JP3760926B2 - 液滴吐出装置、及び液滴吐出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置、及び液滴吐出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、配線パターン等のパターン形成方法として、インクジェット方式（液滴吐出方法）が知られている。インクジェット方式とは、いわゆるインクジェットプリンタでよく知られている印刷技術であり、インクジェット装置（液滴吐出装置）の吐出ヘッドに充填された材料インクの液滴を、吐出ヘッドから基板上に吐出し、定着させるものである。このようなインクジェット方式によれば、微細な領域に材料インクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィを行うことなく、所望の領域に直接材料インクを定着させることができる。従って、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な方法となる。
【０００３】
このようなインクジェット装置においては、複数の吐出ヘッドを直列に並べることにより構成されたマルチヘッド構造を備え、精密なインクジェット描画を実現可能としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなマルチヘッド構造においては、吐出ヘッドの相互の位置関係を精密にアライメントする必要があり、複数の吐出ヘッドを高精度に組み立てる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
最近では、潤滑油や樹脂等の高粘度液体（機能性液体）を吐出するインクジェット装置が提案されている。このようなインクジェット装置においては、機能性液体が流動する部位、例えば、吐出ヘッド等に加熱手段を設けて、機能性液体を加熱することにより低粘度化を図っている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２７３８６９号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６２８９２号公報
【特許文献３】
特開２００３−０１９７９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に提案されているように、一旦精度良く組み立てられたマルチヘッド構造であっても、特許文献３に提案されているように吐出ヘッド等の高粘度液体が流動する部位を加熱すると、熱膨張等の熱変形により吐出ヘッドを保持する部材や吐出ヘッドそのものが変形し、吐出ヘッド間の間隔がずれ、当初の高度な組み立て精度を維持できないという問題がある。この状態で吐出ヘッドから高粘度液体を吐出した場合には、当該吐出ヘッドから吐出される高粘度液体の着弾位置に誤差が生じ、従って、微細な領域に高粘度液体の液滴を正確に吐出できないという問題がある。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、潤滑油や樹脂等の高粘度の機能性液体を吐出するマルチヘッド構造を具備するインクジェット装置において、高粘度液体を適正に吐出するために吐出ヘッド部の加熱を行うにあたり、熱膨張等の熱変形による組み立て精度、及び高粘度液体の吐出精度の低下を抑制した液滴吐出装置、及び液滴吐出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明の液滴吐出装置は、ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧して前記ノズルから前記機能性液体を吐出する吐出ヘッドと、複数の前記吐出ヘッドが配置される開口部を具備する取付け板と、前記吐出ヘッドから吐出される前記機能性液体が貯蔵されたタンクと、当該タンクから前記機能性液体を前記吐出ヘッドに供給する液供給路とを有する液滴吐出装置において、前記取付け板の前記開口部に前記複数の吐出ヘッドを配置するアライメント装置と、前記取付け板を加熱する加熱手段と、を備え、前記機能性液体を加熱して吐出する際とほぼ同じ温度条件下で、前記取付け板が前記加熱手段によって加熱され、前記アライメント装置によって前記複数の吐出ヘッドが前記取付け板の前記開口部に配置されていることを特徴とする。
ここで、「機能性液体」とは、潤滑油、樹脂、液晶等の高粘度液体を意味するものである。
また、「複数の吐出ヘッド」とは、所謂マルチヘッド構造を意味するものである。本発明においては、取付け板が有する開口部に複数の吐出ヘッドが等間隔に配置されることによって、当該マルチヘッド構造が構成されている。
また、「機能性液体を吐出する吐出ヘッド」とは、高粘度の機能性液体の流動性を図るための加熱手段を備えた吐出ヘッドを意味するものである。即ち、加熱手段が機能性液体を加熱することにより、機能性液体は、低粘度化されて、吐出ヘッドに詰まることがなく、ノズルから吐出される。
本発明によれば、機能性液体を吐出する際と同じ温度、即ち、吐出ヘッドが加熱された状態の温度で、複数の吐出ヘッドが取付け板の開口部に配置されているので、温度変化に起因する取付け板や吐出ヘッドの膨張及び収縮が生じることがない。従って、吐出ヘッドと開口部とを高精度な位置関係で固定することにより、その精度を維持した状態で、機能性液体を吐出することが可能となる。更に、このように吐出される高粘度液体の着弾位置に誤差が生じないために、微細な領域に高粘度液体の液滴を正確に吐出することが可能になる。
【０００９】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、取付け板は、当該取付け板を加熱する加熱手段を具備することを特徴とする。
