JP2006095410A - 液滴吐出装置の駆動方法、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 液滴吐出装置を用いて基板上にインクを吐出し、ワイピング操作やフラッシング操作等の吐出回復操作を暫時行わない場合でも、インクの吐出不良及び吐出位置のズレを防止した、液滴吐出装置の駆動方法、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】 液状体を吐出するためのノズルを備えた液滴吐出ヘッドに、駆動波形ＶＦを印加することによって液状体を吐出させる液滴吐出装置の駆動方法において、液滴吐出ヘッドから液状体を吐出させない間に、ノズルから液状体を吐出させることなく押し出させ、かつその状態から引き込ませる強さの駆動波形ＶＦを液滴吐出ヘッドに印加する。そして、ノズルの周辺部に付着した液状体を回収する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液滴吐出装置の駆動方法、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器に関する。

液滴吐出装置として用いられているインクジェットプリンタは、圧電素子によりインクに対し瞬間的に圧力を掛け、ノズル開口からインクを液滴として記録媒体に飛翔させてドットを形成するように構成されている。
このようなインクジェットプリンタでインクを吐出すると、液滴が分裂した際に発生する微小な液滴（ミスト）がノズル開口の周辺部に付着し、やがて液滴に成長する。すると、インクを吐出する場合に吐出されたインクがこの液滴に引き寄せられて、飛行曲がりが起きることにより吐出精度が低下したり、ノズルの詰まりなどによる吐出不良が起こる問題があった。

このため、通常、一定時間連続してインクの吐出を行った際には、インクの吐出動作を一時中断させ、インクジェットヘッドの吐出面にキャッピングを行い、負圧にすることでインクを強制的に吐出させる吐出回復操作が行われている。そして、より一層の完全を期するために、液滴吐出ヘッドの吐出面を弾性板片により擦過して物理的に塵埃を払拭するワイピング操作や、この操作により破壊されたメニスカスを回復させるための空吐出、いわゆるフラッシング操作などを組み合わせる吐出回復操作によりノズル開口を正常な状態に保つことで、インクの吐出不良防止がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１６９６６８号公報

ところで、例えば大型の基板にインク（液状体）を吐出する場合、インクを吐出している間は前述したようなワイピング操作や、フラッシング操作等の吐出回復操作を行うことができず、基板へのインク吐出工程の途中で前述した液滴による吐出不良やインクの吐出精度の低下が起こる可能性がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、液滴吐出装置を用いて基板上にインクを吐出し、ワイピング操作やフラッシング操作等の吐出回復操作を暫時行わない場合でも、インクの吐出不良及び吐出位置のズレを防止した、液滴吐出装置の駆動方法、液滴吐出装置、電気光学装置、及び電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液滴吐出装置の駆動方法では、液状体を吐出するためのノズルを備えた液滴吐出ヘッドに、駆動波形を印加することによって液状体を吐出させる液滴吐出装置の駆動方法において、前記液滴吐出ヘッドから液状体を吐出させない間に、前記ノズルから液状体を吐出させることなく押し出させ、かつその状態から引き込ませる強さの駆動波形を液滴吐出ヘッドに印加し、前記ノズルの周辺部に付着した液状体を回収することを特徴とする。

本発明の液滴吐出装置の駆動方法によれば、印加された駆動波形によりノズルから押し出された液状体が、ノズル周りに付着した液状体を引き寄せる。そして、ノズルから押し出された液状体が吐出されることなく液滴吐出ヘッド内に引き込まれるので、前記ノズル周りに付着した液状体を液滴吐出ヘッド内に同伴し、回収するようになる。よって、ノズル周りに付着した液状体を除去することでノズルの詰まりや液状体の吐出精度の低下を防止して、液状体の吐出信頼性を向上することができる。
また、例えば、大型の基板上に液状体を吐出する場合には、液滴吐出ヘッドが基板の端まで到達しないと、ワイピング操作やフラッシング操作等の吐出回復操作によってノズル周りに付着した液状体を除去することができないが、本発明を採用すれば、前記液滴吐出ヘッドが液状体を吐出しない間に、前記ノズル部の周辺に付着した液状体を回収することで、ノズルの詰まりや液状体の吐出精度を向上できる。

また、前記液滴吐出ヘッドから液状体を吐出させない間に、前記ノズルから液状体を押し出させ、かつその状態から引き込ませる処理を連続的に複数回行うことが好ましい。
このようにすれば、ノズル周辺に付着した液状体を確実に回収することができる。

また、前記駆動波形の高さを漸増させることが好ましい。
このようにすれば、液滴吐出ヘッドに印加する駆動波形の高さの増加とともに、前記ノズルから押し出される液状体の量が増加し、ノズル周りに拡がる面積が大きくなる。よって、押し出す液状体の量を漸増させることで、ノズルの周辺部に付着した液状体を近いものから順に遠いものまで確実に回収することができる。

また、前記駆動波形は、前記キャビティの固有振動周期の整数倍であることが好ましい。
このようにすれば、前記駆動波形を印加した際に、キャビティの固有振動数に同期することで駆動波形に乱れが生じることがなく、したがってメニスカスを緩やかに戻すことで、次の吐出を安定化することができる。

