KR101671226B1 - 액적 토출 장치의 제어 방법, 액적 토출 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 특성이 상이한 복수종의 기능액을 전환하여 토출하는 경우에, 어느 쪽의 기능액을 토출해도, 소정의 토출 특성으로 안정되게 기능액을 토출 가능한 액적 토출 장치의 제어 방법을 제공한다.
(해결 수단) 액적 토출 장치(IJ)의 제어부(11)는, 기억부(미(微)진동 제어 테이블)(15)를 참조한다. 그리고, 입력 공정에서 입력된 기능액의 종류의 정보에 기초하여, 대응하는 미진동 제어 프로그램을 취출한다(선택 공정). 액적 토출 헤드(5)가 대기 상태가 되어 플러싱부(12)에 이동하면, 액적 토출 헤드(5)는 다음 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)에 대한 기능액의 토출에 대비하여, 소량의 기능액을 토출(플러싱)한다. 그리고, 기능액의 점도 상승을 방지하기 위해, 제어부(11)는 선택 공정에서 선택한 미진동 제어 프로그램에 따라, 액적 토출 헤드(5)를 미진동시킨다(미진동 공정).

Description

액적 토출 장치의 제어 방법, 액적 토출 장치{METHOD FOR CONTROLLING DROPLET DISCHARGE DEVICE AND DROPLET DISCHARGE DEVICE}
본 발명은, 액적 토출(droplet discharge) 장치의 제어 방법 및, 액적 토출 장치에 관한 것으로, 상세하게는 액적 토출 헤드의 대기시에 있어서의 제어에 관한 것이다.
예를 들면, 화상의 묘화(image drawing)나, 각종 성막 수단으로서, 기재 등의 표면에 액상체(기능액)의 액적을 토출하는 액적 토출 장치가 알려져 있다. 액적 토출 장치는, 그 토출 대상에 따라서, 복수의 기능액을 전환하면서 토출하는 것이 일반적이다. 기능액은, 그 종류에 따라서 점도 등의 특성이 상이하기 때문에, 최적의 토출 특성이 얻어지도록, 액적 토출 헤드를 기능액의 종류에 따라서 적절하게 제어하는 것이 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이러한 액적 토출 장치는, 액적을 토출하지 않는 대기시에 있어서, 토출 헤드 내의 기능액의 점도 증가를 방지하기 위해, 토출 헤드의 진동판을 액적 토출시보다도 미소한 진폭으로 미(微)진동시키고 있다. 이러한 미진동의 주파수는 예를 들면 수십 kHz 정도이다.
토출 헤드의 대기시에 미진동을 행하면, 토출 헤드 내의 기능액의 점도 증가를 억제할 수 있지만, 한편으로 기능액의 운동에 의해, 토출 헤드의 온도가 미진동시의 포화 온도까지 상승한다. 그리고, 토출 헤드가 대기 상태로부터 묘화 상태로 이행하면, 기능액의 연속적인 공급에 의해 토출 헤드가 냉각되어, 토출시의 포화 온도에 수렴되어 간다.
일본공개특허공보 2003-21714호
그러나, 종래의 액적 토출 장치에서는, 복수의 기능액 중, 어느 쪽의 기능액을 적용하는 경우에도, 대기시에는 일률적인 미진동을 토출 헤드에 부여하고 있었다. 이 때문에, 점도 등으로 대표되는 특성이 상이한 기능액에 따라, 미진동시의 포화 온도와 토출시의 포화 온도와의 차이가 현저해지는 경우가 있어, 토출 특성이 안정되지 않는다는 과제가 있었다.
본 발명에 따른 몇 가지 형태는, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 특성이 상이한 복수종의 기능액을 전환하여 토출하는 경우에, 어느 쪽의 기능액을 토출해도, 소정의 토출 특성으로 안정되게 기능액을 토출 가능한 액적 토출 장치의 제어 방법을 제공한다.
또한, 특성이 상이한 복수종의 기능액을, 소정의 토출 특성으로 안정되게 토출 가능한 액적 토출 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 몇 가지 형태는 다음과 같은 액적 토출 장치의 제어 방법 및, 액적 토출 장치를 제공했다.