ここで、加熱手段としては、ニクロム線等からなる電気ヒータや、温水等の液体を配管内に流動させるチラー等が採用される。また、当該加熱手段は取付け板内部もしくは外部に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、取付け板が加熱手段を備えていることから、取付け板自体を加熱すると共に吐出ヘッドを加熱する。従って、先に記載の液滴吐出装置と同様の効果を奏すると共に、取付け板自体と吐出ヘッドを同一の温度に保つことが可能になる。
なお、上記の加熱手段に付設して、取付け板の温度を監視する温度監視手段と、温度監視手段の監視結果に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを更に備えることにより、取付け板及び吐出ヘッドを所定の温度に制御することが可能になる。
【００１０】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、前記アライメント装置は、吐出ヘッドのノズルを検出する検出手段と、少なくとも２つのノズルの間隔を測定する測定手段と、当該測定手段の測定結果に基づいて吐出ヘッドと取付け板とを相対移動する駆動手段と、取付け板の開口部に吐出ヘッドを嵌入する嵌入手段とを更に具備することを特徴とする。
ここで、検出手段とは、ＣＣＤ等の撮像装置を意味するものである。
また、測定手段とは、検出手段によって検出された画像データを基に画像処理等の演算をすることで、少なくとも２つのノズルの間隔を算出するコンピュータ等を意味するものである。
また、駆動手段とは、リニアモータ等を利用した直線方向に駆動する駆動手段、又はステッピングモータ等を利用した回転軸方向に駆動する駆動手段のうち少なくともいずれか一方を備えて構成されたものである。例えば、平面（Ｘ、Ｙ方向）内を移動可能な駆動手段と、平面（Ｘ、Ｙ方向）に対して鉛直な方向（Ｚ方向）に回転可能な駆動手段を組み合わせたものが採用される。
嵌入手段とは、例えば、取付け板の平面に対して鉛直な方向から吐出ヘッドを開口部に嵌入するものである。当該吐出ヘッドを嵌入する際には、取付け板もしくは吐出ヘッドを移動することにより行われる。
本発明によれば、複数の吐出ヘッドのノズルを検出し、そのノズル間隔を測定し、吐出ヘッドを所定の開口部の位置に配置させて、吐出ヘッドを取付け板の開口部に嵌入する。従って、先に記載の液滴吐出装置と同様の効果を奏すると共に、高精度なノズル間隔で複数の吐出ヘッドを配置することが可能となる。
【００１１】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、前記アライメント装置は、検出手段、測定手段、駆動手段及び嵌入手段を制御して、複数の吐出ヘッド間のノズルの間隔を等しくする制御手段を更に具備することを特徴とする。
ここで、制御手段とは、例えばコンピュータからなる。
本発明によれば、先に記載の液滴吐出装置と同様の効果を奏すると共に、自動的、かつ高精度に吐出ヘッドを取付け板の開口部に配置することができる。
【００１２】
また、本発明は先に記載の液滴吐出装置であり、複数の吐出ヘッドは、取付け板の開口部に接着剤により固定されていることを特徴とする。
ここで、接着剤とは、耐熱性に優れたものが好ましく、温度変化によって膨張や収縮が生じない材料からなるものが好ましい。
本発明によれば、先に記載の液滴吐出装置と同様の効果を奏すると共に、複数の吐出ヘッドと取付け板の開口部とを固定することが可能となる。また、接着剤を用いる場合と、ネジ等の締結部材を用いる場合とを比較すると、接着剤を用いることにより、締付け力に起因する吐出ヘッドと取付け板との接合部の歪みが生じることなく、吐出ヘッドと取付け板とを固定することができる。
【００１３】
また、本発明の液滴吐出方法は、取付け板の開口部に配置された複数の吐出ヘッドに機能性液体を供給し、当該吐出ヘッドのキャビティ内の前記機能性液体を加圧して、前記キャビティに連通する前記ノズルから前記機能性液体を吐出する液滴吐出方法において、前記取付け板の前記開口部に前記吐出ヘッドを嵌入して固定する工程と、前記機能性液体を加熱して吐出する液滴吐出工程と、を含み、前記取付け板の前記開口部に前記複数の吐出ヘッドを配置するアライメント装置と、前記取付け板を加熱する加熱手段と、を有し、前記吐出ヘッドを固定する工程においては、前記液滴吐出工程とほぼ同じ温度条件下で、前記加熱手段が前記取付け板を加熱し、前記アライメント装置が前記複数の吐出ヘッドを前記取付け板の前記開口部に配置することを特徴とする。
本発明によれば、機能性液体を吐出する際と同じ温度、即ち、吐出ヘッドが加熱された状態の温度で、複数の吐出ヘッドを取付け板の開口部に配置するので、温度変化に起因する取付け板や吐出ヘッドの膨張及び収縮が生じることない。従って、吐出ヘッドと開口部とを高精度な位置関係で固定することにより、その精度を維持した状態で、機能性液体を吐出することが可能となる。更に、このように吐出される高粘度液体の着弾位置に誤差が生じないために、微細な領域に高粘度液体の液滴を正確に吐出することが可能になる。
【００１４】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、取付け板を加熱した状態で、複数の吐出ヘッドを取付け板の開口部に配置することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載の液滴吐出方法と同様の効果を奏すると共に、取付け板自体と吐出ヘッドを同一の温度に保つことが可能になる。
なお、上記のように取付け板を加熱するだけでなく、取付け板の温度を監視する工程と、温度監視手段の監視結果に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御工程とを更に備えることにより、取付け板及び吐出ヘッドを所定の温度に制御することが可能になる。
