液滴吐出装置
【課題】射出口から射出されるインクの物性の変動を抑制できる液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】液滴吐出装置は、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、射出ヘッドに供給されるインクを貯めるインクタンクと、インクタンクに対するインクの補給時に、インクタンクを超音波で振動させる超音波加振装置とを備えている。
【解決手段】液滴吐出装置は、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、射出ヘッドに供給されるインクを貯めるインクタンクと、インクタンクに対するインクの補給時に、インクタンクを超音波で振動させる超音波加振装置とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフラットパネルディスプレイ等の電子デバイスの製造工程において、例えば特許文献１に開示されているような、液滴吐出装置が使用される。液滴吐出装置は、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、インクを収容するインクタンクとを有し、そのインクタンクからのインクを射出口から射出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
射出口から射出されるインクの物性が変動すると、製造されるデバイスの品質が変動する可能性がある。例えば、液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造する場合において、射出口から射出されるインクの濃度（固形分濃度）が変動すると、製造されるカラーフィルタに色むらが生じる等、不具合が発生する可能性がある。その結果、製造されるデバイスの品質が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、射出口から射出されるインクの物性の変動を抑制できる液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
【０００７】
本発明の一態様に従えば、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、前記射出ヘッドに供給される前記インクを貯めるインクタンクと、前記インクタンクに対する前記インクの補給時に、前記インクタンクを超音波で振動させる超音波加振装置と、を備える液滴吐出装置が提供される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、インクの使用によりインクタンクのインクが減り、そのインクタンクに対するインクの補給時に、超音波加振装置でインクタンクを振動させることによって、インクタンク内のインクが攪拌、混合されるので、インクタンク内のインクの物性（濃度など）を均一にすることができる。したがって、射出口から射出されるインクの物性の均一化を図ることができる。
【０００９】
本発明の態様において、前記インクタンクと前記射出ヘッドとを接続し、前記インクタンクからのインクが前記射出ヘッドに流れる流路を有するチューブを有する構成を採用することができる。
【００１０】
これにより、インクタンク内の均一化されたインクをチューブの流路を介して射出ヘッドに直ちに供給することができる。
【００１１】
本発明の態様において、前記超音波加振装置は、前記インクタンクの底部に配置される構成を採用することができる。
これにより、インクタンクの底部から、インクタンク内のインクに超音波振動を与えることができ、インクタンク内のインクを良好に攪拌、混合することができる。
【００１２】
本発明の態様において、前記超音波加振装置の少なくとも一部は、前記インクタンクの外面に接触するように配置される構成を最小することができる。
【００１３】
これにより、インクタンク内のインクを良好に攪拌、混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る射出ヘッドを下側から見た図である。
【図３】本実施形態に係る射出ヘッドの構造の一例を説明するための断面図である。
【図４】本実施形態に係る超音波加振装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、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の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪを示す斜視図である。
【００１７】
液滴吐出装置ＩＪは、インク（機能液）を基板Ｐに射出して、その基板Ｐにデバイスパターンを形成する。本実施形態において、液滴吐出装置ＩＪは、インクの液滴Ｄを基板Ｐに吐出することによって、基板Ｐにデバイスパターンを形成する。液滴吐出装置ＩＪは、インクの液滴Ｄを射出（吐出）する射出口１が形成された射出面２を有する射出ヘッド３と、射出ヘッド３に供給されるインクを貯めるインクタンク４０と、射出面２と対向する第１位置Ａ１を含む所定領域で射出ヘッド３に対して移動可能であり、Ｙ軸に沿って配置された複数の移動体４、５、６、７と、複数の移動体４、５、６、７をＹ軸に沿って移動させる駆動装置８と、液滴吐出装置ＩＪ全体の動作を制御する制御装置１０とを備えている。
【００１８】
本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を備えたマルチヘッドタイプの液滴吐出装置であり、複数の射出ヘッド３を支持するキャリッジ部材１１を有する。
【００１９】
