説明

液滴吐出装置

【課題】光源の冷却機能と送風機能を備えた簡便な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】ノズルから液滴28を基板7に吐出する液滴吐出装置にかかわる。ノズルと基板7とを相対移動させるステージ及びキャリッジと、空気を流動させて気流39を形成する送風装置35と、送風装置35から流出した気流39を流通させる流路部38と、基板7に着弾した液滴28に紫外光44aを照射する照射装置44と、流路部38を通過する気流39を基板7に着弾した液滴28に吹き付ける第1吹出口22と、を有し、流路部38は照射装置44と第1吹出口22とに気流39を供給する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液滴吐出装置にかかわり、特に気流を吹き付ける機能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る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。キャリッジはインクジェットヘッド(以下、液滴吐出ヘッドと称す)を配置し、ワークに対して液滴を吐出して、塗布していた。
【0003】
液滴にして吐出する機能液には、各種の材料が用いられている。機能液に光硬化性の樹脂を用いる液滴吐出装置が特許文献1に開示されている。それによると、液滴吐出装置は紫外光を照射する光照射装置を備えている。そして、ワークに液滴を吐出した後、ワークに紫外光を照射して着弾した液滴を硬化させる。ワークとワークを支持する支持部材は紫外光が照射されることにより加熱される。液滴吐出装置は冷却装置をさらに備え、加熱されたワークと支持部材に冷風を吹き付けて冷却していた。
【0004】
紫外光を照射する手段としてランプやLED(Light Emitting Diode)が用いられている。LEDは瞬時点灯が可能であり、待機時間は消灯しておけるのでランプに比べて省エネルギーに光が照射することができる。さらに、待機時間にはLEDを消灯することによりLEDはランプに比べて高寿命な光照射手段となっている。
【0005】
吐出された液滴に着弾した直後に紫外光を照射した場合、着弾後に風を吹き付けて乾燥させた後で紫外光を照射した場合、着弾後放置した後に紫外光を照射した場合、の各場合で液滴の硬化後の形状が異なる。従って、液滴を吐出した後に液滴を硬化する方法を変えることにより硬化後の液滴の外観を変えていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−264264号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
液滴吐出装置には紫外線を照射するLEDは温度が高くなると照度が低くなる性質があり冷却装置が必要となる。また、記憶媒体に吐出した液滴に送風する送風装置が必要となる。そこで、LEDの冷却機能とワークへの送風機能を備えた簡便な液滴吐出装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
[適用例1]
本適用例にかかる液滴吐出装置は、ノズルから液滴をワークに吐出する液滴吐出装置であって、前記ノズルと前記ワークとを相対移動させる移動部と、気体を流動させて気流を形成する送風部と、前記送風部から流出した前記気流を流通させる流路部と、前記ワークに着弾した前記液滴に光を照射する照射部と、前記流路部を通過する前記気流を前記ワークに着弾した前記液滴に吹き付ける第1吹出口と、を有し、前記流路部は前記照射部と前記第1吹出口とに前記気流を供給することを特徴とする。
【0010】
この液滴吐出装置によれば、移動部がワークとノズルとを相対移動させながらノズルからワークに液滴を吐出することにより、液滴吐出装置はワークに描画する。送風部は気体を流動させることにより気流を形成した後、気流を流路部に流入する。気流は流路部を通過し、気流の一部は照射部に供給される。照射部は液滴が硬化する波長の光をワークに着弾した液滴に照射する。従って、ワークに着弾した液滴は硬化する。照射部において気流は照射部を通過する。このとき、気流は照射部の熱を奪って冷却する。流路部を通過した気流の一部は第1吹出口からワークに着弾した液滴に吹き付けられる。そして、気流は液滴の表面を乾燥させることにより、液滴が濡れ広がり難くする。
【0011】
送風部が形成した気流は流路部により照射部と第1吹出口とに供給される。照射部に供給する気流を形成する送風部と第1吹出口に供給する気流を形成する送風部との2つ送風部を配置する場合に比べて、送風部の数を少なくすることができる。従って、簡便な構成の液滴吐出装置とすることができる。
【0012】
[適用例2]
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記照射部を通過した前記気流を前記ワークに着弾した前記液滴に吹き付ける第2吹出口をさらに有することを特徴とする。
【0013】
この液滴吐出装置によれば、第1吹出口に加えて第2吹出口から気流をワークに着弾した液滴に吹き付けている。従って、ワークに着弾した液滴の表面を乾燥し易くすることができる。
【0014】
[適用例3]
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記流路部は、前記第1吹出口へ続く流路と前記照射部へ続く流路とのうち一方の流路を閉じる弁部を有することを特徴とする。
【0015】