【００１５】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、前記アライメント装置は、前記複数の吐出ヘッドの前記ノズルを検出する工程と、当該ノズルの間隔を測定する工程と、前記吐出ヘッドと前記取付け板とを相対移動する工程と、前記取付け板の前記開口部に前記吐出ヘッドを嵌入する工程とを行い、前記吐出ヘッド間の前記ノズルの間隔を等しくすることを特徴とする。
本発明によれば、複数の吐出ヘッドのノズルを検出し、そのノズル間隔を測定し、吐出ヘッドを所定の開口部の位置に配置させて、吐出ヘッドを取付け板の開口部に嵌入する。従って、先に記載の液滴吐出方法と同様の効果を奏すると共に、高精度なノズル間隔で複数の吐出ヘッドを配置することが可能となる。
【００１６】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、前記アライメント装置は、ノズルを検出する工程と、ノズルの間隔を測定する工程と、吐出ヘッドと取付け板とを相対移動する工程と、吐出ヘッドを嵌入する工程とを自動的に行うことを特徴とする。
本発明によれば、先に記載の液滴吐出方法と同様の効果を奏すると共に、自動的、かつ高精度に吐出ヘッドを取付け板の開口部に配置することができる。
【００１７】
また、本発明は先に記載の液滴吐出方法であり、接着剤を塗布することにより、複数の吐出ヘッドを取付け板の開口部に固定することを特徴とする。
本発明によれば、先に記載の液滴吐出方法と同様の効果を奏すると共に、複数の吐出ヘッドと取付け板の開口部とを固定することが可能となる。また、接着剤を用いる場合と、ネジ等の締結部材を用いる場合とを比較すると、接着剤を用いることにより、締付け力に起因する吐出ヘッドと取付け板との接合部の歪みが生じることなく、吐出ヘッドと取付け板とを固定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の液滴吐出装置の実施の形態の一例を模式図である。
【００１９】
図１において、液滴吐出装置１０は、ベース１１２と、ベース１１２上に設けられ、基板２０を支持する基板ステージ２２と、ベース１１２と基板ステージ２２との間に介在し、基板ステージ２２を移動可能に支持する第１移動装置（移動装置）１１４と、基板ステージ２２に支持されている基板２０に対して処理液体を吐出可能なヘッドユニット２１と、ヘッドユニット２１を移動可能に支持する第２移動装置１１６と、液晶材料等の機能性液体が貯蔵されたタンク２６と、当該機能性液体をヘッドユニット２１に供給する液供給路２７と、ヘッドユニット２１の液滴の吐出動作を制御する制御装置２３と、アライメント装置１００（後述）を備えている。更に、液滴吐出装置１０は、ベース１１２上に設けられている重量測定装置としての電子天秤（不図示）と、キャッピングユニット２５と、クリーニングユニット２４とを有している。また、第１移動装置１１４及び第２移動装置１１６を含む液滴吐出装置１０の動作は、制御装置２３によって制御される。
【００２０】
第１移動装置１１４はベース１１２の上に設置されており、Ｙ方向に沿って位置決めされている。第２移動装置１１６は、支柱１６Ａ、１６Ａを用いてベース１１２に対して立てて取り付けられており、ベース１１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動装置１１６のＸ方向（第２の方向）は、第１移動装置１１４のＹ方向（第１の方向）と直交する方向である。ここで、Ｙ方向はベース１１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った方向である。これに対してＸ方向はベース１１２の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向である。
【００２１】
第１移動装置１１４は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール１４０、１４０と、このガイドレール１４０に沿って移動可能に設けられているスライダー１４２とを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１１４のスライダー１４２は、ガイドレール１４０に沿ってＹ方向に移動して位置決め可能である。
【００２２】
また、スライダー１４２はＺ軸回り（θＺ）用のモータ１４４を備えている。このモータ１４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ１４４のロータは基板ステージ２２に固定されている。これにより、モータ１４４に通電することでロータと基板ステージ２２とは、θＺ方向に沿って回転して基板ステージ２２をインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１１４は、基板ステージ２２をＹ方向（第１の方向）及びθＺ方向に移動可能である。
【００２３】
基板ステージ２２は基板２０を保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、基板ステージ２２は不図示の吸着保持装置を有しており、吸着保持装置が作動することにより、基板ステージ２２の穴４６Ａを通して基板２０を基板ステージ２２の上に吸着して保持する。
【００２４】
第２移動装置１１６はリニアモータによって構成され、支柱１６Ａ、１６Ａに固定されたコラム１６Ｂと、このコラム１６Ｂに支持されているガイドレール６２Ａと、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ方向に移動可能に支持されているスライダー１６０とを備えている。スライダー１６０はガイドレール６２Ａに沿ってＸ方向に移動して位置決め可能であり、ヘッドユニット２１はスライダー１６０に取り付けられている。
【００２５】