本発明の液滴吐出装置では、液状体を吐出するためのノズルを備えた液滴吐出ヘッドに、駆動波形を印加することによって液状体を吐出させる液滴吐出装置において、
前記ノズルから液状体を吐出することなく押し出し、かつその状態から引き込み、前記ノズルの周辺部に付着した液状体を回収する駆動波形を、前記液滴吐出ヘッドに印加する制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明の液滴吐出装置によれば、液滴吐出ヘッドから液状体を吐出しない間に制御手段が印加した駆動波形によって、ノズルから液状体を押し出し、このノズルから液状体を吐出することなく液滴吐出ヘッド内に引き込むようになる。よって、ノズルから押し出された液状体が液滴吐出ヘッド内に引き込まれる時に、ノズル周りに付着した液状体も一緒に液滴吐出ヘッド内に回収できる。
したがって、例えばノズル周りに付着した液状体を回収することでノズルの詰まりや液状体の吐出精度の低下を防止でき、信頼性の高い液状体の吐出を行うことができる。

本発明の電気光学装置では、前記液滴吐出装置によって製造されたことを特徴としている。
このような電気光学装置によれば、ノズルの詰まりや、吐出精度の低下を防止した液滴吐出装置により製造されるので、信頼性が高いものとなる。

本発明の電子機器では、前記電気光学装置を備えたことを特徴としている。
このような電子機器によれば、信頼性の高い電気光学装置を備えているので、電子機器も信頼性が高いものとなる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す図であり、図１において符号３０は液滴吐出装置である。この液滴吐出装置３０は、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、液滴吐出ヘッド３４、液供給手段３５、前記液滴吐出ヘッドを制御するための制御装置（制御手段）４０等を有して構成されたものである。ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を設置したものである。

基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられたもので、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有したものである。この基板移動手段３２は、例えばリニアモータ（図示せず）により、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されたものである。
スライダ３７上にはステージ３９が固定されている。よって、基板移動手段３２がステージ３９の移動軸となる。このステージ３９は、基板Ｓを位置決めし保持するためのものである。すなわち、このステージ３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｓをステージ３９の上に吸着保持するようになっている。基板Ｓは、例えばステージ３９の位置決めピン（図示せず）により、ステージ３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。

前記ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向に液滴吐出ヘッド３４を搭載するキャリッジ４２を移動可能に保持したものである。キャリッジ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。

ここで、このキャリッジ４２は、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向、すなわちＸ軸方向に例えば１μｍ単位で移動が可能になっており、このような移動は制御装置４０によって制御されるようになっている。液滴吐出ヘッド３４は、前記キャリッジ４２に取付部４３を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部４３にはモータ４４が設けられており、液滴吐出ヘッド３４はその支持軸（図示せず）がモータ４４に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド３４はその周方向に回動可能となっている。また、モータ４４も前記制御装置４０に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド３４はその周方向への回動も、制御装置４０によって制御されるようになっている。なお、前記制御装置４０は、後述するように予め設定された駆動波形を液滴吐出ヘッド３４に印加することにより、液滴吐出ヘッド３４の吐出や本発明における液状体の回収を制御するようになっている。

図２（ａ）、（ｂ）は、前記液滴吐出装置３０が備えた液滴吐出ヘッド３４の概略構成を説明するための図である。前記液滴吐出ヘッド３４は、図２（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によって複数のキャビティ１５とリザーバ１６とが形成されており、これらキャビティ１５とリザーバ１６とは流路１７を介して連通している。

各キャビティ１５とリザーバ１６は、その内部に液状体を満たしてこれを収容するようになっており、これらの間の流路１７はリザーバ１６からキャビティ１５に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート１２には、キャビティ１５から液状体を吐出するための孔状のノズル１８が縦横に整列した状態で複数形成されている。ノズル１８は、前記キャビティ１５の側がテーパ形状になっており、キャビティ１５側に行くに連れて漸次拡径したものとなっている。また、キャビティ１５と反対の側の開口は、液状体を吐出するためのノズル開口９となっている。ここで、ノズルプレート１２には、そのノズル開口９を形成した面に撥液膜１０が形成されており、この撥液膜１０は、ノズル１８の内壁面の、前記ノズル開口９の近傍部にまで回り込んで形成されたものとなっている。

一方、振動板１３には、リザーバ１６内に開口する孔１９が形成されており、この孔１９には液供給手段３５が接続されるようになっている。また、前記液供給手段３５は、液状体を充填したタンク４５と、このタンク４５から液状体を供給するためのチューブ４６とからなっていて、前記チューブ４６が前記孔１９に接続している。
また、振動板１３のキャビティ１５に向く面と反対の側の面上には、図２（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、液滴吐出ヘッド３４において吐出手段として機能するもので、一対の電極２１、２１間に挟持され、液滴吐出装置３０が備えている制御装置４０によって外側に突出するようにして撓ませるように構成されたものである。

このような構成のもとに圧電素子２０が接合された振動板１３は、圧電素子２０が撓曲すると、これと一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ１５の容積を増大させる。すると、キャビティ１５内とリザーバ１６内とが連通しており、リザーバ１６内に液状体が充填されている場合には、キャビティ１５内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ１６から流路１７を介して流入する。
そして、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。よって、キャビティ１５も元の容積に戻ることから、キャビティ１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル１８のノズル開口９から液状体が液滴２２となって吐出される。

