JP2013129139A - 描画方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】紫外線照射装置の小型化により低コスト化を図った液滴吐出装置を用いて、塗布した液状体を十分に硬化し得る描画方法を提供する。
【解決手段】ヘッドユニット13を往路方向(X(+)方向)に走査させながら描画をおこなう時に、ヘッドユニット13の進行方向に対して後方側の側面にスペーサー部材18bを介して設置された第4紫外線照射装置15dにより第2の領域32bの吐出ヘッド33C,33Dから吐出された液状体に対する紫外線照射の開始は、第1の領域32aの吐出ヘッド33A,33Bから吐出された液状体に対する第2紫外線照射装置15bによる紫外線照射開始よりも遅れる。このため、吐出ヘッド33C,33Dから吐出させる液状体の液滴量を、吐出ヘッド33A,33Bから吐出させる液状体の液滴量よりも小さくする。これにより、記録媒体に着弾した液状体を濡れ広がりのバランスをとりながら硬化することができる。
【選択図】図6

Description

本発明は、描画方法に関し、特に、液滴吐出装置を用いて記録媒体に紫外線硬化型の液状体を吐出させて描画をおこなう描画方法に関する。
紫外線の照射を受けることによって硬化する液状体を記録媒体に向けて吐出させて塗布し、塗布された液状体に紫外線を照射して硬化させることにより描画をおこなう液滴吐出装置が知られている。このような液滴吐出装置は、例えば、液状体を液滴として吐出する複数のノズルを備えた吐出ヘッドと、吐出ヘッドを保持するヘッド保持部材と、ヘッド保持部材を主走査方向に移動させる主走査方向変位装置と、記録媒体を主走査方向と交差する副走査方向に移動させる副走査方向変位装置と、記録媒体に塗布された液状体に紫外線を照射する紫外線照射装置と、を有している。吐出ヘッドが保持されたヘッド保持部材の主走査方向の両側面に紫外線照射装置が配置され、吐出ヘッドを主走査方向に走査させながら記録媒体に吐出させた液状体に向けて紫外線を照射することができる構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−313445号公報
上記した構成の液滴吐出装置では、近年、描画能力を高くするため吐出ヘッドのノズル数やノズル列数、あるいは吐出ヘッド数を多くする傾向があり、これに伴って、紫外線照射装置の大型化が必要となる。このように紫外線照射装置が大型化すると紫外線照射装置の放熱対策が困難になり、紫外線照射装置が高額なものとなって液滴吐出装置のコストが増大してしまうという課題があった。
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]本適用例に係る描画方法は、紫外線の照射を受けて硬化する性質を有する液状体を記録媒体に向けて吐出する複数のノズルを備えた吐出ヘッドと、ヘッド保持面に複数の前記吐出ヘッドを保持するヘッド保持部材と、前記記録媒体に対する前記ヘッド保持部材の位置を、主走査方向に沿った第1の方向と、前記第1の方向の反対方向の第2の方向に往復移動させる主走査方向変位装置と、前記ヘッド保持部材に対する前記記録媒体の位置を前記主走査方向と交差する副走査方向に間欠的に変化させる副走査方向変位装置と、前記ヘッド保持部材の前記第1の方向側及び前記第2の方向側の両側面に配置され前記記録媒体に吐出された前記液状体に紫外線を照射する第1〜第4紫外線照射装置であって、前記第1の方向側の側面を前記副走査方向に二分割した領域の一方に配置された第1紫外線照射装置と、前記第2の方向側の側面の前記第1紫外線照射装置と重なる領域に配置された第2紫外線照射装置と、前記第1の方向側の前記副走査方向に分割した領域の他方に配置された第3紫外線照射装置と、前記第2の方向側の側面の前記第3紫外線照射装置と重なる領域に配置された第4紫外線照射装置と、を備え、前記ヘッド保持部材の前記第1の方向側の側面における前記第1紫外線照射装置及び前記第3紫外線照射装置のいずれか一方と、前記第2の方向側の側面における前記第2紫外線照射装置及び前記第4紫外線照射装置のいずれか一方とは、前記第1の方向側の側面または前記第2の方向側の側面との間にスペーサー部材を介して設置され、複数の前記吐出ヘッドが、前記ヘッド保持部材の前記ヘッド保持面の前記主走査方向の前記第1紫外線照射装置及び前記第2紫外線照射装置と重なる第1の領域をさらに前記主走査方向に二分割した2領域と、前記ヘッド保持面の前記主走査方向の前記第3紫外線照射装置及び前記第4紫外線照射装置と重なる第2の領域をさらに前記主走査方向に二分割した2領域とのそれぞれに前記副走査方向に重ならないように配置された液滴吐出装置を用いた描画方法であって、前記ヘッド保持部材を前記主走査方向に走査させながら前記吐出ヘッドから前記液状体を前記記録媒体に向けて吐出させる描画動作において、前記第1の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる前記液状体の液滴量と、前記第2の領域から吐出させる前記液状体の液滴量とを異なせることを特徴とする。
本適用例の液滴吐出装置を用いて描画を行う場合、ヘッド保持部材を主走査方向の例えば第2の方向側に走査させながら描画するときには、吐出ヘッドから吐出されて記録媒体に着弾した液状体に対して、ヘッド保持部材の第1の方向及び第2の方向の両側面のうち、進行方向に対してヘッド保持部材の後方に位置する第1の方向側の側面を副走査方向に二分割した領域にそれぞれ配置された第1紫外線照射装置及び第3紫外線照射装置により紫外線照射が行なわれる。ここで、第1紫外線照射装置及び第3紫外線照射装置のいずれか一方は、第1の方向側の側面との間にスペーサー部材を介して設置されているので、他方のスペーサー部材を介さずに設置された他方の紫外線照射装置よりも記録媒体に着弾した液状体に紫外線照射を行うまでの時間がかかる。
同様に、ヘッド保持部材を第1の方向側に走査させながら描画するときには、記録媒体に着弾した液状体の液滴に対して、ヘッド保持部材の進行方向に対して後方に位置する第2の方向側の側面を副走査方向に二分割した領域にそれぞれ配置された第2紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置により紫外線照射が行なわれる。ここでも、第2紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置のいずれか一方は、第2の方向側の側面との間にスペーサー部材を介して設置されているので、他方のスペーサー部材を介さずに設置された紫外線照射装置よりも記録媒体に着弾した液状体に紫外線照射を行うまでの時間がかかる。
また、ヘッド保持部材のヘッド保持面において、第1紫外線照射装置及び第2紫外線照射装置と主走査方向に重なる第1の領域をさらに主走査方向に二分割した2領域と、第3紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置と主走査方向に重なる第2の領域をさらに主走査方向に二分割した2領域とのそれぞれには、複数の吐出ヘッドが副走査方向に重ならないように配置されている。これにより、第1の領域及び第2の領域のそれぞれ配置された複数の吐出ヘッドごとにも、第1〜第4紫外線照射装置のうち、描画動作中に対応する紫外線照射装置により記録媒体に着弾した液状体に紫外線照射を行なうまでの時間に差が生じる。
この液滴吐出装置の描画動作において、本適用例では、第1の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる前記液状体の液滴量と、前記第2の領域から吐出させる前記液状体の液滴量とを異ならせている。即ち、描画を行なう際のヘッド保持部材の走査方向(第1の方向、または第2の方向)、及び、そのときにヘッド保持部材の進行方向に対して後方に位置する方の側面に配置された第1紫外線照射装置及び第3紫外線照射装置、または、第2紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置が、ヘッド保持部材との間にスペーサー部材を介して設置されているか否かに応じて、第1の領域または第2の領域にそれぞれ配置された各吐出ヘッドから吐出させる液滴量を異ならせる。
これにより、各吐出ヘッドから記録媒体に吐出して着弾させた液状体に対して第1紫外線照射装置〜第4紫外線照射装置のいずれかにより紫外線照射が行なわれる時間差を考慮して各吐出ヘッド毎に吐出する液滴量を調整することにより、記録媒体に着弾させた液状体が硬化するまでの濡れ広がり量を制御することができる。
本適用例の液滴吐出装置は、ヘッド保持部材の第1の方向及び第2の方向の両側面において、副走査方向に二分割した領域のそれぞれに第1紫外線照射装置及び第3紫外線照射装置、または、第2紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置を設ける構成としているので、一つの紫外線照射装置が従来よりも小型化され、放熱対策の難しさから著しい高額化を招く紫外線照射装置の大型化を回避できるので、液滴吐出装置の装置コストを低減することができる。したがって、小型化された第1紫外線照射装置及び第2紫外線照射装置により低コスト化が図られた液滴吐出装置を用いて、複数の吐出ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に着弾させた液状体の濡れ広がり量を制御して所望の描画を行なうことが可能な描画方法を提供することができる。
