材工程とステップＳ２の攪拌工程とを並行して行わなかった。ステップＳ７とステップＳ２とを並行して行っても良い。さらに、効率良く第２チューブ２９内の沈殿物３０を攪拌することができる。
【００８６】
（変形例２）
前記第１の実施形態では、基板７に着弾した液滴３５は次の工程にて固化及び硬化していた。着弾した後、すぐに液滴３５を硬化させても良い。機能液３２の材料に光重合開始剤を添加して機能液３２を紫外線硬化性の溶液にする。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタールを用いることができる。そして、キャリッジ１３の隣に紫外線照射装置を配設する。そして、液滴３５の着弾後に紫外線を照射して硬化させても良い。着弾した複数の液滴３５が混じりあうことを防止することができる。
【００８７】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、キャビティ３１を加圧する加圧手段に、圧電素子３４を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。他に、キャビティ３１内にヒーター配線を配置して、ヒーター配線を加熱することにより、機能液３２を気化させたり、機能液３２に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。前記第１の実施形態と同様に機能液３２を液滴３５にして吐出することができる。
【００８８】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、基板７に液滴３５を吐出した。液滴３５が吐出されるワークは基板７に限らない。ワークは立体形状でもよい。基板７に電子素子を実装した電子基板でもよい。他にも金属、樹脂等のシートでも良い。各種のワークに所定のパターンを描画することができる。
【００８９】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、ステージ４を用いて基板７を副走査方向４ａに移動した。基板７の代わりにシート状のワークをもちいるときには、ステージ４の代わりにプラテンとローラーとを用いてシートを副走査方向４ａに移動しても良い。長尺のシートに長いパターンを描画することができる。
【００９０】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、キャリッジ１３を駆動して液滴吐出ヘッド２０を主走査方向１３ａに移動し、ステージ４を駆動して基板７を副走査方向４ａに移動した。これに限らず、キャリッジ１３が液滴吐出ヘッド２０を主走査方向１３ａ及び副走査方向４ａに移動させる構造にしても良い。そして、基板７をベルトコンベア等の移動装置に配置した状態においてノズル２４から液滴３５を基板７に吐出しても良い。基板７の給材及び除材をし易くできる。
【００９１】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、第２チューブ２９は螺旋状に形成されたが、必ずしも螺旋状に限定されない。緩斜面や平面を含んだ形状に形成されていれば良い。形成し易い形状を選択しても良い。形成し易い形状にすることで第２チューブ２９を製造し易くすることができる。
【００９２】
（変形例８）
前記第２の実施形態及び前記第３の実施形態において、振動装置７８を揺動装置と置換えても良い。振動装置７８に比べて揺動装置の方が沈殿物３０を攪拌し易いときには揺動装置にしても良い。尚、揺動装置は振動装置７８に比べて、振幅と周期が長い動作となっている。
【符号の説明】
【００９３】
１，７７，７９…液滴吐出装置、７…ワークとしての基板、１６…液状体収容部としての収容タンク、１８…攪拌部及び間隔変更部としてのヘッド昇降装置、２０…吐出部としての液滴吐出ヘッド、２４…ノズル、２９…配管部としての第２チューブ、３２…液状体としての機能液、３５…液滴、７８…攪拌部としての振動装置、８０…配管部としての第３チューブ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルからワークに液状体を液滴にして吐出する吐出部と、
前記吐出部に供給する前記液状体を収容する液状体収容部と、
前記液状体収容部から前記吐出部へ前記液状体を流動させる配管部と、
前記配管部の少なくとも一部を揺動または振動させる攪拌部と、を有し、
前記配管部の少なくとも一部には緩斜面または水平面が形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出装置であって、
前記配管部の少なくとも一部は螺旋状に形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出装置であって、
前記攪拌部は前記配管部を鉛直方向に揺動または振動させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出装置であって、
前記ノズルと前記ワークとの距離を変更する間隔変更部を有し、前記間隔変更部は前記吐出部と前記配管部とを鉛直方向に移動することにより、前記攪拌部を兼ねることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
ノズルが形成された吐出部をワークに対して移動しながら、前記ノズルから前記ワークに液状体を液滴にして吐出する吐出工程と、
前記ノズルから前記液滴を吐出せずに前記吐出部を移動する移動工程と、
前記吐出部と接続され前記液状体を供給する配管部の内部に位置する前記液状体を攪拌する攪拌工程と、を有し、
前記移動工程と前記攪拌工程とは少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする吐出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の吐出方法であって、
前記吐出部の内部に位置する前記液状体を排出し、攪拌された前記配管部の前記液状体を前記吐出部の内部に流入させる排出工程を有し、前記排出工程は前記攪拌工程の後に行われることを特徴とする吐出方法。
【請求項１】
ノズルからワークに液状体を液滴にして吐出する吐出部と、
前記吐出部に供給する前記液状体を収容する液状体収容部と、
前記液状体収容部から前記吐出部へ前記液状体を流動させる配管部と、
前記配管部の少なくとも一部を揺動または振動させる攪拌部と、を有し、
前記配管部の少なくとも一部には緩斜面または水平面が形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出装置であって、
前記配管部の少なくとも一部は螺旋状に形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出装置であって、
前記攪拌部は前記配管部を鉛直方向に揺動または振動させることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出装置であって、
前記ノズルと前記ワークとの距離を変更する間隔変更部を有し、前記間隔変更部は前記吐出部と前記配管部とを鉛直方向に移動することにより、前記攪拌部を兼ねることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
ノズルが形成された吐出部をワークに対して移動しながら、前記ノズルから前記ワークに液状体を液滴にして吐出する吐出工程と、
前記ノズルから前記液滴を吐出せずに前記吐出部を移動する移動工程と、
前記吐出部と接続され前記液状体を供給する配管部の内部に位置する前記液状体を攪拌する攪拌工程と、を有し、
前記移動工程と前記攪拌工程とは少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする吐出方法。
【請求項６】
請求項５に記載の吐出方法であって、
前記吐出部の内部に位置する前記液状体を排出し、攪拌された前記配管部の前記液状体を前記吐出部の内部に流入させる排出工程を有し、前記排出工程は前記攪拌工程の後に行われることを特徴とする吐出方法。
【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２０１１−６２６１７（Ｐ２０１１−６２６１７Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１４１４９（Ｐ２００９−２１４１４９）
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【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２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１６日（２００９．９．１６）
【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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