ヘッドユニット２１は、揺動位置決め装置としてのモータ６２、６４、６７、６８を有している。モータ６２を作動すれば、ヘッドユニット２１は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。モータ６４を作動すると、ヘッドユニット２１は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６７を作動すると、ヘッドユニット２１は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ６８を作動すると、ヘッドユニット２１は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。すなわち、第２移動装置１１６は、ヘッドユニット２１をＸ方向（第１の方向）及びＺ方向に移動可能に支持するとともに、このヘッドユニット２１をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向に移動可能に支持する。
【００２６】
このように、図１のヘッドユニット２１は、スライダー１６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、ヘッドユニット２１の液滴吐出面１１Ｐは、基板ステージ２２側の基板２０に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。
【００２７】
図２（ａ）は、図１の基板２０側から見たヘッドユニット２１の平面図、即ち、複数の吐出ヘッド３４…を備えた吐出ヘッド群５０の底面を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の任意位置の断面を示すものであり、取付け板５１と吐出ヘッド３４の断面図である。
図２（ａ）に示すように、本例のヘッドユニット２１は、矩形状の取付け板５１と、当該取付け板５１に前記の吐出ヘッド３４を６個ずつ２列にして計１２個配置して保持固定された吐出ヘッド群５０とからなる。これら吐出ヘッド３４…は、通常、所定角度斜めに配置することにより、そのノズル間の見掛け上のピッチを短くし、吐出間隔をより狭めて吐出精度を高めるようにしている。なお、この吐出ヘッド群５０は、大型の基板に対応した大きさとなっていることから、基本的にはこれが図１に示したＸ軸方向に移動することはなく、基板のみが図１に示したＹ軸方向に移動するようになっている。ただし、基板がその印字幅を超える大型のものであって、これに塗布を行う場合には、Ｘ軸方向への移動（改行動作）を行うようになっている。
【００２８】
図２（ｂ）に示すように、吐出ヘッド３４の一部は取付け板５１の開口部５１ａ内に嵌入しており、接着剤５２によって吐出ヘッド３４が取付け板５１に固定されている。また、吐出ヘッド３４を覆うようにヘッドヒータ３４ａが設けられており、高粘度液体を吐出する場合にヘッドヒータ３４ａが吐出ヘッド３４を加熱することにより高粘度液体を低粘度化し、流動化を促進するようになっている。また、取付け板５１には、ヒータ（加熱手段）５３が埋設されており、ヒータ５３はヒータ電源５４から供給される電力によって、取付け板５１を加熱するようになっている。また、取付け板５１には、当該取付け板５１の温度を測定するための温度センサ（温度監視手段）５５が設けられ、また、温度センサ５５は、制御装置（制御手段）２３と接続されている。即ち、温度センサ５５の検出結果に応じて、制御装置２３がヒータ電源５４のヒータ５３への電力供給を制御するようになっている。
【００２９】
図３は、図１の液滴吐出装置の一部を構成するアライメント装置１００を示す斜視図である。当該アライメント装置１００は、取付け板５１の開口部５１ａに吐出ヘッド３４を嵌入すると共に吐出ヘッド３４の位置を調整するものである。
アライメント装置１００は、撮像装置５６（検出手段）と、測定器（測定手段）５７と、駆動装置（駆動手段）５８と、嵌入機構（嵌入手段）５９とから構成されている。
【００３０】
撮像装置５６は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のセンサからなるものであり、取付け板５１の上方から開口部５１ａを撮像するようになっている。
測定器５７は、撮像装置５６によって撮像された画像データを基に画像処理等の演算をすることで、吐出ヘッドのノズルの間隔を算出するようになっている。
駆動装置５８は、嵌入機構５９と取付け板５１とを相対移動させて嵌入機構５９の位置決めをするようになっており、Ｘ方向に直進駆動するＸ軸駆動部５８Ｘと、Ｙ方向に直進駆動するＹ軸駆動部５８Ｙと、Ｚ軸の回りに回転駆動するθＺ軸駆動部５８θＺを具備している。
嵌入機構５９は、Ｚ軸方向に伸縮自在に構成されており、嵌入機構５９に搭載された吐出ヘッド３４を取付け板５１の開口部５１ａに嵌入するようになっている。
【００３１】
また、測定器５７と、駆動装置５８と、嵌入機構５９とは、制御装置２３によって制御されるようになっており、撮像装置５６が撮像した画像データを基に所望の位置に吐出ヘッド３４を開口部５１ａに嵌入するようになっている。
更に、アライメント装置１００は、接着剤５２を開口部５１ａと吐出ヘッド３４との境界近傍に塗布するための接着剤塗布機構５２ａを備えている。接着剤塗布機構５２ａは、接着剤塗布ノズル５２ｂを介して所望の位置に接着剤５２を塗布するようになっている。
【００３２】
図１に戻り、ヘッドユニット２１（吐出ヘッド群５０）は、いわゆる液滴吐出方式により、液晶材料（機能性液体）等の液体材料をノズルから吐出するものである。液滴吐出方式としては、圧電体素子としてのピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式、液体材料を加熱し発生した泡（バブル）により液体材料を吐出させる方式等、公知の種々の技術を適用できる。このうち、ピエゾ方式は、液体材料に熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えないという利点を有する。なお、本例では、上記ピエゾ方式を用いる。