本実施形態において、基板Ｐは、フラットパネルディスプレイを製造するために使用されるガラス基板を含む。また、インクは、例えば液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するためのインクを含む。なお、インクが、配線パターンを形成するための導電性微粒子を含むインクでもよい。また、基板Ｐが、例えば特開２００６−１１４５９３号公報、特開２００６−２６１１４６号公報等に開示されているような、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）多層回路基板を形成するための基板でもよいし、半導体チップを製造するために使用される半導体ウエハでもよい。
【００２０】
液滴吐出装置ＩＪは、少なくとも３つの移動体を有する。本実施形態においては、液滴吐出装置ＩＪは、４つの移動体４、５、６、７を有する。第１移動体４は、Ｙ軸に沿って配置された４つの移動体のうち、最も−Ｙ側に配置されており、第４移動体７は、最も＋Ｙ側に配置されている。すなわち、第１移動体４と第２移動体７とは、Ｙ軸に沿って配置された４つの移動体４、５、６、７のうち、Ｙ軸方向に関して両端に配置されている。第２移動体５及び第３移動体６は、第１移動体４と第４移動体７との間に配置されている。
第２移動体５は、第３移動体６の−Ｙ側に配置されている。
【００２１】
第１移動体４は、液滴Ｄでパターンが形成される基板Ｐを保持しながら移動可能である。第２、第３、第４移動体５、６、７は、射出ヘッド３をメンテナンスするメンテナンス装置を含む。本実施形態においては、第２移動体５は、射出ヘッド３の射出面２を覆うキャッピング装置１３を含む。第３移動体６は、射出ヘッド３の射出面２の異物を払うワイピング装置１４を含む。第４移動体７は、射出ヘッド３の少なくとも一部をインク以外の液体に浸ける浸漬装置１５を含む。
【００２２】
液滴吐出装置ＩＪは、各移動体４、５、６、７を移動可能に支持する支持面１６を有するベース部材１７を備えている。各移動体４、５、６、７のそれぞれは、支持面１６に沿って移動可能である。本実施形態においては、支持面１６は、ＸＹ平面とほぼ平行である。また、本実施形態においては、ベース部材１７の支持面１６と、その支持面１６と対向する各移動体４、５、６、７の対向面との間にエアベアリングが形成されている。各移動体４、５、６、７は、エアベアリングにより、支持面１６に対して非接触で支持される。
【００２３】
また、液滴吐出装置ＩＪは、複数の移動体４、５、６、７のＹ軸方向への移動を案内するガイド部材１８を備えている。ガイド部材１８は、Ｙ軸方向に長い棒状の部材であり、支持面１６の上に配置されている。本実施形態においては、ガイド部材１８の両端は、ガイド部材１８の外側に配置された支持部材１９で支持されている。
【００２４】
本実施形態においては、駆動装置８は、リニアモータを含み、複数の移動体４、５、６、７のそれぞれを独立して移動可能である。駆動装置８は、ガイド部材１８に配置されたリニアモータの固定子２２と、ガイド部材１８と対向する各移動体４、５、６、７の対向面のそれぞれに配置されたリニアモータの可動子２３、２４、２５、２６とを有する。制御装置１０は、リニアモータを含む駆動装置８を用いて、各移動体４、５、６、７のそれぞれをベース部材１７上で独立して移動可能である。
【００２５】
また、液滴吐出装置ＩＪは、射出ヘッド３と別の位置に配置され、第１移動体４に基板Ｐを搬入する動作、及び第１移動体４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する基板搬送装置２７を備えている。基板搬送装置２７の近傍には、基板Ｐを収容可能な基板収容装置２８が配置されている。
【００２６】
基板搬送装置２７は、Ｙ軸方向に関して第１位置Ａ１と異なる第２位置Ａ２に配置された第１移動体４に基板Ｐを搬入する動作、及び第１移動体４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する。第１位置Ａ１と第２位置Ａ２とは、Ｙ軸方向に関して離れている。本実施形態においては、第１位置Ａ１は、第２位置Ａ２の＋Ｙ側の位置である。第１移動体４は、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１と、基板搬送装置２７の近傍の第２位置Ａ２との間を、ベース部材１７の支持面１６に沿って移動可能である。
【００２７】
基板搬送装置２７は、例えば基板収容装置２８に収容されている基板Ｐを、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４に搬入可能である。また、基板搬送装置２７は、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４より基板Ｐを搬出し、基板収容装置２８に収容可能である。
【００２８】
また、本実施形態においては、液滴吐出装置ＩＪは、第１移動体４の移動経路の少なくとも一部に配置され、第１移動体４の熱の周囲への放散を遮る断熱部材２９を備えている。断熱部材２９は、第１移動体４を含む各移動体５、６、７の移動を妨げないように、ベース部材１７の所定位置に取り付けられている。
【００２９】
図２及び図３を参照しながら、射出ヘッド３について説明する。図２は、キャリッジ部材１１に支持された複数の射出ヘッド３を下側から見た図、図３は、射出ヘッド３の構造の一例を説明するための断面図である。
【００３０】
