液滴吐出装置
【課題】液滴の着弾位置を精密にコントロール可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】吐出ヘッド8と被着体20の移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段、パルス信号出力手段からの信号をカウントするカウンタ18と、各塗布目標位置付近を前記移動方向に沿って複数に等分割して、予め入力された各オリフィス毎の液滴塗布開始位置データとカウンタ18からのカウントに基いて、当該オリフィス25の位置が各塗布目標位置に最も近づくまでのオリフィス毎塗布タイミング信号の発生遅延時間を設定する遅延制御部19と、遅延制御部19から出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号に同期して、各オリフィス25から液滴を吐出するヘッドドライバ7を備えている。
【解決手段】吐出ヘッド8と被着体20の移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段、パルス信号出力手段からの信号をカウントするカウンタ18と、各塗布目標位置付近を前記移動方向に沿って複数に等分割して、予め入力された各オリフィス毎の液滴塗布開始位置データとカウンタ18からのカウントに基いて、当該オリフィス25の位置が各塗布目標位置に最も近づくまでのオリフィス毎塗布タイミング信号の発生遅延時間を設定する遅延制御部19と、遅延制御部19から出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号に同期して、各オリフィス25から液滴を吐出するヘッドドライバ7を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置に係り、特にインクジェット記録装置の原理を応用した液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は記録媒体に対して非接触で液滴（インク滴）を付着することができるため、このインクジェット記録装置の原理を応用した液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンスなどの各種ディスプレイの製造装置（液滴吐出装置）が開発されている。
【０００３】
一方、液晶表示装置では、２枚の液晶基板の隙間を一定に維持するために、微粒子状のスペーサを前記液晶基板の間に介在している。そしてスペーサを分散させた塗布液を前記液滴吐出装置を用いて液晶基板に向けて吐出して、スペーサを液晶基板の所定位置に付着する方法が採られている。
【０００４】
この液滴吐出装置によれば、所定の位置にほぼ必要個数のスペーサを配置することができ、また多数のオリフィスを有する吐出ヘッドを用いれば、多数の指定位置に同時にスペーサを配置することができ、生産効率が高められるなどの特長を有している。
【０００５】
インクジェット記録装置では、記録媒体に対する記録画素の位置精度はさほど厳しくなく、０．１ｍｍ程度の精度があればよい。これに対してディスプレイ製造装置では、被着体である液晶基板上はすでに精細にパターニングされており、各パターンに対するスペーサの位置精度は約１μｍと非常に厳しい。この約１μｍの位置精度を実現するためには、デジタル画像データの解像度を高める必要があり、そのためにデータ量が必然的に多くなる。
【０００６】
このデジタル画像データ量の増大を抑制するため、スペーサの打ち始めだけ高精度に位置決めして、それ以降はディスプレイ画素の間隔に合わせて正確に繰り返してスペーサを吐出する方法がある。
【０００７】
なお、この種のインクジェット塗布装置に関しては例えば下記のような特許文献１を挙げることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２３０３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この方法によればデジタル画像データ量の増大を抑制することができるが、次のような問題がある。ディスプレイ製造装置の生産性を高めるために、一辺が１ｍ程度の大型の基板素材上に間隔をおいて複数のディスプレイセルを並べて形成し、このディスプレイセル上に多数のオリフィスを等間隔に列設した吐出ヘッドを用いて連続して液滴を吐出するようになっている。
【００１０】
図１３は、そのときの液滴の吐出状態を説明するための一部説明図である。同図に示すようにガラス板からなる大型の基板素材１００上に第１のディスプレイセル１０１ａと第２のディスプレイセル１０１ｂが所定の間隔Ｌをおいて形成されている。各ディスプレイセル１０１上にはＲ，Ｇ，Ｂのディスプレイ画素１０２が規則正しくパターンニングされており、各ディスプレイ画素１０２の所定位置上にスペーサが付着される。
【００１１】
このスペーサの吐出は、多数のオリフィス１０３を列設した吐出ヘッド１０４を用いて各オリフィス１０３から同時になされる。各オリフィス１０３のピッチはスペーサ付着位置のピッチと同じになっており、液滴吐出装置（図示せず）に搭載している前記吐出ヘッド１０４に対して前記基板素材１００を搭載した搬送ステージ（図示せず）が矢印Ａ方向に往復移動することにより、各ディスプレイセル１０１上スペーサが連続的に付着される。図中の各ディスプレイセル１０１上において●印１０５ａはすでにスペーサを付着した位置を、〇印１０５ｂはスペーサを今から付着する位置を示している。
【００１２】
同図は、第１のディスプレイセル１０１ａの終わり部分と第２のディスプレイセル１０１ｂの始め部分に対して、前記吐出ヘッド１０４により同時にスペーサを吐出する状態を示している。このとき同図に示すように、両ディスプレイセル１０１ａ，１０１ｂはともにディスプレイ画素間隔は同じでも、両ディスプレイセル１０１ａ，１０１ｂの間隔Ｌが移動方向Ａのディスプレイ画素間隔（オリフィス間隔）の倍数でない場合、第１のディスプレイセル１０１ａへのスペーサの吐出から次の第２のディスプレイセル１０１ｂに移ったとき、第２のディスプレイセル１０１ｂ上でのディスプレイ画素１０２に対するスペーサの着弾位置がずれることになり、このまま第２のディスプレイセル１０１ｂへのスペーサの塗布が続行されると、第２のディスプレイセル１０１ｂ全体においてスペーサの着弾位置がずれることになる。
【００１３】
このような問題を解消するため、前記特許文献１に記載されているような提案がなされている。この特許文献に記載されているインクジェット塗布装置は、複数のノズルが等間隔列状に配置されたインクジェットヘッドを用いて、塗布媒体上の塗布目標画素にインクを塗布するものにおいて、前記塗布目標画素のパターンを記述するパターンデータから塗布データおよびタイミング制御データを生成するデータ生成手段と、前記タイミング制御データに従って駆動波形発生信号を生成する駆動波形発生信号生成手段と、前記タイミング制御データに従って塗布データ転送信号を生成する塗布データ転送信号生成手段と、前記塗布データ転送信号に従って塗布データを転送する塗布データ転送手段と、前記駆動波形および前記塗布データに基き各ノズルのインクの吐出を制御するノズル制御手段とを備えている。
【００１４】
本発明の目的は、この提案されたインクジェット塗布装置よりも更に精密に液滴の着弾が可能な液滴吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、複数のオリフィスを設けた吐出ヘッドと液滴を着弾する例えば後述の基板素材などからなる被着体とを相対的に移動させながら、前記被着体上の各オリフィスに対応した各塗布目標位置に対して前記各オリフィスから液滴を吐出して、各塗布目標位置付近に液滴を着弾する液滴吐出装置を対象とするものである。
【００１６】
そして前記吐出ヘッドと被着体の相対的な移動を検出してパルス信号を出力する例えばエンコーダなどのパルス信号出力手段と、
そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、
前記各塗布目標位置付近を前記移動方向に沿って複数に等分割して、予め入力された前記各オリフィス毎の液滴塗布開始位置データと前記カウンタからのカウント信号に基いて、当該オリフィスの位置が前記各塗布目標位置に最も近づくまでのオリフィス毎塗布タイミング信号の発生遅延時間を設定する遅延制御部と、