【００３３】
図４は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。図４において、液体材料を収容する液室（キャビティ）３１に隣接してピエゾ素子３２が設置されている。液室３１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系３５を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子３２は駆動回路３３に接続されており、この駆動回路３３を介してピエゾ素子３２に電圧が印加される。ピエゾ素子３２を変形させることにより、液室３１が変形し、ノズル３０から液体材料が吐出される。このとき、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子３２の歪み量が制御され、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子３２の歪み速度が制御される。すなわち、ヘッドユニット２１では、ピエゾ素子３２への印加電圧の制御により、ノズル３０からの液体材料の吐出の制御が行われる。
なお、本例においては、上述したように液晶材料等の高粘度の液体材料の低粘度化を図るためのヘッドヒータ３４ａが吐出ヘッド３４の周囲に設けられている。
【００３４】
図１に戻り、電子天秤（不図示）は、ヘッドユニット２１のノズルから吐出された液滴の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、ヘッドユニット２１のノズルから、５０００滴分の液滴を受ける。電子天秤は、この５０００滴の液滴の重量を５０００の数字で割ることにより、一滴の液滴の重量を正確に測定することができる。この液滴の測定量に基づいて、ヘッドユニット２１から吐出する液滴の量を最適にコントロールすることができる。
【００３５】
クリーニングユニット２４は、ヘッドユニット２１のノズル等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット２５は、ヘッドユニット２１の液滴吐出面１１Ｐが乾燥しないようにするために、デバイスを製造しない待機時にこの液滴吐出面１１Ｐにキャップをかぶせるものである。
【００３６】
ヘッドユニット２１が第２移動装置１１６によりＸ方向に移動することで、ヘッドユニット２１を電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２５の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、ヘッドユニット２１をたとえば電子天秤側に移動すれば、液滴の重量を測定できる。またヘッドユニット２１をクリーニングユニット２４上に移動すれば、ヘッドユニット２１のクリーニングを行うことができる。ヘッドユニット２１をキャッピングユニット２５の上に移動すれば、ヘッドユニット２１の液滴吐出面１１Ｐにキャップを取り付けて乾燥を防止する。
【００３７】
つまり、これら電子天秤、クリーニングユニット２４、およびキャッピングユニット２５は、ベース１１２上の後端側で、ヘッドユニット２１の移動経路直下に、基板ステージ２２と離間して配置されている。基板ステージ２２に対する基板２０の給材作業及び排材作業はベース１１２の前端側で行われるため、これら電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２５により作業に支障を来すことはない。
【００３８】
図１に示すように、基板ステージ２２のうち、基板２０を支持する以外の部分には、ヘッドユニット２１が液滴を捨打ち或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリア（予備吐出領域）１５２が、クリーニングユニット２４と分離して設けられている。この予備吐出エリア１５２は、図１に示すように、基板ステージ２２の後端部側においてＸ方向に沿って設けられている。この予備吐出エリア１５２は、基板ステージ２２に固着され、上方に開口する断面凹字状の受け部材と、受け部材の凹部に交換自在に設置されて、吐出された液滴を吸収する吸収材とから構成されている。
【００３９】
タンク２６及び液供給路２７は、加熱手段を備えている。当該加熱手段は、吐出ヘッド３４から吐出される液晶材料等の機能性液体を予め加熱及び保温する機能を有する。従って、液晶材料等の機能性液体は好適に低粘度化された状態で吐出ヘッド３４に流動する。
【００４０】
基板２０としては、ガラス基板、シリコン基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含まれる。また、上記プラスチックとしては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトンなどが用いられる。
【００４１】
液体材料としては、液晶材料が採用され、液晶材料の中でもネマティック液晶が好適に採用される。
なお、本例では液滴吐出装置１０を用いて液晶を吐出する場合について説明するが、潤滑油、樹脂等の高粘度液体を液体材料として用いる場合であっても、本発明が適用可能である。
【００４２】
次に、本発明の液滴吐出方法について説明する。
本例においては、基板２０への液滴吐出工程の前に、取付け板５１の開口部５１ａに吐出ヘッド３４を嵌入して固定する工程を行い、マルチヘッド構造を有するヘッドユニットを形成する。
【００４３】
まず、所定の設定温度になるように取付け板５１を加熱する。
ここでいう所定の設定温度とは、制御装置２３に設定された温度であり、後の工程で液晶材料が吐出される際の吐出ヘッド３４の温度を意味している。