즉, 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법은, 기능액의 액적을 토출시키는 복수의 노즐과, 상기 노즐의 각각에 대응하여 형성된 복수의 구동 소자와, 상기 구동 소자에 의해 진동하여 상기 노즐로부터 상기 기능액을 토출시키는 진동판을 갖는 액적 토출 헤드와, 당해 액적 토출 헤드의 대기시에, 상기 진동판을 미진동시키는 플러싱부(flushing unit)를 적어도 구비한 액적 토출 장치의 제어 방법으로서,
상기 기능액의 정보에 따라서 상기 진동판을 미진동시키기 위한 복수의 미진동 제어 프로그램 중 소정의 미진동 제어 프로그램을 선택하는 선택 공정과, 선택된 상기 미진동 제어 프로그램에 따라, 상기 액적 토출 헤드의 대기시에 상기 진동판을 미진동시키는 미진동 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 기능액의 정보는, 상기 기능액의 점도 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 진동판의 미진동 제어는, 상기 구동 소자에 인가하는 제어 전류의 파형, 주파수, 또는 전압을 제어하는 것이 바람직하다.
상기 진동판의 미진동 제어는, 상기 기능액의 묘화시의 포화 온도와, 상기 진동판의 미진동시의 상기 기능액의 포화 온도와의 온도차가 작아지도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법은, 기능액의 액적을 토출시키는 복수의 노즐과, 상기 노즐의 각각에 대응하여 형성된 복수의 구동 소자와, 상기 구동 소자에 의해 진동하여 상기 노즐로부터 상기 기능액을 토출시키는 진동판을 갖는 액적 토출 헤드와, 당해 액적 토출 헤드의 대기시에, 상기 진동판을 미진동시키는 플러싱부와, 상기 액적 토출 헤드를 제어하는 제어부를 적어도 구비하고,
상기 제어부는, 복수의 미진동 제어 프로그램으로부터, 상기 기능액의 정보에 따라서 소정의 미진동 제어 프로그램을 선택하여, 선택된 상기 미진동 제어 프로그램에 따라 상기 진동판을 미진동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액적 토출 장치는, 노즐과, 상기 노즐에 형성된 구동 소자와, 상기 구동 소자에 의해 진동하는 진동판을 갖는 액적 토출 헤드와, 토출 대상물을 올려놓는 워크 스테이지와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 묘화 상태에 있어서, 상기 액적 토출 헤드 및 워크 스테이지의 위치를 제어하여, 상기 노즐로부터 상기 토출 대상물에 기능액의 액적을 토출시킴과 함께, 상기 묘화 상태와는 상이한 대기 상태에 있어서, 복수의 진동 제어 프로그램으로부터 상기 기능액의 정보에 따라서 소정의 진동 제어 프로그램을 선택하여, 선택된 상기 진동 제어 프로그램에 따라 상기 묘화 상태보다도 작게 상기 진동판을 진동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보는, 상기 기능액의 점도, 비중, 비열 중 적어도 하나라도 좋다.
또한, 상기 제어부는, 상기 묘화 상태에 있어서의 상기 액적 토출 헤드의 온도와 상기 대기 상태에 있어서의 상기 액적 토출 헤드의 온도와의 온도차에 따라서, 상기 소정의 진동 제어 프로그램을 선택해도 좋다.
또한, 상기 복수의 진동 제어 프로그램은, 상기 구동 소자에 인가하는 제어 전류의 파형, 주파수, 또는 전압 중 적어도 하나가 상이해 있어도 좋다.
또한, 본 발명에 있어서, 대기 상태란, 노즐로부터 토출 대상물에 기능액의 액적을 토출시키는 묘화 상태와는 상이한 상태라도 좋다. 또한, 대기 상태란, 토출 대상물, 예를 들면 컬러 필터 기판을, 워크 스테이지에 제거 또는 공급하는 상태라도 좋고, 액적 토출 헤드 또는 워크 스테이지와 토출 대상물과의 위치 관계를 조정하는 상태라도 좋다. 또한, 대기 상태는, 액적 토출 헤드의 메인터넌스를 행하는 상태나 액적 토출 장치를 휴지(dormant)시키는 상태와는 상이한 상태라도 좋다.
도 1은 본 발명의 액적 토출 장치의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 액적 토출 헤드를 나타내는 요부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 컬러 필터를 형성하는 경우의 토출의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 검증예를 나타내는 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법 및, 액적 토출 장치의 최량의 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태는, 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위해 구체적으로 설명하는 것으로, 특별히 지정이 없는 한, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서 이용하는 도면은, 본 발명의 특징을 알기 쉽게 하기 위해, 편의상, 요부가 되는 부분을 확대하여 나타내고 있는 경우가 있어, 각 구성 요소의 치수 비율 등이 실제와 동일하다고는 한정할 수 없다.