弁部を用いることにより、気流を供給する流路部を第1吹出口、照射部、第1吹出口と照射部の両方、から選択することができる。そして、ワークに着弾した液滴の硬化条件を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【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、キャリッジを示す模式側面図、(b)は、キャリッジを示す模式平面図、(c)は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図。
【図3】硬化ユニットを示す模式断面図。
【図4】液滴吐出装置の電気制御ブロック図。
【図5】描画方法を説明するための模式図。
【図6】第2の実施形態にかかわり、(a)は、キャリッジを示す模式平面図、(b)は、描画方法を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【0018】
(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る方法との特徴的な例について図1〜図5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。
【0019】
(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は直方体形状に形成される基台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。
【0020】
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移動部としてのステージ4が取付けられている。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。
【0021】
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Y方向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。
【0022】
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方向に延びる案内部材9が架設されている。案内部材9は、その長手方向の幅がステージ4のX方向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配置されている。案内部材9の下側には、X方向に延びる案内レール10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10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11が配置されている。キャリッジ11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11が走査するX方向を主走査方向とする。案内部材9とキャリッジ11との間には、主走査位置検出装置12が配置され、キャリッジ11の位置が計測可能になっている。
【0023】
キャリッジ11の基板7側にはヘッドユニット13と一対の硬化ユニット14が配置されている。ヘッドユニット13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。硬化ユニット14には吐出された液滴を硬化させる紫外線を照射する装置が配置されている。硬化ユニット14は主走査方向においてヘッドユニット13を挟んだ位置に配置されている。
【0024】
キャリッジ11の図中上側には収容タンク15が配置されている。収容タンク15には機能液が収容されている。ヘッドユニット13の液滴吐出ヘッドと収容タンク15とは図示しないチューブにより接続され、収容タンク15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。
【0025】
機能液は樹脂材料、光重合開始剤、溶媒を主材料とする。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。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。溶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。
【0026】
基台2の図中左側の側面であって案内部材9と対向する場所には保守装置16が配置されている。この保守装置16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16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。
【0027】
図2(a)は、キャリッジを示す模式側面図である。図2(a)に示すようにヘッドユニット13の基板7側の面13aには3個の液滴吐出ヘッド17が配置されている。液滴吐出ヘッド17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できる。ヘッドユニット13と基板7との隙間をワークヘッド間距離13bとする。ヘッドユニット13の両側に配置された硬化ユニット14と基板7との隙間をワーク硬化装置間距離14aとする。このとき、ワークヘッド間距離13bはワーク硬化装置間距離14aより短い距離に設定されている。硬化ユニット14は基板7に空気を吹き付ける機能を備えており、硬化ユニット14が吹き付ける風がヘッドユニット13と基板7との間に入り難くなっている。そして、液滴吐出ヘッド17から吐出される液滴が風の影響で曲がることなく飛行し、基板7に着弾するようになっている。
