JP2005224724A - 液滴吐出装置とその製造方法及び電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents

液滴吐出装置とその製造方法及び電気光学装置並びに電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】 液滴吐出ヘッドの個数が増加して装置の長さが大きくなった場合でも、容易に搬送・搬入可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】 複数の液液吐出ヘッド34により基板に液状体を吐出する液滴吐出装置本体Bと、液滴吐出ヘッド34に対して、液滴吐出に付随する処理を行う処理装置81、90、172とを備える。それぞれ分割された液滴吐出装置本体Bと処理装置81、90、172とが連携状態で組み立てられる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、液滴吐出装置とその製造方法及び電気光学装置並びに電子機器に関するものである。
近年、コンピュータディスプレイや大型テレビジョン等の電子機器の発達に伴い、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の使用が増加している。この種の液晶表示装置には、通常、表示画像をカラー化するためにカラーフィルターが用いられている。カラーフィルターには、例えばガラス基板に対してR(赤)、G(緑)、B(青)のインクを所定のパターンで吐出させ、このインクを基板上で乾燥させることで着色層を形成するものがある。このような基板に対してインクを吐出する方式としては、例えばインクジェット方式の液滴吐出装置が採用されている。
インクジェット方式の液滴吐出装置を採用した場合、インクジェットヘッドからガラス基板に対して所定量のインクを吐出して着弾させる。この場合、例えば直交する2方向(X方向、Y方向)に移動可能、および任意の回転軸を中心として回転可能とされたXYθステージにガラス基板を搭載し、インクジェットヘッドを固定したタイプの装置を用いることができる。このタイプの装置は、XYθステージの駆動によりインクジェットヘッドに対してガラス基板を所定の位置に位置決めした後、ガラス基板をX方向、Y方向に走査しながらインクジェットヘッドからインクを吐出することで、ガラス基板の所定の位置にインクを着弾させる構成となっている。
この種の液滴吐出装置を用いたカラーフィルター製造装置の例が、下記の特許文献1に開示されている。この文献に開示されたカラーフィルター製造装置は、前工程から後工程に被処理基板を搬送するメイン搬送ラインの側方に、各々がR、G、Bの3色の着色層の描画が可能な3台の着色装置(液滴吐出装置)を備えている。さらに、各着色装置とメイン搬送ラインとの間には各着色装置に未着色のガラス基板を供給するための供給コンベア、および着色済みのガラス基板を各着色装置から排出するための排出コンベアが備えられ、メイン搬送ラインと供給コンベアおよび排出コンベアとの間にはこれらコンベア間でガラス基板を移載するためのロボットが備えられている。
特開2001−33614号公報
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
近年では、30〜60インチといった大型の液晶テレビジョンが市場に提供されつつある。これに適応するような大型のカラーフィルターを製造するため、より多くの液滴吐出ヘッドを配列させたヘッドユニットの導入が検討されている。このようなヘッドユニットを用いれば、大型のガラス基板の搬送中に、ガラス基板の全面に対して一気にインクの吐出を行うことができる。これにより、1枚のガラス基板を処理するのに必要なタクトタイムを短縮することができる。
ところが、基板の大型化に応じて液滴吐出ヘッドの個数を増加させた場合、これら多数のヘッドを有するヘッドユニットの長さが大きくなる。通常、液滴吐出装置においては、インクの乾燥を抑えるためにヘッドのノズル面(インク吐出面)を覆ってインクの乾燥を防いだり、ノズル面を吸引してヘッド内にインクを充填させるために用いられるキャッピングユニットや、ノズル面を拭うワイピングユニット等の付属装置が液滴吐出装置本体に接続される構成となっており、ヘッドユニットが長くなるのに伴ってこれら付属装置も長くなると、本体と付属装置とが接続された状態では相当の長さになってしまう。そのため、液滴吐出装置を客先へと搬送する際の輸送手段も大型トレーラーを用いる等、限られたものとなってしまう。
また、液滴吐出装置を搬入する際にも、液滴吐出装置を設置する建物のレイアウトによっては建物の改造が必要になる虞もある。
一方、液滴吐出ヘッドの個数が増加した場合、多数の液滴吐出ヘッドを精度よく配置してヘッドユニットを形成することは困難である。特に、多数の液滴吐出ヘッドを順次固定すると、各液滴吐出ヘッドの位置ずれが累積されるので、かかる問題が顕著に現れ、吐出した液滴による描画精度を確保することが困難になる。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、液滴吐出ヘッドの個数が増加して装置の長さが大きくなった場合でも、容易に搬送・搬入可能な液滴吐出装置とその製造方法及びこの液滴吐出装置により製造される電気光学装置並びに電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、液滴吐出ヘッドの個数が増加して装置の長さが大きくなった場合でも、液滴吐出ヘッドを精度よく配置でき、描画精度の確保が容易な液滴吐出装置とその製造方法及びこの液滴吐出装置により製造される電気光学装置並びに電子機器を提供することである。
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。
本発明の液滴吐出装置は、複数の液液吐出ヘッドにより基板に液状体を吐出する液滴吐出装置本体と、前記液滴吐出ヘッドに対して、液滴吐出に付随する処理を行う処理装置とを備え、それぞれ分割された前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とが連携状態で組み立てられることを特徴とするものである。