次に、前記液滴吐出装置３０の駆動方法について説明する。
始めに、液滴吐出装置３０の液滴吐出ヘッド３４から液滴２２を吐出する場合について説明する。
液滴吐出装置３０に設けられている制御装置４０から圧電素子２０に図３に示すような駆動波形ＶＷが印加される。この駆動波形ＶＷの高さは、印加電圧（電圧）Ｖｈの大きさを示していてこの印加電圧Ｖｈが印加されることで前記圧電素子２０が撓曲する。図３中の（Ａ）は、駆動波形ＶＷ（ａ）の状態を示しており、前記圧電素子２０が図中矢印Ｐ方向に撓曲することで、キャビティ１５内の容積を増加し、これによって所定量の液状体を引き込む（引き込み工程）。そして、液状体を前記キャビティ１５内に引き込んだ後、その状態を保持する。その後、図３中の（Ｂ）に示すように、駆動波形ＶＷ（ｂ）により図中矢印Ｐ´方向に圧電素子２０の撓曲した状態を開放することで、キャビティ１５内を加圧し、これによってノズル１８から液滴２２を吐出する（吐出工程）。そして、図３中の（Ｃ）に示すように、駆動波形ＶＷ（ｃ）により吐出に伴うキャビティ１５内の振動を抑制する（振動抑制工程）。即ち、入力された駆動波形ＶＷに応じた吐出量の液状体が吐出される。このような駆動波形ＶＷの形状は制御装置４０内に保持されていて所望の波形に変更するようになっている。例えば、電圧値Ｖｈの大小や、駆動波形ＶＷの周波数の高低の形状等を変更できる。
また、液滴吐出ヘッド３４には、圧電素子２０及びノズル１８が、それぞれ複数設けられているので、各圧電素子２０に対して駆動波形を印加することにより、各ノズルからそれぞれ液滴２２を吐出させることができるようになっている。

また、本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法においては、液滴吐出ヘッド３４のノズル１８から液状体を吐出しない間に、このノズル１８から液状体が吐出しない程度の波形を、前記制御装置４０によって液滴吐出ヘッド３４に印加するようにしている。具体的には、図４に示すように液状体を吐出するための吐出波形ａを印加した後に、振動波形ｂを液滴吐出ヘッド３４に印加している。なお、これら吐出波形ａと振動波形ｂとからなる駆動波形ＶＷ１では、振動波形ｂとして後述するサイクルからなる波形を一つ印加しているが、後述するようにこのような波形を連続的に複数回印加するようにしてもよい。

前記吐出波形ａは、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明した駆動波形ＶＷと同様に引き込み工程と、吐出工程と、振動抑制工程とを備えている。前記吐出波形ａは、３．５μ秒の時間に所望の印加電圧値まで一定勾配で立ち上がる立上り部ｈ１（引き込み工程）と、印加電圧値を一定時間２．０μ秒の時間維持する平坦部ｈ２と、３．５μ秒の時間に一定勾配で印加電圧を降下させる降下部ｈ３（吐出工程）と、この降下した印加電圧値を３．５μ秒の時間保持する平坦部ｈ４と、そして再び初期の印加電圧値まで３．５μ秒の時間に一定勾配で立ち上がる立上り部ｈ５（振動抑制工程）と、から形成されている。
前記振動波形ｂは、ｈ６＝２．０μ秒後に、前述した吐出波形ａと同様に、所望の印加電圧値まで一定勾配で立ち上がる立上り部ｈ７（引込み工程）と、印加電圧値を維持する平坦部ｈ８と、印加電圧から一定の勾配で降下する降下部ｈ９（押出し部）と、からなるサイクルの波形によって形成されている。

ところで、本実施形態においては、キャビティ１５の固有振動数＝７．０μ秒、圧電素子２０（ピエゾ）の固有振動周期Ｔａ＝３．５の液滴吐出ヘッド３４を用いた。なお、前記立上り部ｈ７と前記降下部ｈ９の時間は、前記キャビティ１５の固有振動周波数の整数倍に設定しており、ｈ７＝ｈ９＝７．０μ秒としている。よって、液状体の引き込み、押し出し時に生じるメニスカスの振動をキャビティ１５の固有振動周期に同期させることで振動波形ｂに乱れを生じさせること無く、設定したとおりの駆動をなさせるようにしている。また、液状体は、引き込み、押し出し時の速度が遅いのでノズル１８から吐出されることはなく、ノズル１８から液状体が押し出された後、再びノズル１８内に引き込まれる。なお、液状体２２の引き込みから押し出しを行うまでの時間ｈ８は０から固有振動周期が好ましいが、本実施形態では駆動回路の制限により２．０μ秒とした。

さらに、前記振動波形ｂは、前記吐出波形ａに比べて印加する最大電圧が、すなわちｈ８の電圧がｈ２の電圧に比べて低く、したがって圧電素子２０の撓み量が小さくなる。よって、前記圧電素子２０は液滴２２を吐出するために必要な撓み量を得る事が出来ず、液滴２２を吐出しない。

図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、液滴吐出ヘッド３４に前記振動波形ｂを印加した際にノズル１８から液状体が押し出されて、引き込まれる状態を模式的に示した図である。
各ノズル１８に振動波形ｂが印加されると、液状体がノズル１８内に引き込まれ、図５（ａ）に示すように液状体が押し出されてくる。そして、図５（ｂ）に示すように、液状体はノズル１８から押し出された状態となる。なお、前述したように押し出された液状体は振動波形ｂによって吐出されることは無い。
すると、押し出された液状体は、ノズル１８の周辺部に部分的に濡れ広がることにより、先に吐出を行った際に付着している液状体の微小液滴を図５（ｂ）中矢印方向に引き寄せる。
その後、図５（ｃ）に示すように液状体はノズル１８内に引き込まれる。これにより、ノズル１８の周辺部に付着した液状体の微小液滴は、ノズル１８から吐出し部分的に濡れ拡がった液状体に同伴され、液滴吐出ヘッド３４のキャビティ１５内に回収される。