その遅延制御部から出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号に同期して、前記各オリフィスから液滴を吐出するヘッドドライバとを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記各塗布目標位置付近が１つのディスプレイ画素で構成され、その１つのディスプレイ画素上が前記移動方向に沿って複数に等分割されるとともに、当該ディスプレイ画素上にスペーサの塗布目標位置が定められており、スペーサ粒子を含有する塗布液が各オリフィスから前記塗布目標位置に向けて吐出されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は前述のような構成になっており、各塗布目標位置付近を複数に分割することにより、精密な液滴の着弾が可能であり、この時分割数を増すことにより液滴の着弾位置の精度が更に高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。
【００２０】
まず、この液滴吐出装置の概略構成を図１とともに説明する。同図に示すように液滴吐出装置は、大きく分けて主制御部１と吐出装置本体２とから構成されている。前記主制御部1は、制御用コンピュータ３と画像展開メモリ４とタイミング制御回路５などを備え、前記吐出装置本体２は駆動波形生成回路６とヘッドドライバ７と吐出ヘッド８と搬送ステージ９とエンコーダ付きステージモータ１０などを備えており、各部は図に示すような接続関係になっている。
【００２１】
前記制御用コンピュータ３はデータ変換ソフトとステージ制御ソフトを内蔵しており、前記データ変換ソフトはキーボード（図示せず）を介して入力されたパターンデータに基いて塗布条件設定データとタイミング制御データとを生成し、これらデータ（塗布条件の設定に関するデータ１７）のうちの必要なものを図に示すよう画像展開メモリ４とタイミング制御回路５と駆動波形生成回路６に送信する。前記ステージ制御ソフトは、搬送ステージ９の動作を制御するものである。
【００２２】
前記画像展開メモリ４へは、前記制御用コンピュータ３から具体的には後述する塗布ピッチならびに塗布ドット数などの塗布条件の設定に関するデータ１７が入力設定される。
【００２３】
前記タイミング制御回路５へは、前記制御用コンピュータ３から具体的には塗布開始位置タイミング制御データなどの塗布条件の設定に関するデータ１７が入力設定されるとともに、ステージモータ１０のエンコーダから搬送ステージ速度を表すエンコーダパルス信号１１のカウントデータが入力される。
【００２４】
このタイミング制御回路５では、設定された塗布開始位置や搬送ステージ速度に基いて各オリフィスが塗布を開始するように、エンコーダパルス信号１１をカウントし、各オリフィス毎の塗布タイミング信号１２を前記画像展開メモリ４へ送信する。またエンコーダパルス信号１１のカウントによるタイミングを元に、駆動波形生成回路６へ駆動波形生成信号１３が送信されて駆動波形の電圧や形状が設定される。
【００２５】
前記画像展開メモリ４では、塗布ピッチならびに塗布ドット数の設定を元に画像展開を行ない、オリフィスの配列に合わせてデータの並び替えを行う。並び替えられた塗布データ１４はオリフィス毎塗布タイミング信号１２に同期してヘッドドライバ７へ転送される。
【００２６】
前記駆動波形生成回路６では、前記タイミング制御回路５からの駆動波形生成信号１３に基いて駆動波形信号１５を生成し、それを吐出ヘッド８に出力する。またヘッドドライバ７では、前記画像展開メモリ４からの塗布データ１４に基いてドライブ信号１６を生成し、それを吐出ヘッド８に出力する。
【００２７】
図２は、前記タイミング制御回路５のブロック図である。タイミング制御回路５は同図に示すように前記ステージモータ１０からのエンコーダパルス信号１１をカウントするカウンタ１８と、そのカウンタ１８からの出力データと前記制御用コンピュータ３からの塗布条件の設定に関するデータ１７とがそれぞれ入力される複数の遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，・・・が設けられている。各遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，・・・は吐出ヘッドに形成されている複数のオリフィスと対応しており、各遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ・・・からオリフィス毎の塗布タイミング信号１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，が出力される。
【００２８】
吐出ヘッドには複数のオリフィスが形成されており、例えばオリフィスＮｏ．１と対応している遅延制御部１９ａからオリフィス毎塗布タイミング信号１２ａが出力されてから他のオリフィス（例えばその隣のオリフィスＮｏ．２）の塗布タイミング信号１２ｂが出力されるまでの遅延時間を、遅延制御部１９ｂにおいて、塗布条件の塗布開始位置データ（塗布条件の設定に関するデータ１７）を元にしてエンコーダパルス信号１１をカウントして制御する。他の遅延制御部１９においても同様である。
【００２９】
図３は、各信号ならびに駆動波形のタイミングチャートである。図中の（ａ）はカウンタ１８に入力されるエンコーダパルス信号１１、（ｂ）はタイミング制御回路５から出力される駆動波形生成信号１３、（ｃ）はその駆動波形生成信号１３に基いて駆動波形生成回路６から出力される駆動波形、（ｄ）は例えば前記オリフィスＮｏ．１と対応している遅延制御部１９ａから出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号１２ａ、（ｅ）は例えば前記オリフィスＮｏ．２と対応している遅延制御部１９ｂから出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｂ、（ｆ）は例えばオリフィスＮｏ．３と対応している遅延制御部１９ｃから出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｃ、（ｇ）は前記遅延制御部１９ｂで演算されたオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｂの遅延時間、（ｈ）は前記遅延制御部１９ｃで演算されたオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｃの遅延時間である。
【００３０】
同図に示すように塗布タイミング信号１２ｂは塗布タイミング信号１２ａが出力されてから遅延時間ｔ１経過後に出力され、塗布タイミング信号１２ｃは塗布タイミング信号１２ａが出力されてから遅延時間ｔ２経過後に出力される。各塗布タイミング信号１２の出力周期Ｔは一定で、前述のタイミングをもって繰り返し出力される。
【００３１】
図４は、吐出ヘッド２０とスペーサの塗布位置２１との関係を示す平面図である。同図に示すようにスペーサを塗布すべきディスプレイセル２２の表面にはＲ，Ｇ，Ｂのディスプレイ画素２３が規則正しく配列されている。本実施形態の場合、各ディスプレイ画素２３の中央位置に複数（例えば３〜５個程度）のスペーサからなるスペーサ集合体２４が着弾（付着）される。ディスプレイの種類などによっては、ディスプレイ画素２３とディスプレイ画素２３の間に形成されている網目状の遮光膜の交叉部分にスペーサ集合体２４を着弾（付着）する場合もある。
【００３２】
図に示すように、吐出ヘッド２０には複数のオリフィス２５がＰ１のピッチで一直線上に等間隔に形成されているのに対して、ディスプレイセル２２上に付着されるスペーサ集合体２４の搬送ステージ移動方向Ａと直交する方向のピッチＰ２は、ディスプレイの種類などによって異なることが多々ある。そのため液滴塗布装置上での吐出ヘッド２０の傾斜角度θを調整して、スペーサ集合体２４のピッチＰ２に合わせるようになっている。
【００３３】
前記ディスプレイセル２２を複数所定の間隔をおいて形成した大型の基板素材２０を図１に示すように搬送ステージ９上に搭載して位置決めし、前記ディスプレイセル２２の前記ピッチＰ２に合わせて吐出ヘッド２０の傾斜角度θを調整する。そして吐出ヘッド２０に対して搬送ステージ９を矢印Ａ方向に移動するとともに、図４に示すようにディスプレイセル２２上の塗布位置２１に対して吐出ヘッド２０の各オリフィス２５から液滴を吐出することにより、ディスプレイセル２２上に連続してスペーサ集合体２４を着弾（付着）することができる。
【００３４】
