JP2010210986A - 液滴吐出方法及びカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のノズルにおける機能液吐出量のバラツキを減少させ、液滴吐出ヘッドを効率的に使用できる液滴吐出方法及びカラーフィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、複数のノズルＮが配置された液滴吐出ヘッド５から機能液の液滴Ｌを吐出する液滴吐出方法であって、前記液滴吐出ヘッド５の吐出動作中に、前記液滴Ｌの非吐出ノズルに対応する液溜り部２４の前記機能液に対して前記非吐出ノズルから前記液滴Ｌを吐出させない大きさの微振動を加えるという方法を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のノズルが配置された液滴吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出する液滴吐出方法及び該液滴吐出方法を用いたカラーフィルターの製造方法に関するものである。

従来から、液滴吐出ヘッドに設けられた複数のノズルからインクの液滴を吐出し、紙等の記録媒体上に配置して描画を行うインクジェットプリンタが知られている。近年、このようなインクジェットプリンタに端を発する液滴吐出装置の技術革新が進み、半導体素子、電子回路基板又はフラットパネル型表示装置（液晶装置やエレクトロルミネッセンス装置等）の製造において上記液滴吐出装置が用いられている。
例えば、フルカラー表示が可能な液晶装置にはカラーフィルターが用いられており、このようなカラーフィルターは、機能液であるフィルターエレメント材料の液滴を液滴吐出装置によりガラスや合成樹脂からなる基材の表面に吐出して配置することで製造される。

ところで、一般的に、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドにおける複数のノズルからの機能液吐出量にはバラツキが存在する。そのため、配置されるフィルターエレメント材料の厚みが異なることで、製造されるカラーフィルターに筋ムラが生じる虞があった。
このようなカラーフィルターにおける筋ムラの発生を防止すべく、吐出量のバラツキが大きいノズル列の両端部からの吐出を吐出規制手段により規制する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このような技術を用いることで、カラーフィルターにおける筋ムラの発生を防止若しくは減少させることができた。

特開２００３−１５９７８７号公報

しかしながら、上記従来技術においては、ノズル列の両端部に位置するノズルが使用されないため、液滴吐出ヘッドを有効活用しているとは言い難かった。すなわち、カラーフィルターの製造における生産効率が低下し、製造の手間やコストが増加してしまうという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数のノズルにおける機能液吐出量のバラツキを減少させ、液滴吐出ヘッドを効率的に使用できる液滴吐出方法及びカラーフィルターの製造方法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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、複数のノズルが配置された液滴吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出する液滴吐出方法であって、前記液滴吐出ヘッドの吐出動作中に、前記液滴の非吐出ノズルに対応する液溜り部の前記機能液に対して前記非吐出ノズルから前記液滴を吐出させない大きさの微振動を加えるという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、機能液を吐出中の所定のノズルに隣接するノズルが吐出中であるか非吐出ノズルであるかに関わらず、上記所定のノズルが隣接するノズルから受ける振動や圧力等の影響が略均一化する。

また、本発明は、前記液滴吐出ヘッドに前記複数のノズルに各々対応する複数の圧電素子を設け、前記非吐出ノズルに対応する前記圧電素子に微振動用駆動信号を印加するという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、機能液を吐出中の所定のノズルに隣接するノズルが吐出中であるか非吐出ノズルであるかに関わらず、上記所定のノズルが隣接するノズルから受ける振動、圧力及び熱等の影響が略均一化する。

また、本発明は、前記機能液を吐出する前記ノズルに対応する前記圧電素子に印加される吐出用駆動信号と同期して、前記微振動用駆動信号を印加するという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、非吐出ノズルに対応する圧電素子が振動し始める時期が、所定のノズルが機能液を吐出する時期と同期する。

また、本発明は、前記液滴吐出ヘッドの吐出動作中に、前記微振動用駆動信号を連続的に印加するという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、液滴吐出ヘッドの吐出動作中に微振動用駆動信号を連続的に印加しており、非吐出ノズルに対応する液溜り部の機能液が効果的に加熱される。

また、本発明は、前記微振動用駆動信号の周波数が、前記機能液を吐出する前記ノズルに対応する前記圧電素子に印加される吐出用駆動信号の周波数よりも大きいという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、非吐出ノズルに対応する圧電素子に周波数の大きな微振動用駆動信号を印加することで上記圧電素子の発熱量が増加することから、非吐出ノズルに対応する液溜り部の機能液が効果的に加熱される。