[適用例2]上記適用例に記載の描画方法において、前記描画動作において、前記ヘッド保持面の前記第1の領域及び前記第2の領域のうち、前記ヘッド保持部材の進行方向に対して後方に位置する側面に配置された前記スペーサー部材と前記主走査方向に重なる方の前記第1の領域または前記第2の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる液滴量よりも、他方の前記第1の領域または前記第2の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる液滴量の方が大きいことが好ましい。
本適用例の描画方法によれば、描画動作時にヘッド保持部材の進行方向に対して後方に位置する側面に配置される第1紫外線照射装置及び第3紫外線照射装置、または、第2紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置のうち、スペーサー部材を介してヘッド保持部材の側面に設置されることにより記録媒体に着弾させた液状体に紫外線照射を行うまでに時間がかかる方の領域に配置された吐出ヘッドから吐出させる液滴量よりも、スペーサー部材を介さずヘッド保持部材の側面に設置されることにより記録媒体に着弾させた液状体に紫外線照射が直ぐに行なわれる領域に配置された吐出ヘッドから吐出させる液滴量の方が大きい。
ほとんどの紫外線硬化型の液状体は、記録媒体に着弾させる液滴量が大きいほど多くの紫外線照射が必要になる。本適用例では、直ぐに硬化させることができる方の記録媒体上の液状体の液滴量を、直ぐには硬化させられない方の液滴量よりも大きくしているので、記録媒体に着弾した液滴それぞれの濡れ広がりを適度に抑え、バランスのとれた描画を行なうことができる。
したがって、一つの紫外線照射装置(第1紫外線照射装置〜第4紫外線照射装置)の小型化を図ることにより液滴吐出装置のコスト低減を図りながら、複数の吐出ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に着弾させた液状体の液滴を、十分に、且つ、バランスよく硬化させることができるので、高精細な描画を行なうことが可能になる。
[適用例3]上記適用例に係る描画方法において、前記描画動作において、前記第1紫外線照射装置の紫外線照度と前記第3紫外線照射装置の紫外線照度とを異ならせ、前記第2紫外線照射装置の紫外線照度と前記第4紫外線照射装置の紫外線照度とを異ならせることを特徴とする。
本適用例によれば、第1紫外線照射装置、第2紫外線照射装置、第3紫外線照射装置、及び、第4紫外線照射装置のそれぞれを、一走査方向の描画における各吐出ヘッドからの液滴量や、スペーサー部材の有無により記録媒体に着弾させた液状体に紫外線照射を行うまでに掛かる時間の差、あるいは、描画に用いる液状体の濡れ広がり性や硬化特性などの諸特性に応じて、記録媒体に液滴として吐出させて着弾させた液状体を所望の状態で硬化させるように制御することができる。したがって、一走査方向の描画において吐出させる液状体の液滴量を変化させて、または、硬化特性などの諸特性の異なる種々の液状体を用いて、所望の描画を行なえる描画方法を提供することができる。
[適用例4]上記適用例に係る描画方法において、前記描画動作において、前記第1紫外線照射装置、前記第2紫外線照射装置、前記第3紫外線照射装置、及び前記第4紫外線照射装置のうち、前記スペーサー部材を介して設置された紫外線照射装置の紫外線照度の方が、他方の紫外線照射装置の紫外線照度よりも大きいことが好ましい。
本適用例によれば、描画動作時にヘッド保持部材の進行方向に対して後方に位置する側面に配置される第1紫外線照射装置及び第3紫外線照射装置、または、第2紫外線照射装置及び第4紫外線照射装置のうち、スペーサー部材を介してヘッド保持部材の側面に設置されることにより、スペーサー部材を介さずヘッド保持部材の側面に設置された方の紫外線照射装置よりも記録媒体に着弾させた液状体に紫外線照射を行うまでに時間がかかる方の紫外線照射装置の紫外線照度の方が大きい。即ち、記録媒体に着弾させた液状体に直ぐに硬化させることができる方の紫外線照射装置の紫外線照度よりも、直ぐには硬化させられない方の紫外線照射装置の紫外線照度を大きくしているので、記録媒体に着弾した液滴それぞれの濡れ広がりを適度に抑え、バランスのとれた描画を行なうことができる。
したがって、一つの紫外線照射装置(第1紫外線照射装置〜第4紫外線照射装置)の小型化を図ることにより液滴吐出装置のコスト低減を図りながら、複数の吐出ヘッドのノズルから吐出され記録媒体に着弾させた液状体の液滴を、十分に、且つ、バランスよく硬化させることができるので、高精細な描画を行なうことが可能になる。
第1実施形態における液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。 第1実施形態におけるキャリッジを説明するものであり、(a)は、図1中のA視方向に見たときの正面図、(b)は、底面側から見たときの平面図。 第1実施形態における吐出ヘッドの底面図。 第1実施形態における吐出ヘッドの正断面図。 第1実施形態における液滴吐出装置の概略構成を示すブロック図。 第1実施形態における液滴吐出装置の描画動作を図1中のA視方向に見て示す説明図。 第1実施形態における描画処理の流れを示すフローチャート。 液滴吐出装置のキャリッジの変形例を底面側から見たときの平面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異なっていることがある。
(第1実施形態)
〔液滴吐出装置〕
まず、本実施形態で用いる液滴吐出装置について説明する。図1は、第1実施形態における液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。また、図2は、本実施形態におけるヘッド保持部材としてのキャリッジを説明するものであり、(a)は、図1中のA視方向に見たときの正面図、(b)は、底面側からみたときの平面図である。また、図3は、本実施形態における吐出ヘッドの底面図である。また、図4は、吐出ヘッドの正断面図である。
また、図5は、本実施形態における液滴吐出装置の概略構成を示すブロック図である。
図1において、本実施形態における液滴吐出装置1は、副走査方向変位装置としてのワーク搬送装置3と、ヘッド保持部材としてのキャリッジ7と、主走査方向変位装置としてのキャリッジ搬送装置11と、を有している。
キャリッジ7には、ヘッドユニット13と、第1紫外線照射装置15a、第2紫外線照射装置15b、第3紫外線照射装置15c(図2参照)、及び第4紫外線照射装置15dと、が設けられている。
液滴吐出装置1では、ヘッドユニット13と記録媒体としてのワークWとの平面視での相対位置を変化させつつ、ヘッドユニット13から液状体を液滴として吐出させることによって、ワークWに液状体で所望のパターンを描画することができる。なお、図中のY方向はワークWの移動方向(副走査方向)を示し、X方向は平面視でY方向とは直交する方向(主走査方向)を示している。また、X方向及びY方向によって規定されるXY平面と直交する方向は、Z方向として規定される。
このような液滴吐出装置1は、例えば、樹脂フィルムなどのように、液状体が浸透しにくい非吸収性の記録媒体への描画に適用することができる。
また、液滴吐出装置1を、例えば、液晶表示パネル等に用いられるカラーフィルターの製造や、有機EL(Electro Luminescence)装置の製造などに適用することもできる。
赤、緑及び青の3色のフィルターエレメントを有するカラーフィルターの場合、液滴吐出装置1は、例えば、基板に赤、緑及び青の各着色層を形成する工程で好適に使用され得る。この場合、ヘッドユニット13から各着色層に対応する各液状体を、ワークWに液滴として吐出させることによって、ワークWに赤、緑及び青のそれぞれのフィルターエレメントのパターンが描画される。
また、有機EL装置の製造では、例えば、赤、緑及び青の画素ごとに、各色に対応する機能層(有機層)を形成する工程で好適に使用され得る。この場合、ヘッドユニット13から各色の機能層に対応する各液状体を、ワークWに液滴として吐出させることによって、ワークWに赤、緑及び青のそれぞれの機能層のパターンが描画される。
ここで、液滴吐出装置1の各構成について、詳細を説明する。
ワーク搬送装置3は、図1に示すように、定盤21と、ガイドレール23aと、ガイドレール23bと、ワークテーブル25と、を有している。