図５は、基板素材２０が矢印Ａ方向に移動し、その上に間隔Ｌをおいて形成されている第１のディスプレイセル２２ａから第２のディスプレイセル２２ｂにかけて、吐出ヘッド８からスペーサを含む液滴を吐出する状態を示した平面図である。なお、前記間隔Ｌは同図に示すように、搬送ステージ移動方向Ａの間隔であって、第１のディスプレイセル２２ａにおける最後のスペーサ塗布位置２１の中心から、第２のディスプレイセル２２ｂにおける最初のスペーサ塗布位置２１の中心までの距離のことである。
【００３５】
同図は、第１のディスプレイセル２２ａの図面から見て下より第１〜４段目のスペーサ集合体２４の付着は終了し、第５段目が吐出ヘッド２０のオリフィスＮｏ．５であるオリフィス２５ｅで、第６段目が吐出ヘッド２０のオリフィスＮｏ．６であるオリフィス２５ｆで、それぞれスペーサ集合体２４の付着が行なわれるとともに、吐出ヘッド２０の先端部にあるオリフィスＮｏ．１のオリフィス２５ａが次の第２のディスプレイセル２２ｂの第１段目に到達しており、そのオリフィス２５ａからスペーサ集合体２４の付着が行なわれる状態を示している。なおこの状態のとき、オリフィス２５ｂ〜２５ｄはディスプレイセル２２と対応していないため、これらオリフィス２５ｂ〜２５ｄからの吐出は停止している。
【００３６】
図５の状態のとき、オリフィスＮｏ．１のオリフィス２５ａの到達位置が第２のディスプレイセル２２ｂの第１段目のスペーサの塗布位置２１と一致しておれば問題はないが、第１のディスプレイセル２２ａと第２のディスプレイセル２２ｂの間隔Ｌによっては、オリフィス２５ａの位置とスペーサの塗布位置２１とがずれることがある。
【００３７】
本発明ではこの間隔Ｌに基くずれを補正するため、ディスプレイセル２２（本実施形態では第２のディスプレイセル２２ｂ）に対して最初に液滴を吐出するオリフィス２５（本実施形態ではオリフィスＮｏ．１のオリフィス２５ａ）の塗布ピッチを複数分割する時分割シフト制御を用いる。
【００３８】
図６ならびに図７は、この時分割シフト制御例を説明するための図である。この例は１つのディスプレイ画素２３における搬送ステージ移動方向Ａでの塗布ピッチ２６を３等分に分割した例を示しており、この塗布ピッチ２６はスペーサの塗布位置２１の間隔と等しく、搬送ステージ移動方向Ａに沿って一定間隔である。符号２７は３分割したときの各時分割シフト間隔（等間隔）を示しており、搬送ステージ移動方向Ａに沿って一定間隔でシフトするようになっている。塗布ピッチ２６は具体的には例えば１００μｍ〜２００μｍ程度であり、その間が例えば１０〜５０程度に時分割され、従って時分割シフト間隔２７は例えば２μｍ〜２０μｍ程度であり、極微小な時分割シフト制御となり、結局、２μｍ〜２０μｍ程度の位置精度で液滴を着弾することができる。
【００３９】
これらの図で各シフトタイミングにおけるオリフィスの位置２８を点線で示しており、実線で示している目標のスペーサ塗布位置２１にオリフィスの位置２８が最も近づいたシシフト位置（フトタイミング）で液滴をオリフィス２５から吐出するような制御となっている。
【００４０】
図７は、その時分割シフト制御を具体的に説明するための図である。前述のオリフィスＮｏ．１にあたるオリフィス２５ａ（図５参照）が図７に示す「ａ１」の位置で液滴を吐出した後、次に吐出するまでの時間（オリフィス２５ａが図７に示す「ｌ１」の位置に到達するまでの時間）は遅延制御２９にてタイミングを決める。この遅延制御２９は、具体的には例えば図２に示す遅延制御部１９ａにて行なわれる。
【００４１】
またオリフィスＮｏ．２にあたるオリフィス２５ｂ（図５参照）は「ｆ２」の位置に来るまで（すなわちオリフィスＮｏ．１にあたるオリフィス２５ａが図に示す「ｆ１」の位置に来るまで）一定間隔で塗布のための駆動波形を生成し、「ｆ２」の位置で液滴を吐出し終えてから前述と同様に遅延制御２９を行なう。
【００４２】
このようにして各オリフィス２５ａ〜２５ｆ毎の塗布タイミング信号の発生周期（すなわち遅延時間）が決定すると、後はその各オリフィス２５ａ〜２５ｆ毎の塗布タイミング信号の発生周期Ｔ（図３参照）に合わせて、各オリフィス２５ａ〜２５ｆから液滴の吐出が順次行なわれる。
【００４３】
スペーサ粒子の径は例えばＶＡ方式やＴＮ方式のように液晶表示装置の種類などによって異なるが、通常、２μｍ〜５μｍ程度のものが用いられ、吐出ヘッド８のオリフィス２５から吐出可能な径である。このスペーサ粒子は、有機液体、水あるいは有機液体と水との混合液などの分散液に、例えば０．５重量％〜２０重量％程度の濃度で分散される。
【００４４】
本実施形態では、水とエチレングリコールを混合して安定吐出が可能なように粘度を１０ｍＰａ・ｓ程度に調整した分散液を用い、これに直径が３．５μｍのガラスビーズを１．２重量％分散させたものを使用する。必要に応じてスペーサ粒子の分散性を良好に維持するための分散剤、あるいはスペーサ粒子を基板表面に接着する接着剤などを添加することもできる。
【００４５】
図８ならびに図９は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の正面図ならびに側面図である。
これらの図に示すように、塗布ステージ５１上には２本平行に延びたＸ軸リニアレール５２が敷設、固定され、その上に２つのＸ軸リニアガイド５３が取り付けられている。Ｘ軸リニアガイド５３の上にステージベース５４を介してテーブル５５が固定されている。
【００４６】
テーブル５５上には、スペーサ微粒子（ビーズ）を塗布する基板素材２０がディスプレイセル側を上にして載置され、例えば空気吸引機構などの位置決め手段（図示せず）によってテーブル５５上の所定位置に固定されている。
【００４７】
塗布ステージ５１の左右両側面から上方に向けて支柱５６，５６が延びており、支柱５６，５６の上端部にガイド支持部材５７が架設されている。ガイド支持部材５７の前面に２本の平行に延びたＹ軸リニアガイド５８が水平方向に固定されて、そのＹ軸リニアガイド５８にＹ軸ベース５９が摺動可能に支持されている。さらにＹ軸ベース５９上に、垂直方向に延びるＺ軸ベース６０が固定され、Ｚ軸ベース６０上にＺ軸リニアガイド６１（図８参照）が摺動可能に支持されている。
【００４８】
前記Ｙ軸ベース５９ならびにＺ軸ベース６０上には、図９に示すように塗布液吐出機構６２が搭載されている。この塗布液吐出機構６２中の塗布液供給ボックス６３はＹ軸ベース５９上に搭載され、塗布液供給ボックス６３は図８に示すように塗布液を収容した交換可能なカートリッジ部４１と、そのカートリッジ部４１から吐出ヘッド８に塗布液を供給し、吐出で余った塗布液を再びカートリッジ部４１に戻す塗布液循環供給部４２とを有している。一方、塗布液吐出機構６２中の吐出ヘッド８は、ヘッドブロック６４を介して前記Ｚ軸リニアガイド６１（Ｚ軸ベース６０）上に搭載されている。
【００４９】
前記基板素材２０を搭載したテーブル５５は、エンコーダ付きモータ（図示せず）を駆動源として前記Ｘ軸リニアレール５２上を往復移動する。前記Ｚ軸ベース６０を搭載したＹ軸ベース５９は、エンコーダ付きモータ（図示せず）を駆動源として前記Ｙ軸リニアガイド５８上を往復移動する。また前記吐出ヘッド８を搭載したＺ軸リニアガイド６１は、エンコーダ付きモータ（図示せず）を駆動源として前記Ｚ軸ベース６０上を往復移動する。
【００５０】
これらの図に示されているように、塗布液供給ボックス６３（カートリッジ部４１、塗布液循環供給部４２）は吐出ヘッド８よりも高い位置に設置されており、従ってカートリッジ部４１から塗布液循環供給部４２を経由し塗布液供給管（例えばフレキシブルチューブ）を通って吐出ヘッド８内に塗布液が自然に供給されるとともに、吐出ヘッド８内の塗布液はカートリッジ部４１との液面差を利用して常に加圧状態となる。そのため吐出ヘッド８において塗布液の漏れが生じる虞があるから、図示しない減圧手段によってカートリッジ部４１内を減圧状態にコントロールしている。
【００５１】
吐出ヘッド８と基板素材２０との距離は、Ｚ軸ベース６０上でのＺ軸リニアガイド６１の位置調整により適正に設定される。そして基板素材２０を搭載したテーブル５５が往復移動する間に、初期に設定された吐出タイミングにより吐出ヘッド８から塗布液が液滴となって基板素材２０の所定位置に吐出され、着弾した液滴内には所定個数のスペーサ微粒子が含まれている。
【００５２】
１回の基板素材２０の往復移動により必要個所に液滴が着弾されると、塗布液吐出機構６２はＹ軸上を次の塗布領域まで移動する。これらの動作の繰り返しにより、基板素材２０の各ディスプレイセルにスペーサ微粒子を含有した液滴が着弾されて、スペーサ微粒子の接着が行なわれてから、液晶表示装置の次の組立て工程に搬送される。