また、本発明の液滴吐出装置の製造方法は、複数の液液吐出ヘッドにより基板に液状体を吐出する液滴吐出装置本体を製造する工程と、前記液滴吐出ヘッドに対して、液滴吐出に付随する処理を行う処理装置を製造する工程と、それぞれ分割して製造された前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とを連携状態で組み立てる工程とを有することを特徴としている。
従って、本発明の液滴吐出装置とその製造方法では、連携状態を解除して液滴吐出装置本体と処理装置とを分割・分離することで装置の長さを短くすることができ、装置製造箇所からの搬送及び建物の改造を要することなく設置先での搬入を容易にすることが可能になる。また、設置先においては、液滴吐出装置本体と処理装置とを連携状態で組み立てることで、液滴吐出装置として機能させることができる。
液滴吐出装置本体と処理装置とは、それぞれ個別に一体化された構成であることが好まし。これにより、本発明では、分割された各装置単位で精度出し等の作業を実施することが可能になり、連携後の精度出し等を容易に実施することができる。
前記液滴吐出装置本体と前記処理装置との間に、緩衝材が介装される構成も好適に採用できる。これにより、本発明では、処理装置で発生した振動が液滴吐出装置本体に伝わって、液滴吐出の精度に悪影響を与えることを抑制できる。
また、処理装置で発生した振動が液滴吐出装置本体に伝わらせないためには、前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とを非接触で配置する構成も好適に採用可能である。
また、前記液滴吐出装置本体が前記処理装置より高い剛性を有する構成も好適である。この場合、液滴吐出装置本体及び処理装置に負荷が加わった場合、処理装置に多くの変形が生じる、液滴吐出装置本体の変形が少なくなる。そのため、本発明では、液滴吐出の精度に悪影響を与えることを抑制できる。
また、本発明の液滴吐出装置は、前記複数の液滴吐出ヘッドは、それぞれが当該液滴吐出ヘッドを所定個数支持し、前記液滴吐出装置本体と前記処理装置との間を独立して移動する複数のキャリッジに搭載されることを特徴としている。
従って、本発明では、複数のキャリッジのそれぞれを移動させて位置決めすることにより、液滴吐出ヘッドを多数用いる場合であっても所定個数ごとに精度よく配置することができ、液滴吐出による描画精度を容易に確保することが可能になる。
所定個数の液滴吐出ヘッドとしては、前記キャリッジに着脱自在に設けられたサブキャリッジを介して前記キャリッジに搭載されることが好ましい。
これにより、本発明ではキャリッジからサブキャリッジを離脱させ、また別のサブキャリッジをキャリッジに装着することで、液滴吐出ヘッドの交換をサブキャリッジを介して容易に実施することが可能になる。
キャリッジとしては、ムービングコイル型のリニアモータで駆動される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では液滴吐出装置本体と処理装置との間に懸架されるリニアモータの固定子が複数配列された発磁体で構成されることになりため、容易に分割することが可能になる。
一方、本発明の電気光学装置は、上記の液滴吐出装置を用いて製造されたことを特徴としている。
また、本発明の電子機器は、上記の電気光学装置を備えたことを特徴としている。
これにより、本発明では、描画精度に優れた高品質の電気光学装置及び電子機器を得ることができる。
以下、本発明に係る液滴吐出装置とその製造方法及び電気光学装置並びに電子機器の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態につき、図1ないし図15を用いて説明する。
[カラーフィルター製造装置]
図1は本実施形態のカラーフィルター製造装置の概略構成図であり、R、G、Bの3色の着色層を備えたカラーフィルターを製造するための装置である。
本実施形態のカラーフィルター製造装置1は、図1に示すように、上流側からインク受容層形成装置2、R着色層形成装置3、G着色層形成装置4、B着色層形成装置5、本焼成装置6(加熱装置)が配置され、これらの装置が任意の搬送装置(図示略)を介して連結されたものである。このカラーフィルター製造装置1には、R、G、Bの各着色層のパターンを区画する隔壁(バンクとも言う)が形成されたガラス、プラスチック等からなる透明基板(基板)が供給される。インク受容層形成装置2は、隔壁で区画された領域内に樹脂組成物からなるインク受容層を下地層として形成するための装置である。R着色層形成装置3、G着色層形成装置4、B着色層形成装置5は、それぞれ後で着色層となるR、G、Bのインクからなる液状体を塗布するための装置である。本焼成装置6は、塗布後のR、G、Bのインクからなる液状体を一括して加熱、焼成するための装置である。これらの装置のうち、インク受容層形成装置2、R着色層形成装置3、G着色層形成装置4、B着色層形成装置5の4台には、本発明の液滴吐出装置(インクジェット装置)が用いられている。
[液滴吐出装置]
ここではR着色層形成装置3を一例として説明する。R着色層形成装置3は、上流側から下流側(図1における右側から左側)に向けて給材部61、表面改質部62、描画部63、検査部64、仮焼成部65、除材部66が備えられている。大まかな処理の流れとしては、給材部61から供給された描画前の基板に対し、表面改質部62において親液処理、撥液処理が施され、描画部63において隔壁で区画された所定の領域にRのインクが吐出、描画される。次いで、検査部64において描画状態が検査され、仮焼成部65でインクの仮焼成が施された後、描画後の基板が除材部66により排出される。本装置において、これら各部は基板の流れ方向に沿って直線状に配置されている。給材部61および除材部66は任意の基板搬送手段で構成することができ、例えばローラコンベア、ベルトコンベア等が用いられる。表面改質部62は、プラズマ処理室を備えており、親液処理としては大気雰囲気中で酸素を反応ガスとするプラズマ処理(Oプラズマ処理)が行われ、基板の表面及び隔壁の側面が親液化される。撥液処理としては大気雰囲気中でテトラフルオロメタン(四フッ化炭素)を反応ガスとするプラズマ処理(CFプラズマ処理)が行われ、隔壁の上面が撥液化される。
図2は、描画部63の近傍のみを示す概略構成斜視図であり、図3は図2における左側面図である。描画部63においては、基板Sに対して描画を行う液滴吐出装置72が設置されている。液滴吐出装置72は、基板Sに対して液滴(液状体)を吐出することで描画を行う描画装置(液滴吐出装置本体)Bと、描画装置の+Y側に接続される整備ユニット80と、描画装置Bと整備ユニット80との間で後述する液滴吐出ヘッド34を駆動させる(駆動処理する)駆動ユニット172とを主体として構成されている。
