JP2011025165A - 液滴吐出装置及び描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性良く液滴を扁平な形状に形成する装置を提供する。
【解決手段】ノズル２０から基板７に光硬化性の機能液からなる液滴２９を吐出するヘッドユニット１３と、基板７に着弾した液滴２９に気流３８を吹き付ける吹付装置１４と、基板７に着弾した液滴２９に紫外光４７ａを照射する照射装置１５と、ヘッドユニット１３が液滴２９を吐出するときに、基板７に対して、ヘッドユニット１３、吹付装置１４及び照射装置１５を主走査方向１１ａに相対移動するキャリッジ１１と、主走査方向１１ａと交差する副走査方向４ａに、基板７に対して照射装置１５を相対移動させるステージ４と、を有し、吹付装置１４は、ノズル２０の主走査方向１１ａに配置され、照射装置１５はノズル２０の主走査方向１１ａとは異なる場所に配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、液滴吐出装置にかかわり、特に光硬化性の液状体を吐出する装置に関するものである。

従来、ワークに対して液滴を吐出する装置として、インクジェット式の液滴吐出装置が知られている。液滴吐出装置は、基板等のワークを載置してワークを一方向に移動させるテーブルと、テーブルの上方位置において、テーブルの移動方向と直交する方向に配置されたガイドレールに沿って移動するキャリッジとを備えている。キャリッジはインクジェットヘッド（以下、液滴吐出ヘッドと称す）を配置し、ワークに対して液滴を吐出して、塗布していた。

ワークに対して、液滴にして吐出して塗布する機能液には、各種の材料が用いられている。機能液に光硬化性の樹脂を用いる液滴吐出装置が特許文献１に開示されている。それによると、液滴吐出装置は紫外光を照射する光照射装置を備えている。キャリッジの移動方向において光照射装置は液滴吐出ヘッドを挟んで配置されている。そして、ワークに液滴を吐出した後、キャリッジを移動する。そして、光照射装置は着弾した液滴に紫外光を照射して、液滴を硬化させていた。

紫外光を照射する手段としてランプやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が用いられている。ＬＥＤは瞬時点灯が可能であり、待機時間は消灯しておけるのでランプに比べて省エネルギーに光が照射することができる。さらに、待機時間にはＬＥＤを消灯することによりＬＥＤはランプに比べて高寿命な光照射手段となっている。

特開２００６−２６４２６４号公報

液滴吐出ヘッドから吐出された液滴はワークに着弾する。着弾した液滴は重力の影響を受けるので時間の経過とともに扁平な形状に変化する。従って、着弾後から所定の時間が経過した後に紫外光を照射することにより扁平な形状に形成することができる。このとき、液滴を吐出する工程と暫く放置する工程と紫外光を照射する工程とを続けて行うとき、総ての工程を行うには各工程にかかる時間を加算した時間となる。そこで、生産性良く液滴を扁平な形状に形成する装置が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる液滴吐出装置であって、ノズルからワークに光硬化性の液状体からなる液滴を吐出する吐出部と、前記ワークに着弾した前記液滴に気流を吹き付ける吹付部と、前記ワークに着弾した前記液滴に光を照射する照射部と、前記ワークに対して、前記吐出部と前記吹付部と前記照射部とを相対移動させる移動部と、を有し、前記ノズルから前記液滴を吐出するときに前記移動部が前記ワークと前記吐出部とを相対移動させる方向を主走査方向とするとき、前記吹付部は前記主走査方向に配置され、前記照射部は前記ノズルの主走査方向と直交する方向にずれた場所に配置されていることを特徴とする。

この液滴吐出装置によれば、移動部がワークと吐出部とを主走査方向に相対移動させながら、吐出部がノズルからワークに液滴を吐出する。ワークに着弾した液滴は主走査方向に移動する。そして、吹付部はノズルと対向する場所から移動した液滴に気流を吹き付ける。次に、移動部がワークに対して吐出部と吹付部と照射部とを相対移動する。そして、移動部がワークと照射部とを主走査方向と異なる方向と主走査方向とに相対移動させて、照射部が光を照射する場所にワークに着弾した液滴が移動するとき、ワークに着弾した液滴に光を照射する。このとき、照射部による光の照射と吐出部による液滴の吐出と吹付部による吹きつけとを並行して行う。

ワークに着弾した液滴が早く硬化するときには球に近くなり、遅く硬化するときには重力の影響を受けるので扁平に近くなる。従って、着弾した液滴を扁平な形状に硬化させるときには、着弾後に所定の時間を経過した後に光を照射して硬化させる。本適用例では、ワークに液滴が着弾した後、吹付部が液滴に気流を吹き付けて液滴の表面を硬化させる。そして、隣り合う液滴が合体することを防止できる。液滴に光を照射するまでの間に移動部がワークを主走査方向に移動する時間と、さらに主走査方向以外の方向に移動する時間と、さらに着弾した液滴を照射部が照射する場所まで移動する時間が経過する。従って、液滴が扁平になってから硬化させることができる。そして、液滴の吐出と液滴の硬化とを並行して行うことができるので、生産性良く描画することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記移動部は、前記吐出部と前記吹付部と前記照射部との互いの相対位置を変えることなく、前記ワークに対して相対移動させることを特徴とする。