本実施形態の射出ヘッド３は、ピエゾ素子（圧電素子）３３に所定の駆動信号を供給して、そのピエゾ素子３３を変形させることによって、インクを収容した空間３４の圧力を可撓性の振動板（膜）３５を介して変動させ、その圧力の変動を利用して、射出口１よりインクの液滴Ｄを吐出する、いわゆる電気機械変換方式の吐出ヘッドである。制御器１２は、制御装置１０の指令に基づいて、射出ヘッド３を駆動する。制御器１２は、射出ヘッド３のピエゾ素子３３に所定の駆動信号を供給して、その駆動信号に応じた大きさの液滴Ｄを射出口１のそれぞれより吐出可能である。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を有する。複数の射出ヘッド３は、キャリッジ部材１１に支持されている。射出ヘッド３は、インクの液滴Ｄを吐出する吐出口（吐出ノズル）１が形成された吐出面（ノズル形成面）２を有する。射出面２は、所定方向に長い形状（本実施形態においてはほぼ長方形状）を有する。射出口１は、射出面２において、所定方向（射出面２の長手方向）に沿って複数形成されている。本実施形態においては、複数の射出口１が並ぶ所定方向は、ＸＹ平面内においてＸ軸方向に対して傾斜する方向である。
【００３２】
図３に示すように、射出ヘッド３は、ヘッド本体３６と、ヘッド本体３６の下端に配置されたプレート部材（ノズルプレート）３７とを有する。射出口１は、プレート部材３７に形成されている。プレート部材３７は、上下方向に貫通する孔を複数有する。射出口１は、その孔の下端に配置されている。射出面２は、プレート部材３７に配置されている。
【００３３】
本実施形態においては、射出ヘッド３（プレート部材３７）の射出面２は、下側（−Ｚ側）に向いている。射出ヘッド３からの液滴Ｄが吐出（供給）される基板Ｐの表面は、射出ヘッド３の射出面２と対向するように、上側（＋Ｚ側）に向いている。第１移動体４は、基板Ｐの表面が上側（＋Ｚ側）を向くように、基板Ｐを保持する。また、射出ヘッド３の射出面２は、ＸＹ平面とほぼ平行である。第１移動体４は、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。制御装置１０は、射出ヘッド３の射出面２と第１移動体４に保持された基板Ｐの表面との間の距離（プラテンギャップ）を所定の値（例えば６００μｍ）に維持した状態で、射出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出する。
【００３４】
また、射出ヘッド３は、プレート部材３７（射出口１）の上方に形成されたキャビティ（空間）３４と、キャビティ３４の上方に配置された可撓性の板（振動板）３５と、振動板３５の上方に配置されたピエゾ素子３３とを有する。キャビティ３４は、複数の射出口１のそれぞれに対応するように複数形成されている。キャビティ３４は、流路を介してインクタンク４０と接続される。キャビティ３４は、インクタンク４０からのインクを収容し、射出口１に供給する。
【００３５】
振動板３５は、上下方向に振動することによって、キャビティ３４の圧力（容積）を変動可能である。ピエゾ素子３３は、振動板３５を上下方向に振動可能である。ピエゾ素子３３は、複数の射出口１のそれぞれに対応するように複数配置されている。ピエゾ素子３３は、制御器１２からの駆動信号に基づいて振動板３５を振動させ、キャビティ３４の圧力を変動させることによって、射出口１よりインクの液滴Ｄを吐出させる。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を、それら複数の射出ヘッド３の位置がほぼ動かないように保持する保持装置３８を備えている。保持装置３８は、キャリッジ部材１１と、そのキャリッジ部材１１を支持する支持機構３９とを含む。
【００３７】
本実施形態においては、支持機構３９は、キャリッジ部材１１を微動可能なアクチュエータを含む。支持機構３９は、キャリッジ部材１１を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に微動可能である。
【００３８】
次に、図４を参照しながら、インクタンク４０について説明する。図４に示すように、液滴吐出装置ＩＪは、インクタンク４０と射出ヘッド３とを接続し、インクタンク４０からのインクが射出ヘッド３に流れる流路を有するチューブ４１を有する。すなわち、インクタンク４０と射出ヘッド３とは、流路を有するチューブ４１によって接続されている。インクタンク４０からのインクは、チューブ４１の流路を流れて、射出ヘッド３に供給される。
【００３９】
本実施形態において、液滴吐出装置ＩＪは、インクタンク４０を超音波で振動させる超音波加振装置５０を備えている。
【００４０】
本実施形態において、超音波加振装置５０は、インクタンク４０に対するインクの補給時に、インクタンク４０を超音波で振動させる。
【００４１】
例えば、インクの使用によりインクタンク４０のインクが減り、そのインクタンク４０に対するインクの補給時に、制御装置１０は、超音波加振装置５０を用いて、インクタンク４０を超音波で振動させる。インクタンク４０に対するインクの補給時に、インクタンク４０を振動させることによって、インクタンク４０に残っているインク（例えば第１ロットのインク）と、補給される新たなインク（例えば第１ロットの次の第２ロットのインク）とを、インクタンク内において攪拌、混合することができる。
【００４２】
例えば、第１ロットのインクと第２ロットのインクとが同じ種類であっても、所謂ロットぶれにより、物性が僅かに異なる可能性がある。また、第１ロットのインクのインク中の固形分が、インクタンク４０の底に溜まっている可能性がある。第２ロットのインクの補給時に、インクタンク４０を超音波で振動させることによって、インクタンク４０内においてインクの物性を均一にでき、インクタンク４０の底に溜まっているインク中の固形分を分散させることができる。
【００４３】
なお、インクタンク４０に対するインクの補給は、チューブ４１を介して実行される。
【００４４】
図４に示すように、超音波加振装置５０は、インクタンク４０の底部に配置される。本実施形態において、超音波加振装置５０は、インクタンク４０の底部の外面に接触するように配置される。
【００４５】
本実施形態において、超音波加振装置５０は、ピエゾ素子を含む。超音波加振装置５０は、インクタンク４０に、２万Ｈｚ以上の周波数で振動を与える。
【００４６】