また、本発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いて、基材上の所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルターを製造するという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、カラーフィルターを製造するにあたり、機能液を吐出中の所定のノズルに隣接するノズルが吐出中であるか非吐出ノズルであるかに関わらず、上記所定のノズルが隣接するノズルから受ける振動や圧力等の影響が略均一化する。

液滴吐出装置ＩＪの全体構成を示す概略図である。 液滴吐出ヘッド５の構成を示す概略図である。 液滴吐出装置ＩＪの制御手段を示す概略図である。 カラーフィルター基板Ｐ上にカラーフィルター層を形成する方法の説明図である。 液滴吐出ヘッド５の動作を示す説明図である。 吐出用駆動信号Ｓ１及び微振動用駆動信号Ｓ４の波形を示す概略図である。 液滴吐出ヘッド５の一吐出状態を示す概略図である。 液滴吐出方法を用いた場合の吐出量のバラツキを示す概略図である。 液滴吐出ヘッド５の変形例を示す概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がワークステージ２に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がワークステージ２に対して直交する方向に設定されている。図１中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。

まず、本実施形態における液滴吐出装置ＩＪの構成を、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態における液滴吐出装置ＩＪの全体構成を示す概略図である。液滴吐出装置ＩＪは、例えばインクジェット方式によりカラーフィルター基板（基材）の所定領域上に機能液（フィルターエレメント材料等）の液滴を吐出してカラーフィルター層を形成する装置である。

図１に示すように、液滴吐出装置ＩＪは、装置架台１、ワークステージ２、ステージ移動装置３、キャリッジ４、液滴吐出ヘッド５、キャリッジ移動装置６、チューブ７、第１タンク８、第２タンク９、第３タンク１０及び制御装置１１を備えている。

装置架台１は、ワークステージ２及びステージ移動装置３の支持台である。ワークステージ２は、装置架台１上においてステージ移動装置３によってＸ軸方向に移動可能に設置されており、上流側の搬送装置（図示せず）から搬送されるカラーフィルター基板（基材）Ｐを、真空吸着機構によりＸＹ平面上に保持する。ステージ移動装置３は、リニアガイド及びボールネジ等の直動機構を備え、後述する制御装置１１から入力される、ワークステージ２の移動先Ｘ座標を示すステージ位置制御信号に基づいて、ワークステージ２をＸ軸方向に移動させる。

キャリッジ４は、液滴吐出ヘッド５を保持するものであり、キャリッジ移動装置６によってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。液滴吐出ヘッド５は、図示略の複数のノズルを備えており、制御装置１１から入力される描画データや駆動信号に基づいて、機能液の液滴を吐出する。この液滴吐出ヘッド５は、機能液のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応して設けられており、それぞれの液滴吐出ヘッド５はキャリッジ４を介してチューブ７と連結されている。そして、Ｒ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第１タンク８からＲ（赤）用の機能液の供給を受け、Ｇ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第２タンク９からＧ（緑）用の機能液の供給を受け、また、Ｂ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５はチューブ７を介して第３タンク１０からＢ（青）用の機能液の供給を受けるようになっている。

キャリッジ移動装置６は、装置架台１を跨ぐ橋梁構造をしており、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿ってリニアガイド及びボールネジ等の直動機構を備え、後述する制御装置１１から入力される、キャリッジ４の移動先Ｙ座標及びＺ座標を示すキャリッジ位置制御信号に基づいて、キャリッジ４をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。

チューブ７は、第１タンク８、第２タンク９及び第３タンク１０とキャリッジ４（液滴吐出ヘッド５）とを連結する機能液の供給用チューブである。第１タンク８は、Ｒ（赤）用の機能液を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＲ（赤）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液を供給する。第２タンク９は、Ｇ（緑）用の機能液を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＧ（緑）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液を供給する。第３タンク１０は、Ｂ（青）用の機能液を貯蔵すると共に、チューブ７を介してＢ（青）に対応する液滴吐出ヘッド５に機能液を供給する。

制御装置１１は、ワークステージ２の移動によるカラーフィルター基板Ｐの位置決め動作、キャリッジ４の移動による液滴吐出ヘッド５の位置決め動作、及び、液滴吐出ヘッド５によるカラーフィルター基板Ｐ上の所定の位置に機能液の液滴を吐出する液滴吐出動作を制御する装置である。この制御装置１１は、ステージ移動装置３にステージ位置制御信号を出力し、キャリッジ移動装置６にキャリッジ位置制御信号を出力すると共に、液滴吐出ヘッド５の駆動用集積回路６０に描画データ及び駆動信号を出力する。