도 1은 본 발명의 액적 토출 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이 액적 토출 장치는, 액적 토출법에 의해 기능액(이하, 액상체라고 칭함)을 피(被)처리 기판에 배치하는 것이다. 배치되는 액상체는, 예를 들면 고형분을 분산매(용매)로 분산(용해)시킨 분산액(용액) 등이다. 액상체의 구체예로서는, 안료나 염료 등을 포함한 컬러 필터 재료나, UV 잉크, 금속 배선 등의 도전막 패턴의 형성 재료인 금속 입자를 포함한 콜로이드 용액 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에서는, 상기와 같은 액상체(기능액)를 막 재료에 이용하는 액적 토출 장치로서, 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)의 소정 영역상에 컬러 필터 재료(기능액)의 액적을 토출하여 컬러 필터층을 형성하는 장치를 예시하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 도 1 중에 나타난 XYZ 직교 좌표계를 설정하여, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재에 대해서 설명한다. 도 1에 있어서의 XYZ 직교 좌표계는, X축 및 Y축이 워크 스테이지(2)에 대하여 평행이 되도록 설정되고, Z축이 워크 스테이지(2)에 대하여 직교하는 방향으로 설정되어 있다. 도 1 중의 XYZ 좌표계는, 실제로는 XY 평면이 수평면에 평행한 면으로 설정되고, Z축이 연직 상방향으로 설정된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 액적 토출 장치(IJ)는, 장치 가대(device stand; 1), 워크 스테이지(2), 스테이지 이동 장치(3), 캐리지(4), 액적 토출 헤드(5), 캐리지 이동 장치(6), 튜브(7), 제1 탱크(8), 제2 탱크(9), 제3 탱크(10), 제어부(11), 플러싱부(12), 메인터넌스부(13) 및, 기억부(미진동 제어 테이블)(15)를 구비하고 있다.
장치 가대(1)는, 워크 스테이지(2) 및 스테이지 이동 장치(3)의 지지대이다. 워크 스테이지(2)는, 장치 가대(1)상에 있어서 스테이지 이동 장치(3)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있으며, 상류측의 반송 장치(도시하지 않음)로부터 반송되는 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)을, 진공 흡착 기구에 의해 XY 평면상에 지지한다. 스테이지 이동 장치(3)는, 볼나사 또는 리니어 가이드 등의 축받이 기구(bearing mechanisms)를 구비하여, 제어부(11)로부터 입력되는, 워크 스테이지(2)의 X좌표를 나타내는 스테이지 위치 제어 신호에 기초하여, 워크 스테이지(2)를 X축 방향으로 이동시킨다.
캐리지(4)는, 액적 토출 헤드(5)를 지지하는 것으로, 캐리지 이동 장치(6)에 의해 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다. 액적 토출 헤드(5)는, 후술하는 바와 같이 복수의 노즐을 구비하고 있으며, 제어부(11)로부터 입력되는 묘화 데이터나 구동 제어 신호에 기초하여, 컬러 필터 재료의 액적을 토출한다.
이 액적 토출 헤드(5)는, 컬러 필터 재료인 R(적), G(녹), B(청)에 대응하여 형성되어 있으며, 각각의 액적 토출 헤드(5)는 캐리지(4)를 통하여 튜브(7)와 연결되어 있다. 그리고, R(적)에 대응하는 액적 토출 헤드(5)는 튜브(7)를 통하여 제1 탱크(8)로부터 R(적)용 컬러 필터 재료의 공급을 받고, G(녹)에 대응하는 액적 토출 헤드(5)는 튜브(7)를 통하여 제2 탱크(9)로부터 G(녹)용 컬러 필터 재료의 공급을 받고, 또한, B(청)에 대응하는 액적 토출 헤드(5)는 튜브(7)를 통하여 제3 탱크(10)로부터 B(청)용 컬러 필터 재료의 공급을 받도록 되어 있다.
도 2는 액적 토출 헤드(5)의 개략 구성도이다. 도 2(a)는 액적 토출 헤드(5)를 워크 스테이지(2)측으로부터 본 평면도이고, 도 2(b)는 액적 토출 헤드(5)의 부분 사시도이고, 도 2(c)는 액적 토출 헤드(5)의 1노즐분의 부분 단면도이다.
도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 액적 토출 헤드(5)는, Y축 방향으로 배열된 복수(예를 들면 180개)의 노즐(N)을 구비하고 있다. 복수의 노즐(N)에 의해 노즐열(NA)이 형성되어 있다. 도 2(a)에서는 1열분의 노즐을 나타냈지만, 액적 토출 헤드(5)에 형성하는 노즐수 및 노즐열수는 임의로 변경 가능하여, Y축 방향으로 배열한 1열분 노즐을 X축 방향으로 복수열 형성해도 좋다. 또한, 캐리지(4) 내에 배치하는 액적 토출 헤드(5)의 수도 임의로 변경 가능하다. 또한, 캐리지(4)를 서브 캐리지 단위로 복수 형성하는 구성으로 해도 좋다.