次に、上述の構成を有する液滴吐出装置ＩＪの動作の一例について説明する。制御装置１０は、第１位置Ａ１に基板Ｐを保持した第１移動体４を配置して、デバイスを製造するためのインクの液滴Ｄの吐出動作を開始する。制御装置１０は、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１に、基板Ｐを保持した第１移動体４を配置する。そして、制御装置１０は、制御器１２及び駆動装置８を制御して、第１移動体４の基板Ｐを射出ヘッド３の射出口１に対してＹ軸方向に移動しつつ、射出ヘッド３の射出口１より、基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）する。これにより、基板Ｐには、液滴Ｄによりパターンが形成される。
【００４７】
なお、液滴吐出装置ＩＪは、第１移動体４の基板Ｐを射出ヘッド３の射出口１に対してＹ軸方向に移動しつつ射出ヘッド３の射出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）する動作を複数回繰り返してもよい。
【００４８】
基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出動作が終了した後、制御装置１０は、第１移動体４から基板Ｐを搬出するために、駆動装置８を制御して、第１移動体４を第２位置Ａ２に移動する。本実施形態においては、駆動装置８は、複数の移動体４、５、６、７を−Ｙ方向（第１位置Ａ１から第２位置Ａ２へ向かう方向）に一緒に移動する。
【００４９】
制御装置１０は、基板搬送装置２７を用いて、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４から基板Ｐを搬出するとともに、その第１移動体４に新たな基板Ｐを搬入する。
【００５０】
本実施形態においては、複数（例えば１０〜２０枚程度）の基板Ｐに対して液滴Ｄが吐出され、各基板Ｐに液滴Ｄでパターンが形成される。
【００５１】
インクの使用により、インクタンク４０のインクが減ると、インクタンク４０に対するインクの補給動作が実行される。制御装置１０は、インクタンク４０に対するインクの補給時に、超音波加振装置５０でインクタンク４０を超音波で振動させる。すなわち、制御装置１０は、超音波加振装置５０でインクタンク４０を超音波振動させながら、インクタンク４０にインクを補給する。
【００５２】
制御装置１０は、インクタンク４０に対するインクの補給後、基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出動作を再開する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、インクタンク４０に対するインクの補給時に、超音波加振装置５０でインクタンク４０を超音波で振動させることによって、インクタンク４０内のインクが攪拌、混合されるので、インクタンク４０内のインクの物性（濃度など）を均一にすることができる。したがって、射出口１から射出されるインクの物性の均一化を図ることができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、インクタンク４０と射出ヘッド３とがチューブ４１で接続された状態で、インクタンク４０を超音波で振動させるので、インクタンク４０内の均一化されたインクをチューブ４１の流路を介して射出ヘッド３に直ちに供給することができる。
【００５５】
なお、上述の各実施形態においては、基板Ｐが、ガラス基板であり、基板Ｐにカラーフィルタを形成する場合に好適であるが、基板Ｐが、ＬＴＣＣ基板（グリーンシート）であり、基板Ｐに配線パターン（回路パターン）を形成する場合にも適している。また、基板Ｐとしては、ガラス基板、グリーンシートのみならず、半導体ウエハ等、製造するデバイスに応じて、適宜選択可能である。
【００５６】
また、使用されるインクとしても、カラーフィルタ製造用のインクのみならず、例えば配線パターンを製造するための銀等の導電性微粒子を含むもの、例えば特開２００５−３４８３７号公報等に開示されているような、金、銅、パラジウム、及びニッケル等の金属微粒子であってもよいし、導電性ポリマーであってもよい。また、使用される分散媒も、導電性微粒子に応じて適宜選択可能である。また、配線パターンのみならず、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の少なくとも一部を形成することもできる。
【００５７】
また、液滴吐出装置ＩＪを用いて製造可能なデバイスとしては、カラーフィルタ、回路基板に限られず、例えば配向膜等、液晶装置の少なくとも一部を形成することができるし、有機ＥＬ装置の少なくとも一部を形成することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１…射出口、３…射出ヘッド、４０…インクタンク、４１…チューブ、５０…超音波加振装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばフラットパネルディスプレイ等の電子デバイスの製造工程において、例えば特許文献１に開示されているような、液滴吐出装置が使用される。液滴吐出装置は、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、インクを収容するインクタンクとを有し、そのインクタンクからのインクを射出口から射出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