即ち、図２（ｂ）に示すように、設定温度に対して取付け板５１の温度が追従するように、制御装置２３によって取付け板５１の温度が制御される。例えば、設定温度に対して温度センサ５５が測定した温度が低い場合には、ヒータ電源５４がＯＮ状態となり、ヒータ５３に電力が供給されてヒータ５３が発熱し、取付け板５１の温度が上昇する。また、設定温度に対して温度センサ５５が測定した温度が高い場合には、ヒータ電源５４がＯＦＦ状態となり、取付け板５１の温度が低下する。このように、取付け板５１の温度が設定温度と等しくなるように制御される。
なお、本例においては、制御装置２３はＯＮ状態及びＯＦＦ状態に切り替える制御方法を行っているが、これに限らずにヒータ電源５４の電流調整によって取付け板５１の温度を制御してもよい。
【００４４】
次に、上記取付け板５１の温度が設定された状態で開口部５１ａに第１の吐出ヘッド３４を嵌入する。
即ち、図３に示すように、アライメント装置１００の嵌入機構５９に吐出ヘッド３４を載置する。更に、撮像装置５６が吐出ヘッド３４を撮像し、当該撮像された画像データに応じて、駆動装置５８が嵌入機構５９に搭載された吐出ヘッド３４と取付け板５１とを相対移動し、嵌入機構５９を開口部５１ａの下方に位置させる。更に、嵌入機構５９がＺ軸方向に伸長することにより、嵌入機構５９に搭載された吐出ヘッド３４が開口部５１ａに嵌入される。更に、接着剤塗布機構５２ａが接着剤塗布ノズル５２ｂを介して接着剤５２を塗布することにより、第１の吐出ヘッド３４が開口部５１ａ内に固定される。
【００４５】
次に、上記取付け板５１の温度が設定された状態で第２及び第３の吐出ヘッドを開口部５１ａに順次嵌入し、接着剤５２を塗布する。
ここでは、上記と同様にアライメント装置１００を用いることにより、第２及び第３の吐出ヘッドを開口部５１ａに嵌入すると共に、第１、第２及び第３の吐出ヘッドを含む吐出ヘッド群５０の相互の間隔を高精度に維持した状態に固定する。
次に、図５を参照して具体的な吐出ヘッド３４の固定方法について説明する。
【００４６】
図５は、吐出ヘッド群５０の代表として挙げた第１の吐出ヘッド３４ｆ、第２の吐出ヘッド３４ｇ、第３の吐出ヘッド３４ｈを示す平面図である。
第２の吐出ヘッド３４ｇ、第３の吐出ヘッド３４ｈを固定する際には、吐出ヘッド３４ｆ、３４ｇ、３４ｈのそれぞれが有するノズル群（ノズル）Ｎのうち位置決め基準となる基準ノズルＮ１を撮像手段５６が撮像し、測定器５７が測定したそれぞれの基準ノズルＮ１の間隔ｔが等しくなるように、第２の吐出ヘッド３４ｇ、第３の吐出ヘッド３４ｈを開口部５１ａに固定する。
このように取付け板５１に吐出ヘッド３４（吐出ヘッド群５０）が配設されることで、ヘッドユニット２１が完成する。
なお、本例においては、第１の吐出ヘッド３４ｆ、第２の吐出ヘッド３４ｇ、第３の吐出ヘッド３４ｈを代表して説明したが、他の吐出ヘッド３４についても同様に間隔ｔで開口部５１ａに固定される。
【００４７】
次に、このようなヘッドユニット２１を液滴吐出装置１０に設置して、液滴吐出工程を行う。
この液滴吐出工程においては、タンク２６内の液晶材料を液供給路２７を介して吐出ヘッド３４から吐出する。ここで、液晶材料は、タンク２６及び液供給路２７が備える加熱手段によって所定の温度まで加熱され、また、吐出ヘッド３４のヘッドヒータ３４ａにより更に加熱され、容易に吐出可能となる粘度まで低粘度化される。この状態おいて、液滴吐出装置１０に設定された電子データのパターンに応じて、上述のピエゾ方式により液晶材料が基板２０上に吐出される。このような液滴吐出工程は、複数の吐出ヘッド３４を備えるヘッドユニット２１によって行われるので、所定のピッチ間隔で液晶材料の液滴が吐出される。このような液晶材料の液滴のピッチ間隔は、吐出ヘッド群５０における各吐出ヘッド３４の間隔よって規定されるが、各吐出ヘッド３４の間隔は、等間隔に設定されているので、液晶材料の液滴のピッチ間隔は等間隔となる。
【００４８】
上述したように液滴吐出装置１０においては、液晶材料が吐出される際の吐出ヘッド３４の温度で、吐出ヘッド３４が取付け板５１の開口部５１ａに配置されているので、温度変化に起因する膨張及び収縮が生じることなく液晶材料を吐出することができる。従って、吐出ヘッド３４と開口部５１ａとを高精度な位置関係で固定することにより、その精度を維持した状態で、液晶材料を吐出することが可能となる。更に、このように吐出される着弾位置に誤差が生じないために、微細な領域に液晶材料の液滴を正確に吐出することが可能になる。
【００４９】
更に、取付け板５１がヒータ５３を備えているので、取付け板５１自体を加熱すると共に吐出ヘッド３４を加熱することができる。
更に、液滴吐出装置１０は、上記のアライメント装置１００を備えるので、基準ノズルＮ１の間隔が等しくなるように複数の吐出ヘッド３４を配置することができる。
更に、制御装置２３により、吐出ヘッド３４の開口部５１ａへの嵌入、及び取付け板５１の温度設定が自動的に制御されるので、手作業が不要になり、工程の効率化を図ることができる。
更に、接着剤５２を用いることにより、吐出ヘッド３４と開口部５１ａとを固定することが可能となり、また、ネジ等の締結部材を用いた場合と比較して締付け力が生じないので、歪みが生じることなく吐出ヘッド３４と開口部５１ａと固定することができる。
【００５０】
次に、上述の液滴吐出装置１０を用いた液晶表示装置の製造方法について説明する。
図６は液滴吐出装置１０を用いて製造される液晶表示装置（以下「本液晶パネル」という）の層構成の概略を示す断面図、図７は表示面側から見た本液晶パネルの概略を示す平面図である。ただし、例えば偏光板や位相差板など本発明の説明に不要な要素は省略している。実際の液晶装置には偏光板や位相差板が備えられる。また、各構成要素の寸法や数は実体を反映するものではない。