ところで、このような液状体による微小液滴の回収動作は、ノズル１８から液滴２２を吐出させない間において、１回でなく複数回連続的に行ってもよい。すなわち、液状体を吐出した後、液状体を吐出しない液滴吐出ヘッド３４のノズル１８に対して連続的な複数の振動波形ｂを印加してもよい。
図６（ａ）に示す駆動波形ＶＦは、図４に示した駆動波形ＶＷ１に同様に、吐出波形ａ１によって液状体を液滴吐出ヘッド３４から吐出した後に、振動波形ｂ１を印加している。
前記振動波形ｂ１は、連続的に複数の振動波形を印加していて、この振動波形の高さ（印加する電圧値）を漸増するようにしている。
すると、液滴吐出ヘッド３４のノズル１８から押し出される液状体の量が増加して、ノズル１８の周りに濡れ広がる面積が大きくなる。よって、押し出す液状体の量を漸増させることで、ノズル１８の周辺部に付着した微小液滴を近いものから順に遠いものまで確実に回収できるようになる。
なお、振動波形ｂ１を構成する個々の波形は、前述したように液状体を吐出しない強さの電圧を印加するようにしている。また、本実施形態では、振動波形ｂ１のデータサイズが大きくなってしまうので、例えば１０％刻みで波形を漸増するようにしている。

前記駆動波形ＶＦは、図４を用いて説明した駆動波形ＶＷ１と同様にｔ１＝１６μ秒の吐出波形ａ１と、ｔ２＝ｔ３＝ｔ４＝１８μ秒及びｔ５＝２５μ秒の振動波形ｂ１とからなっている。
よって、前記駆動波形ＶＦは、波形全体としてＴ＝９５μ秒かかるので、約１ｋＨｚの吐出となる。また、振動波形ｂ１の最後の波形は印加電圧を降下させる（降下部ｈ２０）際に他の振動波形の７μ秒（図４中ｈ９参照）に比べて１４μ秒と長く行うようにしている。最後の波形は印加する電圧が高くなっているので、液状体を吐出しやすいため液状体をゆっくりと押し出し、これによって液状体の吐出を防止するようにしている。また、急激に液状体を押し出してしまうとノズル１８内の液状体２２に残留振動が発生することで次に行う吐出に影響を与えて正確に液状体２２を吐出することができなくなる。そこで、固有振動周期の整数倍である１４μ秒としてメニスカス振動を緩やかに戻し、次の吐出を安定させるようにしている。

また、本実施形態においては、液滴吐出ヘッド３４のすべてのノズル１８に、駆動波形ＶＦが印加されている。図６（ｂ）に示すように、各ノズル１８は、選択信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えていて、この選択信号Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤのＯＮ、ＯＦＦを切り替えることで、各ノズル１８に印加される駆動波形ＶＦを変更するようにしている。なお、選択信号のＯＮの状態とは、図中６（ｂ）中の選択信号の示す線が凸になった状態である。

前記選択信号Ａは、図６（ａ）に示した吐出波形ａ１に対応していて、この選択信号ＡをＯＮにすると液滴２２を吐出するようになっている。また、液滴２２を吐出しないノズル１８については、液滴２２を吐出しない選択信号Ｂ、Ｃ、Ｄに切り換えて振動波形ｂ１を印加することでノズル１８の周辺部に付着した微小液滴を回収する。
前記選択信号Ｂは、図６（ａ）に示した振動波形ｂ１のｔ２〜ｔ３の波形に対応し、前記選択信号Ｃは、図６（ａ）に示した振動波形ｂ１のｔ２〜ｔ４の波形に対応し、前記選択信号Ｄは、図６（ａ）に示した振動波形ｂ１のｔ２〜ｔ５の波形に対応し、それぞれの選択信号がＯＮの状態でこれらの波形を印加するようになっている。
ノズル１８の周辺に付着した微小液滴を回収する吐出回復処理は液滴吐出ヘッド３４が液滴２２を吐出しない休止期間の全てで行う必要は無く、液滴２２を吐出したノズル１８に対して１回〜数回行えば十分吐出性能を回復することができる。

また、選択信号Ｅ、Ｆ、Ｇを用いることで、吐出波形ａ１と振動波形ｂ１とを連続させた波形を印加することで、例えば、液滴２２を吐出しつつノズル１８の吐出回復操作を行うようにしてもよい。よって、前記選択信号Ｅ、Ｆ、Ｇを用いることで連続して吐出を行う描画パターンにおいてノズル１８の吐出回復操作を行うことができる。

しかしながら、図６（ａ）に示したように漸増する振動波形ｂ１を液滴吐出ヘッド３４に印加する場合に、ノズル１８ごとに前述した固有振動周期、Ｔａや圧電素子２０の効率のばらつきがあるため、前記振動波形ｂ１を漸増させる途中で液滴２２を吐出してしまうおそれがある。
そこで、予め実験などを行い各ノズル１８における液状体を吐出しない限界電圧を求めるようにしてもよい。この実験方法として、例えば、以下の方法を用いた。
図７（ａ）に示すように、振動波形ｂ２としては、吐出波形ａ１に印加する電圧の最大振幅（以下、吐出電圧ＶＭ）における４０％から８０％の電圧値まで、１０％毎に漸増するものとする。