この液滴吐出装置によれば、吐出部と吹付部と照射部とは相対位置を変えていない。吐出部と吹付部と照射部との相対位置を変えるときには、それぞれの相対位置を変える移動機構が必要となる。この場合に比べて、移動機構を少なくできるので、製造し易い装置にすることができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記吹付部は、前記吐出部から離れる方向に前記気流を進行させることを特徴とする。

この液滴吐出装置によれば、気流が吐出部から離れる方向に進行するので、気流がワークと吐出部との間に侵入し難くなる。気流がワークと吐出部との間に侵入するとき、吐出部から吐出された液滴が気流により曲がって飛行することがある。このとき、液滴の着弾位置が変動するので、液滴の着弾位置精度が悪くなる。本適用例では気流がワークと吐出部との間に侵入し難い為、液滴の着弾位置が変動し難くなる。その結果、液滴吐出装置は液滴の着弾位置精度を良くすることができる。

［適用例４］
本適用例にかかる描画方法であって、ワークとノズルとを主走査方向に相対移動しながら、前記ノズルから前記ワークに光硬化性の液状体からなる液滴を吐出する吐出工程と、前記ワークに着弾した前記液滴に気流を吹き付ける吹付工程と、前記主走査方向と交差する副走査方向に前記ワークと前記ノズルとを相対移動する改行工程と、前記ワークに着弾した前記液滴に光を照射する照射工程と、を有し、前記吐出工程にて吐出された前記液滴は、前記吹付工程と前記改行工程と前記照射工程とを経て硬化され、前記吐出工程と前記吹付工程と前記照射工程とは少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする。

この描画方法によれば、吐出工程にてワークに液滴が吐出され、吹付工程にてワーク上の液滴に気流が吹き付けられる。液滴は気流が吹き付けられることにより表面が乾燥するので、隣り合う液滴と合体し難くなる。ワーク上の液滴は吐出工程と改行工程とにおいて放置される。このとき、液滴には重力が作用するので扁平な形状となる。そして、液滴は扁平な形状のまま光が照射されるので、扁平な形状に形成することできる。吐出工程と吹付工程と照射工程とは並行して行われる。従って、液滴の吐出と液滴の硬化とが並行して行われるので、生産性良く描画することができる。

第１の実施形態にかかわる液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。 （ａ）は、キャリッジを示す模式側面図、（ｂ）は、キャリッジを示す模式平面図、（ｃ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図。 （ａ）は吹付装置を示す模式断面図、（ｂ）は照射装置を示す模式断面図。 液滴吐出装置の電気制御ブロック図。 描画作業を示すフローチャート。 描画方法を説明するための模式図。 描画方法を説明するための模式図。 第２の実施形態にかかわるキャリッジを示す模式平面図。

以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（第１の実施形態）
本実施形態における特徴的な液滴吐出装置とこの液滴吐出装置を用いた描画方法との特徴的な例について図１〜図７に従って説明する。液滴吐出装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。

（液滴吐出装置）
図１は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１により膜を構成する材料を含む機能液が吐出されて塗布される。図１に示すように液滴吐出装置１は直方体形状に形成される基台２を備えている。本実施形態では、この基台２の長手方向をＹ方向とし、水平面内にてＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、鉛直方向をＺ方向とする。

基台２の上面２ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール３ａ，３ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台２の上側には、一対の案内レール３ａ，３ｂに対応する図示しない直動機構を備えた移動部としてのステージ４が取付けられている。そして、ステージ４はＹ方向に走査する。ステージ４が走査する方向を副走査方向４ａとする。この直動機構の種類は、特に限定されないが、サーボモーターとボールネジとを組み合わせて構成することができる。他にも、リニアモーターを採用しても良い。

さらに、基台２の上面２ａには、案内レール３ａ，３ｂと平行に副走査位置検出装置５が配置され、ステージ４のＹ方向の位置が計測できるようになっている。そのステージ４の上面には、載置面６が形成され、その載置面６には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。操作者が載置面６にワークとしての基板７を載置して所定の位置に位置決めする。その後、基板チャック機構により基板７は載置面６に固定される。

基台２のＸ方向両側には、一対の支持台８ａ，８ｂが立設されている。その一対の支持台８ａ，８ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材９が架設されている。案内部材９は、その長手方向の幅がステージ４のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台８ａ側に張り出すように配置されている。案内部材９の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール１０がＸ方向全幅にわたり凸設されている。そして、案内レール１０に沿って略角柱状に形成されたキャリッジ１１が配置されている。キャリッジ１１は直動機構を備え、Ｘ方向に走査可能となっている。この直動機構の種類は、特に限定されないが、例えば、リニアモーターを採用することができる。キャリッジ１１が走査するＸ方向を主走査方向１１ａとする。主走査方向１１ａはノズルから液滴を吐出しながら基板７を移動する方向であり、副走査方向４ａは改行動作を行う方向である。そして、改行動作を行うときノズルから液滴を吐出せずに基板７を副走査方向４ａへ移動する。案内部材９とキャリッジ１１との間には、主走査位置検出装置１２が配置され、キャリッジ１１の位置が計測可能になっている。