次に、本実施形態における液滴吐出ヘッド５の構成を、図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態における液滴吐出ヘッド５の構成を示す概略図である。図２（ａ）は液滴吐出ヘッド５をワークステージ２側から見た平面図、図２（ｂ）は液滴吐出ヘッド５の部分斜視図、図２（ｃ）は液滴吐出ヘッド５の１ノズル分の部分断面図である。

図２（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、Ｙ軸方向に配列された複数（例えば１８０個）のノズルＮ_１〜Ｎ_１８０（以下、総称してノズルＮと称す場合もある）を備えている。ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０によってノズル列ＮＡが形成されている。図２（ａ）では１列分のノズルを示したが、液滴吐出ヘッド５に設けるノズル数及びノズル列数は任意に変更可能であり、Ｙ軸方向に配列した１列分ノズルをＸ軸方向に複数列設けても良い。また、キャリッジ４内に配置する液滴吐出ヘッド５の数も任意に変更可能である。さらに、キャリッジ４をサブキャリッジ単位で複数設ける構成としても良い。

図２（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド５は、チューブ７と連結される材料供給孔２０ａが設けられた振動板２０と、ノズルＮが設けられたノズルプレート２１と、振動板２０とノズルプレート２１との間に設けられたリザーバ２２と、複数の隔壁２３と、複数の液溜り部２４とを備えている。振動板２０上には、各ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０に対応して圧電素子ＰＺ_１〜ＰＺ_１８０（以下、総称して圧電素子ＰＺと称す場合もある）が配置されている。圧電素子ＰＺ_１〜ＰＺ_１８０には、例えばピエゾ素子が用いられる。

リザーバ２２には、材料供給孔２０ａを介して供給される液状の機能液（フィルターエレメント材料等）が充填されるようになっている。液溜り部２４は、振動板２０と、ノズルプレート２１と、互いに対向する一対の隔壁２３とによって囲まれるようにして形成されおり、ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０に各々対応して複数設けられている。また、各液溜り部２４には、一対の隔壁２３の間に設けられた供給口２４ａを介して、リザーバ２２から機能液が導入されるようになっている。

図２（ｃ）に示すように、圧電素子ＰＺ_１は、圧電材料２５を一対の電極２６で挟持したものであり、一対の電極２６に駆動信号を印加すると圧電材料２５が収縮するよう構成されたものである。そして、このような圧電素子ＰＺ_１が配置されている振動板２０は、圧電素子ＰＺ_１と一体になってノズルプレート２１の逆側（紙面上方）へ撓曲するようになっており、これによって液溜り部２４の容積が増大するようになっている。

液溜り部２４の容積が増大すると、液溜り部２４内に増大した容積分に相当する機能液が、リザーバ２２から供給口２４ａを介して流入する。また、このような状態から圧電素子ＰＺ_１への駆動信号の印加を停止すると、圧電素子ＰＺ_１と振動板２０はともに元の形状に戻り、液溜り部２４も元の容積に戻ることから、液溜り部２４内の機能液の圧力が上昇し、ノズルＮ_１からカラーフィルター基板Ｐに向けて機能液の液滴Ｌが吐出される。

次に、本実施形態における液滴吐出装置ＩＪの制御手段を、図３を参照して説明する。
図３は、本実施形態における液滴吐出装置ＩＪの制御手段を示す概略図である。なお、図３において、図１及び図２に示した構成要素に相当するブロックには同一の符号を付している。
図３に示すように、液滴吐出装置ＩＪの制御手段は、制御コンピュータ５０、制御装置１１及び駆動用集積回路６０を有している。

制御コンピュータ５０は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（RandomAccessMemory）及びＲＯＭ(ReadOnlyMemory）等の内部記憶装置、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置、並びに液晶表示装置又はＣＲＴ（CathodeRayTube）等の表示装置を含んで構成され、ＲＯＭ又はハードディスクに記憶されたプログラムに従って、液滴吐出装置ＩＪの動作を制御する制御信号を制御装置１１に出力する。この制御コンピュータ５０は、例えばケーブル等を用いて図１に示す液滴吐出装置ＩＪに設けられる制御装置１１と接続されている。