【0028】
図2(b)は、キャリッジを示す模式平面図である。図2(b)に示すようにキャリッジ11に配置されたヘッドユニット13には3個の液滴吐出ヘッド17が配置され、液滴吐出ヘッド17の下面には、それぞれノズルプレート18が備えられている。そのノズルプレート18には、それぞれ複数のノズル19がY方向に所定の間隔で配列されている。
【0029】
硬化ユニット14の下面には第1吹出口22と第2吹出口23とが配置されている。そして、第1吹出口22及び第2吹出口23から基板7に着弾した液滴の表面を乾燥させるための気流が吹出される。
【0030】
図2(c)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2(c)に示すように、ノズルプレート18の上側であってノズル19と相対する位置には、キャビティ24が形成されている。そして、キャビティ24には収容タンク15に貯留されている液状体としての機能液25が供給される。キャビティ24の上側には、上下方向に振動して、キャビティ24内の容積を拡大縮小する振動板26と、上下方向に伸縮して振動板26を振動させる圧電素子27が配設されている。
【0031】
液滴吐出ヘッド17が圧電素子27を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子27が上下方向に伸縮する。そして、圧電素子27は振動板26を振動させるので、振動板26と隣接するキャビティ24の容積が拡大縮小する。それにより、キャビティ24内に供給された機能液25のうち縮小した容積分の機能液25がノズル19を通り、液滴28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11とを走査する。そして、ノズル19が所定の場所に位置するときに液滴28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。
【0032】
図3は硬化ユニットを示す模式断面図であり、図2において、図中左側の硬化ユニット14を示している。図2において、図中右側の硬化ユニット14の構造は図中左側の硬化ユニット14とX方向に対して左右対称の構造となっている。図3に示すように硬化ユニット14は図中左上に吸引口31を備えている。吸引口31は吸引流路32と接続され、吸引流路32は送風ファン33と接続されている。吸引口31は硬化ユニット14の内部へ空気を取り込む口であり、吸引流路32は、取り込んだ空気を流動させる流路である。送風ファン33の回転中心にはモーター34の回転軸が接続されている。そして、送風ファン33及びモーター34等により送風部としての送風装置35が構成されている。
【0033】
送風ファン33の図中下側には第1排気流路36及び第2排気流路37が形成されている。第1排気流路36及び第2排気流路37により流路部38が構成されている。流路部38は送風ファン33と接続されている。モーター34により送風ファン33が回転させられて、吸引口31から取り込まれた空気が気流39となって吸引流路32に流入する。次に、気流39は送風ファン33を通過した後、第1排気流路36及び第2排気流路37へ流入する。
【0034】
第1排気流路36において送風ファン33と近い場所には第1開閉弁40が配置されている。第1開閉弁40は中心軸40aを有し、中心軸40aには図示しない回転機構が接続されている。そして、回転機構が第1開閉弁40を回転させることにより、第1排気流路36を通過する気流39の量が調整可能になっている。そして、第1開閉弁40が第1排気流路36を閉じるとき、気流39が第1排気流路36を通過させないようにできる。
【0035】
同様に、第2排気流路37において送風ファン33と近い場所には第2開閉弁41が配置されている。第2開閉弁41は中心軸41aを有し、中心軸41aには図示しない回転機構が接続されている。そして、回転機構が第2開閉弁41を回転させることにより、第2排気流路37を通過する気流39の量が調整可能になっている。そして、第2開閉弁41が第2排気流路37を閉じるとき、気流39が第2排気流路37を通過させないようにできる。
【0036】
第1排気流路36は第1吹出口22と接続され、第1排気流路36を通過する気流39は第1吹出口22から排出される。第1排気流路36内で第1吹出口22側には整流板42が配置されている。整流板42は第1吹出口22から流出する気流39の速度分布における偏りを小さくする機能を有する。従って、吸引流路32から吹出される気流39の流速は平坦な分布となっている。
【0037】
第2排気流路37において第2開閉弁41の下流側にも整流板43が配置されている。整流板43は第2排気流路37内を流動する気流39の速度分布における偏りを小さくする機能を有する。整流板43の下流側には照射部としての照射装置44が配置され、整流板43によって平坦な流速分布となった気流39が照射装置44に流れる。
【0038】
照射装置44は発光ユニット45と放熱板46等から構成されている。発光ユニット45には多数のLED素子45aが配列して設置されている。各LED素子45aはコネクターと電気的に接続され、発光ユニット45にはこのコネクターとLED素子45a等が配置されている。LED素子45aは、電力の供給を受けて紫外線の光である紫外光44aを発光する素子である。LED素子45aに電力が供給されるとき電力の一部が熱に変換されるのでLED素子45aは発熱する。LED素子45aは温度と発光する紫外光44aの照度との間で負の相関関係を有する。換言すれば、LED素子45aの温度が高くなるほど発光する紫外光44aの照度が小さくなる。従って、LED素子45aを冷却して温度上昇を抑えることにより発光する紫外光44aの照度が低下することを防止できる。