射出口から射出されるインクの物性が変動すると、製造されるデバイスの品質が変動する可能性がある。例えば、液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造する場合において、射出口から射出されるインクの濃度（固形分濃度）が変動すると、製造されるカラーフィルタに色むらが生じる等、不具合が発生する可能性がある。その結果、製造されるデバイスの品質が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、射出口から射出されるインクの物性の変動を抑制できる液滴吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
【０００７】
本発明の一態様に従えば、インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、前記射出ヘッドに供給される前記インクを貯めるインクタンクと、前記インクタンクに対する前記インクの補給時に、前記インクタンクを超音波で振動させる超音波加振装置と、を備える液滴吐出装置が提供される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、インクの使用によりインクタンクのインクが減り、そのインクタンクに対するインクの補給時に、超音波加振装置でインクタンクを振動させることによって、インクタンク内のインクが攪拌、混合されるので、インクタンク内のインクの物性（濃度など）を均一にすることができる。したがって、射出口から射出されるインクの物性の均一化を図ることができる。
【０００９】
本発明の態様において、前記インクタンクと前記射出ヘッドとを接続し、前記インクタンクからのインクが前記射出ヘッドに流れる流路を有するチューブを有する構成を採用することができる。
【００１０】
これにより、インクタンク内の均一化されたインクをチューブの流路を介して射出ヘッドに直ちに供給することができる。
【００１１】
本発明の態様において、前記超音波加振装置は、前記インクタンクの底部に配置される構成を採用することができる。
これにより、インクタンクの底部から、インクタンク内のインクに超音波振動を与えることができ、インクタンク内のインクを良好に攪拌、混合することができる。
【００１２】
本発明の態様において、前記超音波加振装置の少なくとも一部は、前記インクタンクの外面に接触するように配置される構成を最小することができる。
【００１３】
これにより、インクタンク内のインクを良好に攪拌、混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る射出ヘッドを下側から見た図である。
【図３】本実施形態に係る射出ヘッドの構造の一例を説明するための断面図である。
【図４】本実施形態に係る超音波加振装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、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の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪを示す斜視図である。
【００１７】
液滴吐出装置ＩＪは、インク（機能液）を基板Ｐに射出して、その基板Ｐにデバイスパターンを形成する。本実施形態において、液滴吐出装置ＩＪは、インクの液滴Ｄを基板Ｐに吐出することによって、基板Ｐにデバイスパターンを形成する。液滴吐出装置ＩＪは、インクの液滴Ｄを射出（吐出）する射出口１が形成された射出面２を有する射出ヘッド３と、射出ヘッド３に供給されるインクを貯めるインクタンク４０と、射出面２と対向する第１位置Ａ１を含む所定領域で射出ヘッド３に対して移動可能であり、Ｙ軸に沿って配置された複数の移動体４、５、６、７と、複数の移動体４、５、６、７をＹ軸に沿って移動させる駆動装置８と、液滴吐出装置ＩＪ全体の動作を制御する制御装置１０とを備えている。
【００１８】
本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を備えたマルチヘッドタイプの液滴吐出装置であり、複数の射出ヘッド３を支持するキャリッジ部材１１を有する。
【００１９】
本実施形態において、基板Ｐは、フラットパネルディスプレイを製造するために使用されるガラス基板を含む。また、インクは、例えば液晶ディスプレイのカラーフィルタを製造するためのインクを含む。なお、インクが、配線パターンを形成するための導電性微粒子を含むインクでもよい。また、基板Ｐが、例えば特開２００６−１１４５９３号公報、特開２００６−２６１１４６号公報等に開示されているような、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）多層回路基板を形成するための基板でもよいし、半導体チップを製造するために使用される半導体ウエハでもよい。
【００２０】
液滴吐出装置ＩＪは、少なくとも３つの移動体を有する。本実施形態においては、液滴吐出装置ＩＪは、４つの移動体４、５、６、７を有する。第１移動体４は、Ｙ軸に沿って配置された４つの移動体のうち、最も−Ｙ側に配置されており、第４移動体７は、最も＋Ｙ側に配置されている。すなわち、第１移動体４と第２移動体７とは、Ｙ軸に沿って配置された４つの移動体４、５、６、７のうち、Ｙ軸方向に関して両端に配置されている。第２移動体５及び第３移動体６は、第１移動体４と第４移動体７との間に配置されている。
第２移動体５は、第３移動体６の−Ｙ側に配置されている。
【００２１】
第１移動体４は、液滴Ｄでパターンが形成される基板Ｐを保持しながら移動可能である。第２、第３、第４移動体５、６、７は、射出ヘッド３をメンテナンスするメンテナンス装置を含む。本実施形態においては、第２移動体５は、射出ヘッド３の射出面２を覆うキャッピング装置１３を含む。第３移動体６は、射出ヘッド３の射出面２の異物を払うワイピング装置１４を含む。第４移動体７は、射出ヘッド３の少なくとも一部をインク以外の液体に浸ける浸漬装置１５を含む。
【００２２】