そして、各ノズル１８に前記振動波形ｂ２を印加して電圧を漸増させていき、基板や紙などの被吐出体上に液滴２２を吐出した際の電圧の値を測定する。そして、この電圧をノズル１８における限界吐出電圧ＶＬとした。つまり、限界吐出電圧ＶＬを超えない電圧を液滴吐出ヘッド３４に印加すれば、ノズル１８から液滴２２が吐出されることはない。
図７（ｂ）は、前述した測定の結果を示したグラフである。図７（ｂ）の縦軸は、液滴吐出ヘッド３４に印加した電圧を示している。なお、電圧のパーセンテージ（％）の表示は、前述した吐出電圧ＶＭに対するものである。
また、横軸は、各ノズル１８の限界ノズル電圧ＶＬに基づいて分類されたノズル群Ａ、Ｂ、Ｃを示しており、本説明においては３つノズル群に分類した。

ノズル群Ａは、液滴吐出ヘッド３４に吐出電圧ＶＭの８０％より高い電圧を印加した際に液状体２２を吐出するノズル１８である。また、前記ノズル群Ｂは、液滴吐出ヘッド３４に吐出電圧ＶＭの７０％より高い電圧を印加した際に液滴２２を吐出するノズル１８を示し、前記ノズル群Ｃは、液滴吐出ヘッド３４に吐出電圧ＶＭの６０％より高い電圧を印加した際に液滴２２を吐出するノズル１８である。このようにして、ノズル１８毎の限界ノズル電圧ＶＬを求める。

なお、本実施形態の液滴吐出装置３０においては、前述したように全てのノズル１８に同じ波形が印加されるようになっている。よって、各ノズル１８毎に後述する選択信号を設けてＯＮ、ＯＦＦを切り換えることで、ノズル１８の限界ノズル電圧ＶＬを越えない電圧を印加するようにしている。なお、選択信号のＯＮの状態とは、図中７（ａ）中の選択信号の示す線が凸になった状態である。
したがって、限界ノズル電圧ＶＬを印加した場合、液滴吐出ヘッド３４は液滴２２を吐出することなくノズル１８から最も多い量の液状体を押し出した後に引き込むことができる。よって、ノズル開口９から最も遠くに付着した液状体を液滴吐出ヘッド３４内に回収することができる。

選択信号Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれスイッチ等によってＯＮ、ＯＦＦの状態を切り換えると、各ノズル１８に異なる電圧を印加する。図７（ａ）中において、図７（ｂ）で説明した前記ノズル群Ａ、Ｂ、Ｃの符号と、この選択信号Ａ、Ｂ、Ｃの符号は一致している。つまり、選択信号Ｃを用いると、ノズル群Ｃには限界ノズル電圧ＶＬ未満となる吐出電圧ＶＭの４０％〜６０％の幅の振動波形ｂ２のみが印加され、液滴２２を吐出することなくノズル群Ｃのノズル１８から押し出し、引き込むことができる。また、選択信号Ａではノズル群Ａのノズル１８から液状体を押し出し、引き込むことができ、選択信号Ｂではノズル群Ｂのノズル１８から液状体を押し出し、引き込むことができる。なお、選択信号Ａも用いる場合は、ノズル群Ａ以外のノズル群Ｂ、ノズル群Ｃ及びその他のノズル１８のスイッチをＯＦＦにすることでノズル１８から液滴２２が吐出することを防止している。

このようにして求めた各ノズル１８毎の限界ノズル電圧ＶＬ及びこれ対応した信号パターンを液滴吐出装置３０の制御部４０に記憶しておくことでより液滴吐出装置３０の液状体の吐出精度の信頼性を向上できる。

図８は、本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法を利用する場面を示した図である。
図８に示すように、液状体を吐出するための基板等からなる被吐出体１５０には、液状体を吐出してパターンを描画する描画領域１００と、液状体を全く吐出しない非描画領域１１０とが形成されている。また、被吐出体１５０の外には、フラッシングやワイピング操作等の吐出回復操作を行うための吐出回復領域Ｆが設けられていてもよい。
従来、大型の基板Ｓにパターンを描画し始めると液滴吐出ヘッド３４のノズル１８の周辺部に付着した液状体を回収するといった吐出回復操作を行うことができず、基板Ｓの外に設けた吐出回復領域Ｆまで吐出回復処理を行うことができない。そこで、本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法を採用すると、図６で前述したように吐出波形ａ１と振動波形ｂ２からなる駆動波形ＶＦにおいて選択信号Ｅ、Ｆ、Ｇを選択することで基板Ｓ上の描画領域１００に液滴２２を吐出しつつ、ノズル１８の吐出回復処理を行うことができる。また、図中矢印に示す非描画領域１１０上を液滴吐出ヘッド３４が通過する間にも振動波形ｂ１を印加することでノズル１８の吐出回復処理を行うことができる。また、被吐出体１５の端まで描画が終わると、通常どおり吐出回復領域Ｆにフラッシングを行うこともできるし、必要ならばワイピング操作を行うことができる。なお、本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法では、フラッシングやワイピング操作等の吐出回復操作自体を減らすことも可能となり、これによって液状体の使用量を減らすことも可能である。
前記非描画領域１１０としては、例えば、基板上に設けられた隔壁、色の異なる画素領域、チップとチップの間、絶縁部等である。

次に、本発明の液滴吐出装置３０によって電気光学装置である液晶表示装置を製造する場合について説明する。なお、前記液滴吐出装置３０は、後述する液晶表示装置を構成するカラーフィルタ基板２２０上にカラーフィルタ１２０を形成する際に用いている。