描画装置Bは、図3に示すように、搬送方向であるX方向に移動可能なベース150と、ベース150上に載置され描画対象となる基板Sを吸着保持するテーブル70と、下面側に複数個の液滴吐出ヘッドを備え、各液滴吐出ヘッドのノズルから下方の基板Sに対してインク滴(液滴)を吐出するY方向(基板Sの搬送方向と垂直方向)に延びるヘッドユニット71とから概略構成されている。ベース150上には、テーブル70をθZ方向(Z軸周りの方向)に駆動するθ駆動装置151と、テーブル70の+X側に位置し液滴吐出ヘッドから予備吐出(フラッシング)が行われるフラッシングユニット152とが設けられている。これら描画装置Bは、基台170上に一体化された状態で設置される。
ヘッドユニット71は、相互に独立して移動するY方向に配列された複数(例えば7枚)のキャリッジ153を備えている。図4は、キャリッジ153を液滴吐出ヘッド34のノズル側(基板S側、下側)から見た図である。各キャリッジ153は、X方向に延びる矩形のプレート74と、それぞれが複数(所定個数;ここでは12個)の液滴吐出ヘッド34を保持(支持)するヘッドキャリッジ(サブキャリッジ)73と、ヘッドキャリッジ73をプレート74に対してθZ方向に駆動するθ駆動装置154(図3参照)と、ヘッドキャリッジ73をZ方向に昇降させる昇降装置155(図3参照)とから構成されており、ヘッドキャリッジ153はθ駆動装置154及び昇降装置155を介してプレート74に着脱自在に取り付けられている。
駆動ユニット172は、整備ユニット80を挟んだX方向両側に、Y方向に延在するように平行に配置された架台156に設けられたガイドレール157と、各プレート74(すなわちキャリッジ153)をガイドレール157に沿って駆動するシャフト型リニアモータ158とを主体に構成されており、各架台156上には、液滴吐出ヘッド34に接続されるインクケーブルやリニアモータ158(の可動子)に接続される電力供給線等を収容するためのケース171がY方向に沿って設置されている。
プレート74のX方向両側にはリニアガイド75、75が設けられており、ガイドレール157に沿ってY方向に移動自在となっている。リニアモータ158は、各プレート74の両側に設けられた円筒状の可動子159と、描画装置Bと整備ユニット80とに亙ってY方向に沿って配置され各プレート74の可動子159がそれぞれ挿通する固定子160とから構成される。本実施の形態では、可動子159がコイル体で構成され、固定子160が発磁体で構成されるムービングコイル型のリニアモータ158が用いられ、各可動子159に通電する電流を調整することにより、各キャリッジ153の位置を独立して制御できる。
各液滴吐出ヘッド34には、複数の液滴吐出ノズルが配列形成されている。そして、そのノズル列の配列方向をY方向に一致させて、各液滴吐出ヘッド34がヘッドキャリッジ73に固定されている。また、各液滴吐出ヘッド34は、Y方向に順次ずれた状態で階段状に配置されている。これにより、ヘッドユニット71の全幅にわたって等ピッチで液滴吐出ノズルが配置されている。この構成により、このヘッドユニット71は、基板Sの搬送方向と直交する方向(Y方向)で例えば数mという長い寸法にわたって所定のピッチでインク滴を吐出可能となっている。そして、液滴吐出ヘッド34の配列方向と直交する方向に基板Sを搬送しつつインク滴を吐出することで、基板Sの全面にわたって所望のパターン形状でRのインクを描画することができる。
描画装置Bにおいて描画を行う前に、まず描画部のアライメント調整を行う必要がある。そのアライメント調整を行うために、まず各ヘッドの各ノズルから描画前フラッシング(液滴の予備吐出)を行う。この描画前フラッシングは、基板Sを載置したテーブル70を移動させる前に、基板S上の液滴吐出領域に対して行う。次に、基板S上に吐出された液滴をCCD78により撮影し、吐出位置および吐出面積を算出する。この吐出位置の算出結果に基づいて、描画装置Bのアライメント調整を行う。X方向のアライメントは、各ノズルの液滴吐出タイミングを調整することによって行う。またY方向のアライメントは、リニアモータ158により各プレート74の位置を調整することによって行う。このように、本実施形態のヘッドユニットは、複数のヘッドがグループごとに異なるヘッドキャリッジに装着されているので、描画部のアライメント調整を簡単に行うことができる。なお、アライメント以外の描画前フラッシングや描画間フラッシングは、フラッシングユニット152に対して行われる。
[液滴吐出ヘッド]
図5(a)は、液滴吐出ヘッドの構造説明図、図5(b)は正面断面図である。液滴吐出ヘッド34は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるもので、上述したように、一列または複数列に配列された複数のノズル18を有している。この液滴吐出ヘッド34の構造の一例を説明すると、液滴吐出ヘッド34は、図5(a)に示すように、例えばステンレス製のノズルプレート12と振動板13とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)14を介して接合したものである。ノズルプレート12と振動板13との間には、仕切部材14によって複数の空間15と液溜まり16とが形成されている。各空間15と液溜まり16の内部はインクで満たされており、各空間15と液溜まり16とは供給口17を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート12には、空間15からインクを噴射するためのノズル18が形成されている。一方、振動板13には、液溜まり16にインクを供給するための孔19が形成されている。
また、振動板13の空間15に対向する面と反対側の面上には、図5(b)に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)20が接合されている。この圧電素子20は、圧電材料を一対の電極21で挟持したものであり、一対の電極21に通電すると圧電材料が収縮するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子20が接合されている振動板13は、圧電素子20と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間15の容積が増大するようになっている。したがって、空間15内に増大した容積分に相当するインクが、液溜まり16から供給口17を介して流入する。また、このような状態から圧電素子20への通電を解除すると、圧電素子20と振動板13はともに元の形状に戻る。したがって、空間15も元の容積に戻ることから、空間15内部のインクの圧力が上昇し、ノズル18から基板に向けてインクの液滴Lが吐出される。