キャリッジ１１の基板７側にはヘッドユニット１３と一対の吹付装置１４及び一対の照射装置１５が配置されている。そして、キャリッジ１１が主走査方向１１ａに移動するとき、ヘッドユニット１３、吹付装置１４、照射装置１５は互いの相対位置を変えることなく、基板７に対して相対移動する。ヘッドユニット１３の基板７側には液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが凸設され、液滴吐出ヘッドから液滴が吐出される。吹付装置１４は吐出された液滴に気流を吹き付ける装置である。そして、吹付装置１４は吐出された液滴を硬化させる紫外線を照射する装置である。吹付装置１４及び照射装置１５は主走査方向１１ａにおいてヘッドユニット１３を挟んだ位置に配置されている。

キャリッジ１１の図中上側には収容タンク１６が配置されている。収容タンク１６には機能液が収容されている。ヘッドユニット１３には図示しない液滴吐出ヘッドが配置され、液滴吐出ヘッドと収容タンク１６とは図示しないチューブにより接続されている。そして、収容タンク１６内の機能液がチューブを介して液滴吐出ヘッドに供給される。

機能液は樹脂材料、光重合開始剤、溶媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や金属粉末や親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。機能液の樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり特に限定されない。例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタールを用いることができる。溶媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。機能液を液滴吐出ヘッドから吐出し易い粘度にすることにより、液滴吐出ヘッドは安定して機能液を液滴にして吐出することができる。

基台２の図中左側の側面であって案内部材９と対向する場所には保守装置１７が配置されている。この保守装置１７には液滴吐出ヘッドをクリーニングする機構が配置されている。そして、保守装置１７が液滴吐出ヘッドをクリーニングすることにより、液滴吐出ヘッドから液滴を正常に吐出可能な状態に保つことが可能になっている。

図２（ａ）は、キャリッジを示す模式側面図である。図２（ａ）に示すようにヘッドユニット１３の基板７側の面１３ａには３個の液滴吐出ヘッド１８が配置されている。液滴吐出ヘッド１８の個数は特に限定されず、吐出する機能液の種類に合わせて設定できる。ヘッドユニット１３と基板７との隙間をワークヘッド間距離１３ｂとする。ヘッドユニット１３の両側に配置された吹付装置１４と基板７との隙間をワーク吹付装置間距離１４ａとする。このとき、ワークヘッド間距離１３ｂはワーク吹付装置間距離１４ａより短い距離に設定されている。吹付装置１４は基板７に空気を吹き付ける機能を備えており、吹付装置１４が吹き付ける風がヘッドユニット１３と基板７との間に入り難くなっている。そして、液滴吐出ヘッド１８から吐出される液滴が風の影響で曲がることなく飛行し、基板７に着弾するようになっている。

図２（ｂ）は、キャリッジを示す模式平面図である。図２（ｂ）に示すようにキャリッジ１１に配置されたヘッドユニット１３には３個の液滴吐出ヘッド１８が配置され、液滴吐出ヘッド１８の下面には、それぞれノズルプレート１９が備えられている。そのノズルプレート１９には、それぞれ複数のノズル２０が副走査方向４ａであるＹ方向に所定の間隔で配列されている。

吹付装置１４の下面には吹出口２３が配置され、吹出口２３はノズル２０の主走査方向１１ａに配置されている。吹出口２３からは基板７に着弾した液滴の表面を乾燥させるための気流が吹出される。照射装置１５の下面には照射窓２４が配置され、照射窓２４はノズル２０の主走査方向１１ａと異なる場所に配置されている。そして、照射窓２４からは基板７に着弾した液滴の表面を硬化させるための紫外光が照射される。

図２（ｃ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図２（ｃ）に示すように、ノズルプレート１９の上側であってノズル２０と相対する位置には、キャビティ２５が形成されている。そして、キャビティ２５には収容タンク１６に貯留されている液状体としての機能液２６が供給される。キャビティ２５の上側には、上下方向に振動して、キャビティ２５内の容積を拡大縮小する振動板２７と、上下方向に伸縮して振動板２７を振動させる圧電素子２８が配設されている。

液滴吐出ヘッド１８が圧電素子２８を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子２８が上下方向に伸縮する。そして、圧電素子２８は振動板２７を振動させるので、振動板２７と隣接するキャビティ２５の容積が拡大縮小する。それにより、キャビティ２５内に供給された機能液２６のうち縮小した容積分の機能液２６がノズル２０を通り、液滴２９となって吐出される。液滴吐出装置１はステージ４とキャリッジ１１とを走査する。そして、ノズル２０が所定の場所に位置するときに液滴２９を吐出することにより、所望のパターンを描画することができる。