（液晶表示装置）
まず始めに、本発明の液滴吐出装置３０によって得られた液晶表示装置の構造について説明する。
図９（ａ）は、液晶表示装置の平面図を示すもので図中符号２００は、液晶表示装置である。なお、図９（ａ）においては、カラーフィルタ基板２２０の一部の図示を省略している。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＨ−Ｈ′線矢視による液晶表示装置２００の側断面図である。
図９（ｂ）に示すように、液晶表示装置２００はＴＦＴアレイ基板２１０とカラーフィルタ基板２２０とシール材２５２とによって形成される空間に、液晶２５０を封入したものである。

図９（ａ）、（ｂ）に示すように、前記ＴＦＴアレイ基板２１０は、ガラスからなる基板の表面に、各画素のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成したものである。各ＴＦＴのゲート電極からのびる複数の走査線は、基板周縁部に形成された走査線駆動回路２０４に接続されている。また、各ＴＦＴの上方には層間絶縁膜が形成され、その表面に複数のデータ線が形成されている。そして、各ＴＦＴのソースはスルーホールを介してデータ線に接続され、各データ線は基板周縁部に形成されたデータ線駆動回路２０１に接続されている。なお、走査線駆動回路２０４及びデータ線駆動回路２０１を外部に接続するための端子２０２が、基板周縁部に形成されている。さらに、データ線の上方には層間絶縁膜が形成され、その表面に画素電極が形成されている。そして、各ＴＦＴのドレインは、スルーホールを介して画素電極に接続されている。加えて、画素電極の上方には、液晶分子の配向膜が形成されている。

そして、図９（ａ）に示したように、ＴＦＴアレイ基板２１０の画像表示領域を取り囲むように、熱硬化性樹脂等からなるシール材２５２が形成されている。なお、シール材２５２はＴＦＴアレイ基板２１０の全周に形成されている。そして、このシール材２５２の内側には、前述したように液晶２５０が封入されたものとなっている。さらに、このシール材２５２を介して、ＴＦＴアレイ基板２１０とカラーフィルタ基板２２０とが貼り合わされている。これにより、ＴＦＴアレイ基板２１０及びカラーフィルタ基板２２０と、シール材２５２とによって形成される空間内に、液晶２５０が封入される。加えて、ＴＦＴアレイ基板２１０及びカラーフィルタ基板２２０の外側表面に偏光フィルムを形成すれば、液晶表示装置２００が構成される。なお、液晶表示装置２００の画像表示領域には、複数の画素がマトリクス状に形成されている。

図１０は、前記カラーフィルタ基板２２０の側断面図である。
図１０に示すように、前記カラーフィルタ基板２２０は、基板Ｓと、この基板Ｓの上に形成された隔壁２５５とを備えている。隔壁２５５に囲まれた各領域には、画素領域１１８（１１８Ｒ、１１８Ｇ、１１８Ｂ）が形成されていて、この画素領域１１８には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラーフィルタ１２０（１２０Ｒ、１２０Ｇ、１２０Ｂ）が形成されている。また、基板Ｓを平坦化し、且つカラーフィルタ基板２２０を保護するために、前記カラーフィルタ１２０と隔壁２５５とを覆う保護膜２５６が、基板Ｓ上に形成されている。

図１１は、カラーフィルタを構成するための大型の基板Ｓの一部を示す平面図である。
前記基板Ｓには、カラーフィルタ基板２２０が複数形成されている。そして、液滴吐出装置３０によりカラーフィルタ基板２２０上にカラーフィルタ１２０を形成した後、前記基板Ｓをダイシング等によって液晶表示装置２００を構成するためのカラーフィルタ基板２２０の大きさに切断する。
図１１中符号Ｒ、Ｇ、Ｂはカラーフィルタ１２０を構成するＲＧＢの各色を表したものである。
前記カラーフィルタ基板２２０には、隔壁２５５によりマトリックス状に区切って形成される平面視で長方形状の画素領域１１８が設けられている。
このとき、カラーフィルタ１２０は、画素領域１１８の長辺方向に描画するようになっていて、図中矢印方向に基板Ｓを移動させることで各画素領域１１８内に液状材料２３を液滴吐出装置３０を用いて吐出する。

図１２（ａ）は、図９に示した基板Ｓ上に形成されたカラーフィルタ基板２２０の側断面図を示している。
ここで、図６で説明した駆動波形ＶＦを印加することでカラーフィルタ基板２２０を形成する。まず、図１２（ａ）に示すように、大型の基板Ｓの全面上にスピンコート法によって例えば感光性樹脂を付着させ、続いてフォトレジスト法及びエッチング法により、図１１に示したような各ＲＧＢに対応するカラーフィルタ１２０に対応する部分すなわち画素領域１１８の樹脂を除去する。前記樹脂としては、例えばウレタン系あるいはアクリル系の光硬化型樹脂が用いられる。
このようにしてパターニングすることにより、平面視した状態で基板Ｓ上をマトリックス状に区切る隔壁２５５と、この隔壁２５５によって平面視矩形（長方形）状のＲＧＢ各色に対応した画素領域１１８を形成する。このとき、前記隔壁２５５は撥液性を有することが好ましい。また、隔壁２５５はブラックマトリクスとして機能することが好ましい。