なお、以下の説明において、液晶の駆動方式は便宜上パッシブマトリクス方式としたが、他の方式、例えばアクティブマトリクス方式その他であっても差し支えない。
【００５１】
図６および図７に示すように、本液晶パネルは、基本的には、離間して対向配置された一対のガラス基板、すなわち第１基板２１０および第２基板２２０とがシール材２３０を介して貼合され、これら一対の基板２１０、２２０に挟持されて表示領域となる部分の周囲を囲んで形成されたシール材２３０に囲まれたセル２４０内に液晶材料２４１が設けられている。この液晶材料２４１は、上述の液滴吐出装置１０が吐出することにより設けられている。
【００５２】
第１基板２１０の内側面には、基板側から順に、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる多数のストライプ状の第１電極２１２…、およびポリイミド樹脂からなる配向膜２１１が形成されている。第１電極２１２…は、一方の端末がシール材２３０より外側の基板上に延出し接続端末を形成している。第１電極２１２…の上には、ポリイミド樹脂からなる配向膜２１１が形成されている。配向膜２１１は、所定の方向に配向処理されている。
第２基板２２０の内側面には、基板側から順に、画素領域に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の順に配列されたカラーフィルタ２２３…と、セルギャップを隔てて第１電極２１２…と交差する位置に形成されたＩＴＯなどの透明導電材からなる多数のストライプ状の第２電極２２２…と、ポリイミド樹脂からなる配向膜２２１とが形成されている。第２電極２２２…は、一方の端末がシール材２３０より外側の基板上に延出し、接続端末を形成している。配向膜２２１は、所定の方向に配向処理されている。
また、セル２４０内には外圧に抗してセルギャップを一定に保つスペーサ２４２…が散布されている。
【００５３】
本液晶パネルにおいて、第１基板の外側面には、全面に位相差板および偏光板が設けられているが、図示および説明を省略する。
本液晶パネルは、概略、図８（ａ）から図８（ｅ）に示す工程を経て製造される。
先ず、配向膜形成工程として、図８（ａ）に示すように、第１基板２１０の一方の面にフォトリソグラフィによりストライプ状の第１電極２１２、２１２…を形成し、更に、その上の表示領域となる部分に配向膜２１１を形成し、所定の方向に配向させる。この第１電極２１２…は、一方の端末が接続端末となるように、後に形成されるシール材より外側の基板上に延出させる。
【００５４】
次に、図８（ｂ）に示すように、シール材形成工程と、スペーサ散布工程と、液晶材料吐出工程とを施す。
シール材形成工程においては、光硬化性樹脂インクを用いて配向膜２１１を囲むように未硬化のシール材２３０を形成する。
スペーサ散布工程においては、配向膜２２１上にスペーサ２４２を散布する。
液晶材料吐出工程においては、上述の液滴吐出装置１０を用いて、液晶材料２４０を吐出する。ここで、液晶材料２４０は吐出ヘッド３４が加熱されることによって低粘度化されており、ノズルの目詰まりが生じることなく吐出される。更に、液晶材料２４０を吐出する際の温度条件下で、吐出ヘッド３４が上記のアライメント装置１００によって取付け板５１の開口部５１ａに固定されているので、吐出ヘッド３４の熱膨張に起因する誤差が生じることなく、高度の吐出精度で液晶材料２４０が吐出される。従って、未硬化のシール材２３０の近傍に液晶材料２４０を吐出しても、当該シール材２３０に接触することがない。
【００５５】
これとは別に、図８（ｃ）に示すように、第２基板２２０の一方の面には、詳細を省略するがカラーフィルタ２２３、２２３…を形成し、その上に第２電極２２２…を形成し、さらにその上に配向膜形成工程として、その上に配向膜２２１を形成し、所定の方向に配向させる。第２電極２２２…は一方の端末が接続端末となるように、第１基板上に形成されるシール材より外側の基板上に延出させる。
【００５６】
次に、図８（ｄ）に示すように、貼り合わせ工程を行う。当該工程においては、第１基板２１０を反転させた状態で第１基板２１０と第２基板２２０とを、それぞれ配向膜２１１、２２１が内側を向くように重ね合わせて圧着する。
なお、第２基板２２０を反転させて圧着してもよい。
【００５７】
次いで、図８（ｅ）に示すように、シール材硬化工程を行う。当該工程においては、表示面となる第１基板２１０の外側からフィルタＦ１を通して高圧水銀灯の光を照射し、紫外線により未硬化のシール材２３０を硬化させる。この際、光照射と加熱とを併用すると、硬化が更に促進され、短時間に完全硬化が達成される。
このような図８（ａ）から図８（ｅ）までの一連の工程を行うことにより、本液晶パネルが完成する。
【００５８】
上述したように、液晶材料２４０が上述の液滴吐出装置を用いて吐出されているので、先に記載した液滴吐出装置の効果と同様の効果を奏する。
【００５９】
以下、先に記載した液晶パネルを備えた電子機器の具体例について図９に基づき説明する。
図９（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９（ａ）において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は前記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図９（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９（ｂ）において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は前記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図９（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０１はキーボードなどの入力部、符号１２０２は前記の液晶表示装置を用いた表示部、符号１２０３は情報処理装置本体を示している。