制御装置１１は、演算制御部５２、駆動信号生成部５４、及びタイマ部５６を含んで構成される。演算制御部５２は、制御コンピュータ５０から入力される制御信号及び内部に予め記憶された制御プログラムに基づいて、ステージ移動装置３及びキャリッジ移動装置６の動作を制御する。
また、演算制御部５２は、液滴吐出ヘッド５に設けられる複数の圧電素子ＰＺを駆動する各種駆動信号を生成するための各種データ（駆動信号生成用データ）を駆動信号生成部５４に出力する。

さらに、演算制御部５２は、制御コンピュータ５０から入力される制御信号及び内部の制御プログラムに基づいて描画データを生成し、該描画データを駆動用集積回路６０に設けられた切替信号生成部６２に出力する。この描画データは、駆動信号の印加対象となる圧電素子ＰＺを指定するためのノズル選択データと圧電素子ＰＺに印加する駆動信号を指定するための波形選択データとを備えている。

駆動信号生成部５４は、上記の駆動信号生成用データに基づいて所定形状の各種駆動信号を生成して駆動用集積回路６０に設けられたスイッチ回路６４に出力する。駆動信号生成部５４が生成する駆動信号は、例えば、後述する吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３、及び微振動用駆動信号Ｓ４がある。吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３は、各ノズルＮからそれぞれ所定量の機能液を吐出させるための駆動信号である。また、微振動用駆動信号Ｓ４は、ノズルＮから機能液を吐出させない程度の微小な振動を液溜り部２４内の機能液に加えるための駆動信号である。

駆動用集積回路６０は、液滴吐出ヘッド５内に設けられており、切替信号生成部６２及びスイッチ回路６４を含んで構成されている。切替信号生成部６２は、演算制御部５２から入力される描画データに基づいて、各圧電素子ＰＺへの駆動信号の印加又は非印加を指示し印加する駆動信号を指定する切替信号を生成し、スイッチ回路６４に出力する。スイッチ回路６４は、各圧電素子ＰＺにそれぞれ設けられており、切替信号によって指定された駆動信号を圧電素子ＰＺに出力する。

続いて、本実施形態における液滴吐出ヘッド５を用いてカラーフィルター基板Ｐ上にカラーフィルター層を形成する方法を、図４を参照して説明する。
図４は、液滴吐出ヘッド５を用いてカラーフィルター基板Ｐ上にカラーフィルター層を形成する方法の説明図である。図４（ａ）は、機能液の吐出対象物であるカラーフィルター基板Ｐの概略平面図である。図４（ｂ）は、カラーフィルター基板Ｐの部分拡大平面図である。

図４（ａ）において、ガラス、プラスチック等によって形成された大面積のカラーフィルター基板Ｐの表面には複数のパネル領域ＣＡが設定されている。各パネル領域ＣＡは、個別に分離（切断）されて個々のカラーフィルターとして提供される。各パネル領域ＣＡの内部には、図４（ｂ）に示すように、ドット状に配列された複数の画素ＰＸ（所定領域）が設けられている。画素ＰＸは各パネル領域ＣＡ内にマトリクス状に配列されており、それぞれの画素ＰＸ毎にカラーフィルター層ＣＦが形成される。

本実施形態では、図４（ｂ）の矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す方向（紙面上下方向）を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向（紙面左右方向）を副走査方向として、液滴吐出ヘッド５をカラーフィルター基板Ｐ上に対向して配置する。そして、ワークステージ２及びキャリッジ４の移動により、液滴吐出ヘッド５をカラーフィルター基板Ｐ上の主走査方向及び副走査方向で走査させつつ、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮから着色材料を含む機能液（フィルターエレメント材料）を吐出させ、カラーフィルター基板Ｐ上の各画素ＰＸにカラーフィルター層ＣＦを形成する。
なお、画素ＰＸは各パネル領域ＣＡ内にマトリクス状に配列されているため、液滴吐出ヘッド５における全てのノズルＮが同時に機能液を吐出するわけではなく、複数のノズルＮ内で吐出中のノズルＮと非吐出のノズルＮとが存在する。また、後述する走査方向の違い等により、吐出中のノズルＮと非吐出のノズルＮとの位置は様々に変化する。