【００５３】
図１０ないし図１２はオンデマンド型ヘッド部の詳細を示す図で、図１０はヘッド部の分解斜視図、図１１はヘッド部の組立後の断面図、図１２は図１１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【００５４】
これらの図において符号２５はオリフィス、７２はオリフィスプレート、７３は圧力室、７４は圧力室プレート、７５はリストリクタ、７６はリストリクタプレート、７７はダイヤフラム、７８はフィルタ、７９はダイヤフレームプレート、８０は穴部、８１はサポートプレート、８２は共通液通路、８３はハウジング、８４は接着剤、８５は圧電アクチュエータ、８６は圧電振動子、８７は外部電極、８８は導電性接着剤、８９は支持基板、９０は個別電極、９１は共通電極、９２はスルーホール、９３は液導入パイプである。
【００５５】
このオンデマンド型のヘッド部は図１０に示すように、オリフィスプレート７２、圧力室プレート７４、リストリクタプレート７６、ダイヤフレームプレート７９、サポートプレート８１、ハウジング８３、圧電アクチュエータ８５などから構成されている。
【００５６】
一列に多数のオリフィス２５を形成したオリフィスプレート７２は、ニッケル材の電鋳加工法、ステンレス鋼材などの精密プレス加工法またはレーザ加工法などによって製作される。圧力室プレート７４には、前記オリフィス２５に対応した個数の圧力室７３が形成され、前記オリフィス２５と連通している。リストリクタプレート７６は図１１に示すように共通液通路８２と前記圧力室７３を連通し、圧力室７３への液流入量を制御するリストリクタ７５が形成されている。圧力室プレート７４とリストリクタプレート７６は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００５７】
ダイヤフレームプレート７９には圧電振動子８６の圧力を効率良く圧力室７３に伝達するためのダイヤフラム７７と、共通液通路８２からリストリクタ７５に流入する液中のゴミなどを除くフィルタ７８が形成されている。ダイヤフレームプレート７９は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００５８】
サポートプレート８１はダイヤフラム７７と圧電振動子８６を接着剤８４で固定するとき、ダイヤフラム７７の振動系固定端の位置を規制し、かつ接着個所からはみ出した接着剤がダイヤフラム７７の上で広がるのを規制する穴部８０が形成されている。サポートプレート８１は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。金属または合成樹脂で製作されるハウジング８３には共通液通路８２が設けられており、この共通液通路８２に前述の塗布液供給管２０あるいはヘッド接続管３９が接続されている。
【００５９】
塗布液供給管２０あるいはヘッド接続管３９から供給された塗布液は、ヘッドの共通液通路８２の途中でフィルタ７８を通過して、リストリクタ７５、圧力室７３、オリフィス２５へと順に流れる。個別電極９０と共通電極９１との間に所定のパルス電圧を印加することにより圧電振動子８６が伸縮し、パルス電圧の印加を止めると圧電振動子８６は伸縮前の状態に戻る。このような圧電振動子８６の変形により圧力室７３内の塗布液に瞬間的に圧力が加わり、オリフィス２５から塗布液が液滴となって基板素材２０上に着弾する。
【００６０】
前記実施形態では図２に示すように、タイミング制御回路５内に各オリフィスに対応して複数の遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，・・・を設けたが、１つの遅延制御部を設けて、その中で各オリフィスに対応したオリフィス毎塗布タイミング信号を個別に出力することも可能である。
【００６１】
前記実施形態では第１のディスプレイセルから第２のディスプレイセルに移る際の時分割シフト制御について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液滴の試験打ち領域から正規の塗布領域に移る際にも適用可能である。
【００６２】
前記実施形態では液晶表示装置の製造の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエレクトロルミネッセンスの製造、あるいは酸化チタン粒子を含有したインクを印刷するプリント配線基板の製造、沈降や凝集しやすい高濃度の電子部品用インクを使用して製造する積層セラミック電子部品や高周波電子部品の如き電子部品の製造など他の技術分野においても適用可能である。
【００６３】
また実施形態では固体微粒子を混合分散した塗布液を吐出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェット記録装置などの固体微粒子を含有しない塗布液を吐出する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。
【図２】その液滴吐出装置に用いられるタイミング制御回路のブロック図である。
【図３】その液滴吐出装置における各信号ならびに駆動波形のタイミングチャートである。
【図４】吐出ヘッドとスペーサの塗布位置との関係を示す平面図である。
【図５】第１のディスプレイセルから第２のディスプレイセルにかけて吐出ヘッドから液滴を吐出する状態を示した平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の時分割シフト制御例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の時分割シフト制御例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の正面図である。
【図９】その液滴吐出装置の側面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るヘッド部の分解斜視図である。
【図１１】そのヘッド部の組立後の断面図である。
【図１２】図１１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図１３】従来の液滴塗布装置による液滴塗布の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：主制御部、２：吐出装置本体、３：制御用コンピュータ、４：画像展開メモリ、５：タイミング制御回路、６：駆動波形生成回路、７：ヘッドドライバ、８：吐出ヘッド、９：搬送ステージ、１０：ステージモータ、１１：エンコーダパルス信号、１２：オリフィス毎塗布タイミング信号、１３：駆動波形生成信号、１４：塗布データ、１５：駆動波形信号、１６：ドライブ信号、１７：塗布条件の設定に関するデータ、１８：カウンタ、１９：遅延制御部、２０：基板素材、２１：スペーサの塗布位置、２２ａ：第１のディスプレイセル、２２ｂ：第２のディスプレイセル、２３：ディスプレイ画素、２４：スペーサ集合体、２５：オリフィス、２６：塗布ピッチ、２７：時分割シフト間隔、２８：オリフィスの位置、２９：遅延制御、Ａ：搬送ステージ移動方向、Ｌ：ディスプレイセルの間隔、θ：吐出ヘッドの傾斜角度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置に係り、特にインクジェット記録装置の原理を応用した液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は記録媒体に対して非接触で液滴（インク滴）を付着することができるため、このインクジェット記録装置の原理を応用した液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンスなどの各種ディスプレイの製造装置（液滴吐出装置）が開発されている。
【０００３】
一方、液晶表示装置では、２枚の液晶基板の隙間を一定に維持するために、微粒子状のスペーサを前記液晶基板の間に介在している。そしてスペーサを分散させた塗布液を前記液滴吐出装置を用いて液晶基板に向けて吐出して、スペーサを液晶基板の所定位置に付着する方法が採られている。
【０００４】
この液滴吐出装置によれば、所定の位置にほぼ必要個数のスペーサを配置することができ、また多数のオリフィスを有する吐出ヘッドを用いれば、多数の指定位置に同時にスペーサを配置することができ、生産効率が高められるなどの特長を有している。
【０００５】