【0039】
LED素子45aの熱は発光ユニット45を介して放熱板46に熱伝導する。放熱板46と接して気流39を通過させることにより、放熱板46の熱は気流39に奪われる。つまりLED素子45aは空冷されるので温度上昇が防止される。その結果、照射装置44は安定した照度の紫外光44aを照射することができる。
【0040】
照射装置44の下流には第2吹出口23が配置され、第2吹出口23と対向する場所では基板7が通過する。そして、照射装置44が発光する紫外光44aは基板7を照射する。照射装置44を通過した気流39は第2吹出口23から排出される。第2排気流路37内には照射装置44が配置されているので、第2吹出口23から排出される気流39は第1吹出口22から排出される気流39に比べて温度が高く遅い流速の気流39となっている。そして、第1吹出口22及び第2吹出口23から排出される気流39は基板7に着弾した液滴28に吹き付けられる。その結果、液滴28に含まれる溶媒が蒸発する為、液滴28の表面を乾燥し易くすることができる。
【0041】
第1開閉弁40及び第2開閉弁41にて気流39の流れを切り替える弁部47を構成している。照射装置44から紫外光44aを照射するときには第2開閉弁41を開いて第2排気流路37に気流39を流動させることにより照射装置44を空冷する。基板7に気流39を吹き付けるとき、第1開閉弁40を開くことにより第1吹出口22から早い流速の気流39が排出される。
【0042】
硬化ユニット14は弁部47と照射装置44とを制御することにより液滴28の固化方法を切り替えることができる。次に、固化方法の例を4つ示す。弁部47が第1開閉弁40と第2開閉弁41とを開き、照射装置44が紫外線を照射する。このとき、第1吹出口22から早い流速の気流39が基板7に吹き付けられる。さらに、第2吹出口23から遅い流速の気流39が基板7に吹き付けられ、基板7に紫外線が照射される。
【0043】
照射装置44は紫外線を照射せずに、弁部47が第1開閉弁40と第2開閉弁41とを開く。このとき、第1吹出口22から早い流速の気流39が基板7に吹き付けられる。さらに、第2吹出口23から遅い流速の気流39が基板7に吹き付けられる。
【0044】
弁部47が第1開閉弁40を閉じ、第2開閉弁41を開いて、照射装置44が紫外線を照射する。このとき、第2吹出口23から遅い流速の気流39が基板7に吹き付けられ、基板7に紫外線が照射される。
【0045】
照射装置44が紫外線を照射せずに、弁部47が第2開閉弁41を閉じて、第1開閉弁40を開く。このとき、第1吹出口22から早い流速の気流39が基板7に吹き付けられる。
【0046】
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51を備えている。そして、制御装置51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)52と、各種情報を記憶するメモリー53とを備えている。
【0047】
主走査駆動装置54、主走査位置検出装置12、副走査駆動装置55、副走査位置検出装置5、液滴吐出ヘッド17を駆動するヘッド駆動回路56は、入出力インターフェイス57及びデータバス58を介してCPU52に接続されている。さらに、照射装置44、送風装置35、弁駆動装置59、入力装置60、表示装置61、保守装置16も入出力インターフェイス57及びデータバス58を介してCPU52に接続されている。
【0048】
主走査駆動装置54はキャリッジ11を駆動する装置であり、副走査駆動装置55はステージ4を駆動する装置である。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55がステージ4を駆動することにより、ステージ4を所望の速度にて走査することが可能になっている。同じく、主走査位置検出装置12がキャリッジ11の位置を検出し、主走査駆動装置54がキャリッジ11を駆動することにより、キャリッジ11を所望の速度にて走査することが可能となっている。
【0049】
弁駆動装置59は第1開閉弁40及び第2開閉弁41を駆動する装置であり、CPU52の指示信号を入力して第1開閉弁40及び第2開閉弁41を開閉する。入力装置60は液滴28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28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61は加工条件や作業状況を表示する装置であり、表示装置61に表示される情報を基に、操作者は入力装置60を用いて操作を行う。保守装置16はCPU52の指示信号に従って液滴吐出ヘッド17の保守を行う装置である。保守装置16は液滴吐出ヘッド17内の機能液25を吸引したり、ノズルプレート18を拭き取る機能を備えている。CPU52はキャリッジ11を保守装置16と対向する場所に移動させた後、保守装置16に保守の指示信号を出力する。保守装置16は指示信号を入力し、指示信号に従って液滴吐出ヘッド17の保守を行う。
【0050】