定盤21は、例えば石などの熱膨張係数が小さい材料で構成されており、Y方向に沿って延びるように据えられている。ガイドレール23a及びガイドレール23bは、定盤21の上面21a上に配設されている。ガイドレール23a及びガイドレール23bは、それぞれ、Y方向に沿って延在している。ガイドレール23aとガイドレール23bとは、互いにX方向に隙間をあけた状態で並んでいる。
ワークテーブル25は、ガイドレール23a及びガイドレール23bを挟んで定盤21の上面21aに対向した状態で設けられている。ワークテーブル25は、定盤21から浮いた状態でガイドレール23a及びガイドレール23b上に載置されている。ワークテーブル25は、ワークWが載置される面である載置面25aを有している。載置面25aは、定盤21側とは反対側(上側)に向けられている。ワークテーブル25は、ガイドレール23a及びガイドレール23bによってY方向に沿って案内され、定盤21上をY方向に沿って往復移動可能に構成されている。
ワークテーブル25は、図示しない移動機構及び動力源によって、Y方向に往復動可能に構成されている。移動機構としては、例えば、ボールねじやリニアガイドなどを利用した機構が採用され得る。また、本実施形態では、ワークテーブル25をY方向に沿って移動させるための動力源として、図示しないワーク搬送モーターが採用されている。ワーク搬送モーターとしては、ステッピングモーター、サーボモーター、リニアモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
ワーク搬送モーターからの動力は、移動機構を介してワークテーブル25に伝達される。これにより、ワークテーブル25は、ガイドレール23a及びガイドレール23bに沿って、すなわちY方向に沿って往復移動することができる。つまり、ワーク搬送装置3は、ワークテーブル25の載置面25aに載置されたワークWを、Y方向に沿って往復移動させることができる。以下において、Y(−)側の向きをヘッドユニット13の上流側、Y(+)側の向きをヘッドユニット13の下流側とする。
図2に示すように、ヘッドユニット13は、ヘッドプレート31と、複数の吐出ヘッド33A〜33Dと、を有している。本実施形態では、4つの吐出ヘッド33A〜33Dを有している。
各吐出ヘッド33A〜33Dは、底面図である図3に示すように、ノズル面35を有している。ノズル面35には、複数のノズル37が形成されている。なお、図3では、ノズル37をわかりやすく示すため、ノズル37が誇張され、且つノズル37の個数が減じられている。
吐出ヘッド33において、複数のノズル37は、Y方向に沿って配列する4本のノズル列39を構成している。4本のノズル列39は、X方向に互いに隙間をあけた状態で並んでいる。各ノズル列39において、複数のノズル37は、Y方向に沿って所定のノズル間隔Pで形成されている。
以下において、4本のノズル列39のそれぞれが識別される場合に、ノズル列39a、ノズル列39b、ノズル列39c及びノズル列39dという表記が用いられる。
吐出ヘッド33A〜33Dにおいて、ノズル列39aとノズル列39bとは、互いにY方向にP/2の距離だけずれている。ノズル列39c及びノズル列39dも、互いにY方向にP/2の距離だけずれている。
キャリッジ7は、ヘッドユニット13と、ヘッドユニット13の主走査方向(X方向)の面側にそれぞれ取り付けられた第1紫外線照射装置15a、第2紫外線照射装置15b、及び第3紫外線照射装置15c、第4紫外線照射装置15dとから構成される。
また、第1紫外線照射装置15a、第2紫外線照射装置15b、第3紫外線照射装置15c、及び第4紫外線照射装置15dは、紫外光41a,41b,41c,41dを発する光源45a,45b,45c,45dをそれぞれ有している。光源45a〜45dからの紫外光41a〜41dは、吐出ヘッド33からワークWに吐出された液状体53の硬化を促進させる。液状体53は、紫外光41a〜41dの照射を受けると、硬化が促進する。
図4に示すように、吐出ヘッド33A〜33Dは、ノズルプレート46と、キャビティープレート47と、振動板48と、複数の圧電素子49と、を有している。
ノズルプレート46は、ノズル面35を有している。複数のノズル37は、ノズルプレート46に設けられている。
キャビティープレート47は、ノズルプレート46のノズル面35とは反対側の面に設けられている。キャビティープレート47には、複数のキャビティー51が形成されている。各キャビティー51は、各ノズル37に対応して設けられており、対応する各ノズル37に連通している。各キャビティー51には、図示しないタンクから液状体53が供給される。
振動板48は、キャビティープレート47のノズルプレート46側とは反対側の面に設けられている。振動板48は、Z方向に振動(縦振動)することによって、キャビティー51内の容積を拡大したり、縮小したりする。
複数の圧電素子49は、それぞれ、振動板48のキャビティープレート47側とは反対側の面に設けられている。各圧電素子49は、各キャビティー51に対応して設けられており、振動板48を挟んで各キャビティー51に対向している。各圧電素子49は、駆動信号に基づいて、伸長する。これにより、振動板48がキャビティー51内の容積を縮小する。このとき、キャビティー51内の液状体53に圧力が付与される。その結果、ノズル37から、液状体53が液滴55として吐出される。吐出ヘッド33A〜33Dによる液滴55の吐出法は、インクジェット法の1つである。インクジェット法は、塗布法の1つである。
図2において、ヘッドユニット13の主走査方向の両側面のうち、往路方向(X(+)方向)の側面を副走査方向に二分割した領域には、第1紫外線照射装置15a及び第3紫外線照射装置15cが配置され、復路方向(X(−)方向)の側面を副走査方向に二分割した領域には、第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dが配置されている。本実施形態では、第1紫外線照射装置15aと第2紫外線照射装置15bとが主走査方向において重なる位置に配置され、第3紫外線照射装置15cと第4紫外線照射装置15dとが主走査方向に重なる位置に配置されている。また、第3紫外線照射装置15cはヘッドユニット13の往路方向(X(+)方向)の側面にスペーサー部材18aを介して設置され、第4紫外線照射装置15dは復路方向(X(−)方向)の側面にスペーサー部材18bを介して設置されている。
第1紫外線照射装置15a、第2紫外線照射装置15b、第3紫外線照射装置15c、及び、第4紫外線照射装置15dのそれぞれは、紫外光41a,41b,41c,41dを発する光源45a,45b,45c,45dを有している。光源45a〜45dからの紫外光41a〜41dは、吐出ヘッド33A〜33Dのノズルから吐出された液状体53の硬化を促進させる。液状体53は、紫外光41a〜41dの照射を受けると、硬化が促進する。
光源45a〜45dとしては、例えば、LED、LD、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ等の種々の光源45a〜45dが採用され得る。
上記の構成を有する吐出ヘッド33A〜33Dのそれぞれは、図2に示すように、ノズル面35がヘッドプレート31から突出した状態で、ヘッドプレート31に支持されている。キャリッジ7は、図2に示すように、ヘッドユニット13を支持している。ここで、ヘッドユニット13は、ノズル面35がZ方向の下方に向けられた状態でキャリッジ7に支持されている。
ここで、複数の吐出ヘッド33A〜33Dの配置について詳細に説明する。図2(b)に示すように、本実施形態では、キャリッジ7に保持されたヘッドプレート31の吐出ヘッド保持面31aには、主走査方向(X方向)において第1紫外線照射装置15a及び第2紫外線照射装置15bと重なる第1の領域32aと、主走査方向(X方向)において第3紫外線照射装置15c及び第4紫外線照射装置15dと重なる第2の領域32bとに、吐出ヘッド33A〜33Dが意図的に分けて配置される。本実施形態では、第1の領域32aに吐出ヘッド33Aと吐出ヘッド33Bとが、主走査方向及び副走査方向において重ならない位置に配置され、第2の領域32bに吐出ヘッド33Cと吐出ヘッド33Dとが、主走査方向及び副走査方向に重ならない位置に配置されている。
上記構成により、ワークWには、第1の領域32aの吐出ヘッド33A,33B、及び、第2の領域32bの吐出ヘッド33C,33Dのそれぞれから液状体53が塗布され得る。
なお、図4に示すように、本実施形態では、縦振動型の圧電素子49が採用されているが、液状体53に圧力を付与するための加圧手段は、これに限定されず、例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した撓み変形型の圧電素子も採用され得る。また、加圧手段としては、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなども採用され得る。さらに、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって液状体に圧力を付与する構成も採用され得る。