インクジェット記録装置では、記録媒体に対する記録画素の位置精度はさほど厳しくなく、０．１ｍｍ程度の精度があればよい。これに対してディスプレイ製造装置では、被着体である液晶基板上はすでに精細にパターニングされており、各パターンに対するスペーサの位置精度は約１μｍと非常に厳しい。この約１μｍの位置精度を実現するためには、デジタル画像データの解像度を高める必要があり、そのためにデータ量が必然的に多くなる。
【０００６】
このデジタル画像データ量の増大を抑制するため、スペーサの打ち始めだけ高精度に位置決めして、それ以降はディスプレイ画素の間隔に合わせて正確に繰り返してスペーサを吐出する方法がある。
【０００７】
なお、この種のインクジェット塗布装置に関しては例えば下記のような特許文献１を挙げることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２３０３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この方法によればデジタル画像データ量の増大を抑制することができるが、次のような問題がある。ディスプレイ製造装置の生産性を高めるために、一辺が１ｍ程度の大型の基板素材上に間隔をおいて複数のディスプレイセルを並べて形成し、このディスプレイセル上に多数のオリフィスを等間隔に列設した吐出ヘッドを用いて連続して液滴を吐出するようになっている。
【００１０】
図１３は、そのときの液滴の吐出状態を説明するための一部説明図である。同図に示すようにガラス板からなる大型の基板素材１００上に第１のディスプレイセル１０１ａと第２のディスプレイセル１０１ｂが所定の間隔Ｌをおいて形成されている。各ディスプレイセル１０１上にはＲ，Ｇ，Ｂのディスプレイ画素１０２が規則正しくパターンニングされており、各ディスプレイ画素１０２の所定位置上にスペーサが付着される。
【００１１】
このスペーサの吐出は、多数のオリフィス１０３を列設した吐出ヘッド１０４を用いて各オリフィス１０３から同時になされる。各オリフィス１０３のピッチはスペーサ付着位置のピッチと同じになっており、液滴吐出装置（図示せず）に搭載している前記吐出ヘッド１０４に対して前記基板素材１００を搭載した搬送ステージ（図示せず）が矢印Ａ方向に往復移動することにより、各ディスプレイセル１０１上スペーサが連続的に付着される。図中の各ディスプレイセル１０１上において●印１０５ａはすでにスペーサを付着した位置を、〇印１０５ｂはスペーサを今から付着する位置を示している。
【００１２】
同図は、第１のディスプレイセル１０１ａの終わり部分と第２のディスプレイセル１０１ｂの始め部分に対して、前記吐出ヘッド１０４により同時にスペーサを吐出する状態を示している。このとき同図に示すように、両ディスプレイセル１０１ａ，１０１ｂはともにディスプレイ画素間隔は同じでも、両ディスプレイセル１０１ａ，１０１ｂの間隔Ｌが移動方向Ａのディスプレイ画素間隔（オリフィス間隔）の倍数でない場合、第１のディスプレイセル１０１ａへのスペーサの吐出から次の第２のディスプレイセル１０１ｂに移ったとき、第２のディスプレイセル１０１ｂ上でのディスプレイ画素１０２に対するスペーサの着弾位置がずれることになり、このまま第２のディスプレイセル１０１ｂへのスペーサの塗布が続行されると、第２のディスプレイセル１０１ｂ全体においてスペーサの着弾位置がずれることになる。
【００１３】
このような問題を解消するため、前記特許文献１に記載されているような提案がなされている。この特許文献に記載されているインクジェット塗布装置は、複数のノズルが等間隔列状に配置されたインクジェットヘッドを用いて、塗布媒体上の塗布目標画素にインクを塗布するものにおいて、前記塗布目標画素のパターンを記述するパターンデータから塗布データおよびタイミング制御データを生成するデータ生成手段と、前記タイミング制御データに従って駆動波形発生信号を生成する駆動波形発生信号生成手段と、前記タイミング制御データに従って塗布データ転送信号を生成する塗布データ転送信号生成手段と、前記塗布データ転送信号に従って塗布データを転送する塗布データ転送手段と、前記駆動波形および前記塗布データに基き各ノズルのインクの吐出を制御するノズル制御手段とを備えている。
【００１４】
本発明の目的は、この提案されたインクジェット塗布装置よりも更に精密に液滴の着弾が可能な液滴吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、複数のオリフィスを設けた吐出ヘッドと液滴を着弾する例えば後述の基板素材などからなる被着体とを相対的に移動させながら、前記被着体上の各オリフィスに対応した各塗布目標位置に対して前記各オリフィスから液滴を吐出して、各塗布目標位置付近に液滴を着弾する液滴吐出装置を対象とするものである。
【００１６】
そして前記吐出ヘッドと被着体の相対的な移動を検出してパルス信号を出力する例えばエンコーダなどのパルス信号出力手段と、
そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、
前記各塗布目標位置付近を前記移動方向に沿って複数に等分割して、予め入力された前記各オリフィス毎の液滴塗布開始位置データと前記カウンタからのカウント信号に基いて、当該オリフィスの位置が前記各塗布目標位置に最も近づくまでのオリフィス毎塗布タイミング信号の発生遅延時間を設定する遅延制御部と、
その遅延制御部から出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号に同期して、前記各オリフィスから液滴を吐出するヘッドドライバとを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記各塗布目標位置付近が１つのディスプレイ画素で構成され、その１つのディスプレイ画素上が前記移動方向に沿って複数に等分割されるとともに、当該ディスプレイ画素上にスペーサの塗布目標位置が定められており、スペーサ粒子を含有する塗布液が各オリフィスから前記塗布目標位置に向けて吐出されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は前述のような構成になっており、各塗布目標位置付近を複数に分割することにより、精密な液滴の着弾が可能であり、この時分割数を増すことにより液滴の着弾位置の精度が更に高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。
【００２０】
まず、この液滴吐出装置の概略構成を図１とともに説明する。同図に示すように液滴吐出装置は、大きく分けて主制御部１と吐出装置本体２とから構成されている。前記主制御部1は、制御用コンピュータ３と画像展開メモリ４とタイミング制御回路５などを備え、前記吐出装置本体２は駆動波形生成回路６とヘッドドライバ７と吐出ヘッド８と搬送ステージ９とエンコーダ付きステージモータ１０などを備えており、各部は図に示すような接続関係になっている。
【００２１】
前記制御用コンピュータ３はデータ変換ソフトとステージ制御ソフトを内蔵しており、前記データ変換ソフトはキーボード（図示せず）を介して入力されたパターンデータに基いて塗布条件設定データとタイミング制御データとを生成し、これらデータ（塗布条件の設定に関するデータ１７）のうちの必要なものを図に示すよう画像展開メモリ４とタイミング制御回路５と駆動波形生成回路６に送信する。前記ステージ制御ソフトは、搬送ステージ９の動作を制御するものである。
【００２２】
前記画像展開メモリ４へは、前記制御用コンピュータ３から具体的には後述する塗布ピッチならびに塗布ドット数などの塗布条件の設定に関するデータ１７が入力設定される。
【００２３】
前記タイミング制御回路５へは、前記制御用コンピュータ３から具体的には塗布開始位置タイミング制御データなどの塗布条件の設定に関するデータ１７が入力設定されるとともに、ステージモータ１０のエンコーダから搬送ステージ速度を表すエンコーダパルス信号１１のカウントデータが入力される。
【００２４】
このタイミング制御回路５では、設定された塗布開始位置や搬送ステージ速度に基いて各オリフィスが塗布を開始するように、エンコーダパルス信号１１をカウントし、各オリフィス毎の塗布タイミング信号１２を前記画像展開メモリ４へ送信する。またエンコーダパルス信号１１のカウントによるタイミングを元に、駆動波形生成回路６へ駆動波形生成信号１３が送信されて駆動波形の電圧や形状が設定される。
【００２５】