メモリー53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といった外部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62を記憶する記憶領域や、基板7上に吐出する液滴28の着弾位置の座標データである吐出位置データ63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17を駆動するときの駆動信号である駆動信号データ64を記憶するための記憶領域や、着弾した液滴28を硬化させる条件を設定したデータである硬化条件データ65の記憶領域が設定される。他にも、CPU52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。
【0051】
CPU52は、メモリー53内に記憶されたプログラムソフト62に従って、基板7の表面の所定位置に液滴28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17から液滴28を吐出するための演算を行う吐出演算部66を有する。
【0052】
吐出演算部66を詳しく分割すれば、キャリッジ11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演算する主走査制御部67と、基板7を副走査方向へ所定の副走査量で移動させるための制御を演算する副走査制御部68を有する。さらに、吐出演算部66は液滴吐出ヘッド17内の複数あるノズル19から液滴28を吐出させるノズル19を選択する吐出制御部69等を有する。吐出制御部69は選択したノズル19に対応する圧電素子27を作動させて液滴28を吐出させる。
【0053】
他にも、CPU52はビットマップ演算部70を有する。ビットマップは基板7上に着弾する液滴28の位置データを示す。そして、ビットマップ演算部70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11の移動速度のデータをもちいてビットマップの演算を行う。他にも、CPU52は光照射制御部73を有する。光照射制御部73は照射装置44の点灯及び消灯を制御する装置である。他にも、CPU52は送風制御部74を有する。送風制御部74は送風装置35と弁部47とを制御する装置である。送風制御部74は送風ファン33の回転と停止とを制御し、気流39の生成を制御する。さらに、送風制御部74は弁駆動装置59に指示信号を出力して、第1開閉弁40及び第2開閉弁41を開閉させる。他にも、CPU52は保守装置16を制御する保守装置制御部75を有する。
【0054】
尚、本実施形態では、上記の各機能がCPU52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。
【0055】
(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にて説明する。図5は、描画方法を説明するための模式図である。図5(a)は、液滴吐出装置1が液滴28を吐出した後、紫外光44aの照射と気流39の吹き付けとを行う場合を示している。図5(a)に示すように、液滴吐出装置1はキャリッジ11を移動させながらノズル19から液滴28を吐出する。吐出演算部66は吐出位置データ63を参照して機能液25を塗布する予定の場所と対向する場所にノズル19が位置するとき、液滴28を吐出する。次に、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第2吹出口23が位置する。そして、第2吹出口23から紫外光44aが照射され、気流39が吹き付けられる。さらに、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第1吹出口22が位置する。そして、第1吹出口22から気流39が吹き付けられる。基板7に着弾した液滴28は、気流39によって溶媒が蒸発し、紫外光44aによって重合反応が進むので短時間に硬化する。液滴28に光を照射して硬化させる方法はピン留め光硬化法もしくはピニング(Pinning)法と呼ばれている。従って、本実施形態の方法はピニング法を応用した方法となっている。
【0056】
ヘッドユニット13に対して進行方向に位置する硬化ユニット14と対向する場所に未硬化の液滴28がないときには、ヘッドユニット13の進行方向に位置する硬化ユニット14からは紫外光44aの照射と気流39の吹きつけを必ずしも行う必要はない。硬化ユニット14が消費するエネルギーを低減できるので、省資源な方法になる。液滴吐出装置1はステージ4を移動して液滴28を吐出する場所を改行し、再度液滴28を吐出する。このとき、キャリッジ11の進行方向に位置する硬化ユニット14と対向する場所に未硬化の液滴28があるときには、進行方向に位置する硬化ユニット14からも紫外光44aの照射と気流39の吹きつけを行っても良い。着弾した液滴28が硬化し難い場合にも、硬化ユニット14は未硬化の液滴28を硬化させることができる。この方法を第1硬化方法とする。
【0057】
図5(b)は、液滴吐出装置1が液滴28を吐出した後、紫外光44aを照射せずに気流39の吹き付けだけを行う場合を示している。図5(b)に示すように、液滴吐出装置1はキャリッジ11を移動させながらノズル19から液滴28を吐出する。次に、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第2吹出口23が位置する。そして、第2吹出口23から気流39が吹き付けられる。さらに、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第1吹出口22が位置する。そして、第1吹出口22から気流39が吹き付けられる。基板7に着弾した液滴28は、気流39によって溶媒が蒸発し、液滴28の表面が乾燥する。この方法を第2硬化方法とする。