液滴吐出装置ＩＪは、各移動体４、５、６、７を移動可能に支持する支持面１６を有するベース部材１７を備えている。各移動体４、５、６、７のそれぞれは、支持面１６に沿って移動可能である。本実施形態においては、支持面１６は、ＸＹ平面とほぼ平行である。また、本実施形態においては、ベース部材１７の支持面１６と、その支持面１６と対向する各移動体４、５、６、７の対向面との間にエアベアリングが形成されている。各移動体４、５、６、７は、エアベアリングにより、支持面１６に対して非接触で支持される。
【００２３】
また、液滴吐出装置ＩＪは、複数の移動体４、５、６、７のＹ軸方向への移動を案内するガイド部材１８を備えている。ガイド部材１８は、Ｙ軸方向に長い棒状の部材であり、支持面１６の上に配置されている。本実施形態においては、ガイド部材１８の両端は、ガイド部材１８の外側に配置された支持部材１９で支持されている。
【００２４】
本実施形態においては、駆動装置８は、リニアモータを含み、複数の移動体４、５、６、７のそれぞれを独立して移動可能である。駆動装置８は、ガイド部材１８に配置されたリニアモータの固定子２２と、ガイド部材１８と対向する各移動体４、５、６、７の対向面のそれぞれに配置されたリニアモータの可動子２３、２４、２５、２６とを有する。制御装置１０は、リニアモータを含む駆動装置８を用いて、各移動体４、５、６、７のそれぞれをベース部材１７上で独立して移動可能である。
【００２５】
また、液滴吐出装置ＩＪは、射出ヘッド３と別の位置に配置され、第１移動体４に基板Ｐを搬入する動作、及び第１移動体４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する基板搬送装置２７を備えている。基板搬送装置２７の近傍には、基板Ｐを収容可能な基板収容装置２８が配置されている。
【００２６】
基板搬送装置２７は、Ｙ軸方向に関して第１位置Ａ１と異なる第２位置Ａ２に配置された第１移動体４に基板Ｐを搬入する動作、及び第１移動体４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する。第１位置Ａ１と第２位置Ａ２とは、Ｙ軸方向に関して離れている。本実施形態においては、第１位置Ａ１は、第２位置Ａ２の＋Ｙ側の位置である。第１移動体４は、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１と、基板搬送装置２７の近傍の第２位置Ａ２との間を、ベース部材１７の支持面１６に沿って移動可能である。
【００２７】
基板搬送装置２７は、例えば基板収容装置２８に収容されている基板Ｐを、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４に搬入可能である。また、基板搬送装置２７は、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４より基板Ｐを搬出し、基板収容装置２８に収容可能である。
【００２８】
また、本実施形態においては、液滴吐出装置ＩＪは、第１移動体４の移動経路の少なくとも一部に配置され、第１移動体４の熱の周囲への放散を遮る断熱部材２９を備えている。断熱部材２９は、第１移動体４を含む各移動体５、６、７の移動を妨げないように、ベース部材１７の所定位置に取り付けられている。
【００２９】
図２及び図３を参照しながら、射出ヘッド３について説明する。図２は、キャリッジ部材１１に支持された複数の射出ヘッド３を下側から見た図、図３は、射出ヘッド３の構造の一例を説明するための断面図である。
【００３０】
本実施形態の射出ヘッド３は、ピエゾ素子（圧電素子）３３に所定の駆動信号を供給して、そのピエゾ素子３３を変形させることによって、インクを収容した空間３４の圧力を可撓性の振動板（膜）３５を介して変動させ、その圧力の変動を利用して、射出口１よりインクの液滴Ｄを吐出する、いわゆる電気機械変換方式の吐出ヘッドである。制御器１２は、制御装置１０の指令に基づいて、射出ヘッド３を駆動する。制御器１２は、射出ヘッド３のピエゾ素子３３に所定の駆動信号を供給して、その駆動信号に応じた大きさの液滴Ｄを射出口１のそれぞれより吐出可能である。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を有する。複数の射出ヘッド３は、キャリッジ部材１１に支持されている。射出ヘッド３は、インクの液滴Ｄを吐出する吐出口（吐出ノズル）１が形成された吐出面（ノズル形成面）２を有する。射出面２は、所定方向に長い形状（本実施形態においてはほぼ長方形状）を有する。射出口１は、射出面２において、所定方向（射出面２の長手方向）に沿って複数形成されている。本実施形態においては、複数の射出口１が並ぶ所定方向は、ＸＹ平面内においてＸ軸方向に対して傾斜する方向である。
【００３２】
図３に示すように、射出ヘッド３は、ヘッド本体３６と、ヘッド本体３６の下端に配置されたプレート部材（ノズルプレート）３７とを有する。射出口１は、プレート部材３７に形成されている。プレート部材３７は、上下方向に貫通する孔を複数有する。射出口１は、その孔の下端に配置されている。射出面２は、プレート部材３７に配置されている。
【００３３】
本実施形態においては、射出ヘッド３（プレート部材３７）の射出面２は、下側（−Ｚ側）に向いている。射出ヘッド３からの液滴Ｄが吐出（供給）される基板Ｐの表面は、射出ヘッド３の射出面２と対向するように、上側（＋Ｚ側）に向いている。第１移動体４は、基板Ｐの表面が上側（＋Ｚ側）を向くように、基板Ｐを保持する。また、射出ヘッド３の射出面２は、ＸＹ平面とほぼ平行である。第１移動体４は、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。制御装置１０は、射出ヘッド３の射出面２と第１移動体４に保持された基板Ｐの表面との間の距離（プラテンギャップ）を所定の値（例えば６００μｍ）に維持した状態で、射出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出する。