도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 액적 토출 헤드(5)는, 튜브(7)와 연결되는 재료 공급공(20a)이 형성된 진동판(20)과, 노즐(N)이 형성된 노즐 플레이트(토출 면)(21)와, 진동판(20)과 노즐 플레이트(21)와의 사이에 형성된 리저버(reservoir; 액고임(liquid retainer))(22)와, 복수의 격벽(23)과, 복수의 캐비티(cavities; 액실(liquid chamber))(24)를 구비하고 있다. 노즐 플레이트(21)는, 예를 들면 SUS로 구성되는 것이다. 진동판(20)상에는, 각 노즐(N)에 대응하여 압전 소자(구동 소자)(PZ)가 배치되어 있다. 압전 소자(PZ)는, 예를 들면 피에조 소자이다.
리저버(22)에는, 재료 공급공(20a)을 통하여 공급되는, 예를 들면 액상의 컬러 필터 재료(액상체)가 충전되도록 되어 있다. 또한, 이 액상체는, 토출 대상인 컬러 필터 기판(타겟)의 종류에 따라서, 예를 들면 점도 등 특성이 상이한 복수종의 액상체을 전환하여 토출한다.
캐비티(24)는, 진동판(20)과, 노즐 플레이트(21)와, 한 쌍의 격벽(23)에 의해 둘러싸이도록 하여 형성되어 있으며, 각 노즐(N)에 1대 1로 대응하여 형성되어 있다. 또한, 각 캐비티(24)에는, 한 쌍의 격벽(23)의 사이에 형성된 공급구(24a)를 통하여, 리저버(22)로부터 복수종의 컬러 필터 재료(액상체)를 컬러 필터 기판(타겟)의 종류에 따라서 전환하여 도입된다.
도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 압전 소자(PZ)는, 압전 재료(25)를 한 쌍의 전극(26)으로 협지한 것으로, 한 쌍의 전극(26)에 구동 신호를 인가하면 압전 재료(25)가 수축하도록 구성된 것이다. 그리고, 이러한 압전 소자(PZ)가 배치되어 있는 진동판(20)은, 압전 소자(PZ)와 일체가 되어 동시에 외측(캐비티(24)의 반대측)으로 요곡(flex)하도록 되어 있어, 이에 따라 캐비티(24)의 용적이 증대하도록 되어 있다.
따라서, 캐비티(24) 내에 증대한 용적분(capacity amount)에 상당하는 컬러 필터 재료가, 액고임(22)으로부터 공급구(24a)를 통하여 유입된다. 또한, 이러한 상태로부터 압전 소자(PZ)로의 구동 신호의 인가를 정지하면, 압전 소자(PZ)와 진동판(20)은 함께 원래의 형상으로 되돌아가, 캐비티(24)도 원래의 용적으로 되돌아가는 점에서, 캐비티(24) 내의 컬러 필터 재료의 압력이 상승하여, 노즐(N)로부터 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)을 향하여 컬러 필터 재료의 액적(L)이 토출된다.
캐리지 이동 장치(6)는, 예를 들면 장치 가대(1)를 걸치는 교량 구조를 하고 있으며, Y축 방향 및 Z축 방향에 대하여 볼나사 또는 리니어 가이드 등의 축받이 기구를 구비하여, 제어부(11)로부터 입력되는, 캐리지(4)의 Y좌표 및 Z좌표를 나타내는 캐리지 위치 제어 신호에 기초하여, 캐리지(4)를 Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시킨다.
튜브(7)는, 제1 탱크(8), 제2 탱크(9) 및 제3 탱크(10)와 캐리지(4)(액적 토출 헤드(5))를 연결하는 컬러 필터 재료의 공급용 튜브이다. 제1 탱크(8)는, R(적)용 컬러 필터 재료를 저장함과 함께, 튜브(7)를 통하여 R(적)에 대응하는 액적 토출 헤드(5)에 컬러 필터 재료를 공급한다. 제2 탱크(9)는, G(녹)용 컬러 필터 재료를 저장함과 함께, 튜브(7)를 통하여 G(녹)에 대응하는 액적 토출 헤드(5)에 컬러 필터 재료를 공급한다. 제3 탱크(10)는, B(청)용 컬러 필터 재료를 저장함과 함께, 튜브(7)를 통하여 B(청)에 대응하는 액적 토출 헤드(5)에 컬러 필터 재료를 공급한다.