基板Ｓを液滴吐出装置３０のステージ３９上に保持した後に、図１２（ｂ）に示すように液滴吐出装置３０の液滴吐出ヘッド３４によって隔壁２５５内の画素領域１１８Ｒに赤（Ｒ）のカラーフィルタ１２０を構成するための液状材料２３Ｒを吐出してカラーフィルタ１２０Ｒを形成する。
このとき、前述したように、赤（Ｒ）の液状材料２３Ｒを吐出した液滴吐出ヘッド３４のノズル１８は、緑（Ｇ）の画素領域１１８Ｇと青（Ｂ）の画素領域１１８及び隔壁２５５上を通過する間は液状材料２３を吐出することがない。そこで、液状材料２３Ｒを吐出した液滴吐出ヘッド３４のノズル１８に対し駆動波形ＶＦの振動波形ｂ１を印加することで次の画素領域１１８Ｒに液状材料２３Ｒを吐出するまでにノズル１８の周辺に付着した微小液滴を回収することができる。
よって、ノズル１８の周辺に付着した微小液滴を回収することで液滴吐出ヘッド３４の液滴吐出回復操作を行うことができる。このようにして、前記駆動波形ＶＦを印加することで画素領域１１８に液滴２２を吐出していないノズル１８に対してノズルの周辺部に付着した微小液滴を回収することができる。
また、吐出する液滴２２の量については、図１２（ｃ）に示すように加熱工程における液滴２２の体積減少を考慮した十分な量とする。なお、前述したように基板Ｓの端まで行った際にワイピング操作やフラッシング等の吐出回復操作を行うようにしてもよい。

本実施形態では、図１１に示すように各画素領域１１８の短辺方向の幅が例えば、１００μｍ、隔壁２５５の幅Ｍが２０μｍとなっている。また、各カラーフィルタ基板２２０の間には、前述したダイシングのために画素領域１１８が形成されていない領域、すなわち液滴吐出ヘッド３４が暫く液状体を吐出しない非吐出領域がある。この非吐出領域の幅Ｌは５ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましく、本実施形態では１０ｍｍとしている。基板Ｓを移動させる速度を１２０ｍｍ／ｓとすると、１ｋＨｚの吐出によって各画素領域１１８に液状材料２３を吐出するようになる。したがって、ＧとＢにおける画素領域１１８上を液滴吐出ヘッド３４が相対的に通過する２回の間に、図６で示した約１ｋＨｚの駆動波形ＶＦを印加することができる。

また、前述したように各カラーフィルタ基板２２０における間の幅Ｌは１０ｍｍであり、１２０ｍｍ／ｓの速度で相対的に移動する液滴吐出ヘッド３４は前記幅Ｌを通過するのに約８３ｍ秒かかる。そのため、波形の切り換えに片道約３０ｍ秒かかった場合でも２３ｍ秒の時間的余裕がある。そこで、駆動波形ＶＦを、例えば図１３に示すような同じ電圧を繰り返したり、細かく電圧が変化するような長い駆動波形ＶＦ１に切り替えてノズル１８の吐出回復操作を行うようにしてもよい。

このようにして基板Ｓ上の全ての画素領域１１８に液状材料２３を充填したら、ヒータ（図示せず）を用いて基板Ｓが所定の温度（例えば７０℃程度）となるように加熱処理する。この加熱処理により、図１４（ａ）に示すように、液状材料２３の溶媒が蒸発して液状材料２３の体積が減少する。このとき、体積の減少が大きい場合には、カラーフィルタ１２０として十分な膜厚が得られるまで、液滴吐出工程と加熱工程とを繰り返す。この処理により、液状材料２３に含まれる溶媒が蒸発して、最終的に液状材料２３に含まれる固形分のみが残留して膜化し、図１４（ａ）に示したようなカラーフィルタ１２０となる。次いで、基板Ｓを平坦化し、且つカラーフィルタ１２０を保護するために、図１４（ｂ）に示すようにカラーフィルタ１２０や隔壁２５５を覆って基板Ｓ上に保護膜２５６を形成する。この保護膜２５６の形成にあたっては、カラーフィルタ１２０の形成方法と同様に、液滴吐出法により行うことができる。また、液滴吐出法の代わりに、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法などの方法を用いてもよい。以上の工程によりカラーフィルタ基板２２０が得られる。

本発明の液滴吐出装置３０の駆動方法によれば、印加された駆動波形ＶＦによりノズル１８から押し出された液状体は、液滴吐出ヘッド３４から液状体を吐出することなく液滴吐出ヘッド３４内に引き込まれるので、前記ノズル１８の周りに付着した液状体を回収することができる。よって、ノズル１８の周りに付着した液状体を除去することでノズル１８の詰まりや液状体の吐出精度を向上でき、吐出の信頼性を向上することができる。
また、前記ノズル１８から液状体を押し出させ、かつその状態から引き込ませる工程を複数回行うので、確実にノズル１８の周辺に付着した液状体を回収することができる。

また、前記駆動波形ＶＦの高さを漸増させるので、液滴吐出ヘッド３４に印加する駆動波形ＶＦの高さの増加とともに、前記ノズル１８から押し出される液状体の量が増加するようになる。よって、急に多量の液状体が押し出されることで、液状体がノズル１８の開口からあやまって吐出されてしまうことを防止できる。また、押し出す液状体の量が漸増することで、ノズル１８の周辺部に近い液状体から次第に遠くの液状体を回収することができる。

本発明の液滴吐出装置４０によれば、印加された駆動波形ＶＦによって、ノズル１８から押し出された液状体は、液滴吐出ヘッド３４から吐出されることなく液滴吐出ヘッド３４内に引き込まれるようになっている。よって、吐出操作を繰り返した際にノズル１８の周りに付着する液状体を回収することができる。よって、ノズル１８の周りに付着した液状体を除去することでノズル１８の詰まりや液状体の吐出精度を向上でき、液滴吐出装置３０の信頼性を向上することができる。