【００３４】
また、射出ヘッド３は、プレート部材３７（射出口１）の上方に形成されたキャビティ（空間）３４と、キャビティ３４の上方に配置された可撓性の板（振動板）３５と、振動板３５の上方に配置されたピエゾ素子３３とを有する。キャビティ３４は、複数の射出口１のそれぞれに対応するように複数形成されている。キャビティ３４は、流路を介してインクタンク４０と接続される。キャビティ３４は、インクタンク４０からのインクを収容し、射出口１に供給する。
【００３５】
振動板３５は、上下方向に振動することによって、キャビティ３４の圧力（容積）を変動可能である。ピエゾ素子３３は、振動板３５を上下方向に振動可能である。ピエゾ素子３３は、複数の射出口１のそれぞれに対応するように複数配置されている。ピエゾ素子３３は、制御器１２からの駆動信号に基づいて振動板３５を振動させ、キャビティ３４の圧力を変動させることによって、射出口１よりインクの液滴Ｄを吐出させる。
【００３６】
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の射出ヘッド３を、それら複数の射出ヘッド３の位置がほぼ動かないように保持する保持装置３８を備えている。保持装置３８は、キャリッジ部材１１と、そのキャリッジ部材１１を支持する支持機構３９とを含む。
【００３７】
本実施形態においては、支持機構３９は、キャリッジ部材１１を微動可能なアクチュエータを含む。支持機構３９は、キャリッジ部材１１を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に微動可能である。
【００３８】
次に、図４を参照しながら、インクタンク４０について説明する。図４に示すように、液滴吐出装置ＩＪは、インクタンク４０と射出ヘッド３とを接続し、インクタンク４０からのインクが射出ヘッド３に流れる流路を有するチューブ４１を有する。すなわち、インクタンク４０と射出ヘッド３とは、流路を有するチューブ４１によって接続されている。インクタンク４０からのインクは、チューブ４１の流路を流れて、射出ヘッド３に供給される。
【００３９】
本実施形態において、液滴吐出装置ＩＪは、インクタンク４０を超音波で振動させる超音波加振装置５０を備えている。
【００４０】
本実施形態において、超音波加振装置５０は、インクタンク４０に対するインクの補給時に、インクタンク４０を超音波で振動させる。
【００４１】
例えば、インクの使用によりインクタンク４０のインクが減り、そのインクタンク４０に対するインクの補給時に、制御装置１０は、超音波加振装置５０を用いて、インクタンク４０を超音波で振動させる。インクタンク４０に対するインクの補給時に、インクタンク４０を振動させることによって、インクタンク４０に残っているインク（例えば第１ロットのインク）と、補給される新たなインク（例えば第１ロットの次の第２ロットのインク）とを、インクタンク内において攪拌、混合することができる。
【００４２】
例えば、第１ロットのインクと第２ロットのインクとが同じ種類であっても、所謂ロットぶれにより、物性が僅かに異なる可能性がある。また、第１ロットのインクのインク中の固形分が、インクタンク４０の底に溜まっている可能性がある。第２ロットのインクの補給時に、インクタンク４０を超音波で振動させることによって、インクタンク４０内においてインクの物性を均一にでき、インクタンク４０の底に溜まっているインク中の固形分を分散させることができる。
【００４３】
なお、インクタンク４０に対するインクの補給は、チューブ４１を介して実行される。
【００４４】
図４に示すように、超音波加振装置５０は、インクタンク４０の底部に配置される。本実施形態において、超音波加振装置５０は、インクタンク４０の底部の外面に接触するように配置される。
【００４５】
本実施形態において、超音波加振装置５０は、ピエゾ素子を含む。超音波加振装置５０は、インクタンク４０に、２万Ｈｚ以上の周波数で振動を与える。
【００４６】
次に、上述の構成を有する液滴吐出装置ＩＪの動作の一例について説明する。制御装置１０は、第１位置Ａ１に基板Ｐを保持した第１移動体４を配置して、デバイスを製造するためのインクの液滴Ｄの吐出動作を開始する。制御装置１０は、射出ヘッド３の射出面２と対向する第１位置Ａ１に、基板Ｐを保持した第１移動体４を配置する。そして、制御装置１０は、制御器１２及び駆動装置８を制御して、第１移動体４の基板Ｐを射出ヘッド３の射出口１に対してＹ軸方向に移動しつつ、射出ヘッド３の射出口１より、基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）する。これにより、基板Ｐには、液滴Ｄによりパターンが形成される。
【００４７】
なお、液滴吐出装置ＩＪは、第１移動体４の基板Ｐを射出ヘッド３の射出口１に対してＹ軸方向に移動しつつ射出ヘッド３の射出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）する動作を複数回繰り返してもよい。
【００４８】
基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出動作が終了した後、制御装置１０は、第１移動体４から基板Ｐを搬出するために、駆動装置８を制御して、第１移動体４を第２位置Ａ２に移動する。本実施形態においては、駆動装置８は、複数の移動体４、５、６、７を−Ｙ方向（第１位置Ａ１から第２位置Ａ２へ向かう方向）に一緒に移動する。
【００４９】
制御装置１０は、基板搬送装置２７を用いて、第２位置Ａ２に配置された第１移動体４から基板Ｐを搬出するとともに、その第１移動体４に新たな基板Ｐを搬入する。
【００５０】
本実施形態においては、複数（例えば１０〜２０枚程度）の基板Ｐに対して液滴Ｄが吐出され、各基板Ｐに液滴Ｄでパターンが形成される。