제어부(11)는, 스테이지 이동 장치(3)에 스테이지 위치 제어 신호를 출력하여, 캐리지 이동 장치(6)에 캐리지 위치 제어 신호를 출력함과 함께, 액적 토출 헤드(5)의 구동 회로 기판(30)에 묘화 데이터 및 구동 제어 신호를 출력하여, 액적 토출 헤드(5)에 의한 액적 토출 동작, 워크 스테이지(2)의 이동에 의한 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)의 위치 결정 동작, 캐리지(4)의 이동에 의한 액적 토출 헤드(5)의 위치 결정 동작의 동기 제어를 행함으로써, 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)상의 소정의 위치에 컬러 필터 재료의 액적을 토출한다. 또한, 후술하는 대기시에 있어서, 제어부(11)는, 플러싱부(12)에서의 플러싱 제어 및, 미진동 제어를 행한다. 또한, 이 대기시의 미진동 제어에 관해서는, 후에 상세히 설명한다.
플러싱부(12)는, 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물) 등 워크 스테이지(2)에 올려놓여진 토출 타겟의 교환시(이하, 대기시라고 칭함) 등에, 액적 토출 헤드(5)가 워크 스테이지(2)상으로부터 퇴피하는 영역이다. 이 플러싱부(12)에서는, 액적 토출 헤드(5)로부터 소량의 액상체(기능액)를 단속(斷續)적으로 토출시키는 동작, 혹은, 액상체(기능액)가 토출되지 않을 정도의 미진동을 액적 토출 헤드(5) 내의 액상체에 부여하는 동작이 행해진다. 이 미진동에 의해서, 토출 헤드 내에 있는 액상체의 점도 증가를 방지한다. 미진동을 행하는 경우에는, 도 2(c)의 압전 소자(PZ)에 있어서, 한 쌍의 전극(26)에 구동 신호를 인가한다. 미진동을 행하는 경우의 구동 신호의 진폭은, 토출을 행하는 경우의 구동 신호의 진폭보다도 작다. 그리고, 미진동을 행하는 경우의 압전 소자(PZ)에 의해 진동판(20)을 통하여 노즐(N) 내의 액상체(기능액)에 가해지는 힘은, 토출을 행하는 경우보다도 작다. 따라서, 미진동을 행하는 경우, 액상체(기능액)는 토출되지 않고, 노즐(N) 내에 있어서, 액상체(기능액)의 메니스커스(meniscus)가 진동한다.
기억부(15)(미진동 제어 테이블)는, 플러싱부(12)에 있어서 상이한 조건에서 미진동 동작을 행하는 미진동 제어 프로그램을 복수 종류 기억하고 있다. 여기에서, 액상체(기능액)의 종류에 따라서 각각 미진동 제어 프로그램을 준비하고 있다. 즉, 액적 토출 헤드(5)로부터 토출시키는 액상체에 따라서, 플러싱부(12)에서의 액적 토출 헤드(5)의 미진동이 최적이 되도록, 복수의 미진동 제어 프로그램을 기억하고 있다. 그리고, 제어부(11)로부터, 토출하는 액상체의 종류(품종)에 대응한 미진동 제어 프로그램을 출력한다. 또한, 이 복수 종류의 미진동 제어 프로그램은, 액적 토출 헤드(5)로부터 토출시키는 액상체(기능액)의 특성에 따라서 준비해도 좋다. 액상체(기능액)의 특성이란, 예를 들면, 액상체(기능액)의 점도, 비중, 비열 등이다. 또한, 액상체(기능액)의 온도에 따라서 복수의 미진동 제어 프로그램을 준비해도 좋다. 특히, 액상체(기능액)를 토출시킬 때의 액적 토출 헤드(5)의 온도를 제어하는 경우에는, 액적 토출 헤드(5)의 온도에 따라서 복수의 미진동 제어 프로그램을 준비해도 좋다.
메인터넌스부(13)는, 액적 토출 헤드(5)에 대한 여러 가지 메인터넌스를 행하기 위한 것이다. 메인터넌스부(13)는, 액적 토출 헤드(5)에 있어서의 홈 포지션에 설치되어 있다. 이 홈 포지션은, 액적 토출 헤드(5)의 보관시 등, 액적 토출 장치(IJ)가 휴지 상태에 있을 때에 캐리지(4)가 배치되는 영역이다. 이 메인터넌스부(13)는, 예를 들면, 액적 토출 헤드(5)에 맞닿는 캐핑(capping) 수단이나 와이핑 수단을 포함하고 있다. 캐핑 수단은, 흡인 수단으로서의 흡인 펌프를 구비하고 있으며, 이것에 의해 노즐 내로부터 강제적으로 액상체(기능액)를 배출시키는 흡인 처리를 행한다. 또한, 와이핑 수단은, 캐핑 수단에 의한 흡인 처리 후에, 노즐 플레이트(토출면)에 부착된 액적을 불식(wiping out)하는 와이핑 처리를 행하는 것이다. 또한, 메인터넌스부(13)는, 제어부(11)로부터의 제어 신호에 의해 구동되도록 되어 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명의 액적 토출 장치의 작용 및, 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법에 대해서, 도 1 및, 도 3을 이용하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법을 단계적으로 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 액적 토출 장치(IJ)를 이용하여, 예를 들면 컬러 필터 기판(타겟)(P)에 액상체(기능액)를 토출하여 막(컬러 필터층)을 형성할 때에는, 우선, 액적 토출 장치(IJ)에 토출시키는 기능액의 종류(품종)를 입력한다(S1: 입력 공정).