【００６０】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、前記の実施形態の液晶表示装置を用いた表示部を備えたものであるので、先の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を奏する。
これらの電子機器を製造するには、前記の実施形態の液晶表示装置を、携帯電話、携帯型情報処理装置、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部に組み込むことにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の液滴吐出装置の実施の形態の一例を示す模式図。
【図２】 ヘッドユニット２１を示す平面図、及び断面図。
【図３】 液滴吐出装置の一部を構成するアライメント装置を示す斜視図。
【図４】 ピエゾ方式による液状材料の吐出原理を説明するための図。
【図５】 吐出ヘッド群の要部を示す平面図。
【図６】 液滴吐出装置を用いて製造される液晶表示装置を示す断面図。
【図７】 液滴吐出装置を用いて製造される液晶表示装置を示す平面図。
【図８】 液晶表示装置の製造工程を模式的に示す図。
【図９】 液晶表示装置を備える電子機器を示す図。
【符号の説明】
１０…液滴吐出装置、２３…制御装置（制御手段）、２６…タンク、２７…液供給路、３１…液室（キャビティ）、３４…吐出ヘッド、５１…取付け板、５１ａ…開口部、５２…接着剤、５３…ヒータ（加熱手段）、５６…撮像装置（検出手段）、５７…測定器（測定手段）、５８…駆動装置（駆動手段）、５９…嵌入機構（嵌入手段）、２４０…液晶材料（機能性液体）、Ｎ…ノズル群（ノズル）

Claims (8)

1. ノズルに連通するキャビティ内の機能性液体を加圧して前記ノズルから前記機能性液体を吐出する吐出ヘッドと、複数の前記吐出ヘッドが配置される開口部を具備する取付け板と、前記吐出ヘッドから吐出される前記機能性液体が貯蔵されたタンクと、当該タンクから前記機能性液体を前記吐出ヘッドに供給する液供給路とを有する液滴吐出装置において、
   前記取付け板の前記開口部に前記複数の吐出ヘッドを配置するアライメント装置と、
   前記取付け板を加熱する加熱手段と、
   を備え、
   前記機能性液体を加熱して吐出する際とほぼ同じ温度条件下で、前記取付け板が前記加熱手段によって加熱され、前記アライメント装置によって前記複数の吐出ヘッドが前記取付け板の前記開口部に配置されていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記アライメント装置は、
   前記吐出ヘッドの前記ノズルを検出する検出手段と、
   少なくとも２つの前記ノズルの間隔を測定する測定手段と、
   当該測定手段の測定結果に基づいて前記吐出ヘッドと前記取付け板とを相対移動する駆動手段と、
   前記取付け板の前記開口部に前記吐出ヘッドを嵌入する嵌入手段と、
   を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記アライメント装置は、
   前記検出手段、前記測定手段、前記駆動手段及び前記嵌入手段を制御して、前記複数の吐出ヘッド間の前記ノズルの間隔を等しくする制御手段を更に具備することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記複数の吐出ヘッドは、前記取付け板の前記開口部に接着剤により固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置。
5. 取付け板の開口部に配置された複数の吐出ヘッドに機能性液体を供給し、当該吐出ヘッドのキャビティ内の前記機能性液体を加圧して、前記キャビティに連通する前記ノズルから前記機能性液体を吐出する液滴吐出方法において、
   前記取付け板の前記開口部に前記吐出ヘッドを嵌入して固定する工程と、
   前記機能性液体を加熱して吐出する液滴吐出工程と、を含み、
   前記取付け板の前記開口部に前記複数の吐出ヘッドを配置するアライメント装置と、前記取付け板を加熱する加熱手段と、を有し、
   前記吐出ヘッドを固定する工程においては、前記液滴吐出工程とほぼ同じ温度条件下で、前記加熱手段が前記取付け板を加熱し、前記アライメント装置が前記複数の吐出ヘッドを前記取付け板の前記開口部に配置することを特徴とする液滴吐出方法。
6. 前記アライメント装置は、
   前記複数の吐出ヘッドの前記ノズルを検出する工程と、当該ノズルの間隔を測定する工程と、前記吐出ヘッドと前記取付け板とを相対移動する工程と、前記取付け板の前記開口部に前記吐出ヘッドを嵌入する工程とを行い、前記吐出ヘッド間の前記ノズルの間隔を等しくすることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出方法。
7. 前記アライメント装置は、
   前記ノズルを検出する工程と、前記ノズルの間隔を測定する工程と、前記吐出ヘッドと前記取付け板とを相対移動する工程と、前記吐出ヘッドを嵌入する工程とを自動的に行うことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液滴吐出方法。
8. 接着剤を塗布することにより、前記複数の吐出ヘッドを前記取付け板の前記開口部に固定することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の液滴吐出方法。

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