図３（ａ）は吹付装置を示す模式断面図であり、図２（ａ）における図中左側の吹付装置１４を示している。図２（ａ）における図中右側の吹付装置１４の構造は図中左側の吹付装置１４とＸ方向に対して左右対称の構造となっている。図３（ａ）に示すように吹付装置１４は図中左上に吸引口３２を備えている。吸引口３２は吸引流路３３と接続され、吸引流路３３は送風ファン３４と接続されている。吸引口３２は吹付装置１４の内部へ空気を取り込む口であり、吸引流路３３は、取り込んだ空気を流動させる流路である。送風ファン３４の回転中心にはモーター３５の回転軸が接続されている。そして、送風ファン３４及びモーター３５等により送風部としての送風装置３６が構成されている。

送風ファン３４の図中下側には第１排気流路３７が形成され、第１排気流路３７は送風ファン３４と接続されている。モーター３５により送風ファン３４が回転させられて、吸引口３２から取り込まれた空気が気流３８となって吸引流路３３に流入する。次に、気流３８は送風ファン３４を通過した後、第１排気流路３７へ流入する。

第１排気流路３７は吹出口２３と接続され、第１排気流路３７を通過する気流３８は吹出口２３から排出される。第１排気流路３７内で吹出口２３側には整流板３９が配置されている。整流板３９は吹出口２３から流出する気流３８の速度分布における偏りを小さくする機能を有する。従って、吸引流路３３から吹出される気流３８の流速の分布は平坦な分布になる。

吹出口２３付近では第１排気流路３７と整流板３９とがヘッドユニット１３から離れる方向に向けて形成されている。そして、気流３８が吹出口２３を通過した後ヘッドユニット１３から離れる方向に進行する。つまり、吹付装置１４はヘッドユニット１３から離れる方向に気流３８を進行させる。

図３（ｂ）は照射装置を示す模式断面図であり、図２（ａ）における図中左側の照射装置１５を示している。図２（ａ）における図中右側の照射装置１５の構造は図中左側の照射装置１５とＸ方向に対して左右対称の構造となっている。図３（ｂ）に示すように照射装置１５は図中左上に吸引口４０を備えている。吸引口４０は吸引流路４１と接続され、吸引流路４１は送風ファン４２と接続されている。吸引口４０は照射装置１５の内部へ空気を取り込む口であり、吸引流路４１は、取り込んだ空気を流動させる流路である。送風ファン４２の回転中心にはモーター４３の回転軸が接続されている。そして、送風ファン４２及びモーター４３等により送風部としての送風装置４４が構成されている。

送風ファン４２の図中下側には第２排気流路４５が形成され、第２排気流路４５は送風ファン４２と接続されている。モーター４３により送風ファン４２が回転させられて、吸引口４０から取り込まれた空気が気流３８となって吸引流路４１に流入する。次に、気流３８は送風ファン４２を通過した後、第２排気流路４５へ流入する。

第２排気流路４５において送風ファン４２の下流側にも整流板４６が配置されている。整流板４６は第２排気流路４５内を流動する気流３８の速度分布における偏りを小さくする機能を有する。整流板４６の下流側には照射部としての照射装置４７が配置され、整流板４６によって平坦な流速分布となった気流３８が照射装置４７に向かって流れる。

照射装置４７は発光ユニット４８と放熱板４９等から構成されている。発光ユニット４８には多数のＬＥＤ素子４８ａが配列して設置されている。各ＬＥＤ素子４８ａはコネクターと電気的に接続され、発光ユニット４８にはこのコネクターとＬＥＤ素子４８ａ等が配置されている。ＬＥＤ素子４８ａにはコネクターを介して電力が供給される。ＬＥＤ素子４８ａは、電力の供給を受けて紫外線の光である紫外光４７ａを発光する素子である。ＬＥＤ素子４８ａに電力が供給されるとき電力の一部が熱に変換されるので、ＬＥＤ素子４８ａは発熱する。ＬＥＤ素子４８ａは温度と発光する紫外光４７ａの照度との間で負の相関関係を有する。換言すれば、ＬＥＤ素子４８ａの温度が高くなるほど発光する紫外光４７ａの照度が小さくなる。従って、ＬＥＤ素子４８ａを冷却して温度上昇を抑えることにより発光する紫外光４７ａの照度が低下することを防止できる。

ＬＥＤ素子４８ａの熱は発光ユニット４８を介して放熱板４９に熱伝導する。放熱板４９と接して気流３８を通過させることにより、放熱板４９の熱は気流３８に奪われる。つまりＬＥＤ素子４８ａは空冷されるので温度上昇が防止される。その結果、照射装置４７は安定した照度の紫外光４７ａを照射することができる。

照射装置４７の下流には照射窓２４が配置され、照射窓２４と対向する場所では基板７が通過する。そして、照射装置４７が発光する紫外光４７ａは基板７を照射する。照射装置４７を通過した気流３８は照射窓２４から排出される。第２排気流路４５内には照射装置４７が配置されているので、照射窓２４から排出される気流３８は吹出口２３から排出される気流３８に比べて温度が高く遅い流速の気流３８となっている。そして、吹出口２３及び照射窓２４から排出される気流３８は基板７に着弾した液滴２９に吹き付けられる。その結果、液滴２９に含まれる溶媒が蒸発する為、液滴２９の表面を乾燥し易くすることができる。