液滴吐出ヘッド５の走査は、１つのパネル領域ＣＡに関して複数回行う。例えば、主走査方向で液滴吐出ヘッド５を走査させた後、副走査方向で液滴吐出ヘッド５を走査させ、再度主走査方向で走査させる。液滴吐出ヘッド５は１つのパネル領域ＣＡの左端から右端まで副走査した後、再びパネル領域ＣＡの左端に戻り、既に吐出を行った位置とは若干異なる位置で主走査方向で走査する。そして、このような走査を複数回行うことによって、パネル領域ＣＡ内の全ての画素ＰＸに所望の膜厚のカラーフィルター層ＣＦを形成する。

なお、図４（ｂ）において液滴吐出ヘッド５が副走査方向に対して斜めに傾いているのは、液滴吐出ヘッド５のノズルＮのピッチを画素ＰＸのピッチに合わせるためである。ノズルＮのピッチと画素ＰＸのピッチとが所定の対応関係を満たして設定されていれば、液滴吐出ヘッド５を斜めに傾ける必要はない。

カラーフィルター層ＣＦは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色をいわゆるストライプ配列、デルタ配列、モザイク配列等といった適宜の配列形態で配列することによって形成される。したがって、図４（ｂ）に示す機能液の吐出工程においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの機能液を吐出する液滴吐出ヘッド５を、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分だけ予め用意する。
そして、これらの液滴吐出ヘッド５を順次に用いて１つのカラーフィルター基板Ｐ上にＲ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルター層ＣＦの配列を形成する。

続いて、本実施形態における液滴吐出ヘッド５の動作を、図５を参照して説明する。
図５は、本実施形態における駆動信号生成部５４で生成される吐出用駆動信号Ｓ１の１周期分の波形及びこの駆動信号による液滴吐出ヘッド５の動作を示す説明図である。
なお、図５（ａ）において、符号Ｖ_Ｍは待機状態の電位（中間電位）、Ｖ_Ｈは充電状態の電位（高電位）、Ｖ_Ｌは放電状態の電位（低電位）をそれぞれ示している。駆動電圧は、高電位Ｖ_Ｈと低電位Ｖ_Ｌとの電位差によって規定される。また、符号ｔ_１は待機状態から充電状態までの時間（駆動電圧の立ち上がり時間）、符号ｔ_２は充電状態を保持する時間（駆動電圧の保持時間）、符号ｔ_３は充電状態から放電状態までの時間（駆動電圧の立ち下がり時間）をそれぞれ示している。

図５（ａ）に示されるように、吐出用駆動信号Ｓ１は、その電圧値が中間電位Ｖ_Ｍからスタートした後（ホールドパルスＬ１）、時間ｔ_１が経過するまでの間、充電状態の電位まで一定の傾きで上昇し（充電ホールパルスＬ２）、時間ｔ_２が経過するまでの間、高電位Ｖ_Ｈを維持する（ホールドパルスＬ３）。次に、時間ｔ_３が経過するまでの間、高電位から低電位まで一定の傾きで下降し（放電パルスＬ４）、低電位Ｖ_Ｌを所定時間だけ維持する（ホールドパルスＬ５）。その後、電圧値は中間電位Ｖ_Ｍまで一定の傾きで上昇する（充電パルスＬ６）。

以上説明した吐出用駆動信号Ｓ１が圧電素子ＰＺに印加されると、圧電素子ＰＺは図５（ｂ）〜（ｄ）に示す動作を行い、これにより対応するノズルＮから液状体を液滴として吐出させる。

まず、図５（ａ）に示されるように、吐出用駆動信号Ｓ１の電圧値が充電状態の電位まで一定の傾きで上昇する充電ホールパルスＬ２が圧電素子ＰＺに印加されると、図５（ｂ）に示すように圧電素子ＰＺが液溜り部２４の容積を緩やかに膨張させる方に撓み液溜り部２４に負圧が発生する。これによって、機能液がリザーバ２２から供給口２４ａを介して液溜り部２４に供給される。また、ノズルＮの開口近傍に位置する機能液も僅かに液溜り部２４内部方向へ引き込まれることで、メニスカスがノズルＮ内に引き込まれる。

次に、時間ｔ_２の間、吐出用駆動信号Ｓ１の電圧値を高電位Ｖ_Ｈに保持するホールドパルスＬ３が圧電素子ＰＺ_１〜ＰＺ_１８０に印加された後、時間ｔ_３が経過する間に放電パルスＬ４が印加されると、圧電素子ＰＺが急速に液溜り部２４の容積を収縮させる方向に撓み、液溜り部２４に正圧が発生する。これにより、図５（ｃ）に示す通り、ノズルＮ_１〜Ｎ_１８０から所定の液体が液滴Ｌとして吐出される。