本実施形態に示す液状体53として、光の照射を受けることによって硬化が促進する液状体53が採用されている。本実施形態では、液状体53の硬化を促進させる光として紫外光41a及び紫外光41bが採用されている。
液状体53は、樹脂材料、光重合開始剤及び溶媒を、成分として含んでいる。これらの成分に、顔料や染料等の色素や、親液性や撥液性等の表面改質材料などの機能性材料を添加することによって固有の機能を有する液状体53を生成することができる。顔料や染料等の色素を含有する液状体53は、例えば、ワークWに描画する画像を形成するための液状体53として採用され得る。以下において、ワークWに描画する画像を形成するための液状体53は、画像塗料と呼ばれる。
また、液状体53の成分としての樹脂材料に、例えば、アクリル系の樹脂材料などの光透過性を有する樹脂材料を採用することによって、光透過性を有する液状体53を構成することができる。このような光透過性を有する液状体53は、例えば、クリアインクとしての用途が考えられる。以下において、光透過性を有する液状体53は、透光塗料と呼ばれる。
クリアインクの用途としては、例えば、画像を被覆するオーバーコート層としての用途や、画像を形成する前の下地層としての用途などが考えられる。以下において、下地層として適用される液状体53は、下地塗料と呼ばれる。
下地塗料としては、透光塗料だけでなく、透光塗料に種々の顔料を添加した液状体53を採用することもできる。例えば、白色を呈する液状体53や、金属的な光沢(メタリック)を示す液状体53なども、下地塗料として採用され得る。
液状体53における樹脂材料は、樹脂膜を形成する材料である。このような樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによってポリマーとなる材料であれば特に限定されない。樹脂材料としては、粘性が小さいものが好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。さらに、樹脂材料としては、モノマーの形態であることが一層好ましい。
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る。光重合開始剤としては、例えば、ベンジルジメチルケタールなどが採用され得る。本実施形態では、光重合開始剤として、ラジカル型の光重合開始剤が採用されている。ラジカル型の光重合開始剤としては、例えば、チバ・ジャパン(株)社製のイルガキュア819などが採用され得る。
溶媒は、樹脂材料の粘度を調整するためのものである。
図1に示すように、キャリッジ搬送装置11は、架台101と、ガイドレール103と、を有している。
架台101は、X方向に延在しており、ワーク搬送装置3をX方向にまたいでいる。架台101は、ワークテーブル25の定盤21側とは反対側で、ワーク搬送装置3に対向している。架台101は、一対の支柱107によって支持されている。一対の支柱107は、定盤21を挟んでX方向に互いに対峙する位置に設けられている。
なお、以下においては、一対の支柱107のそれぞれを識別する場合に、支柱107a及び支柱107bという表記が用いられる。支柱107a及び支柱107bは、それぞれ、ワークテーブル25よりもZ方向の上方に突出している。これにより、架台101とワークテーブル25との間には、隙間が保たれている。
ガイドレール103は、架台101の定盤21側に設けられている。ガイドレール103は、X方向に沿って延在しており、架台101のX方向における幅にわたって設けられている。
前述したキャリッジ7は、ガイドレール103に支持されている。キャリッジ7がガイドレール103に支持された状態において、吐出ヘッド33A〜33Dの各ノズル面35は、Z方向においてワークテーブル25側に向いている(図2〜4を参照)。キャリッジ7は、ガイドレール103によってX方向に沿って案内され、X方向に往復動可能な状態でガイドレール103に支持されている。なお、平面視で、キャリッジ7がワークテーブル25に重なっている状態において、ノズル面35とワークテーブル25の載置面25aとは、互いに隙間を保った状態で対向する。
キャリッジ7は、図示しない移動機構及び動力源によって、X方向に往復動可能に構成されている。移動機構としては、例えば、ボールねじやリニアガイドなどを利用した機構が採用され得る。また、本実施形態では、キャリッジ7をX方向に沿って移動させるための動力源として、図示しないキャリッジ搬送モーターが採用されている。キャリッジ搬送モーターとしては、ステッピングモーター、サーボモーター、リニアモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
キャリッジ搬送モーターからの動力は、移動機構を介してキャリッジ7に伝達される。これにより、キャリッジ7は、ガイドレール103に沿って、すなわちX方向に沿って往復移動することができる。つまり、キャリッジ搬送装置11は、キャリッジ7に支持されたヘッドユニット13を、X方向に沿って往復移動させることができる。以下において、X(+)側の方向への移動を往路移動、X(−)側の方向への移動を復路移動とする。
上記の構成を有する液滴吐出装置1では、吐出ヘッド33をワークWに対向させた状態で、吐出ヘッド33とワークWとを相対的に往復移動させながら、吐出ヘッド33から液滴55を吐出させることによって、ワークWへのパターンの描画が行われる。
液滴吐出装置1は、図5に示すように、上記の各構成の動作を制御する制御部111を有している。制御部111は、CPU(Central Processing Unit)113と、駆動制御部115と、メモリー部117と、を有している。駆動制御部115及びメモリー部117は、バス119を介してCPU113に接続されている。
また、液滴吐出装置1は、キャリッジ搬送モーター121と、ワーク搬送モーター123と、入力装置129と、表示装置131と、を有している。
キャリッジ搬送モーター121、及びワーク搬送モーター123は、それぞれ、入出力インターフェイス133とバス119とを介して制御部111に接続されている。また、入力装置129及び表示装置131も、それぞれ、入出力インターフェイス133とバス119とを介して制御部111に接続されている。
キャリッジ搬送モーター121は、キャリッジ7を駆動するための動力を発生させる。ワーク搬送モーター123は、ワークテーブル25を駆動するための動力を発生させる。
入力装置129は、各種の加工条件を入力する装置である。表示装置131は、加工条件や、作業状況を表示する装置である。液滴吐出装置1を操作するオペレーターは、表示装置131に表示される情報を確認しながら、入力装置129を介して種々の情報を入力することができる。
なお、吐出ヘッド33A〜33D、第1紫外線照射装置15a、第2紫外線照射装置15b、第3紫外線照射装置15c、及び、第4紫外線照射装置15dは、それぞれ、入出力インターフェイス133とバス119とを介して制御部111に接続されている。
CPU113は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。駆動制御部115は、各構成の駆動を制御する。メモリー部117は、RAM(Random Access Memory)や、ROM(Read Only Memory)などを含んでいる。メモリー部117には、液滴吐出装置1における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト135を記憶する領域や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部137などが設定されている。データ展開部137に展開されるデータとしては、例えば、描画すべきパターンが示される描画データや、描画処理等のプログラムデータなどが挙げられる。
駆動制御部115は、モーター制御部141、吐出制御部145、第1照射制御部146、第2照射制御部147、第3照射制御部148、第4照射制御部149、及び、表示制御部151を有している。
モーター制御部141は、CPU113からの指令に基づいて、キャリッジ搬送モーター121の駆動と、ワーク搬送モーター123の駆動とを、個別に制御する。
吐出制御部145は、CPU113からの指令に基づいて、吐出ヘッド33の駆動を制御する。
第1照射制御部146、第2照射制御部147、第3照射制御部148、及び第4照射制御部149は、CPU113からの指令に基づいて、第1紫外線照射装置15a、第2紫外線照射装置15b、第3紫外線照射装置15c、及び第4紫外線照射装置15dにおける光源45a,45b,45c,45dそれぞれの発光状態を制御する。
表示制御部151は、CPU113からの指令に基づいて、表示装置131の駆動を制御する。
〔描画方法〕
次に、液滴吐出装置1における描画方法について説明する。図6は、第1実施形態における液滴吐出装置の描画動作を図1中のA視方向に見て示す説明図である。また、図7は、第1実施形態における描画処理の流れを示すフローチャートである。
まず、図5に沿って、液滴吐出装置1における描画処理について説明する。