図４は、液滴吐出装置の電気制御ブロック図である。図４において、液滴吐出装置１は液滴吐出装置１の動作を制御する制御部としての制御装置５２を備えている。そして、制御装置５２はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）５３と、各種情報を記憶するメモリー５４とを備えている。

主走査駆動装置５５、主走査位置検出装置１２、副走査駆動装置５６、副走査位置検出装置５、液滴吐出ヘッド１８を駆動するヘッド駆動回路５７は、入出力インターフェイス５８及びデータバス５９を介してＣＰＵ５３に接続されている。さらに、照射装置４７、吹付装置１４、入力装置６０、表示装置６１、保守装置１７も入出力インターフェイス５８及びデータバス５９を介してＣＰＵ５３に接続されている。

主走査駆動装置５５はキャリッジ１１を駆動する装置であり、副走査駆動装置５６はステージ４を駆動する装置である。副走査位置検出装置５がステージ４の位置を検出し、副走査駆動装置５６がステージ４を駆動することにより、ステージ４を所望の速度にて走査することが可能になっている。同じく、主走査位置検出装置１２がキャリッジ１１の位置を検出し、主走査駆動装置５５がキャリッジ１１を駆動することにより、キャリッジ１１を所望の速度にて走査することが可能となっている。

入力装置６０は液滴２９を吐出する各種加工条件を入力する装置であり、例えば、基板７に液滴２９を吐出する座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置６１は加工条件や作業状況を表示する装置であり、表示装置６１に表示される情報を基に、操作者は入力装置６０を用いて操作を行う。保守装置１７はＣＰＵ５３の指示信号に従って液滴吐出ヘッド１８の保守を行う装置である。保守装置１７は液滴吐出ヘッド１８内の機能液２６を吸引したり、ノズルプレート１９を拭き取る機能を備えている。ＣＰＵ５３はキャリッジ１１を保守装置１７と対向する場所に移動させた後、保守装置１７に保守の指示信号を出力する。保守装置１７は指示信号を入力し、指示信号に従って液滴吐出ヘッド１８の保守を行う。

メモリー５４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト６２を記憶する記憶領域や、基板７上に吐出する液滴２９の着弾位置の座標データである吐出位置データ６３を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、液滴吐出ヘッド１８を駆動するときの駆動信号である駆動信号データ６４を記憶するための記憶領域や、着弾した液滴２９を硬化させる条件を設定したデータである硬化条件データ６５の記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ５３のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。

ＣＰＵ５３は、メモリー５４内に記憶されたプログラムソフト６２に従って、基板７の表面の所定位置に液滴２９を吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として液滴吐出ヘッド１８から液滴２９を吐出するための演算を行う吐出演算部６６を有する。

吐出演算部６６を詳しく分割すれば、キャリッジ１１を主走査方向１１ａへ所定の速度で走査移動させるための制御を演算する主走査制御部６７と、基板７を副走査方向４ａへ所定の副走査量で移動させるための制御を演算する副走査制御部６８を有する。さらに、吐出演算部６６は液滴吐出ヘッド１８内の複数あるノズル２０から液滴２９を吐出させるノズル２０を選択する吐出制御部６９等を有する。吐出制御部６９は選択したノズル２０に対応する圧電素子２８を作動させて液滴２９を吐出させる。

主走査制御部６７、主走査駆動装置５５、主走査位置検出装置１２、キャリッジ１１等により主走査移動部が構成されている。同様に、副走査制御部６８、副走査駆動装置５６、副走査位置検出装置５、ステージ４等により副走査移動部が構成されている。そして、主走査移動部及び副走査移動部等により移動部が構成されている。吐出制御部６９、ヘッド駆動回路５７、液滴吐出ヘッド１８等により吐出部が構成されている。さらに、吹付制御部７４及び吹付装置１４等により吹付部が構成され、光照射制御部７３及び照射装置４７等により照射部が構成されている。

他にも、ＣＰＵ５３はビットマップ演算部７２を有する。ビットマップは基板７上に着弾する液滴２９の位置データを示す。そして、ビットマップ演算部７２は載置面６における基板７の位置とステージ４及びキャリッジ１１の移動速度のデータを用いてビットマップの演算を行う。他にも、ＣＰＵ５３は光照射制御部７３を有する。光照射制御部７３は照射装置４７の点灯、消灯及び照射光量を制御する装置である。他にも、ＣＰＵ５３は吹付制御部７４を有する。吹付制御部７４は送風装置３６の起動及び停止を制御する装置である。吹付制御部７４は送風ファン３４の回転と停止とを制御し、気流３８の生成を制御する。他にも、ＣＰＵ５３は保守装置１７を制御する保守装置制御部７５を有する。

尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ５３を用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵを用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。

（描画方法）
次に、上述した液滴吐出装置１を用いて、着弾した液滴２９を扁平な形状に形成して描画する方法について図５〜図７にて説明する。図５は、描画作業を示すフローチャートであり、図６及び図７は、描画方法を説明するための模式図である。