前記画像展開メモリ４では、塗布ピッチならびに塗布ドット数の設定を元に画像展開を行ない、オリフィスの配列に合わせてデータの並び替えを行う。並び替えられた塗布データ１４はオリフィス毎塗布タイミング信号１２に同期してヘッドドライバ７へ転送される。
【００２６】
前記駆動波形生成回路６では、前記タイミング制御回路５からの駆動波形生成信号１３に基いて駆動波形信号１５を生成し、それを吐出ヘッド８に出力する。またヘッドドライバ７では、前記画像展開メモリ４からの塗布データ１４に基いてドライブ信号１６を生成し、それを吐出ヘッド８に出力する。
【００２７】
図２は、前記タイミング制御回路５のブロック図である。タイミング制御回路５は同図に示すように前記ステージモータ１０からのエンコーダパルス信号１１をカウントするカウンタ１８と、そのカウンタ１８からの出力データと前記制御用コンピュータ３からの塗布条件の設定に関するデータ１７とがそれぞれ入力される複数の遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，・・・が設けられている。各遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，・・・は吐出ヘッドに形成されている複数のオリフィスと対応しており、各遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ・・・からオリフィス毎の塗布タイミング信号１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，が出力される。
【００２８】
吐出ヘッドには複数のオリフィスが形成されており、例えばオリフィスＮｏ．１と対応している遅延制御部１９ａからオリフィス毎塗布タイミング信号１２ａが出力されてから他のオリフィス（例えばその隣のオリフィスＮｏ．２）の塗布タイミング信号１２ｂが出力されるまでの遅延時間を、遅延制御部１９ｂにおいて、塗布条件の塗布開始位置データ（塗布条件の設定に関するデータ１７）を元にしてエンコーダパルス信号１１をカウントして制御する。他の遅延制御部１９においても同様である。
【００２９】
図３は、各信号ならびに駆動波形のタイミングチャートである。図中の（ａ）はカウンタ１８に入力されるエンコーダパルス信号１１、（ｂ）はタイミング制御回路５から出力される駆動波形生成信号１３、（ｃ）はその駆動波形生成信号１３に基いて駆動波形生成回路６から出力される駆動波形、（ｄ）は例えば前記オリフィスＮｏ．１と対応している遅延制御部１９ａから出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号１２ａ、（ｅ）は例えば前記オリフィスＮｏ．２と対応している遅延制御部１９ｂから出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｂ、（ｆ）は例えばオリフィスＮｏ．３と対応している遅延制御部１９ｃから出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｃ、（ｇ）は前記遅延制御部１９ｂで演算されたオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｂの遅延時間、（ｈ）は前記遅延制御部１９ｃで演算されたオリフィス毎塗布タイミング信号１２ｃの遅延時間である。
【００３０】
同図に示すように塗布タイミング信号１２ｂは塗布タイミング信号１２ａが出力されてから遅延時間ｔ１経過後に出力され、塗布タイミング信号１２ｃは塗布タイミング信号１２ａが出力されてから遅延時間ｔ２経過後に出力される。各塗布タイミング信号１２の出力周期Ｔは一定で、前述のタイミングをもって繰り返し出力される。
【００３１】
図４は、吐出ヘッド２０とスペーサの塗布位置２１との関係を示す平面図である。同図に示すようにスペーサを塗布すべきディスプレイセル２２の表面にはＲ，Ｇ，Ｂのディスプレイ画素２３が規則正しく配列されている。本実施形態の場合、各ディスプレイ画素２３の中央位置に複数（例えば３〜５個程度）のスペーサからなるスペーサ集合体２４が着弾（付着）される。ディスプレイの種類などによっては、ディスプレイ画素２３とディスプレイ画素２３の間に形成されている網目状の遮光膜の交叉部分にスペーサ集合体２４を着弾（付着）する場合もある。
【００３２】
図に示すように、吐出ヘッド２０には複数のオリフィス２５がＰ１のピッチで一直線上に等間隔に形成されているのに対して、ディスプレイセル２２上に付着されるスペーサ集合体２４の搬送ステージ移動方向Ａと直交する方向のピッチＰ２は、ディスプレイの種類などによって異なることが多々ある。そのため液滴塗布装置上での吐出ヘッド２０の傾斜角度θを調整して、スペーサ集合体２４のピッチＰ２に合わせるようになっている。
【００３３】
前記ディスプレイセル２２を複数所定の間隔をおいて形成した大型の基板素材２０を図１に示すように搬送ステージ９上に搭載して位置決めし、前記ディスプレイセル２２の前記ピッチＰ２に合わせて吐出ヘッド２０の傾斜角度θを調整する。そして吐出ヘッド２０に対して搬送ステージ９を矢印Ａ方向に移動するとともに、図４に示すようにディスプレイセル２２上の塗布位置２１に対して吐出ヘッド２０の各オリフィス２５から液滴を吐出することにより、ディスプレイセル２２上に連続してスペーサ集合体２４を着弾（付着）することができる。
【００３４】
図５は、基板素材２０が矢印Ａ方向に移動し、その上に間隔Ｌをおいて形成されている第１のディスプレイセル２２ａから第２のディスプレイセル２２ｂにかけて、吐出ヘッド８からスペーサを含む液滴を吐出する状態を示した平面図である。なお、前記間隔Ｌは同図に示すように、搬送ステージ移動方向Ａの間隔であって、第１のディスプレイセル２２ａにおける最後のスペーサ塗布位置２１の中心から、第２のディスプレイセル２２ｂにおける最初のスペーサ塗布位置２１の中心までの距離のことである。
【００３５】
同図は、第１のディスプレイセル２２ａの図面から見て下より第１〜４段目のスペーサ集合体２４の付着は終了し、第５段目が吐出ヘッド２０のオリフィスＮｏ．５であるオリフィス２５ｅで、第６段目が吐出ヘッド２０のオリフィスＮｏ．６であるオリフィス２５ｆで、それぞれスペーサ集合体２４の付着が行なわれるとともに、吐出ヘッド２０の先端部にあるオリフィスＮｏ．１のオリフィス２５ａが次の第２のディスプレイセル２２ｂの第１段目に到達しており、そのオリフィス２５ａからスペーサ集合体２４の付着が行なわれる状態を示している。なおこの状態のとき、オリフィス２５ｂ〜２５ｄはディスプレイセル２２と対応していないため、これらオリフィス２５ｂ〜２５ｄからの吐出は停止している。
【００３６】
図５の状態のとき、オリフィスＮｏ．１のオリフィス２５ａの到達位置が第２のディスプレイセル２２ｂの第１段目のスペーサの塗布位置２１と一致しておれば問題はないが、第１のディスプレイセル２２ａと第２のディスプレイセル２２ｂの間隔Ｌによっては、オリフィス２５ａの位置とスペーサの塗布位置２１とがずれることがある。
【００３７】
本発明ではこの間隔Ｌに基くずれを補正するため、ディスプレイセル２２（本実施形態では第２のディスプレイセル２２ｂ）に対して最初に液滴を吐出するオリフィス２５（本実施形態ではオリフィスＮｏ．１のオリフィス２５ａ）の塗布ピッチを複数分割する時分割シフト制御を用いる。
【００３８】
図６ならびに図７は、この時分割シフト制御例を説明するための図である。この例は１つのディスプレイ画素２３における搬送ステージ移動方向Ａでの塗布ピッチ２６を３等分に分割した例を示しており、この塗布ピッチ２６はスペーサの塗布位置２１の間隔と等しく、搬送ステージ移動方向Ａに沿って一定間隔である。符号２７は３分割したときの各時分割シフト間隔（等間隔）を示しており、搬送ステージ移動方向Ａに沿って一定間隔でシフトするようになっている。塗布ピッチ２６は具体的には例えば１００μｍ〜２００μｍ程度であり、その間が例えば１０〜５０程度に時分割され、従って時分割シフト間隔２７は例えば２μｍ〜２０μｍ程度であり、極微小な時分割シフト制御となり、結局、２μｍ〜２０μｍ程度の位置精度で液滴を着弾することができる。
【００３９】
これらの図で各シフトタイミングにおけるオリフィスの位置２８を点線で示しており、実線で示している目標のスペーサ塗布位置２１にオリフィスの位置２８が最も近づいたシシフト位置（フトタイミング）で液滴をオリフィス２５から吐出するような制御となっている。
【００４０】