図5において、液滴吐出装置1では、制御部111が入力装置129から入出力インターフェイス133及びバス119を介して描画データを受け取ると、CPU113によって図7に示す描画処理が開始される。
ここで、描画データは、液状体53でワークWに描画すべきパターンを指示するものであり、描画すべきパターンがビットマップ状に表現されている。ワークWへのパターンの描画は、吐出ヘッド33をワークWに対向させた状態で、吐出ヘッド33A〜33Dが設けられたヘッドユニット13を保持するキャリッジ7とワークWとを相対的に往復移動させながら、各吐出ヘッド33A〜33Dから液状体の液滴を所定周期で吐出させることによって行われる。
描画処理では、CPU113は、まず、図7のステップS1において、キャリッジ搬送指令をモーター制御部141に出力する。このとき、モーター制御部141は、キャリッジ搬送モーター121の駆動を制御して、キャリッジ7を往路開始位置に移動させる。
ここで、液滴吐出装置1では、描画エリアが設定されている。描画エリアは、図1に示すワークテーブル25によって副走査方向としてのY方向に沿って描かれる軌跡と、吐出ヘッド33A〜33Dによって主走査方向としてのX方向に沿って描かれる軌跡とが重なり合う領域である。
そして、往路開始位置は、キャリッジ7をX方向に沿って往復移動させるときの往路が開始する位置である。本実施形態では、往路開始位置は、平面視で、描画エリアの外側に位置している。本実施形態では、往路開始位置は、平面視で、描画エリアの支柱107a側に位置している。
次いで、図7のステップS2において、CPU113は、ワーク搬送指令をモーター制御部141(図5)に出力する。このとき、モーター制御部141は、ワーク搬送モーター123の駆動を制御して、ワークWを描画エリアに移動させる。
次いで、ステップS3において、CPU113は、キャリッジ走査指令をモーター制御部141(図5)に出力する。このとき、モーター制御部141は、キャリッジ搬送モーター121の駆動を制御して、キャリッジ7の往復移動を開始させる。
ここで、キャリッジ7の往復移動では、キャリッジ7は、上述した往路開始位置と復路開始位置との間を往復移動する。つまり、往路開始位置から復路開始位置で折り返して往路開始位置に戻る経路がキャリッジ7の1往復である。このため、本実施形態では、往路開始位置から復路開始位置に向かう経路がキャリッジ7の往路である。他方で、復路開始位置から往路開始位置に向かう経路がキャリッジ7の復路である。
なお、復路開始位置は、X方向に描画エリアを挟んで往路開始位置に対峙する位置である。復路開始位置は、平面視で、描画エリアの外側に位置している。このため、往路開始位置と復路開始位置とは、平面視で、描画エリアをX方向に挟んで互いに対峙している。本実施形態では、復路開始位置は、平面視で、描画エリアの支柱107b側に位置している。
次いで、ステップS4において、CPU113は、紫外線照射装置に対する第1照射指令及び第3照射指令を第1照射制御部146及び第3照射制御部148(図5)に出力する。本実施形態では、第2紫外線照射装置15bに対する第1照射指令を第1照射制御部146に出力し、第4紫外線照射装置15dに対する第3照射指令を第3照射制御部148に出力する。第1照射制御部146は、第2紫外線照射装置15bの光源45bの駆動を制御して、第2紫外線照射装置15bの光源45bを点灯させる。また、第3照射制御部148は、第4紫外線照射装置15dの光源45dの駆動を制御して、第4紫外線照射装置15dの光源45dを点灯させる。
次いで、ステップS5において、CPU113は、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が往路における描画開始位置に到達したか否かを判定する。
ここで、描画開始位置は、描画エリア内で吐出ヘッド33A〜33Dから液状体の液滴の吐出を開始させる位置である。
このとき、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画開始位置に到達した(Yes)と判定されると、処理がステップS6に移行する。他方で、吐出ヘッド33の位置が描画開始位置に到達していない(No)と判定されると、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画開始位置に到達するまで吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画開始位置に到達したか否かの判定を繰り返す。
次いで、ステップS6において、CPU113は、吐出指令を吐出制御部145(図5)に出力する。このとき、吐出制御部145は、吐出ヘッド33A〜33Dの駆動を制御して、描画データに基づいて、各ノズル37から液状体の液滴を吐出させる。これにより、往路での描画が開始される。
次いで、ステップS7において、CPU113は、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が往路における描画停止位置に到達したか否かを判定する。
ここで、描画停止位置は、描画エリア内で吐出ヘッド33A〜33Dから液滴の吐出を停止させる位置である。
このとき、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達した(Yes)と判定されると、処理がステップS8に移行する。他方で、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達していない(No)と判定されると、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達するまで吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達したか否かの判定を繰り返す。
次いで、ステップS8において、CPU113は、吐出停止指令を吐出制御部145(図5)に出力する。このとき、吐出制御部145は、吐出ヘッド33A〜33Dの駆動を停止して、各ノズル37からの液滴の吐出を停止させる。これにより、往路での描画が終了する。
次いで、ステップS9において、CPU113は、第2紫外線照射装置15bに対する第1照射停止指令を第1照射制御部146(図5)に出力し、第4紫外線照射装置15dに対する第3照射停止指令を第3照射制御部148(図5)に出力する。このとき、第1照射制御部146は、第2紫外線照射装置15bの光源45bの駆動を制御して、第2紫外線照射装置15bの光源45bを消灯させ、第3照射制御部148は、第4紫外線照射装置15dの光源45dの駆動を制御して、第4紫外線照射装置15dの光源45dを消灯させる。
次いで、ステップS10において、CPU113は、キャリッジ7の位置が復路開始位置に到達したか否かを判定する。このとき、キャリッジ7の位置が復路開始位置に到達した(Yes)と判定されると、処理がステップS11に移行する。他方で、キャリッジ7の位置が復路開始位置に到達していない(No)と判定されると、キャリッジ7の位置が復路開始位置に到達するまで処理が待機される。
次いで、ステップS11において、CPU113は、改行指令をモーター制御部141(図5)に出力する。このとき、改行指令を受けたモーター制御部141は、ワーク搬送モーター123の駆動を制御して、ワークWをY(+)側に移動(改行)させ、ワークWにおいてパターンを描画すべき新たな領域を描画エリアに移動させる。
次いで、ステップS12において、CPU113は、第1紫外線照射装置15aに対する第2照射指令を第2照射制御部147(図5)に出力するとともに、第3紫外線照射装置15cに対する第4照射指令を第4照射制御部149(図5)に出力する。このとき、第2照射制御部147は、第1紫外線照射装置15aの光源45aの駆動を制御して、第1紫外線照射装置15aの光源45aを点灯させる。また、第4照射制御部149は、第3紫外線照射装置15cの光源45cを制御して、第3紫外線照射装置15cの光源45cを点灯させる。
ステップS13では、CPU113は、吐出ヘッド33の位置が復路における描画開始位置に到達したか否かを判定する。
ここで、描画開始位置は、描画エリア内で吐出ヘッド33A〜33Dから液状体の液滴の吐出を開始させる位置である。
このとき、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画開始位置に到達した(Yes)と判定されると、処理がステップS14に移行する。他方で、吐出ヘッド33の位置が描画開始位置に到達していない(No)と判定されると、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画開始位置に到達するまで処理が待機される。
次いで、ステップS14において、CPU113は、吐出指令を吐出制御部145(図5)に出力する。このとき、吐出制御部145は、吐出ヘッド33A〜33Dの駆動を制御して、描画データに基づいて、各ノズル37から液滴を吐出させる。これにより、復路での描画が開始される。