液滴Ｌが吐出されると、所定時間の間、圧電素子ＰＺには低電位Ｖ_Ｌを維持するホールドパルスＬ５が印加され、その後、中間電位Ｖ_Ｍまで一定の傾きで上昇する充電パルスＬ６が圧電素子ＰＺに印加される。充電パルスＬ６が圧電素子ＰＺに印加されると、圧電素子ＰＺは図５（ｄ）に示すように変形し、液溜り部２４内に負圧が発生する。

これにより、液状体がリザーバ２２から液溜り部２４に供給されるとともに、ノズルＮの開口近傍に位置する所定の液体も僅かに液溜り部２４内部方向へ引き込まれ、図５（ｄ）に示す通り、メニスカスが一定の状態に維持される。

本実施形態では、吐出用駆動信号Ｓ１について説明したが吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３が印加された圧電素子ＰＺは、図５（ｂ）〜（ｄ）に示した同様の動作を行う。なお、吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３は、吐出用駆動信号Ｓ１に対し、高電位Ｖ_Ｈがこの順に低く、また放電パルスＬ４の傾きがこの順に緩やかになっている。すなわち、吐出用駆動信号Ｓ２、Ｓ３が印加された場合、吐出用駆動信号Ｓ１が印加された場合に比べて、ノズルＮから吐出される液滴Ｌの重量が小さくなる。
すなわち、本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪは、スイッチ回路６４が所定の駆動信号（吐出用駆動信号Ｓ１〜Ｓ３）を圧電素子ＰＺに出力することでノズルＮからの液状体の吐出状況を変化させるようになっている。

次に、吐出用駆動信号Ｓ１と微振動用駆動信号Ｓ４とについて比較する。
図６は、吐出用駆動信号Ｓ１及び微振動用駆動信号Ｓ４の波形を示す概略図であって、図６（ａ）は吐出用駆動信号Ｓ１の波形の一例を示す図であり、（ｂ）は微振動用駆動信号Ｓ４の波形の一例を示す図である。本実施形態において、微振動用駆動信号Ｓ４の周波数は、吐出用駆動信号Ｓ１の周波数と等しく１０ｋＨｚに設定されている。

微振動用駆動信号Ｓ４の振幅は、圧電素子ＰＺに前述の通りノズルＮから機能液を吐出させない程度の振動を発生させるため、例えば吐出用駆動信号Ｓ１の振幅Ｖ_ＨＬ（図５（ａ）に示す高電位Ｖ_Ｈと低電位Ｖ_Ｌとの差）の略半分（４５％）に設定されている。

続いて、本実施形態における機能液の液滴の非吐出ノズルＮの動作を、図７を参照して説明する。
図７は、本実施形態における液滴吐出ヘッド５の一吐出状態を示す概略図である。
前述の通り、液滴吐出ヘッド５の複数のノズルＮの内、制御装置１１から出力される描画データに基づいて所定のノズルＮのみが機能液を吐出する。例えば、図７では、ノズルＮ_１、Ｎ_３、Ｎ_４が機能液を吐出中のノズルであり、ノズルＮ_２が非吐出ノズルである状態を示している。

ここで、吐出中のノズルＮにおいて吐出量のバラツキが発生すると、カラーフィルター基板Ｐ上に形成されるカラーフィルター層ＣＦの膜厚にもバラツキが生じる。特に、隣接する吐出中のノズルＮ間（Ｎ_１とＮ_３との間、Ｎ_３とＮ_４との間等）で吐出量の差が大きい場合には、製造されるカラーフィルターに筋ムラが発生してしまう。

吐出量のバラツキが発生する一原因を以下に説明する。
図２（ｃ）に示す吐出中のノズルＮ_１に対応する液溜り部２４の機能液に対して、振動板２０や隔壁２３を介して振動、圧力及び熱等の影響を加えると、ノズルＮ_１からの機能液の吐出量が変化する。これは、上記振動等の影響が加えられることで、液溜り部２４の機能液における吐出特性が変化してしまうためである。例えば、機能液に熱が加えられると、機能液は加熱により粘度が低下するため、圧電素子ＰＺの放電動作（図５（ｃ）参照）で吐出される機能液の量は増加する。