입력하는 기능액의 종류의 정보로서는, 예를 들면, 기능액의 점도, 비중, 비열 등을 들 수 있다. 이들 정보를 포함하는 기능액의 종류(품종)를, 액적 토출 헤드(5)에 공급, 토출시키는 기능액으로서 액적 토출 장치(IJ)에 입력시켜 둔다.
다음으로, 액적 토출 장치(IJ)의 제어부(11)는, 예를 들면, 기억부(미진동 제어 테이블)(15)를 참조한다. 그리고, 입력 공정(S1)에서 입력된 기능액의 종류의 정보에 기초하여, 대응하는 미진동 제어 프로그램을 취출한다(S2: 선택 공정). 이 미진동 제어 프로그램은, 예를 들면, 액적 토출 장치(IJ)에서 사용하는(토출시키는) 기능액의 종류(품종)의 수만큼 격납되어 있으면 좋다.
또한, 기능액의 물성(점도, 비중, 비열 등)을 입력시키면, 최적의 미진동 제어 프로그램을 생성하여, 출력하는 것이라도 좋다.
그리고, 컬러 필터 기판(타겟)(P)의 교환 등으로, 액적 토출 장치(IJ)의 액적 토출 헤드(5)가 대기 상태가 되어 플러싱부(12)로 이동하면, 액적 토출 헤드(5) 는 다음 컬러 필터 기판(P)(토출 대상물)에 대한 기능액의 토출에 대비하여, 소량의 기능액을 토출(플러싱)한다. 그리고, 기능액의 점도 상승을 방지하기 위해, 제어부(11)는 선택 공정(S2)에서 선택한 미진동 제어 프로그램에 따라, 액적 토출 헤드(5)의 진동판(20)(도 2 참조)을 미진동시킨다(S3: 미진동 공정).
이러한 미진동 제어 프로그램은, 토출하는 기능액의 특성(예를 들면 점도)에 따라서, 대기시에 있어서의 점도 증가를 억제 가능한 미진동을 발생시키는 파형(미진동 파형)의 정보를 포함한다. 그리고, 이 미진동 파형은, 대기시의 미진동에 의해 토출 헤드가 승온할 때의 포화 온도(대기 포화 온도)와, 토출 헤드가 대기 상태로부터 묘화 상태로 이행했을 때에, 기능액의 연속적인 공급 등에 의해 토출 헤드가 냉각되었을 때의 포화 온도(묘화 포화 온도)와의 차이가 작아지는 바와 같은 파형이 적용된다.
도 4는 기능액의 특성에 따른 최적의 미진동 제어 프로그램을 선택, 적용함으로써, 대기 포화 온도와 묘화 포화 온도와의 차이가 작아지는 모습을 나타내는 그래프이다.
도 4(a)에 나타내는 종래예에서는, 대기시에 액적 토출 헤드에 대하여 기능액의 특성을 고려하지 않은 단일한(일률적인) 미진동을 가한 경우의 액적 토출 헤드의 온도 변화를 나타내고 있다. 한편, 도 4(b)에 나타내는 본 발명의 실시예에서는, 대기시에 액적 토출 헤드에 대하여 기능액의 특성을 고려한 미진동 제어 프로그램을 선택, 적용하여 미진동을 가한 경우의 액체 액적 토출 헤드의 온도 변화를 나타내고 있다.
도 4의 각각의 그래프는, 대기 상태와 묘화 상태를 수회 반복한 경우를 나타내고 있으며, 그래프 종축이 묘화 포화 온도를 기준으로 한 대기 포화 온도에 대한 온도차를 나타낸다. 또한, 그래프 횡축이, 대기 상태와 묘화 상태를 수회 반복한 경우의 경과 시간(상대 시간)을 나타낸다.