次いで、ステップS15において、CPU113は、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が復路における描画停止位置に到達したか否かを判定する。このとき、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達した(Yes)と判定されると、処理がステップS16に移行する。他方で、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達していない(No)と判定されると、吐出ヘッド33A〜33Dの位置が描画停止位置に到達するまで処理が待機される。
次いで、ステップS16において、CPU113は、吐出停止指令を吐出制御部145(図5)に出力する。このとき、吐出制御部145は、吐出ヘッド33A〜33Dの駆動を停止して、各ノズル37からの液滴の吐出を停止させる。これにより、復路での描画が終了する。
次いで、ステップS17において、CPU113は、第1紫外線照射装置15aに対する第2照射停止指令を第2照射制御部147(図5)に出力し、第3紫外線照射装置15cに対する第4照射停止指令を第4照射制御部149(図5)に出力する。第2照射制御部147は、第1紫外線照射装置15aの光源45aの駆動を制御して、第1紫外線照射装置15aの光源45aを消灯させる。また、第4照射制御部149は、第3紫外線照射装置15cの光源45cを制御して、第3紫外線照射装置15cの光源45cを消灯させる。
ステップS18では、CPU113は、描画データが終了したか否かを判定する。このとき、描画データが終了した(Yes)と判定されると、処理がステップS19に移行する。他方で、描画データが終了していない(No)と判定されると、処理がステップS16に移行する。
ステップS19では、CPU113は、キャリッジ7の位置が往路開始位置に到達したか否かを判定する。このとき、キャリッジ7の位置が往路開始位置に到達した(Yes)と判定されると、処理がステップS20に移行する。他方で、キャリッジ7の位置が往路開始位置に到達していない(No)と判定されるとキャリッジ7の位置が往路開始位置に到達するまでキャリッジ7の位置が往路開始位置に到達したか否かの判定を繰り返す。
次いで、ステップS20において、CPU113は、キャリッジ走査停止指令をモーター制御部141(図5)に出力してから、処理を終了させる。このとき、キャリッジ走査停止指令を受けたモーター制御部141は、キャリッジ搬送モーター121の駆動を制御して、キャリッジ7の往復移動を停止させる。
上記に説明した描画方法において、ヘッドユニット13(キャリッジ7)を往路方向(X(+)方向)に走査させながら描画を行なうとき、及び、復路方向(X(−)方向)に走査させながら描画を行うときに、図2(b)に示すヘッドユニット13の第1の領域32aにおいて主走査方向および副走査方向に重ならない位置に配置された吐出ヘッド33A,33Bと、ヘッドユニット13の第2の領域32bにおいて主走査方向および副走査方向に重ならない位置に配置された吐出ヘッド33C,33Dとで、吐出させる液状体の液滴量を異ならせることが本発明の特徴になっている。
その一実施形態について詳述すると、図6(a)に示すように、ヘッドユニット13(キャリッジ7)を第1の方向としての往路方向(X(+)方向)に走査させながら描画をおこなう時には、ヘッドユニット13の第1の領域32a(図2(b))に配置された吐出ヘッド33A,33B(図2(b))から吐出させる第2の液滴55bよりも、ヘッドユニット13の第2の領域32bに配置され第2のノズル群を構成する吐出ヘッド33C,33D(図2(b)参照)から吐出させる第1の液滴55aの方が液滴量を小さくしている。この往路方向に走査させながらの描画においては、ヘッドユニット13の進行方向に対して後方(第2の方向)側の側面に位置する第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dによりワークWに着弾した液状体への紫外光の照射が行なわれる。具体的には、ヘッドユニット13の第2の方向側の側面を副走査方向に二分割した一方の領域に配置された第2紫外線照射装置15bにより、ヘッドユニット13の第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33B(図2(b)参照)からワークWに吐出された第2の液滴55bに対して紫外光41bの照射が行なわれ、他方の領域に配置された第4紫外線照射装置15dにより、ヘッドユニット13の第2の領域32bに配置された吐出ヘッド33C,33D(図2(b)参照)からワークWに吐出された第1の液滴55aに対して紫外光41dの照射が行なわれる。
このとき、第4紫外線照射装置15dは、ヘッドユニット13の第2の方向の側面とスペーサー部材18bを介して設置されているので、スペーサー部材を介さずに設置された第2紫外線照射装置15bよりもワークWに着弾した液状体に対して紫外線(紫外光41d)を照射するまでの時間がかかる。このため、往路方向(X(+)方向)に走査させながら描画を行なうときは、第2紫外線照射装置15bから直ぐに紫外光41bが照射される第2の液滴55bの液滴量(第2の液滴量)よりも、ヘッドユニット13の第2の領域32bに設けられた吐出ヘッド33C,33D(図2(b))から吐出させる第1の液滴55aの液滴量(第1の液滴量)を小さくして硬化するまでの濡れ広がり量を抑える。これにより、ワークWに着弾した第1の液滴55a及び第2の液滴55bによる液状体の濡れ広がり量のバランスをとって硬化させることができるので、所望の描画が実現できる。
図6(b)に示すように、ヘッドユニット13(キャリッジ7)を第2の方向としての復路方向(X(−)方向)に走査させながら描画をおこなう時には、ヘッドユニット13の第2の領域32bに配置された吐出ヘッド33C,33D(図2(b)参照)から吐出させる第2の液滴55bよりも、ヘッドユニット13の第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33B(図2(b)参照)から吐出させる第1の液滴55aの方の液滴量を大きくしている。この復路方向(X(−)方向)に走査させながらの描画においては、ヘッドユニット13の進行方向に対して後方(第1の方向)側の側面に位置する第1紫外線照射装置15a及び第3紫外線照射装置15cによりワークWに着弾した液状体への紫外光の照射が行なわれる。
ここで、ヘッドユニット13の第1の方向側の側面を副走査方向に二分割した一方の領域に配置された第1紫外線照射装置15aにより、ヘッドユニット13の第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33B(図2(b)参照)からワークWに吐出された第1の液滴55aに対して紫外光41aの照射が直ぐに行なわれる。一方、ヘッドユニット13の第1の方向の側面の他方の領域に配置された第3紫外線照射装置15cはスペーサー部材18aを介して設置されているので、スペーサー部材を介さずに設置された第1紫外線照射装置15aよりもワークWに着弾した液状体に対して紫外線(紫外光41c)を照射するまでの時間がかかる。このため、復路方向(X(−)方向)に走査させながら描画を行なうときは、第1紫外線照射装置15aから直ぐに紫外光41aが照射される第1の液滴55aの液滴量(第1の液滴量)よりも、ヘッドユニット13の第2の領域32bに設けられた吐出ヘッド33C,33D(図2(b))から吐出させる第2の液滴55bの液滴量(第2の液滴量)を小さくして硬化するまでの濡れ広がり量を抑える。これにより、ワークWに着弾した第1の液滴55a及び第2の液滴55bによる液状体の濡れ広がり量のバランスをとって硬化させることができるので、所望の描画が実現できる。
なお、本実施形態では、ヘッドユニット13の第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33B及び第2の領域32bに配置された吐出ヘッド33C,33Dのうち、ヘッドユニット13にスペーサー部材18a,18bを介して設置された第3紫外線照射装置15cまたは第4紫外線照射装置15dにより紫外光41cまたは紫外光41dを照射される領域に液滴を吐出する吐出ヘッド33C,33DからワークWに吐出させる液滴量を、第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33Bから吐出させる液滴量よりも小さくすることとしたが、この限りではない。紫外線硬化型の液状体の種類によっては、紫外線照射による硬化のしやすさ(小さい紫外線照射強度で硬化する)が液滴量に拠らない場合があるためである。したがって、紫外線照射による硬化のしやすさが液滴量に拠らない液状体を用いて描画を行なう場合には、ヘッドユニット13の往路と復路で各吐出ヘッド33A〜33Dから吐出させる液状体の液滴量(第1の液滴量または第2の液滴量)を、第1紫外線照射装置15a〜第4紫外線照射装置15dからの紫外線照射によって適正に硬化できるように液滴量を調整して描画を行なう。