また、吐出中のノズルＮ_１に隣接するノズルＮ_２が吐出中か否かによって、ノズルＮ_１がノズルＮ_２から受ける振動等の影響が異なる。
振動板２０は全ての液溜り部２４に亘って設けられており、また、隔壁２３は互いの液溜り部２４を区画する壁部であるため、ノズルＮ_２における圧電素子ＰＺ２が作動することで発生する振動や液溜り部２４の圧力変化が、振動板２０や隔壁２３を介してノズルＮ_１側に伝わる。さらに、圧電素子ＰＺ２が作動することで圧電素子ＰＺ２は発熱することから、ノズルＮ_２における液溜り部２４の機能液は加熱され、その熱が隔壁２３を介してノズルＮ_１側に伝わる。一方、ノズルＮ_２が非吐出ノズルであれば、ノズルＮ_１がノズルＮ_２から受ける影響はほとんどない。
よって、ノズルＮ_２が吐出中か否かにより、ノズルＮ_１がノズルＮ_２から受ける振動等の影響が変化し、結果として、ノズルＮ_１から吐出される機能液の吐出量が変化する。

なお、所定の吐出中のノズルＮに隣接するノズルＮが吐出中か否かは、制御装置１１から出力される描画データ、すなわちカラーフィルター基板Ｐにおける描画パターンに従って決定される。そのため、吐出中のノズルＮにおいても、その隣接するノズルＮが吐出中か否かは様々であることから、上記隣接するノズルＮから受ける振動等の影響の有無に違いを生じ、結果として吐出中のノズルＮにおける吐出量のバラツキが発生する。

本実施形態では、ノズルＮ_１の圧電素子ＰＺ_１に対する吐出用駆動信号Ｓ１の印加に同期して、非吐出ノズルＮ_２の圧電素子ＰＺ２に対して微振動用駆動信号Ｓ４を印加する。
そのため、ノズルＮ_１の吐出動作に同期してノズルＮ_２における液溜り部２４の機能液も振動し加熱されることから、非吐出ノズルＮ_２は、吐出中のノズルＮに近い振動や熱等の影響をノズルＮ_１に対して与えることができる。
ここで、微振動用駆動信号Ｓ４における振幅は吐出用駆動信号Ｓ１におけるＶ_ＨＬの４５％であり、圧電素子ＰＺ２が発生する振動や熱は通常の吐出動作をする場合に比べ小さいのであるが、ノズルＮ_２が吐出中か否かに関わらずノズルＮ_１がノズルＮ_２から受ける振動等の影響が略均一化される。

ここで、液滴吐出ヘッド５の吐出動作中に非吐出ノズルＮに対して微振動用駆動信号Ｓ４を加えた場合の吐出量のバラツキを、図８を参照して説明する。
図８は、本実施形態に係る液滴吐出方法を用いた場合の吐出量のバラツキを示す概略図である。

全ノズルＮ中、３１個のノズルＮから機能液を吐出させ、隣接する吐出中のノズルＮ間における機能液の重量差（全３０個のデータ、例えば図７におけるＮ_１とＮ_３との重量差１、Ｎ_３とＮ_４との重量差２など）を測定した。なお、図８のグラフは、重量差を絶対値で表示している。白抜きのグラフが非吐出ノズルに対して微振動用駆動信号Ｓ４を印加していない場合を示し、網点入りのグラフが非吐出ノズルに対して微振動用駆動信号Ｓ４を印加した場合を示す。

図８に示すように、非吐出ノズルに対して微振動用駆動信号Ｓ４を印加した場合は、印加しない場合に比べ大幅に重量差が減少していることがわかる。したがって、非吐出ノズルに対して微振動用駆動信号Ｓ４を印加することで、吐出中のノズルＮにおける吐出量のバラツキを減少させることができ、カラーフィルターの製造における筋ムラの発生を低減させることができる。

さらに、吐出中のノズルＮにおける吐出量のバラツキを減少できるため、ノズル列ＮＡの両端部に配置されたノズルＮからの吐出を規制する等の方法を用いる必要が無くなり、全てのノズルＮを機能液の吐出に利用することが可能となる。したがって、液滴吐出ヘッド５を効率よく使用することができるため、カラーフィルターの製造における手間やコストを減少させることができる。