本発明の液晶表示装置２００は、ノズル１８の詰まりや、吐出精度を向上した信頼性の高い液滴吐出装置３０により製造されるので、液晶表示装置２００自体も信頼性の高いものとなる。

なお、本実施形態では、各吐出を四階調（４つの選択信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄによって選べる）ようにしたが、選択信号の数を増やすことで液滴吐出ヘッド３４を細かく制御するようにしてもよい。また、ノズル１８毎に別の駆動波形を設定したり、複数の駆動波形を高速で切り換えできるシステムに適応させるようにしてもよい。

また、別の駆動波形ＶＦの形態として、印加する電圧を漸増させた後、図１５に示すように再び電圧を徐々に小さくする部分を備えた駆動波形ＶＦ２を印加するようにしてもよい。
この場合、ノズル１８毎の限界ノズル電圧ＶＬが異なる場合には、ノズル１８のＯＮ、ＯＦＦ操作のみでは制御することができない。したがって、液滴吐出ヘッド３４をノズル１８毎に電圧調整できるようにしてもよい。各ノズル１８の限界ノズル電圧ＶＬを下回るように調整した駆動波形ＶＦ２を各ノズル１８に印加するようにする。
このような、駆動波形ＶＦ２を用いることで最大電圧になってノズル周辺の液滴を回収した時、大きく押し出された液柱によってノズル１８の濡れが発生しても、次の小さい液柱がそれを集めて最終的にはノズル周辺に付着した全ての液滴を回収することができる。

また、本発明の電子機器は、電気光学装置として前記液晶表示装置２００を備えたものである。
図１６は、電子機器として、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１６において、携帯電話本体６００は、前記液晶表示装置２００からなる表示部６０１を備えている。
本発明の電子機器によれば、歩留まりを向上した電気光学装置を備えているので、これを備えた電子機器も信頼性が高いものとなる。

なお、前記実施形態では、液滴吐出装置３０によって電気光学装置としての液晶表示装置２００を製造する場合について説明したが、有機ＥＬ装置やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）やＦＥＤ（電子放出ディスプレイ）等の電気光学装置を製造する際に用いてもよい。例えば、有機ＥＬ装置の発光層を形成したり、ＰＤＰやＦＥＤの配線部分を液滴吐出装置３０によって形成することで、信頼性の高い電気光学装置を得ることができる。

本発明の液滴吐出装置の斜面図。 （ａ）は、液滴吐出ヘッドの斜視図、（ｂ）は、（ａ）の要部側断面図。 液状体を吐出する際の駆動波形を説明する図。 液滴吐出装置の駆動波形を説明する図。 ノズルにおける液状体の状態説明図。 カラーフィルタ製造時の駆動波形の説明図。 （ａ）は、振動波形の説明図、（ｂ）は、限界ノズル電圧の説明図。 液滴吐出装置の駆動場面を示した図。 (ａ)は、液晶表示装置の平面図、（ｂ）は、液晶表示装置の側断面図。 カラーフィルタ基板の構成を説明する側面図。 カラーフィルタを製造するための基板の平面図。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、カラーフィルタの製造工程の説明図。 カラーフィルタ製造時の他の駆動波形を示した図。 （ａ）、（ｂ）は、カラーフィルタの製造工程の説明図。。 液滴吐出装置に印加する他の駆動波形を示した図。 本発明の電子機器である携帯電話を示した斜視図。

符号の説明

１５…キャビティ、１８…ノズル、２２…液滴、３０…液滴吐出装置、３４…液滴吐出ヘッド、２００…液晶表示装置（電気光学装置）、２２０…カラーフィルタ基板、６００…携帯電話（電子機器）、Ｓ…基板、ＶＷ…駆動波形、ＶＷ１…駆動波形、ＶＦ…駆動波形、ＶＦ１…駆動波形、ＶＦ２…駆動波形

Claims (7)

1. 液状体を吐出するためのノズルを備えた液滴吐出ヘッドに、駆動波形を印加することによって液状体を吐出させる液滴吐出装置の駆動方法において、
   前記液滴吐出ヘッドから液状体を吐出させない間に、前記ノズルから液状体を吐出させることなく押し出させ、かつその状態から引き込ませる強さの駆動波形を液滴吐出ヘッドに印加し、前記ノズルの周辺部に付着した液状体を回収することを特徴とする液滴吐出装置の駆動方法。
2. 前記液滴吐出ヘッドから液状体を吐出させない間に、前記ノズルから液状体を押し出させ、かつその状態から引き込ませる処理を連続的に複数回行うことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置の駆動方法。
3. 前記処理を連続的に複数回行うに際して、前記駆動波形の高さを漸増させることを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出装置の駆動方法。
4. 前記駆動波形は、前記液滴吐出ヘッドが備えるキャビティの固有振動周期の整数倍であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置の駆動方法。
5. 液状体を吐出するためのノズルを備えた液滴吐出ヘッドに、駆動波形を印加することによって液状体を吐出させる液滴吐出装置において、
   前記ノズルから液状体を吐出することなく押し出し、かつその状態から引き込み、前記ノズルの周辺部に付着した液状体を回収する駆動波形を、前記液滴吐出ヘッドに印加する制御する制御手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項５に記載の液滴吐出装置によって製造されたことを特徴とする電気光学装置。
7. 請求項６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。

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