上記第1実施形態の液滴吐出装置1によれば、ヘッドユニット13(キャリッジ7)の主走査方向における第1の方向(X(+)方向)及び第2の方向(X(−)方向)の両側面を副走査方向に二分割した領域に、第1紫外線照射装置15a及び第3紫外線照射装置15c、または、第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dを配置している。即ち、一方の側面を二分割する領域に二つずつの紫外線照射装置を設けた構成となっている。紫外線照射装置は、大型化するほど放熱対策設計が困難となって顕著に高額化するため、液滴吐出装置1においてコスト占有率が大きいので、一つの紫外線照射装置(第1紫外線照射装置15a〜第4紫外線照射装置15d)が従来よりも小型化されることにより、液滴吐出装置1の低コスト化を図ることができる。
そして、上記第1実施形態の液滴吐出装置1を用いた描画方法によれば、小型の第1紫外線照射装置15a〜第4紫外線照射装置15dを採用することにより低コスト化が図られた液滴吐出装置1を用いて、ヘッドユニット13(キャリッジ7)の往路方向及び復路方向に走査させながら描画を行なったときに、ヘッドユニット13の第1の領域32a及び第2の領域32bに千鳥配列された吐出ヘッド33A〜33DからワークWに吐出させた液状体の硬化をバランスよく、且つ、確実に行うことを可能として、所望の描画を行なえる描画方法を提供することができる。
(第2実施形態)
次に、上記第1実施形態の液滴吐出装置1を用いた描画方法の異なる実施形態について説明する。なお、第2実施形態では、上記第1実施形態の液滴吐出装置1をそのまま用いることができるので、同じ図面(図1〜図6)に沿って説明するとともに、同一構成については説明を省略する。
図6(a),(b)に示す描画方法において、第2実施形態では、図6(a)に示す往路方向(X(+)方向)側に走査させながら描画するときの第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dの紫外光41b,41dと、図6(b)に示す復路方向(X(−)方向)側に走査させながら描画するときの第1紫外線照射装置15a及び第3紫外線照射装置15cの紫外光41a,41cの紫外線照度を異ならせることを特徴とする。
詳述すると、例えば、図6(a)に示すヘッドユニット13(キャリッジ7)を往路方向(X(+)方向)側に走査させながらの描画においては、ヘッドユニット13の進行方向に対して後方側の側面に位置する第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dのうち、まず、第2紫外線照射装置15bにより、ヘッドユニット13の第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33B(図2(b)参照)からワークWに吐出された第2の液滴55bに対して紫外光41bの照射が直ぐに行なわれ、次いで、ヘッドユニット13の側面にスペーサー部材18bを介して設置された第4紫外線照射装置15dにより、ヘッドユニット13の第2の領域32bに配置された吐出ヘッド33C,33D(図2(b)参照)からワークWに吐出された第1の液滴55aに対して紫外光41dの照射が行なわれる。ここで、ワークWに着弾した液状体に対して紫外線照射までに時間がかかる第4紫外線照射装置15dの紫外光41dの紫外線照度を、第2紫外線照射装置15bの紫外光41bの紫外線照度よりも大きくする。これにより、第4紫外線照射装置15dの紫外光41dが照射されてからの液状体の硬化の進み方は、第2紫外線照射装置15bの紫外光41bを照射している液状体の硬化の進み方よりも速いので、紫外光41dが照射されてからの液状体の濡れ広がりが抑えられる。
第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dの紫外光41b及び紫外光41dの紫外線照度を変える手段としては、光源45b及び45dの種類を変える、または、LEDなどにおいては、電流値などの電力値を変える、といった方法を挙げることができる。
上記第2実施形態の描画方法によれば、着弾してから紫外線照射されるまでの時間や、異なる各々の液滴量に応じて第2紫外線照射装置15b及び第4紫外線照射装置15dによる紫外光41b,41dの紫外線照度を調整することにより適切にバランスよく硬化させることができる。また、第1の液滴55aの液滴量と第2の液滴55bの液滴量との差を小さくすることができるので、所望の描画を行なうことが可能になる。
(変形例)
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。以下、変形例について述べる。図8は、本発明の描画方法に用いる液滴吐出装置のキャリッジ(ヘッドユニット)における紫外線照射装置の配置の変形例を底面側から見て示す平面図である。なお、上記実施形態と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略する。
図8において、ヘッドユニット13´(キャリッジ7に含む)の吐出ヘッド保持面31aには、上記第1実施形態と同一の配置にて吐出ヘッド33A〜33Dが設けられている。
また、ヘッドユニット13´の主走査方向の両側面のうち、往路方向(X(+)方向)の側面を副走査方向に二分割した領域には、第1紫外線照射装置15a及び第3紫外線照射装置15cが配置され、復路方向(X(−)方向)の側面を副走査方向に二分割した領域には、第2紫外線照射装置15b´及び第4紫外線照射装置15d´が配置されている。第1紫外線照射装置15aと第2紫外線照射装置15b´とが主走査方向において重なる位置に配置され、第3紫外線照射装置15cと第4紫外線照射装置15d´とが主走査方向に重なる位置に配置されている。また、第3紫外線照射装置15cはヘッドユニット13の往路方向(X(+)方向)の側面にスペーサー部材18aを介して設置され、第2紫外線照射装置15b´は復路方向(X(−)方向)の側面にスペーサー部材18b´を介して設置されている。
上記構成のヘッドユニット13´を有する液滴吐出装置によれば、例えば次のような描画方法により描画を行なうことができる。
まず、上記第1実施形態と同様に、吐出ヘッド33A〜33Dのそれぞれから吐出する液状体の液滴量をヘッドユニット13´の走査方向に応じて調整する。即ち、往路方向(X(+)方向)に走査させながら描画をおこなう時には、ヘッドユニット13´の進行方向に対して後方に位置する側の側面にスペーサー部材18b´を介して設置された第2紫外線照射装置15b´により紫外線照射される領域に液滴を吐出させる第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33Bから吐出させる液滴の液滴量を、スペーサー部材を介さずにヘッドユニット13´の側面に設置された第4紫外線照射装置15d´により紫外線照射される領域に液滴を吐出する第2の領域32bに配置された吐出ヘッド33C,33Dから吐出する液滴量よりも小さくする。
また、復路方向(X(−)方向)に走査させながら描画をおこなう時には、ヘッドユニット13´の進行方向に対して後方に位置する側の側面にスペーサー部材18aを介して設置された第3紫外線照射装置15cにより紫外線照射される領域に液滴を吐出させる第2の領域32bに配置された吐出ヘッド33C,33Dから吐出させる液滴の液滴量を、スペーサー部材を介さずにヘッドユニット13´の側面に設置された第1紫外線照射装置15aにより紫外線照射される領域に液滴を吐出する第1の領域32aに配置された吐出ヘッド33A,33Bから吐出する液滴量よりも小さくする。
上記描画方法によれば、第2紫外線照射装置15b´及び第3紫外線照射装置15cがヘッドユニット13´にスペーサー部材18a,18b´を介して設置されていることにより、スペーサー部材を介さずに設置された第1紫外線照射装置15a及び第4紫外線照射装置15d´よりもワークWに着弾した液状体に対して紫外線を照射するまでの時間がかかるため、第2紫外線照射装置15b´及び第3紫外線照射装置15cにより紫外線照射が行なわれる領域に液滴を吐出する吐出ヘッド33A,33Bまたは吐出ヘッド33C,33Dのいずれかから吐出する液滴の液滴量を、他方の液滴量よりも小さくしている。したがって、ワークWに着弾した液状体の濡れ広がり量のバランスをとって硬化させることができるので、所望の描画が実現できる。
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態及び変形例では、一走査方向の描画において、ヘッドユニット13の第1の領域32aに設置された吐出ヘッド33A,33Bと、第2の領域32bに設置されたる吐出ヘッド33C,33Dとから、異なる液滴量の第1の液滴55a及び第2の液滴55bをそれぞれ吐出させて描画を行う構成を説明した(図6を参照)。
これに限らず、走査方向に応じて、ヘッドユニット13の第1の領域及び第2の領域のうちいずれか一方の吐出ヘッド(ノズル)からは液滴の吐出をしない構成としてもよい。