なお、例えば小さい画素ＰＸを有するカラーフィルター基板Ｐに機能液を吐出する場合、各ノズルＮから吐出される機能液の量を少なくする必要がある。この場合、液滴吐出装置ＩＪは、スイッチ回路６４によって圧電素子ＰＺに出力する吐出用駆動信号Ｓ１から吐出用駆動信号Ｓ２，Ｓ３のいずれかに切り替えることができる。このように本実施形態に係る液滴吐出装置ＩＪによれば、圧電素子ＰＺに出力する駆動信号を切り替えることで容易に各ノズルＮから吐出される機能液の量を調整することができる。

本発明は上述の実施形態に限定されることはない。
例えば、上記実施形態では、微振動用駆動信号Ｓ４は吐出用駆動信号Ｓ１の印加と同期して印加されているが、本発明はこのような方法に限定されるものではなく、液滴吐出ヘッド５の吐出動作中に非吐出ノズルＮに対して微振動用駆動信号Ｓ４を連続的に印加してもよい。
このような方法によれば、非吐出ノズルＮに対応する液溜り部２４の機能液をさらに効果的に加熱することができる。

また、上記実施形態では、微振動用駆動信号Ｓ４の周波数は吐出用駆動信号Ｓ１の周波数と同一であるが、微振動用駆動信号Ｓ４の周波数として吐出用駆動信号Ｓ１の周波数よりも大きな周波数を用いてもよい。例えば、微振動用駆動信号Ｓ４の周波数として、１００ｋＨｚ程度の周波数を用いることが考えられる。
この１００ｋＨｚ近傍の周波数は、圧電素子ＰＺを十分に駆動（機械的変形）可能なものであると同時に、圧電素子ＰＺを高速駆動することによって作動熱を応答性良く発生させる周波数となっている。このような方法によっても、非吐出ノズルＮに対応する液溜り部２４の機能液をさらに効果的に加熱することができる。

また、上記実施形態では、非吐出ノズルＮにおける圧電素子ＰＺを微振動させたが、例えば図９に示すように圧電素子ＰＺ以外の振動体４５を液溜り部２４に設けてもよい。振動体４５としては、例えば電磁石を用いたものが挙げられる。このような構成によっても、振動体４５により非吐出ノズルＮの機能液を微振動させることで、非吐出ノズルＮの隣接する吐出中のノズルＮに対する振動や圧力等の影響を、吐出中のノズルＮと略同一にすることができる。
また、図９における振動体４５と同様に、液溜り部２４にヒータを設けてもよい。非吐出ノズルＮに対応するヒータを発熱させることにより、非吐出ノズルＮの隣接する吐出中のノズルＮに対する熱の影響を、吐出中のノズルＮと略同一にすることができる。上記ヒータには、ペルチェ素子を用いてもよい。

なお、上記実施形態では、ノズル間の吐出量のばらつきが調整された液滴吐出装置ＩＪを用いてカラーフィルターを製造する方法に用いる場合について説明したが、本発明の液滴吐出装置ＩＪはカラーフィルターの製造だけでなく、均一な膜厚を必要とされ、筋ムラの発生が問題となる成膜工程においても適用可能である。

５…液滴吐出ヘッド、２４…液溜り部、Ｎ…ノズル、ＰＺ…圧電素子、Ｌ…液滴、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３…吐出用駆動信号、Ｓ４…微振動用駆動信号、Ｐ…カラーフィルター基板（基材）、ＰＸ…画素（所定領域）

Claims (6)

1. 複数のノズルが配置された液滴吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出する液滴吐出方法であって、
   前記液滴吐出ヘッドの吐出動作中に、前記液滴の非吐出ノズルに対応する液溜り部の前記機能液に対して前記非吐出ノズルから前記液滴を吐出させない大きさの微振動を加えることを特徴とする液滴吐出方法。
2. 前記液滴吐出ヘッドに前記複数のノズルに各々対応する複数の圧電素子を設け、前記非吐出ノズルに対応する前記圧電素子に微振動用駆動信号を印加することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出方法。
3. 前記機能液を吐出する前記ノズルに対応する前記圧電素子に印加される吐出用駆動信号と同期して、前記微振動用駆動信号を印加することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出方法。
4. 前記液滴吐出ヘッドの吐出動作中に、前記微振動用駆動信号を連続的に印加することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出方法。
5. 前記微振動用駆動信号の周波数は、前記機能液を吐出する前記ノズルに対応する前記圧電素子に印加される吐出用駆動信号の周波数よりも大きいことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の液滴吐出方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いて、基材上の所定領域に前記機能液を配置してカラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
   
   

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