그래프 선에 있어서의 구간(Pr)이 액적 토출 헤드에 의한 액적의 토출, 즉 묘화시의 온도 변화를 나타내고, 구간(St)이 액적 토출 헤드의 대기시에 있어서의 미진동시의 온도 변화를 나타낸다.
도 4(a)에 의하면, 기능액의 종류, 즉 특성(예를 들면 점도)을 고려하지 않고, 어떠한 기능액이라도 액적 토출 헤드에 대하여 일률적인 미진동을 발생시킨 경우, 미진동시의 승온(구간(St))이 커진다. 그 결과, 대기시로부터 묘화시로 이행했을 때에, 묘화시의 온도 변화(구간(Pr))가 현저해진다. 이러한 묘화시의 큰 온도 변화는 토출 특성에 영향을 미쳐, 토출량의 변동 등에 의한 묘화 불균일 등을 발생시킨다.
한편, 도 4(b)에 의하면, 기능액의 종류, 즉 특성(예를 들면 점도)에 따라서, 최적의 미진동 제어 프로그램을 선택, 적용함으로써, 미진동시의 승온(구간(St))을 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 대기시로부터 묘화시로 이행했을 때에, 묘화시의 온도 변화(구간(Pr))도 필연적으로 작아져, 묘화시의 토출 특성이 안정된다.
이러한 미진동 제어 프로그램은, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 이상적으로는 대기 포화 온도와 묘화 포화 온도와의 차이가 없어지는 바와 같은 액적 토출 헤드의 미진동 제어를 행하는 프로그램이라면 좋다.
또한, 미진동 제어 프로그램에 의한 액적 토출 헤드의 미진동 제어 방법으로서는, 예를 들면, 대기시에 액적 토출 헤드에 인가하는 제어 전류의 파형(펄스 파형), 주파수, 전압치 등을 제어하는 것을 들 수 있다. 미진동 제어 프로그램은, 토출하는 기능액의 종류에 따라서, 대기시의 액적 토출 헤드에 미진동을 발생시키는 제어 전류의 파형(펄스 파형), 주파수, 전압치를 선택하는 것이라면 좋다.
이상과 같이, 본 발명의 액적 토출 장치의 제어 방법, 액적 토출 장치에 의하면, 기능액의 종류, 즉 특성(예를 들면 점도)을 미리 입력하여, 기능액의 종류에 따라서, 대기 포화 온도와 묘화 포화 온도와의 차이가 가장 작아지는 바와 같은 미진동 제어 프로그램을 미진동 제어 테이블로부터 선택하여, 대기시에 이 선택한 미진동 제어 프로그램에 기초하여 액적 토출 헤드의 미진동을 행하도록 했다. 이에 따라, 대기시로부터 묘화시로 이행했을 때에, 묘화시에 있어서의 액적 토출 헤드의 온도 변화가 작아져, 묘화시의 토출 특성이 안정되어 우수한 묘화 특성을 얻는 것이 가능해진다.
(실시예)
본 발명의 검증으로서, 액적 토출 헤드에 미진동을 발생시키는 제어 전류의 파형(구동 파형)을 변경한 경우, 액적 토출 헤드의 미진동시의 온도가 변화하는지를 확인했다.
예를 들면, 도 5(a)에 나타내는 구동 파형의 미진동 제어 전류와, 도 5(b)에 나타내는 구동 파형의 미진동 제어 전류를 액적 토출 헤드에 인가하여, 각각의 경우의 액적 토출 헤드의 온도(상대치)를 도 5(c)에 나타낸다. 도 5에 나타내는 결과에 의하면, 도 5(a)보다도 펄스 폭을 길게 한 도 5(b)의 구동 파형에서는, 미진동시의 액적 토출 헤드의 온도는 대폭으로 높아져 있다.
따라서, 미진동 제어 전류의 펄스 파형을 최적화함으로써, 미진동시의 액적 토출 헤드의 온도(포화 온도)를 낮춰, 묘화 포화 온도와의 차이를 작게 할 수 있는 것이 확인되었다.
본 발명의 검증으로서, 액적 토출 헤드에 미진동을 발생시키는 제어 전류의 파형(구동 파형)을 변경한 경우, 액적 토출 헤드의 미진동시의 온도가 변화하는지를 확인했다.
예를 들면, 도 5(a)에 나타내는 구동 파형의 미진동 제어 전류와, 도 5(b)에 나타내는 구동 파형의 미진동 제어 전류를 액적 토출 헤드에 인가하여, 각각의 경우의 액적 토출 헤드의 온도(상대치)를 도 5(c)에 나타낸다. 도 5에 나타내는 결과에 의하면, 도 5(a)보다도 펄스 폭을 길게 한 도 5(b)의 구동 파형에서는, 미진동시의 액적 토출 헤드의 온도는 대폭으로 높아져 있다.