【0058】
図5(c)は、液滴吐出装置1が液滴28を吐出した後、紫外光44aを照射せずに第1吹出口22だけから気流39の吹き付けを行う場合を示している。図5(c)に示すように、液滴吐出装置1はキャリッジ11を移動させながらノズル19から液滴28を吐出する。次に、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第1吹出口22が位置する。そして、第1吹出口22からは早い流速の気流39が吹き付けられる。基板7に着弾した液滴28は、気流39によって溶媒が蒸発し、液滴28の表面が乾燥する。この方法を第3硬化方法とする。
【0059】
図5(d)は、液滴吐出装置1が液滴28を吐出せずに紫外光44aの照射と気流39の吹き付けとを行う場合を示している。図5(d)に示すように、液滴吐出装置1はキャリッジ11を移動させる。基板7には未硬化の液滴28が塗布されている。そして、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第2吹出口23が位置する。そして、第2吹出口23から紫外光44aが照射され、気流39が吹き付けられる。さらに、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第1吹出口22が位置する。そして、第1吹出口22から気流39が吹き付けられる。基板7に着弾した液滴28は、気流39によって溶媒が蒸発し、紫外光44aによって重合反応が進むので短時間に硬化する。この方法を第4硬化方法とする。
【0060】
図5(e)は、各方法にて液滴28を硬化させた後の樹脂塊を示している。第1樹脂塊76は第1硬化方法にて硬化した場合の樹脂塊を示している。第1樹脂塊76は基板7に着弾してから短時間の間に、紫外光44aの照射と気流39の吹き付けとを行って形成されている。従って、第1樹脂塊76は基板7に着弾してから硬化するまでの時間が短いので、着弾した液滴28に近い形状になっている。第1樹脂塊76が形成される印刷方法をマット調印刷と称す。
【0061】
第2樹脂塊77は第2硬化方法または第3硬化方法の後、第4硬化方法にて硬化した場合の樹脂塊を示している。第2樹脂塊77は基板7に着弾してから短時間の間に気流39の吹き付けを行い、所定の時間経過後に紫外光44aを照射して形成されている。従って、第2樹脂塊77は基板7に着弾した後、表面を乾燥させてから所定の時間経過後に硬化して形成されている。第2樹脂塊77は着弾した液滴28が重力の影響を受けて扁平な形状になっている。形状が扁平となる程度は第2硬化方法と第3硬化方法とにより変わるので、事前に確認実験を行って、選択することができる。
【0062】
第3樹脂塊78は吐出した液滴28を所定の時間放置した後、第4硬化方法にて硬化した場合の樹脂塊を示している。第3樹脂塊78は基板7に着弾してから所定の時間経過後に紫外光44aを照射して形成されている。放置されている間に基板7に着弾した液滴28が広がって、隣に着弾した液滴28と合体した後、硬化されている。従って、第3樹脂塊78は第2樹脂塊77よりさらに扁平な形状になっている。第1樹脂塊76または第2樹脂塊77の上に重ねて第3樹脂塊78を配置する印刷方法を光沢調印刷と称す。
【0063】
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、送風装置35が形成した気流39は流路部38により照射装置44と第1吹出口22とに供給される。照射装置44に供給する気流39を形成する送風装置35と第1吹出口22に供給する気流39を形成する送風装置35との2つ送風装置35を配置する場合に比べて、気流39を形成する送風装置35は少ない数の送風装置35にすることができる。従って、簡便な構成の液滴吐出装置1とすることができる。
【0064】
(2)本実施形態によれば、第1吹出口22に加えて第2吹出口23から気流39を基板7に着弾した液滴28に吹き付けている。従って、基板7に着弾した液滴28の表面を乾燥し易くすることができる。
【0065】
(3)本実施形態によれば、弁部47を用いることにより、硬化ユニット14は気流39の供給先を第1吹出口22、第2吹出口23、第1吹出口22と第2吹出口23との両方、の各供給先から選択することができる。そして、基板7に着弾した液滴28の硬化条件を切り替えることができる。
【0066】
(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6(a)のキャリッジを示す模式平面図及び図6(b)の描画方法を説明するための模式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1排気流路36と第2排気流路37の配置が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【0067】
すなわち、本実施形態では、図6(a)に示すように液滴吐出装置79のキャリッジ11にはヘッドユニット13が配置され、ヘッドユニット13に対して主走査方向の両側には硬化ユニット80が配置されている。硬化ユニット80にはヘッドユニット13側から順に第1吹出口22と第2吹出口23とが配置されている。
【0068】