図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１は、給材工程に相当する。この工程は、操作者が載置面に基板を配置して位置決めした後、固定する工程である。次にステップＳ２〜ステップＳ４に移行する。ステップＳ２〜ステップＳ４は並行して行われる。ステップＳ２は吐出工程に相当する。この工程は、キャリッジを主走査方向に移動させながら液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させる工程である。ステップＳ３は、吹付工程に相当する。この工程は、基板に着弾した液滴に気流を吹き付ける工程である。ステップＳ４は、照射工程に相当する。この工程は、着弾した液滴に紫外光を照射させる工程である。次にステップＳ５に移行する。

ステップＳ５は、走査判断工程に相当する。この工程は、キャリッジが主走査方向の所定の位置まで移動したかを判断する工程である。所定の位置まで移動しておらず、主走査を継続するとき、ステップＳ２〜ステップＳ４に移行する。所定の位置まで移動したので、主走査を終了するとき、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６は、終了判断工程に相当する。この工程は、機能液を塗布する予定の総ての場所に液滴を吐出したかを判断する工程である。機能液を塗布し、硬化する予定の場所があるときステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、改行工程に相当する。この工程は、ステージを副走査方向に移動する工程である。次にステップＳ２〜ステップＳ４に移行する。ステップＳ６の終了判断工程において、機能液を予定の範囲に総て塗布し、硬化したと判断するとき描画作業を終了する。

次に、図６及び図７を用いて、図５に示したステップと対応させて、描画方法を詳細に説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、ステップＳ１の給材工程〜ステップＳ４の照射工程に対応する図である。図６（ａ）に示すように、ステップＳ１において載置面６上に基板７が載置され固定される。次に、ステップＳ２の吐出工程において主走査制御部６７がキャリッジ１１を主走査方向１１ａに移動させる。そして、ノズル２０が所定の場所に位置するとき、吐出制御部６９がノズル２０から液滴２９を吐出させる。ステップＳ２と並行してステップＳ３の吹付工程が行われる。吹付制御部７４は吹付装置１４の吹出口２３から気流３８を基板７に向けて吹出させる。基板７上には着弾した液滴２９が位置しているので、気流３８は着弾した液滴２９にも吹き付けられる。

ステップＳ２及びステップＳ３と並行してステップＳ４の照射工程が行われる。光照射制御部７３は照射装置１５の照射窓２４から紫外光４７ａを基板７に向けて照射させる。照射窓２４と対向する場所に着弾した液滴２９が位置するとき、液滴２９に紫外光４７ａが照射される。そして、紫外光４７ａが照射された液滴２９は硬化する。

図６（ｂ）は基板を鉛直方向から見たときの模式図である。図６（ｂ）に示すように、ノズル２０と基板７とが主走査方向１１ａに相対移動する。そして、ノズル２０が通過した後には基板７に着弾した液滴２９が配列する。このとき、副走査方向４ａに配列したノズル２０の列の幅で主走査方向１１ａにノズル２０が移動可能な範囲の領域を吐出領域７６とする。換言すれば、吐出領域７６は１回のキャリッジ１１の主走査でノズル２０から吐出できる領域である。そして、吐出された液滴２９は吐出領域７６内に着弾する。

ノズル２０の主走査方向１１ａには吹出口２３が配置されている。吹出口２３の副走査方向４ａの幅で主走査方向１１ａに吹出口２３が移動可能な範囲の領域を吹出領域７７とする。換言すれば、１回のキャリッジ１１の走査で吹出口２３から気流３８を吹き出せる領域である。吹出領域７７は吐出領域７６より広い範囲を占めている。従って、吹付装置１４は基板７上に着弾した液滴２９に気流３８を吹き付けることができる。

吹出口２３の副走査方向４ａには照射窓２４が配置されている。照射窓２４の副走査方向４ａの幅で主走査方向１１ａに照射窓２４が移動可能な範囲の領域を照射領域７８とする。換言すれば、照射領域７８は１回のキャリッジ１１の走査で照射窓２４から紫外光４７ａを照射できる領域である。照射領域７８の副走査方向４ａの幅は吐出領域７６の副走査方向４ａの幅と同じ長さに設定されている。そして、照射領域７８は吐出領域７６と副走査方向４ａに隣接して位置するように、ノズル２０と照射窓２４とが配置されている。

従って、吐出制御部６９がノズル２０から液滴２９を吐出しながら、主走査制御部６７がキャリッジ１１を主走査方向１１ａに移動させる。そして、吹付制御部７４が吹出口２３から気流３８を吹出させるとき、気流３８は着弾した直後の液滴２９に吹き付けられる。一方、吐出領域７６と照射領域７８とは重なっていないので、着弾した直後の液滴２９に紫外光４７ａは照射されないようになっている。

図６（ｃ）はステップＳ５の走査判断工程とステップＳ７の改行工程に対応する図である。図６（ｃ）に示すように、ステップＳ５において、主走査制御部６７は基板７上に描画する描画領域７ａとノズル２０と対向する場所とを比較する。そして、ノズル２０と対向する場所が描画領域７ａの外側になるとき主走査を停止して、ステップＳ７の改行工程に移行する。ステップＳ７では副走査制御部６８が副走査駆動装置５６を駆動してステージ４を副走査方向４ａに移動させる。このとき、副走査制御部６８はステージ４に吐出領域７６の幅と同じ移動距離の移動をさせる。その結果、着弾した液滴２９は照射領域７８に移動する。吐出領域７６は着弾した液滴２９がない場所に移動する。ステップＳ７の改行工程の次にステップＳ２の吐出工程〜ステップＳ４の照射工程に移行する。