なお、液滴吐出ヘッド2のインクジェット方式としては、前記の圧電素子20を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
[整備ユニット]
図2に示すように、ヘッドユニット71(描画装置B)の+Y方向には、整備ユニット80が設けられている。
図6は整備ユニット80の平面図である。整備ユニット80には、各液滴吐出ヘッドのインク吐出面を覆うキャップユニット(キャッピング手段)81と、各液滴吐出ヘッドのインク吐出面を拭うワイパユニット(ワイピング手段)90とが、隣接して形成されている。
キャップユニット81は、前記ヘッドキャリッジに対応して、Y方向に整列配置された複数のキャップキャリッジ83を備えている。なお、各キャップキャリッジ83はZ方向に移動可能とされている。そして、各キャップキャリッジ83には、前記液滴吐出ヘッドに対応して、複数のキャップ82が階段状に配置されている。このキャップ82は、液滴吐出ヘッドのインク吐出面を覆うことにより、液滴吐出に付随する処理として、ヘッドにおけるノズル内のインクの乾燥を防止(乾燥防止処理)する保湿キャップとして機能する。
キャップ82は、その上面を液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12a(図4参照)に当接させて使用する。そのため、キャップ82の上面には凹部が形成されている。この凹部は、液滴吐出ヘッド34に形成されたすべてのノズル18を内包しうる大きさに形成されている。これにより、液滴吐出ヘッド34のノズル18とキャップ82の上面との接触が回避され、各ノズル18の開口部に形成されるインクのメニスカスが維持される。また、凹部を取り囲むキャップ82の上面は面精度よく形成されている。これにより、液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aに形成された各ノズル18を密閉封止することができるようになっている。
なお、最も描画装置B寄りのキャリッジ83aに配置されたキャップは、液滴吐出ヘッド34におけるノズル内のインクを吸引可能な吸引キャップ82aとして機能する。吸引キャップ82aにおいては、凹部から外部のポンプに接続され、ポンプを運転することにより、凹部内の空気が吸引されて、各ノズル18内のインクを吸引しうるようになっている。
図7は、図6における正面図である。
この図に示すように、整備ユニット80においては、基台161に対してキャップユニット81及びワイパユニット90が一体的に取り付けられている。各キャップユニット81においては、液滴吐出ヘッド34が上方を移動する動作に応じてキャップキャリッジ83を下降させる昇降装置162、液滴吐出ヘッド34から吐出される液滴の重量を測定する動作に応じてキャップキャリッジ83を昇降させる昇降装置163、ヘッド交換等のメンテナンスに応じてキャップキャリッジ83を昇降させる昇降装置164がそれぞれ設けられた3段昇降システムとなっている。
一方、ワイパユニット90には、例えばポリエステルの織布等からなるワイピングシート92が配置されている。このワイピングシート92は、ヘッドキャリッジ73に搭載された液滴吐出ヘッド群と同等以上の幅に形成されている。またワイパユニット90には、ワイピングシート92の繰り出しローラ93および巻き取りローラ96が配置されている。なお巻き取りローラ96は、図示しないモータ等により回転駆動可能とされている。またワイパユニット90の上部には、ガイドローラ94が配置されており、繰り出しローラ93とガイドローラ94との間にはテンションローラ95が配置されている。なお、各ローラ93,94,95、96は平行に配置され、ワイピングシート92は繰り出しローラ93からテンションローラ95及びガイドローラ94を介して巻き取りローラ96に巻き回されている。そして、ガイドローラ94の上端部に配置されたワイピングシート92が、液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aと当接するようになっている。
なお、テンションローラ95とガイドローラ94との間には、ワイピングシート92に対する洗浄液塗布手段(図示せず)が設けられている。この洗浄液塗布手段は、ワイピングシート92の全幅にわたって洗浄液を塗布しうるように形成されている。なお、ワイパユニット90は、液滴吐出に付随する処理として、洗浄液の塗布されたワイピングシート92によって液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aを拭う処理を行うことにより、インク吐出面12aに付着したインク54aを除去するものである。そこで洗浄液として、インクとの親和性がよく、なおかつインク吐出面12aから揮発し易い物質を使用するのが望ましい。具体的には、液滴吐出ヘッド34により吐出されるインクの溶媒を洗浄液として使用することができる。
なお、ワイパユニット90においては、液滴吐出ヘッド34が上方を移動する動作に応じてガイドローラ94を下降させる昇降装置165、ヘッド交換等のメンテナンスに応じてワイパユニット90を昇降させる昇降装置166がそれぞれ設けられた2段昇降システムとなっている。
なお、上記のようにワイピングシート92を使用したワイパユニット90に代えて、またはそのワイパユニット90とともに、ゴムべらを使用したワイパユニットを設けてもよい。このワイパユニットは、整備ユニット80の上面に可撓性を有するゴムべらを立設して構成する。このゴムべらは、ヘッドユニット71と同等の長さに形成されている。そして、このゴムべらを液滴吐出ヘッドのインク吐出面に押し当てて、インク吐出面と平行に移動させることにより、インク吐出面12aに付着したインクを除去することができる。ゴムべらを使用したワイパユニットは、ワイピングシート92を使用したワイパユニット90より、低コストで構築することができる。なお整備ユニット80には、上記以外の整備手段を設けてもよい。