図6(b)は、液滴吐出装置79が液滴28を吐出した後、紫外光44aの照射と気流39の吹き付けとを行う場合を示している。図6(b)に示すように、液滴吐出装置79はキャリッジ11を移動させながらノズル19から液滴28を吐出する。次に、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第1吹出口22が位置する。そして、第1吹出口22から気流39が吹き付けられる。基板7に着弾した液滴28から気流39によって溶媒が蒸発する。さらに、主走査制御部67がキャリッジ11を移動させることにより、基板7に着弾した液滴28と対向する場所に第2吹出口23が位置する。そして、第2吹出口23から紫外光44aが照射される。
【0069】
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、基板7に着弾した液滴28に気流39を吹き付けて溶媒を蒸発させている。次に、基板7に着弾した液滴28に紫外光44aを照射している。液滴28における溶媒の含有量が多いときには、溶媒を蒸発させることにより液滴28の粘度を高くすることができる。そして、液滴28の形状が扁平になり難くした後、紫外光44aを照射することにより、液滴28の外形形状を半球に近い形状にすることができる。さらに、溶媒を蒸発させることにより少ない紫外光44aにて液滴28を固化することができる。従って、照射装置44に供給するエネルギーを少なくすることができる為、液滴吐出装置79は省資源な装置にすることができる。
【0070】
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、基板7に液滴28を吐出した。液滴28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良い。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に描画することができる。
【0071】
(変形例2)
前記第1の実施形態では、空気を流動させて気流39を形成したが、空気以外の気体を用いて気流39を形成しても良い。基板7や機能液25を酸化させたくない場合には、窒素、アンモニアガス等の酸素を含まないガスや不活性ガスを用いても良い。酸化膜が形成され難くすることができる。
【0072】
(変形例3)
前記第1の実施形態では、送風ファン33に軸流ファンを用いたが、他の形態のファンを採用しても良い。斜流ファン、シロッコファン、クロスフローファン等の各種形態のファンを用いることができる。
【0073】
(変形例4)
前記第1の実施形態では、ステージ4を用いて基板7を移動した。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、移動部としてのプラテンとローラーとを用いてシートを移動しても良い。小型の装置にすることができる。
【0074】
(変形例5)
前記第1の実施形態では、第1開閉弁40と第2開閉弁41とを用いて弁部47を構成したが、1つの開閉弁にて、第1排気流路36と第2排気流路37との一方の流路を開閉するようにしても良い。開閉弁の個数を減らすことにより簡便な装置にすることができる。
【0075】
(変形例6)
前記第1の実施形態では、第1排気流路36と第2排気流路37との2つ流路にて構成されたが、3つ以上から構成されても良い。流路数を多くすることにより流路の配置を設計し易くなる場合には、流路数を多くしても良い。流路の配置を設計し易くすることができる。
【0076】
(変形例7)
前記第1の実施形態では、照射装置44を通過した気流39は第2吹出口23から基板7に向けて排出された。照射装置44を通過した気流39は基板7以外に向けて排出されても良い。照射装置44を通過した気流39は照射装置44の発熱により加熱されている。加熱された気流39を基板7以外の場所に排気することにより、基板7が加熱されることを防止することができる。
【符号の説明】
【0077】
1,79…液滴吐出装置、4…移動部としてのステージ、7…ワークとしての基板、11…移動部としてのキャリッジ、19…ノズル、22…第1吹出口、23…第2吹出口、28…液滴、35…送風部としての送風装置、38…流路部、39…気流、44…照射部としての照射装置、47…弁部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ノズルから液滴をワークに吐出する液滴吐出装置であって、
前記ノズルと前記ワークとを相対移動させる移動部と、
気体を流動させて気流を形成する送風部と、
前記送風部から流出した前記気流を流通させる流路部と、
前記ワークに着弾した前記液滴に光を照射する照射部と、
前記流路部を通過する前記気流を前記ワークに着弾した前記液滴に吹き付ける第1吹出口と、を有し、
前記流路部は前記照射部と前記第1吹出口とに前記気流を供給す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、
前記照射部を通過した前記気流を前記ワークに着弾した前記液滴に吹き付ける第2吹出口をさらに有す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、
前記流路部は、前記第1吹出口へ続く流路と前記照射部へ続く流路とのうち一方の流路を閉じる弁部を有することを特徴とする液滴吐出装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−25164(P2011−25164A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−173992(P2009−173992)
【出願日】平成21年7月27日(2009.7.27)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】