図７は、その時分割シフト制御を具体的に説明するための図である。前述のオリフィスＮｏ．１にあたるオリフィス２５ａ（図５参照）が図７に示す「ａ１」の位置で液滴を吐出した後、次に吐出するまでの時間（オリフィス２５ａが図７に示す「ｌ１」の位置に到達するまでの時間）は遅延制御２９にてタイミングを決める。この遅延制御２９は、具体的には例えば図２に示す遅延制御部１９ａにて行なわれる。
【００４１】
またオリフィスＮｏ．２にあたるオリフィス２５ｂ（図５参照）は「ｆ２」の位置に来るまで（すなわちオリフィスＮｏ．１にあたるオリフィス２５ａが図に示す「ｆ１」の位置に来るまで）一定間隔で塗布のための駆動波形を生成し、「ｆ２」の位置で液滴を吐出し終えてから前述と同様に遅延制御２９を行なう。
【００４２】
このようにして各オリフィス２５ａ〜２５ｆ毎の塗布タイミング信号の発生周期（すなわち遅延時間）が決定すると、後はその各オリフィス２５ａ〜２５ｆ毎の塗布タイミング信号の発生周期Ｔ（図３参照）に合わせて、各オリフィス２５ａ〜２５ｆから液滴の吐出が順次行なわれる。
【００４３】
スペーサ粒子の径は例えばＶＡ方式やＴＮ方式のように液晶表示装置の種類などによって異なるが、通常、２μｍ〜５μｍ程度のものが用いられ、吐出ヘッド８のオリフィス２５から吐出可能な径である。このスペーサ粒子は、有機液体、水あるいは有機液体と水との混合液などの分散液に、例えば０．５重量％〜２０重量％程度の濃度で分散される。
【００４４】
本実施形態では、水とエチレングリコールを混合して安定吐出が可能なように粘度を１０ｍＰａ・ｓ程度に調整した分散液を用い、これに直径が３．５μｍのガラスビーズを１．２重量％分散させたものを使用する。必要に応じてスペーサ粒子の分散性を良好に維持するための分散剤、あるいはスペーサ粒子を基板表面に接着する接着剤などを添加することもできる。
【００４５】
図８ならびに図９は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の正面図ならびに側面図である。
これらの図に示すように、塗布ステージ５１上には２本平行に延びたＸ軸リニアレール５２が敷設、固定され、その上に２つのＸ軸リニアガイド５３が取り付けられている。Ｘ軸リニアガイド５３の上にステージベース５４を介してテーブル５５が固定されている。
【００４６】
テーブル５５上には、スペーサ微粒子（ビーズ）を塗布する基板素材２０がディスプレイセル側を上にして載置され、例えば空気吸引機構などの位置決め手段（図示せず）によってテーブル５５上の所定位置に固定されている。
【００４７】
塗布ステージ５１の左右両側面から上方に向けて支柱５６，５６が延びており、支柱５６，５６の上端部にガイド支持部材５７が架設されている。ガイド支持部材５７の前面に２本の平行に延びたＹ軸リニアガイド５８が水平方向に固定されて、そのＹ軸リニアガイド５８にＹ軸ベース５９が摺動可能に支持されている。さらにＹ軸ベース５９上に、垂直方向に延びるＺ軸ベース６０が固定され、Ｚ軸ベース６０上にＺ軸リニアガイド６１（図８参照）が摺動可能に支持されている。
【００４８】
前記Ｙ軸ベース５９ならびにＺ軸ベース６０上には、図９に示すように塗布液吐出機構６２が搭載されている。この塗布液吐出機構６２中の塗布液供給ボックス６３はＹ軸ベース５９上に搭載され、塗布液供給ボックス６３は図８に示すように塗布液を収容した交換可能なカートリッジ部４１と、そのカートリッジ部４１から吐出ヘッド８に塗布液を供給し、吐出で余った塗布液を再びカートリッジ部４１に戻す塗布液循環供給部４２とを有している。一方、塗布液吐出機構６２中の吐出ヘッド８は、ヘッドブロック６４を介して前記Ｚ軸リニアガイド６１（Ｚ軸ベース６０）上に搭載されている。
【００４９】
前記基板素材２０を搭載したテーブル５５は、エンコーダ付きモータ（図示せず）を駆動源として前記Ｘ軸リニアレール５２上を往復移動する。前記Ｚ軸ベース６０を搭載したＹ軸ベース５９は、エンコーダ付きモータ（図示せず）を駆動源として前記Ｙ軸リニアガイド５８上を往復移動する。また前記吐出ヘッド８を搭載したＺ軸リニアガイド６１は、エンコーダ付きモータ（図示せず）を駆動源として前記Ｚ軸ベース６０上を往復移動する。
【００５０】
これらの図に示されているように、塗布液供給ボックス６３（カートリッジ部４１、塗布液循環供給部４２）は吐出ヘッド８よりも高い位置に設置されており、従ってカートリッジ部４１から塗布液循環供給部４２を経由し塗布液供給管（例えばフレキシブルチューブ）を通って吐出ヘッド８内に塗布液が自然に供給されるとともに、吐出ヘッド８内の塗布液はカートリッジ部４１との液面差を利用して常に加圧状態となる。そのため吐出ヘッド８において塗布液の漏れが生じる虞があるから、図示しない減圧手段によってカートリッジ部４１内を減圧状態にコントロールしている。
【００５１】
吐出ヘッド８と基板素材２０との距離は、Ｚ軸ベース６０上でのＺ軸リニアガイド６１の位置調整により適正に設定される。そして基板素材２０を搭載したテーブル５５が往復移動する間に、初期に設定された吐出タイミングにより吐出ヘッド８から塗布液が液滴となって基板素材２０の所定位置に吐出され、着弾した液滴内には所定個数のスペーサ微粒子が含まれている。
【００５２】
１回の基板素材２０の往復移動により必要個所に液滴が着弾されると、塗布液吐出機構６２はＹ軸上を次の塗布領域まで移動する。これらの動作の繰り返しにより、基板素材２０の各ディスプレイセルにスペーサ微粒子を含有した液滴が着弾されて、スペーサ微粒子の接着が行なわれてから、液晶表示装置の次の組立て工程に搬送される。
【００５３】
図１０ないし図１２はオンデマンド型ヘッド部の詳細を示す図で、図１０はヘッド部の分解斜視図、図１１はヘッド部の組立後の断面図、図１２は図１１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【００５４】
これらの図において符号２５はオリフィス、７２はオリフィスプレート、７３は圧力室、７４は圧力室プレート、７５はリストリクタ、７６はリストリクタプレート、７７はダイヤフラム、７８はフィルタ、７９はダイヤフレームプレート、８０は穴部、８１はサポートプレート、８２は共通液通路、８３はハウジング、８４は接着剤、８５は圧電アクチュエータ、８６は圧電振動子、８７は外部電極、８８は導電性接着剤、８９は支持基板、９０は個別電極、９１は共通電極、９２はスルーホール、９３は液導入パイプである。
【００５５】
このオンデマンド型のヘッド部は図１０に示すように、オリフィスプレート７２、圧力室プレート７４、リストリクタプレート７６、ダイヤフレームプレート７９、サポートプレート８１、ハウジング８３、圧電アクチュエータ８５などから構成されている。
【００５６】
一列に多数のオリフィス２５を形成したオリフィスプレート７２は、ニッケル材の電鋳加工法、ステンレス鋼材などの精密プレス加工法またはレーザ加工法などによって製作される。圧力室プレート７４には、前記オリフィス２５に対応した個数の圧力室７３が形成され、前記オリフィス２５と連通している。リストリクタプレート７６は図１１に示すように共通液通路８２と前記圧力室７３を連通し、圧力室７３への液流入量を制御するリストリクタ７５が形成されている。圧力室プレート７４とリストリクタプレート７６は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００５７】
ダイヤフレームプレート７９には圧電振動子８６の圧力を効率良く圧力室７３に伝達するためのダイヤフラム７７と、共通液通路８２からリストリクタ７５に流入する液中のゴミなどを除くフィルタ７８が形成されている。ダイヤフレームプレート７９は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。
【００５８】
サポートプレート８１はダイヤフラム７７と圧電振動子８６を接着剤８４で固定するとき、ダイヤフラム７７の振動系固定端の位置を規制し、かつ接着個所からはみ出した接着剤がダイヤフラム７７の上で広がるのを規制する穴部８０が形成されている。サポートプレート８１は、ステンレス鋼材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法などによって製作される。金属または合成樹脂で製作されるハウジング８３には共通液通路８２が設けられており、この共通液通路８２に前述の塗布液供給管２０あるいはヘッド接続管３９が接続されている。
【００５９】