[描画装置の整備方法]
次に、上述した整備ユニット80を使用して描画装置を整備する方法について説明する。
上述した描画前フラッシングでは、液滴の吐出位置に加えて吐出面積を算出するので、ノズル詰まりを検出することが可能である。また、描画状態の検査や定期フラッシング等においても、ノズル詰まりが検出される場合がある。そして、ノズル詰まりが検出された場合には、これを解消させる必要がある。ノズル詰まりの解消は、当該ヘッドをキャッピングした上で、ノズルを吸引することによって行う。
具体的には、リニアモータ158の駆動によって、ノズル詰まりが検出されたヘッド34を、吸引キャップ82aの上方まで移動させる。なお上述したように、各ヘッドキャリッジ73は、独立してY方向に移動させることが可能であり、このとき吸引対象となるヘッド34よりも整備ユニット80側に他のヘッド(キャリッジ153)が存在する場合はこれらのキャリッジ153も一体的に移動させる。次に、昇降装置162〜164の駆動により、吸引キャップ82aが搭載されたキャップキャリッジ83を上昇させ、キャップキャリッジ83に搭載された吸引キャップ82aの上面を、液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aに対向・当接させる。その際、液滴吐出ヘッド34のすべてのノズル18が、吸引キャップ82aの凹部に内包されるように、あらかじめ両者を位置決めしておく。これにより、液滴吐出ヘッド34のすべてのノズル18が、吸引キャップ82aにより密閉封止される。
次に、吸引キャップ82aに接続されたポンプを運転することにより、各キャップ82における凹部内の空気が吸引されて、液滴吐出ヘッド34のノズル18が吸引される。これにより、液滴吐出ヘッド34内のインクが各ノズル18に導入されて、ノズル詰まりが解消される。なお、液滴吐出ヘッド34のノズル18を吸引すると、ノズル18から若干のインクが凹部内に漏れ出すことになる。この漏れ出したインクは、ポンプにより図示しない廃液タンクに回収して再利用することができる。
このとき、吸引対象ではない他のヘッドについては、吸引キャップ82で密閉封止することにより、インク溶媒の蒸発を防いで増粘状態となることを回避する。
なお、液滴吐出ヘッド34のノズル18を吸引すると、ノズル18から漏れ出したインクが液滴吐出ヘッド34のインク吐出面12aに付着することがある。そして、インク吐出面12aにおけるノズル18の開口部周辺にインクが付着した状態で、液滴吐出ヘッド34からインクを吐出すると、吐出されたインクの飛行曲がりが発生するおそれがある。そこで、液滴吐出ヘッド34のノズル18を吸引した後に、インク吐出面12aに付着したインクを除去するため、インク吐出面12aのワイピングを行う。
具体的には、インク吸引後のヘッド34をワイパユニット90の上方まで移動させる。次に、図示しないモータ等により巻き取りローラ96を回転させ、各ローラに沿ってワイピングシート92を移動させる。また、洗浄液塗布手段からワイピングシート92に対して洗浄液を塗布する。そして、ワイパユニット90を上昇させ、ガイドローラ94の上端部に配置されたワイピングシート92をインク吐出面12aに押し当てる。すると、インク吐出面12aに付着したインクが、ワイピングシート92に塗布された洗浄液に溶解されつつ、ワイピングシート92に吸収される。また、ワイピングシート92はインク吐出面12aに沿って移動しているので、常にフレッシュなワイピングシート92によりインク吐出面12aが払拭される。なお、ワイピングシート92と逆方向に、ヘッドキャリッジ73を移動させてもよい。以上により、インク吐出面12aに付着したインクが除去される。
一方、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34を交換する場合には、ヘッドキャリッジ73単位で交換すればよい。具体的には、あらかじめ各ヘッド34が精度良く配置されたヘッドキャリッジ73を補修用に準備しておく。そして、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34をヘッドキャリッジ73ごとヘッドユニット71から取り外す。その際、ヘッドキャリッジ73をキャップユニット81上に移動させるとともに、昇降装置164の駆動によりキャップキャリッジを下降させて作業エリアを確保した上で、ヘッドキャリッジ73を取り外す。次に、あらかじめ準備しておいたヘッドキャリッジ73をプレート74に取付ける。この作業はロボットにより行ってもよいが、ヘッドキャリッジ73単位であれば人手により行うことも可能である。その後、上記と同様に描画部のアライメントを行えばよい。このように、本実施形態のヘッドユニットは、複数のヘッドがグループごとに異なるヘッドキャリッジに装着されているので、使用不可能となった液滴吐出ヘッド34を簡単に交換することができる。
また、上述したように、本実施の形態における液滴吐出装置72は、描画装置Bと、処理装置としてのキャップユニット81及びワイパユニット90を備えた整備ユニット80とが連携状態で組み立てられた構成となっているが、描画装置B及び整備ユニット80はそれぞれは個別に分割された状態で製造された後に一体的に連携される。すなわち、この液滴吐出装置72は、描画装置Bを製造する工程と、整備ユニット80を製造する工程と、駆動ユニット172を製造する工程と、それぞれ分割して製造された描画装置B、整備ユニット80及び駆動ユニット172を連携状態で組み立てる工程とを経て製造される。
図8は、液滴吐出装置72を−X側から視た概略的な正面図である(なお、この図においては、理解を容易にするために整備ユニット80の図示を省略している)。
この図に示すように、架台156は、分割された描画装置B側の架台156Aと、整備ユニット80側の架台156Bとが、図示しない締結部材等により分割・一体化自在に組み立てられた構成となっている。同様に、ケース171も分割された描画装置B側の架台171Aと、整備ユニット80側の架台171Bとが、図示しない締結部材等により分割・一体化自在に組み立てられた構成となっている。さらに、リニアモータ158の固定子160は、複数の発磁体(磁石)が連結されて一本の軸状に構成されているが、本実施の形態では描画装置B側と整備ユニット80側とで分割されており、取付ネジ等の締結部材により一体的に組み立てられる。固定子がコイル体で構成されるムービングマグネット型のリニアモータでは固定子の分割が困難であるが、本実施形態のように固定子が発磁体からなるため分割が容易となっている。