따라서, 미진동 제어 전류의 펄스 파형을 최적화함으로써, 미진동시(대기시)의 액적 토출 헤드의 온도(포화 온도)를 낮춰, 묘화 포화 온도와의 차이를 작게 할 수 있는 것이 확인되었다.
5 : 액적 토출 헤드
11 : 제어 장치
12 : 플러싱부
15 : 기억부(미진동 제어 테이블)
20 : 진동판
21 : 노즐 플레이트(토출면)
IJ : 액적 토출 장치
L : 기능액

Claims (9)

  1. 기능액의 액적(droplet)을 토출(discharge)시키는 복수의 노즐과, 상기 노즐의 각각에 대응하여 형성된 복수의 구동 소자와, 상기 구동 소자에 의해 진동하여 상기 노즐로부터 상기 기능액을 토출시키는 진동판을 갖는 액적 토출 헤드와, 당해 액적 토출 헤드의 대기시에, 상기 진동판을 미(微)진동시키는 플러싱부(flushing unit)를 적어도 구비한 액적 토출 장치의 제어 방법으로서,
    상기 기능액의 정보에 따라서 상기 진동판을 미진동시키기 위한 복수의 미진동 제어 프로그램 중 소정의 미진동 제어 프로그램을 선택하는 선택 공정과,
    선택된 상기 미진동 제어 프로그램에 따라, 상기 액적 토출 헤드의 대기시에 상기 진동판을 미진동시키는 미진동 공정
    을 구비하며,
    상기 진동판의 미진동 제어는, 상기 노즐이 묘화(drawing)를 위해 상기 기능액의 액적을 토출하는 동안의 상기 기능액의 포화 온도와, 상기 진동판의 미진동시의 상기 기능액의 포화 온도와의 온도차가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능액의 정보는, 상기 기능액의 점도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치의 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진동판의 미진동 제어는, 상기 구동 소자에 인가하는 제어 전류의 파형, 주파수, 또는 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치의 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 기능액의 액적을 토출시키는 복수의 노즐과, 상기 노즐의 각각에 대응하여 형성된 복수의 구동 소자와, 상기 구동 소자에 의해 진동하여 상기 노즐로부터 상기 기능액을 토출시키는 진동판을 갖는 액적 토출 헤드와, 당해 액적 토출 헤드의 대기시에, 상기 진동판을 미진동시키는 플러싱부와, 상기 액적 토출 헤드를 제어하는 제어부를 적어도 구비하고,
    상기 제어부는, 복수의 미진동 제어 프로그램으로부터, 상기 기능액의 정보에 따라서 소정의 미진동 제어 프로그램을 선택하여, 선택된 상기 미진동 제어 프로그램에 따라 상기 진동판을 미진동시키며,
    상기 진동판의 미진동 제어는, 상기 노즐이 묘화를 위해 상기 기능액의 액적을 토출하는 동안의 상기 기능액의 포화 온도와, 상기 진동판의 미진동시의 상기 기능액의 포화 온도와의 온도차가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  6. 노즐과, 상기 노즐에 형성된 구동 소자와, 상기 구동 소자에 의해 진동하는 진동판을 갖는 액적 토출 헤드와,
    토출 대상물을 올려놓는 워크 스테이지와,
    제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    묘화 상태에 있어서, 상기 액적 토출 헤드 및 워크 스테이지의 위치를 제어하여, 상기 노즐로부터 상기 토출 대상물에 기능액의 액적을 토출시킴과 함께,
    상기 묘화 상태와는 상이한 대기 상태에 있어서, 복수의 진동 제어 프로그램으로부터 상기 기능액의 정보에 따라서 소정의 진동 제어 프로그램을 선택하여, 선택된 상기 진동 제어 프로그램에 따라 상기 묘화 상태보다도 작게 상기 진동판을 미진동시키며,
    상기 진동판의 미진동 제어는, 상기 노즐이 묘화를 위해 상기 기능액의 액적을 토출하는 동안의 상기 기능액의 포화 온도와, 상기 진동판의 미진동시의 상기 기능액의 포화 온도와의 온도차가 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정보는, 상기 기능액의 점도, 비중, 비열 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 묘화 상태에 있어서의 상기 액적 토출 헤드의 온도와 상기 대기 상태에 있어서의 상기 액적 토출 헤드의 온도와의 온도차에 따라서, 상기 소정의 진동 제어 프로그램을 선택하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 진동 제어 프로그램은, 상기 구동 소자에 인가하는 제어 전류의 파형, 주파수, 또는 전압 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
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