【００５１】
インクの使用により、インクタンク４０のインクが減ると、インクタンク４０に対するインクの補給動作が実行される。制御装置１０は、インクタンク４０に対するインクの補給時に、超音波加振装置５０でインクタンク４０を超音波で振動させる。すなわち、制御装置１０は、超音波加振装置５０でインクタンク４０を超音波振動させながら、インクタンク４０にインクを補給する。
【００５２】
制御装置１０は、インクタンク４０に対するインクの補給後、基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出動作を再開する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、インクタンク４０に対するインクの補給時に、超音波加振装置５０でインクタンク４０を超音波で振動させることによって、インクタンク４０内のインクが攪拌、混合されるので、インクタンク４０内のインクの物性（濃度など）を均一にすることができる。したがって、射出口１から射出されるインクの物性の均一化を図ることができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、インクタンク４０と射出ヘッド３とがチューブ４１で接続された状態で、インクタンク４０を超音波で振動させるので、インクタンク４０内の均一化されたインクをチューブ４１の流路を介して射出ヘッド３に直ちに供給することができる。
【００５５】
なお、上述の各実施形態においては、基板Ｐが、ガラス基板であり、基板Ｐにカラーフィルタを形成する場合に好適であるが、基板Ｐが、ＬＴＣＣ基板（グリーンシート）であり、基板Ｐに配線パターン（回路パターン）を形成する場合にも適している。また、基板Ｐとしては、ガラス基板、グリーンシートのみならず、半導体ウエハ等、製造するデバイスに応じて、適宜選択可能である。
【００５６】
また、使用されるインクとしても、カラーフィルタ製造用のインクのみならず、例えば配線パターンを製造するための銀等の導電性微粒子を含むもの、例えば特開２００５−３４８３７号公報等に開示されているような、金、銅、パラジウム、及びニッケル等の金属微粒子であってもよいし、導電性ポリマーであってもよい。また、使用される分散媒も、導電性微粒子に応じて適宜選択可能である。また、配線パターンのみならず、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の少なくとも一部を形成することもできる。
【００５７】
また、液滴吐出装置ＩＪを用いて製造可能なデバイスとしては、カラーフィルタ、回路基板に限られず、例えば配向膜等、液晶装置の少なくとも一部を形成することができるし、有機ＥＬ装置の少なくとも一部を形成することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
１…射出口、３…射出ヘッド、４０…インクタンク、４１…チューブ、５０…超音波加振装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、
前記射出ヘッドに供給される前記インクを貯めるインクタンクと、
前記インクタンクに対する前記インクの補給時に、前記インクタンクを超音波で振動させる超音波加振装置と、を備える液滴吐出装置。
【請求項２】
前記インクタンクと前記射出ヘッドとを接続し、前記インクタンクからのインクが前記射出ヘッドに流れる流路を有するチューブを有する請求項１記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記超音波加振装置は、前記インクタンクの底部に配置される請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記超音波加振装置の少なくとも一部は、前記インクタンクの外面に接触するように配置される請求項１〜３のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
【請求項１】
インクを射出する射出口を有する射出ヘッドと、
前記射出ヘッドに供給される前記インクを貯めるインクタンクと、
前記インクタンクに対する前記インクの補給時に、前記インクタンクを超音波で振動させる超音波加振装置と、を備える液滴吐出装置。
【請求項２】
前記インクタンクと前記射出ヘッドとを接続し、前記インクタンクからのインクが前記射出ヘッドに流れる流路を有するチューブを有する請求項１記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記超音波加振装置は、前記インクタンクの底部に配置される請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記超音波加振装置の少なくとも一部は、前記インクタンクの外面に接触するように配置される請求項１〜３のいずれか一項記載の液滴吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２２１１３５（Ｐ２０１０−２２１１３５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７１４６０（Ｐ２００９−７１４６０）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【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１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【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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