上記の分割構造の中、架台156についてはガイドレール157が形成されているため、例えば架台156A、156Bの対向面の対向する位置にそれぞれ位置決め孔を形成し、両位置決め孔に位置決めピンを嵌合することで相対的な位置決めをすることが好ましい。
上記の構成では、分割した各装置が組み立てられた構成とすることで、液滴吐出装置72を搬送する際には、それぞれ分割して長さが短くなった描画装置Bと整備ユニット80とを個別に搬送するとともに、駆動ユニット172についてもケース171A、171B、架台156A、156B、固定子160も分割した状態で搬送する。
そして、設置先の工場等においては、分割した状態で各装置、ユニットを搬入し、設置箇所において各装置、ユニットを組み立てて一体化する。
従って、大型のトレーラーを用いたり、設置先の建物を改造することなく、液滴吐出装置の搬送・搬入を容易に実施することができる。
また、本実施の形態では、複数の液滴吐出ヘッド34を支持・搭載するキャリッジ153を複数に分割して、各キャリッジ153が相互に独立して移動自在となっているので、各液滴吐出ヘッド34を精度よく配置することが可能になり、液滴吐出による基板Sへの描画精度を容易に確保することができる。また、本実施の形態では、各装置・ユニットが個別に一体化された構成となっているので、分割された各装置単位で精度出し等の作業を実施することが可能になり、連携後の精度出しを容易に実施することができ、連携に係る作業を簡便化できる。
また、液滴吐出装置72においては、描画装置Bの剛性を整備ユニット80及び駆動ユニット172の剛性よりも高くすることで、液滴吐出装置72に大きな負荷が加わった場合に、求められる精度が比較的緩い整備ユニット80や駆動ユニット172の変形が大きくなり、要求精度の厳しい描画装置Bの変形が小さくなる。つまり、負荷の多くを整備ユニット80や駆動ユニット172が吸収することになり、液滴吐出による描画精度に悪影響が及ぶことを防止できる。
なお、上記実施形態では、描画装置B、整備ユニット80及び駆動ユニット172を直接連結して組み立てる構成として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば装置・ユニット間に緩衝材を介装させる構成としてもよい。この構成では、整備ユニット80及び駆動ユニット172で振動が発生した場合でも、振動が描画装置Bに伝わることを抑制でき、描画精度の低下を防止することができる。
さらに、装置・ユニットの間に微少隙間を設けることで非接触状態で配置する構成も好ましい。この場合、整備ユニット80及び駆動ユニット172で振動が発生した場合でも、振動が描画装置Bに伝わらず、高精度な描画を実施することが可能になる。この場合、描画装置B及び整備ユニット80に跨る固定子160を非接触で配置することは困難であるため、固定子160の両端を別のフレームで支持する構成としてもよい。
[液滴吐出装置の変形例]
次に、第1実施形態に係る液滴吐出装置の変形例につき、図9ないし図11を用いて説明する。
図9は、液滴吐出装置の第1変形例の説明図である。第1変形例は、各ヘッドキャリッジ173に対応して複数の整備ユニット180を設けたものである。各整備ユニット180は、それぞれキャップユニット181およびワイプユニット190を備えている。なお、各整備ユニット180の間には、ヘッドキャリッジ173の交換作業エリア160が設けられている。この構成によれば、各ヘッドの整備時間を短縮することが可能になる。また、各ヘッドキャリッジ173に搭載されたヘッドのキャッピングからワイピングまでの時間を統一することが可能になり、各ヘッドを同じ状態で使用することができる。
図10は、液滴吐出装置の第2変形例の説明図である。第2変形例は、各ヘッドキャリッジ273のグループごとに整備ユニット280を設けたものである。例えば、第1整備ユニット280aには3個のキャップキャリッジ283が配置され、第2整備ユニット280bおよび第3整備ユニット280cにはそれぞれ2個のキャップキャリッジ283が配置されている。また、各整備ユニットにはヘッドキャリッジ273の交換作業用(メンテナンス作業用)の作業エリアとしての凹部260a〜260cと、ワイプユニット290とがそれぞれ設けられている。この構成によっても、各ヘッドの整備時間を短縮することができる。また、図10の変形例と比べて、ヘッドキャリッジ273の移動距離を短くすることが可能になり、液滴吐出装置の製造コストを低減することができる。
図11は、液滴吐出装置の第3変形例の説明図である。第3変形例は、各ヘッドキャリッジを2列に配置するとともに、列間で整備ユニットを共用可能としたものである。例えば、第1列には3個のヘッドキャリッジ373が配置され、第2列には4個のヘッドキャリッジ373が配置されている。なお、各ヘッドキャリッジをY方向にずらして配置することにより、各ヘッドのノズルがY方向に等ピッチで配置されている。また、第1整備ユニット380aないし第4整備ユニット380dと第1列および第2列との交点には、それぞれ1個のキャップキャリッジが配置されている。さらに、各整備ユニットにはワイプユニット390が設けられている。これにより、各列に属するヘッドキャリッジ373が整備ユニットを共用しうるようになっている。この構成によっても、各ヘッドの整備時間を短縮することができる。また、上記各変形例と比べて、ヘッドキャリッジ373の移動距離を短くすることが可能になり、液滴吐出装置の製造コストを低減することができる。
[カラーフィルタの製造方法]
次に、本実施形態のカラーフィルタ製造装置1を用いたカラーフィルタの製造方法の一例を説明する。図12は、基板Sにおけるカラーフィルタ領域51の説明図である。上記カラーフィルタ製造装置を用いたカラーフィルタの製造方法は、生産性を高める観点から長方形状の基板S上に、複数個のカラーフィルタ領域51をマトリクス状に形成する際に適用することができる。これらのカラーフィルタ領域51は、後で基板Sを切断することにより、電気光学装置である液晶表示装置に適合する個々のカラーフィルタとして用いることができる。なお、各カラーフィルタ領域51においては、図12に示したように、Rのインク、Gのインク、およびBのインクをそれぞれ所定のパターン、本例では従来公知のストライプ型で形成して配置する。なお、この形成パターンとしては、ストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェア型等としてもよい。