図７は、ステップＳ２の吐出工程〜ステップＳ４の照射工程に対応する図である。図７に示すように、吐出領域７６及び吹出領域７７ではステップＳ２の吐出工程及びステップＳ３の吹付工程が行われる。主走査制御部６７がキャリッジ１１を主走査方向１１ａに移動させて、吐出制御部６９がノズル２０から液滴２９を吐出させる。吹付制御部７４は吹付装置１４の吹出口２３から気流３８を基板７に向けて吹出させる。基板７上には着弾した液滴２９が位置しているので、気流３８は着弾した液滴２９にも吹き付けられる。基板７に液滴２９が着弾した後、液滴２９に気流３８を吹き付けて液滴２９の表面を硬化させる。そして、隣合う液滴２９が合体することを防止する。

ステップＳ２及びステップＳ３と並行して照射領域７８ではステップＳ４の照射工程が行われる。光照射制御部７３は照射装置１５の照射窓２４から紫外光４７ａを基板７に向けて照射させる。照射領域７８には着弾した液滴２９が位置している。液滴２９が照射窓２４と対向する場所を通過するとき、液滴２９に紫外光４７ａが照射される。そして、紫外光４７ａが照射された液滴２９は硬化する。

基板７に着弾した液滴２９が早く硬化するときには球に近くなり、遅く硬化するときには重力の影響を受けるので扁平に近くなる。そして、着弾した液滴２９を扁平な形状に硬化させるときには、着弾後に所定の時間を経過した後に光を照射して硬化させる。ステップＳ２の吐出工程にて基板７に着弾した液滴２９に紫外光４７ａが照射される間にステップＳ７の改行工程及びキャリッジ１１の移動する時間が経過する。従って、着弾した液滴２９を扁平な形状に硬化させることができる。

ステップＳ２〜ステップＳ７の工程を反復して行う。そして、ステップＳ６の終了判断工程において、制御装置５２が予定の範囲に総て塗布し、硬化したことを確認した後、描画作業を終了する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基板７に液滴２９が着弾した後、液滴２９に気流３８を吹き付けて液滴２９の表面を硬化させている。従って、隣り合う液滴２９が合体することを防止することができる。

（２）本実施形態によれば、液滴２９に紫外光４７ａを照射するまでの間にキャリッジ１１が基板７を主走査方向１１ａに移動する時間と、さらにステージ４が基板７を副走査方向４ａに移動する時間と、さらに着弾した液滴２９を照射装置１５が照射する場所まで移動する時間とが経過する。従って、液滴２９が扁平になってから硬化させることができる。

（３）本実施形態によれば、液滴２９の吐出と液滴２９の硬化とを並行して行うので、生産性良く描画することができる。

（４）本実施形態によれば、ヘッドユニット１３と吹付装置１４と照射装置１５とは同じキャリッジ１１に配置されている。ヘッドユニット１３と吹付装置１４と照射装置１５とを異なるキャリッジ１１に配置するときには、それぞれの装置を配置するキャリッジが必要となる。この場合に比べて、キャリッジを少なくできるので、製造し易い装置にすることができる。

（５）本実施形態によれば、吹出口２３から排出される気流３８がヘッドユニット１３から離れる方向に進行するので、気流３８が基板７と液滴吐出ヘッド１８との間に侵入し難くなる。気流３８が基板７と液滴吐出ヘッド１８との間に侵入するとき、ノズル２０から吐出された液滴２９が気流３８により曲がって飛行することがある。このとき、液滴２９の着弾位置が変動するので、液滴２９の着弾位置精度が悪くなる。本実施形態では気流３８が基板７と液滴吐出ヘッド１８との間に侵入し難い為、液滴２９の着弾位置が変動し難くなる。その結果、液滴吐出装置１は液滴２９の着弾位置精度を良くすることができる。

（第２の実施形態）
次に、液滴吐出装置の一実施形態について図８のキャリッジを示す模式平面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、図６（ｂ）に示した吐出領域７６と照射領域７８とが離れている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、図８に示したように液滴吐出装置８１は移動部としてのキャリッジ８２を備え、キャリッジ８２にはヘッドユニット１３が配置されている。ヘッドユニット１３の主走査方向１１ａの両側には吹付部としての吹付装置８３が配置され、吹付装置８３には気流３８を吹出す吹出口８４が形成されている。１回の走査で気流３８を吹き付ける場所を吐出領域８５とするとき、吐出領域８５の副走査方向４ａの幅は吐出領域７６の幅の２倍以上に設定されている。従って、吹付装置８３は着弾直後の液滴２９に加えて、改行後にも液滴２９に２回目の気流３８の吹きつけをすることができる。