塗布液供給管２０あるいはヘッド接続管３９から供給された塗布液は、ヘッドの共通液通路８２の途中でフィルタ７８を通過して、リストリクタ７５、圧力室７３、オリフィス２５へと順に流れる。個別電極９０と共通電極９１との間に所定のパルス電圧を印加することにより圧電振動子８６が伸縮し、パルス電圧の印加を止めると圧電振動子８６は伸縮前の状態に戻る。このような圧電振動子８６の変形により圧力室７３内の塗布液に瞬間的に圧力が加わり、オリフィス２５から塗布液が液滴となって基板素材２０上に着弾する。
【００６０】
前記実施形態では図２に示すように、タイミング制御回路５内に各オリフィスに対応して複数の遅延制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，・・・を設けたが、１つの遅延制御部を設けて、その中で各オリフィスに対応したオリフィス毎塗布タイミング信号を個別に出力することも可能である。
【００６１】
前記実施形態では第１のディスプレイセルから第２のディスプレイセルに移る際の時分割シフト制御について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液滴の試験打ち領域から正規の塗布領域に移る際にも適用可能である。
【００６２】
前記実施形態では液晶表示装置の製造の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエレクトロルミネッセンスの製造、あるいは酸化チタン粒子を含有したインクを印刷するプリント配線基板の製造、沈降や凝集しやすい高濃度の電子部品用インクを使用して製造する積層セラミック電子部品や高周波電子部品の如き電子部品の製造など他の技術分野においても適用可能である。
【００６３】
また実施形態では固体微粒子を混合分散した塗布液を吐出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェット記録装置などの固体微粒子を含有しない塗布液を吐出する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。
【図２】その液滴吐出装置に用いられるタイミング制御回路のブロック図である。
【図３】その液滴吐出装置における各信号ならびに駆動波形のタイミングチャートである。
【図４】吐出ヘッドとスペーサの塗布位置との関係を示す平面図である。
【図５】第１のディスプレイセルから第２のディスプレイセルにかけて吐出ヘッドから液滴を吐出する状態を示した平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の時分割シフト制御例を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の時分割シフト制御例を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の正面図である。
【図９】その液滴吐出装置の側面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るヘッド部の分解斜視図である。
【図１１】そのヘッド部の組立後の断面図である。
【図１２】図１１Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図１３】従来の液滴塗布装置による液滴塗布の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：主制御部、２：吐出装置本体、３：制御用コンピュータ、４：画像展開メモリ、５：タイミング制御回路、６：駆動波形生成回路、７：ヘッドドライバ、８：吐出ヘッド、９：搬送ステージ、１０：ステージモータ、１１：エンコーダパルス信号、１２：オリフィス毎塗布タイミング信号、１３：駆動波形生成信号、１４：塗布データ、１５：駆動波形信号、１６：ドライブ信号、１７：塗布条件の設定に関するデータ、１８：カウンタ、１９：遅延制御部、２０：基板素材、２１：スペーサの塗布位置、２２ａ：第１のディスプレイセル、２２ｂ：第２のディスプレイセル、２３：ディスプレイ画素、２４：スペーサ集合体、２５：オリフィス、２６：塗布ピッチ、２７：時分割シフト間隔、２８：オリフィスの位置、２９：遅延制御、Ａ：搬送ステージ移動方向、Ｌ：ディスプレイセルの間隔、θ：吐出ヘッドの傾斜角度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のオリフィスを設けた吐出ヘッドと液滴を着弾する被着体とを相対的に移動させながら、前記被着体上の各オリフィスに対応した各塗布目標位置に対して前記各オリフィスから液滴を吐出して、各塗布目標位置付近に液滴を着弾する液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッドと被着体の相対的な移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、
そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、
前記各塗布目標位置付近を前記移動方向に沿って複数に等分割して、予め入力された前記各オリフィス毎の液滴塗布開始位置データと前記カウンタからのカウント信号に基いて、当該オリフィスの位置が前記各塗布目標位置に最も近づくまでのオリフィス毎塗布タイミング信号の発生遅延時間を設定する遅延制御部と、
その遅延制御部から出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号に同期して、前記各オリフィスから液滴を吐出するヘッドドライバとを備え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記載の液滴吐出装置において、前記各塗布目標位置付近が１つのディスプレイ画素で構成され、その１つのディスプレイ画素上が前記移動方向に沿って複数に等分割されるとともに、当該ディスプレイ画素上にスペーサの塗布目標位置が定められており、スペーサ粒子を含有する塗布液が各オリフィスから前記塗布目標位置に向けて吐出されることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１】
複数のオリフィスを設けた吐出ヘッドと液滴を着弾する被着体とを相対的に移動させながら、前記被着体上の各オリフィスに対応した各塗布目標位置に対して前記各オリフィスから液滴を吐出して、各塗布目標位置付近に液滴を着弾する液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッドと被着体の相対的な移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、
そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、
前記各塗布目標位置付近を前記移動方向に沿って複数に等分割して、予め入力された前記各オリフィス毎の液滴塗布開始位置データと前記カウンタからのカウント信号に基いて、当該オリフィスの位置が前記各塗布目標位置に最も近づくまでのオリフィス毎塗布タイミング信号の発生遅延時間を設定する遅延制御部と、
その遅延制御部から出力されるオリフィス毎塗布タイミング信号に同期して、前記各オリフィスから液滴を吐出するヘッドドライバとを備え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記載の液滴吐出装置において、前記各塗布目標位置付近が１つのディスプレイ画素で構成され、その１つのディスプレイ画素上が前記移動方向に沿って複数に等分割されるとともに、当該ディスプレイ画素上にスペーサの塗布目標位置が定められており、スペーサ粒子を含有する塗布液が各オリフィスから前記塗布目標位置に向けて吐出されることを特徴とする液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２５３０６３（Ｐ２００７−２５３０６３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８０７６７（Ｐ２００６−８０７６７）
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（３０２０５７１９９）リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（３０２０５７１９９）リコープリンティングシステムズ株式会社 (1,130)
【Ｆターム（参考）】
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