図13は、カラーフィルタの製造方法の説明図である。このようなカラーフィルタ領域51を形成するには、まず、図13(a)に示すように、透明の基板Sの一方の面に対し、ブラックマトリクス52を形成する。このブラックマトリクス52を形成する際には、光透過性のない樹脂(好ましくは黒色樹脂)を、スピンコート等の方法で所定の厚さ(例えば2μm程度)に塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。このブラックマトリクス52の格子で囲まれる最小の表示要素、すなわちフィルタエレメント53については、例えばX軸方向の幅を30μm、Y軸方向の長さを100μm程度とする。このブラックマトリクスは充分な高さを有しており、インク吐出時の隔壁として機能する。
次に、本実施形態のカラーフィルタ製造装置におけるインク受容層形成装置の液滴吐出ヘッドから、図13(b)に示すようにインク受容層となる樹脂組成物を含有するインク滴54(液状体)を吐出し、これを基板S上に着弾させる。吐出するインク滴54の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、インク受容層形成装置の焼成部においてインク滴の焼成を行い、図13(c)に示すようなインク受容層60とする。
次に、R着色層形成装置の液滴吐出ヘッド34から、図13(d)に示すようにRのインク滴54R(液状体)を吐出し、これを基板S上に着弾させる。吐出するインク滴54の量については、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した十分な量とする。次いで、R着色層形成装置の仮焼成部においてインクの仮焼成を行い、図13(e)に示すようなR着色層34Rとする。以上の工程を、G着色層形成装置、B着色層形成装置においても繰り返し、図13(f)に示すように、G着色層34G、B着色層34Bを順次形成する。R着色層34R、G着色層34G、B着色層34Bを全て形成した後、本焼成装置においてこれら着色層34R,34G,34Bを一括して焼成する。
次いで、基板Sを平坦化し、かつ着色層34R,34G,34Bを保護するため、図13(g)に示すように各着色層34R,34G,34Bやブラックマトリクス52を覆うオーバーコート膜(保護膜)56を形成する。このオーバーコート膜56の形成にあたっては、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することもできるが、着色層34R,34G,34Bの場合と同様に液滴吐出装置を用いることも可能である。
このカラーフィルタは、図1に示した本実施形態のカラーフィルタ製造装置1を用いて製造されるが、給材部61と除材部66とを結ぶ直線状の基板搬送ラインの途中に描画部63を備え、基板Sの搬送方向と交差する方向に配列された液滴吐出ヘッドからインクを吐出することで、所望形状のパターンを形成するものである。つまり、描画前の基板Sを描画部63の一端から供給し、描画後の基板Sを描画部63の他端から排出する構成であるから、基板Sを描画部63内に連続的に流すことができ、一方向のみの搬送中に複数の液滴吐出ヘッド34を用いて一気に描画を行うことができる。そのため、1枚の基板を処理するのに必要なタクトタイムを短縮でき、生産性に優れた装置を実現することができる。また、給材部61、描画部63、および除材部66が直線状に配列されているため、装置の占有スペースを縮小することができる。さらに、基板の搬送方向を変える機能を持つ搬送装置が不要となるので、装置構成を簡略化することができる。
[液晶装置]
次に、上記カラーフィルタを備えた液晶装置(電気光学装置)の一実施形態を示す。図14はパッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図であり、図14中の符号30は液晶装置である。この液晶装置30は透過型のもので、一対のガラス基板31、32の間にSTN(Super Twisted Nematic)液晶等からなる液晶層33が挟持されてなるものである。
一方のガラス基板31には、その内面に上記カラーフィルタ55が形成されている。カラーフィルタ55は、R、G、Bの各色からなる着色層34R、34G、34Bが規則的に配列されて構成されたものである。なお、これらの色素層34R(34G、34B)間には、ブラックマトリクス52が形成されている。そして、これらカラーフィルタ55およびブラックマトリクス52の上には、カラーフィルタ55やブラックマトリクス52によって形成される段差をなくしてこれを平坦化するため、オーバーコート膜(保護膜)56が形成されている。オーバーコート膜56の上には複数の電極37がストライプ状に形成され、さらにその上には配向膜38が形成されている。
他方のガラス基板32には、その内面に、カラーフィルタ55側の電極37と直交するようにして、複数の電極39がストライプ状に形成されており、これら電極39上には、配向膜40が形成されている。なお、前記カラーフィルタ55の各着色層34R、34G、34Bは、それぞれ各ガラス基板32上の電極39、37の交差する位置に配置されている。また、電極37、39は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料によって形成されている。さらに、ガラス基板32とカラーフィルタ55の外面側にはそれぞれ偏光板(図示せず)が設けられ、ガラス基板31、32間にはこれら基板31、32間の間隔(セルギャップ)を一定に保持するためスペーサ41が設けられている。さらに、これらガラス基板31、32間には液晶33を封入するためのシール材42が設けられている。
本実施形態の液晶装置30では、上記カラーフィルタ製造装置を用いて製造されるカラーフィルタ55を適用しているため、描画精度に優れた高品質のカラー液晶表示装置を実現することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態につき、図15を用いて説明する。図15は、第2実施形態のカラーフィルタ製造装置の概略構成図である。なお、第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