吹付装置８３の主走査方向１１ａの両側には照射装置１５が配置されている。照射領域７８は吐出領域７６に対して副走査方向４ａに離れた場所に位置する。そして、基板７に着弾した液滴２９は副走査制御部６８により２回改行された後、照射領域７８に位置する。そして、照射領域７８に位置する液滴２９に照射装置１５より紫外光４７ａが照射される。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、基板７に着弾した液滴２９は副走査制御部６８により２回改行された後、照射装置１５により紫外光４７ａが照射される。従って、第１の実施形態において１回改行された後、照射装置１５により紫外光４７ａが照射される場合に比べて、着弾した液滴２９が硬化されるまで放置される時間が長くなっている。その結果、液滴２９をさらに扁平な形状に形成することができる。

（２）本実施形態によれば、基板７に着弾した液滴２９に紫外光４７ａが照射される２回の走査の間に吹付装置８３から気流３８が吹き付けられる。従って、液滴２９をさらに乾燥させることができる為、少ない光量の紫外光４７ａで液滴２９を固化させることができる。その結果、照射装置１５が照射する光量を減らすことができるので、省資源な装置にすることができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、基板７に液滴２９を吐出した。液滴２９が吐出されるワークは基板７に限らない。ワークは立体形状でも良い。基板７に電子素子を実装した電子基板でもよい。他にも金属、樹脂等のシートでも良い。各種のワークに所定のパターンを描画することができる。

（変形例２）
前記第１の実施形態では、空気を流動させて気流３８を形成したが、空気以外の気体を用いて気流３８を形成しても良い。基板７や機能液２６を酸化させたくない場合には、窒素、アンモニアガス等の酸素を含まないガスや不活性ガスを用いても良い。酸化膜が形成され難くすることができる。

（変形例３）
前記第１の実施形態では、送風ファン３４及び送風ファン４２に軸流ファンを用いたが、他の形態のファンを採用しても良い。遠心ファン、斜流ファン、シロッコファン、クロスフローファン等の各種形態のファンを用いることができる。さらに、圧縮した気体を収納したタンクを用意して、タンクから圧縮した気体を吹付けても良い。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、ステージ４を用いて基板７を移動した。基板７の代わりにシート状のワークをもちいるときには、移動部としてのプラテンとローラーとを用いてシートを移動しても良い。小型の装置にすることができる。

（変形例５）
前記第１の実施形態では、紫外光４７ａを発光する素子にＬＥＤ素子４８ａを採用したが、紫外線ランプを採用しても良い。同様に液滴２９を硬化することができる。

（変形例６）
前記第２の実施形態では、２回の改行後に液滴２９に紫外光４７ａを照射したが、３回以上の改行後に紫外光４７ａを照射しても良い。液滴２９をさらに扁平な形状に形成することができる。

１，８１…液滴吐出装置、４…移動部としてのステージ、４ａ…副走査方向、５…移動部としての副走査位置検出装置、７…ワークとしての基板、１１，８２…移動部としてのキャリッジ、１１ａ…主走査方向、１２…移動部としての主走査位置検出装置、１３…吐出部としてのヘッドユニット、１４，８３…吹付部としての吹付装置、１８…吐出部としての液滴吐出ヘッド、２０…ノズル、２６…液状体としての機能液、２９…液滴、３８…気流、４７…照射部としての照射装置、４７ａ…光としての紫外光、５５…移動部としての主走査駆動装置、５６…移動部としての副走査駆動装置、５７…吐出部としてのヘッド駆動回路、６７…移動部としての主走査制御部、６８…移動部としての副走査制御部、６９…吐出部としての吐出制御部、７３…照射部としての光照射制御部、７４…吹付部としての吹付制御部。

Claims (4)

1. ノズルからワークに光硬化性の液状体からなる液滴を吐出する吐出部と、
   前記ワークに着弾した前記液滴に気流を吹き付ける吹付部と、
   前記ワークに着弾した前記液滴に光を照射する照射部と、
   前記ワークに対して、前記吐出部と前記吹付部と前記照射部とを相対移動させる移動部と、を有し、
   前記ノズルから前記液滴を吐出するときに前記移動部が前記ワークと前記吐出部とを相対移動させる方向を主走査方向とするとき、前記吹付部は前記主走査方向に配置され、
   前記照射部は前記ノズルの主走査方向と直交する方向にずれた場所に配置されていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置であって、
   前記移動部は、前記吐出部と前記吹付部と前記照射部との互いの相対位置を変えることなく、前記ワークに対して相対移動させることを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項２に記載の液滴吐出装置であって、
   前記吹付部は、前記吐出部から離れる方向に前記気流を進行させることを特徴とする液滴吐出装置。
4. ワークとノズルとを主走査方向に相対移動しながら、前記ノズルから前記ワークに光硬化性の液状体からなる液滴を吐出する吐出工程と、
   前記ワークに着弾した前記液滴に気流を吹き付ける吹付工程と、
   前記主走査方向と交差する副走査方向に前記ワークと前記ノズルとを相対移動する改行工程と、
   前記ワークに着弾した前記液滴に光を照射する照射工程と、を有し、
   前記吐出工程にて吐出された前記液滴は、前記吹付工程と前記改行工程と前記照射工程とを経て硬化され、前記吐出工程と前記吹付工程と前記照射工程とは少なくとも一部が並行して行われることを特徴とする描画方法。

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