また、一走査方向の描画において、ヘッドユニット13の第1の領域32aに設置された吐出ヘッド33Aと吐出ヘッド33Bとからそれぞれ吐出させる液状体の液滴量、または、第2の領域32bに設置されたる吐出ヘッド33Cと吐出ヘッド33Dとからそれぞれ吐出させる液状体の液滴量を異ならせる構成としてもよい。
また、上記第2実施形態では、第1紫外線照射装置15a〜第4紫外線照射装置15dの紫外線照度を変えることにより、記録媒体としてのワークWに吐出させた液状体の硬化速度を調整する方法を説明した。これに限らず、描画中のヘッドユニット13(キャリッジ7)の移動速度を調整することによっても、ワークWに吐出させた液状体の硬化速度を調整することができる。すなわち、ヘッドユニット13(キャリッジ7)の移動速度を遅くするほど、液状体に紫外光が照射される時間が長くなるため、液状体の硬化がより促進される。
また、各紫外線照射装置をヘッドユニット13,13´に設置するときに介在させるスペーサー部材18a,18b,18b´の主走査方向の厚みを変更することによっても、ワークWに着弾した液状体に紫外線照射を開始するまでの時間を調整することができる。
また、実施形態及び変形例では、吐出ヘッド33A〜33Dから液滴として吐出しワークWに着弾させた液状体の濡れ広がりを抑えて所望の描画を実行する方法について説明した。これに限らず、液状体の濡れ広がりを利用して広範囲に塗膜を形成する描画を行なうこともできる。
例えば、上記変形例の液滴吐出装置のヘッドユニット13´(図8を参照)において、スペーサー部材18a,18b´を介して設置された第2紫外線照射装置15b´及び第3紫外線照射装置15cのそれぞれが紫外線照射を行なう領域の液状体の吐出量(液滴量)を大きくして、例えばオーバーコート膜などのベタ膜の形成を行なうことができる。
具体的には、図8において、ヘッドユニット13´を主走査方向のX(+)方向(第1の方向)に走査させながら描画を行なうときには、第2紫外線照射装置15b´が紫外線照射を行なう領域に液滴を吐出する吐出ヘッド33A,33Bからは液滴量の大きい液滴を吐出し、第4紫外線照射装置15d´が紫外線照射を行なう領域に液滴を吐出する吐出ヘッド33C,33Dからは、吐出ヘッド33A,33Bから吐出する液滴量よりも小さい液滴量の液滴を吐出する。吐出ヘッド33A,33Bから吐出した液滴は、液滴量が大きいことに加え、スペーサー部材18b´が介在することにより第2紫外線照射装置15b´による紫外線照射までに時間が掛かるので、着弾した液状体の濡れ広がりが促進されて広範囲に広がる塗膜を形成できる。一方、吐出ヘッド33C,33Dから吐出した液滴は、液滴量を小さく調整していることに加え、第4紫外線照射装置15d´による紫外線照射が直ぐに行なわれるので、着弾した液状体の濡れ広がりが抑えられ高精細な描画パターンができる。
同様に、ヘッドユニット13´を主走査方向のX(−)方向(第2の方向)に走査させながら描画を行なうときには、第3紫外線照射装置15cが紫外線照射を行なう領域に液滴を吐出する吐出ヘッド33C,33Dからは液滴量の大きい液滴を吐出し、第1紫外線照射装置15aが紫外線照射を行なう領域に液滴を吐出する吐出ヘッド33A,33Bからは、吐出ヘッド33C,33Dから吐出する液滴量よりも小さい液滴量の液滴を吐出する。
このような描画の一走査において、ヘッドユニット13´の第1の領域32aに設置された吐出ヘッド33A,33B、または、第2の領域32bに設置された吐出ヘッド33C,33Dのいずれか一方の領域の吐出ヘッドからの吐出をしないなどの方法を組み合わせことにより、高精細な描画と、広範囲な塗膜の形成とを組み合わせた様々な態様の印刷物を形成することができる。
1…液滴吐出装置、3…ワーク搬送装置、7…ヘッド保持部材としてのキャリッジ、11…キャリッジ搬送装置、13,13´…ヘッド保持部材の一部としてのヘッドユニット、15a…第1紫外線照射装置、15b,15b´…第2紫外線照射装置、15c…第3紫外線照射装置、15d,15d´…第4紫外線照射装置、18a,18b,18b´…スペーサー部材、21…定盤、21a…上面、23a,23b…ガイドレール、25…ワークテーブル、25a…載置面、31…ヘッドプレート、31a…吐出ヘッド保持面、32a…第1の領域、32b…第2の領域、33A〜33D…吐出ヘッド、35…ノズル面、37…ノズル、39,39a〜39d…ノズル列、41a〜41d…紫外光、45a〜45d…光源、46…ノズルプレート、47…キャビティープレート、48…振動板、49…圧電素子、51…キャビティー、53…液状体、55…液滴、55a…第1の液滴、55b…第2の液滴、101…架台、103…ガイドレール、107,107a,107b…支柱、111…制御部、113…CPU、115…駆動制御部、117…メモリー部、119…バス、121…キャリッジ搬送モーター、123…ワーク搬送モーター、129…入力装置、131…表示装置、133…入出力インターフェイス、135…プログラムソフト、137…データ展開部、141…モーター制御部、145…吐出制御部、146…第1照射制御部、147…第2照射制御部、148…第3照射制御部、149…第4照射制御部、151…表示制御部、W…記録媒体としてのワーク。

Claims (4)

  1. 紫外線の照射を受けて硬化する性質を有する液状体を記録媒体に向けて吐出する複数のノズルを備えた吐出ヘッドと、
    ヘッド保持面に複数の前記吐出ヘッドを保持するヘッド保持部材と、
    前記記録媒体に対する前記ヘッド保持部材の位置を、主走査方向に沿った第1の方向と、前記第1の方向の反対方向の第2の方向に往復移動させる主走査方向変位装置と、
    前記ヘッド保持部材に対する前記記録媒体の位置を前記主走査方向と交差する副走査方向に間欠的に変化させる副走査方向変位装置と、
    前記ヘッド保持部材の前記第1の方向側及び前記第2の方向側の両側面に配置され前記記録媒体に吐出された前記液状体に紫外線を照射する第1〜第4紫外線照射装置であって、前記第1の方向側の側面を前記副走査方向に二分割した領域の一方に配置された第1紫外線照射装置と、前記第2の方向側の側面の前記第1紫外線照射装置と重なる領域に配置された第2紫外線照射装置と、前記第1の方向側の前記副走査方向に分割した領域の他方に配置された第3紫外線照射装置と、前記第2の方向側の側面の前記第3紫外線照射装置と重なる領域に配置された第4紫外線照射装置と、を備え、
    前記ヘッド保持部材の前記第1の方向側の側面における前記第1紫外線照射装置及び前記第3紫外線照射装置のいずれか一方と、前記第2の方向側の側面における前記第2紫外線照射装置及び前記第4紫外線照射装置のいずれか一方とは、前記第1の方向側の側面または前記第2の方向側の側面との間にスペーサー部材を介して設置され、
    複数の前記吐出ヘッドが、前記ヘッド保持部材の前記ヘッド保持面の前記主走査方向の前記第1紫外線照射装置及び前記第2紫外線照射装置と重なる第1の領域をさらに前記主走査方向に二分割した2領域と、前記ヘッド保持面の前記主走査方向の前記第3紫外線照射装置及び前記第4紫外線照射装置と重なる第2の領域をさらに前記主走査方向に二分割した2領域とのそれぞれに前記副走査方向に重ならないように配置された液滴吐出装置を用いた描画方法であって、
    前記ヘッド保持部材を前記主走査方向に走査させながら前記吐出ヘッドから前記液状体を前記記録媒体に向けて吐出させる描画動作において、前記第1の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる前記液状体の液滴量と、前記第2の領域から吐出させる前記液状体の液滴量とを異なせることを特徴とする描画方法。
  2. 前記描画動作において、
    前記ヘッド保持面の前記第1の領域及び前記第2の領域のうち、前記ヘッド保持部材の進行方向に対して後方に位置する側面に配置された前記スペーサー部材と前記主走査方向に重なる方の前記第1の領域または前記第2の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる液滴量よりも、他方の前記第1の領域または前記第2の領域に配置された前記吐出ヘッドから吐出させる液滴量の方が大きいことを特徴とする請求項1に記載の描画方法。
  3. 前記描画動作において、
    前記第1紫外線照射装置の紫外線照度と前記第3紫外線照射装置の紫外線照度とを異ならせ、前記第2紫外線照射装置の紫外線照度と前記第4紫外線照射装置の紫外線照度とを異ならせることを特徴とする請求項1または2に記載の描画方法。
  4. 前記描画動作において、
    前記第1紫外線照射装置、前記第2紫外線照射装置、前記第3紫外線照射装置、及び前記第4紫外線照射装置のうち、前記スペーサー部材を介して設置された紫外線照射装置の紫外線照度の方が、他方の紫外線照射装置の紫外線照度よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の描画方法。
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