第2実施形態のカラーフィルタ製造装置は、基板Sの搬送ラインの側方に描画部63を有しており、前工程側から後工程側に搬送される基板Sをメイン搬送ライン460から引き込んで描画を行い、描画後に再度メイン搬送ライン460に戻す構成である。そのため、メイン搬送ライン460から描画部63への分岐点に、基板の搬送方向を90°切り替えるスイッチPが設けられている。なお、このスイッチPと描画部63との間に、表面改質部62が設けられている。本実施形態の構成とすることにより、基板Sをメイン搬送ライン460から引き込む過程でカラーフィルタの描画を行い、基板Sを再度メイン搬送ライン460に戻す過程で描画不良の補修を行うことができる。
そして、第2実施形態のカラーフィルタ製造装置における描画部63にも、第1実施形態と同様の液滴吐出装置を採用することが可能であり、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
[電子機器]
次に、上記液晶装置からなる表示手段を備えた電子機器の具体例について説明する。
図16は、液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。図16において、符号500は液晶テレビジョン本体を示し、符号501は上記実施形態の液晶装置を備えた液晶表示部を示している。このように、図16に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるから、表示品位に優れたカラー液晶表示を有する電子機器を実現することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態のカラーフィルタ製造装置の細部の具体的な構成等に関しては適宜変更が可能である。また、上記実施形態では本発明の描画装置をカラーフィルタの製造に応用する例を挙げたが、カラーフィルタのみならず、有機EL素子等のデバイス形成技術、あるいは各種配線形成技術に適用することも可能である。
第1実施形態のカラーフィルタ製造装置の概略構成図である。 描画部の近傍のみを示す概略構成斜視図である。 図2における左側面図である。 ヘッドユニットの底面図である。 液滴吐出ヘッドの説明図である。 整備ユニットの平面図である。 整備ユニットの正面図である。 液滴吐出装置を−X側から視た概略的な正面図である。 第1実施形態に係る液滴吐出装置の第1変形例の説明図である。 第1実施形態に係る液滴吐出装置の第2変形例の説明図である。 第1実施形態に係る液滴吐出装置の第3変形例の説明図である。 基板におけるカラーフィルタ領域の説明図である。 カラーフィルタの製造方法の説明図である。 パッシブマトリクス型の液晶装置の側面断面図である。 液晶テレビジョンの一例を示した斜視図である。 第2実施形態のカラーフィルタ製造装置の要部である描画装置の部分のみを示す概略構成斜視図である。
符号の説明
B…描画装置(液滴吐出装置本体)、 S…基板、 30…液晶装置(電気光学装置)、 34…液滴吐出ヘッド、 72…液滴吐出装置、 73…ヘッドキャリッジ(サブキャリッジ)、 81…キャップユニット(処理装置)、 90…ワイパユニット(処理装置)、 153…キャリッジ、 158…リニアモータ、 172…駆動ユニット(処理装置)、 500…液晶テレビジョン本体(電子機器)

Claims (11)

  1. 複数の液液吐出ヘッドにより基板に液状体を吐出する液滴吐出装置本体と、
    前記液滴吐出ヘッドに対して、液滴吐出に付随する処理を行う処理装置とを備え、
    それぞれ分割された前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とが連携状態で組み立てられることを特徴とする液滴吐出装置。
  2. 請求項1記載の液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とは、それぞれ個別に一体化されていることを特徴とする液滴吐出装置。
  3. 請求項1または2記載の液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出装置本体と前記処理装置との間には、緩衝材が介装されることを特徴とする液滴吐出装置。
  4. 請求項1から3のいずれかに記載の液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出装置本体は、前記処理装置より高い剛性を有することを特徴とする液滴吐出装置。
  5. 請求項1または2記載の液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とは、非接触で接続されることを特徴とする液滴吐出装置。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載の液滴吐出装置において、
    前記複数の液滴吐出ヘッドは、それぞれが当該液滴吐出ヘッドを所定個数支持し、前記液滴吐出装置本体と前記処理装置との間を独立して移動する複数のキャリッジに搭載されることを特徴とする液滴吐出装置。
  7. 請求項6記載の液滴吐出装置において、
    前記所定個数の液滴吐出ヘッドは、前記キャリッジに着脱自在に設けられたサブキャリッジを介して前記キャリッジに搭載されることを特徴とする液滴吐出装置。
  8. 請求項6または7記載の液滴吐出装置において、
    前記キャリッジは、ムービングコイル型のリニアモータで駆動されることを特徴とする液滴吐出装置。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載の液滴吐出装置を用いて製造されたことを特徴とする電気光学装置。
  10. 請求項9に記載の電気光学装置を備えたことを特徴とする電子機器。
  11. 複数の液液吐出ヘッドにより基板に液状体を吐出する液滴吐出装置本体を製造する工程と、
    前記液滴吐出ヘッドに対して、液滴吐出に付随する処理を行う処理装置を製造する工程と、
    それぞれ分割して製造された前記液滴吐出装置本体と前記処理装置とを連携状態で組み立てる工程とを有することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
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