JP2020040037A - 液滴塗布装置、および液滴塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布位置にズレが生じるのを抑制することができる液滴塗布装置、および液滴塗布方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る液滴塗布装置は、液滴が吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルボディと、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、を有するノズルヘッドと、複数の前記圧電素子毎に、印加する電圧、および、前記電圧の印加時間の少なくともいずれかを変化可能なコントローラと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、液滴塗布装置、および液滴塗布方法に関する。

プリンタなどの印字装置、あるいは、液晶表示装置や半導体装置などの製造に用いられる成膜装置などにおいては、インクや膜素材を液滴にして対象物に向けて吐出させる場合がある。一般的には、液滴が到達する塗布面は平坦であるため、液滴を吐出するノズルヘッドと、塗布面との間の距離はほぼ一定となる。そのため、移動する塗布面の複数の位置に液滴を到達させる場合であっても、意図した位置に液滴を到達させることは容易である。

ところが、塗布面に凹凸があったり、塗布面が曲面であったりする場合がある。この様な塗布面が移動すると、ノズルヘッドと、塗布面との間の距離が、塗布面の位置に応じて変化することになる。ノズルヘッドと、塗布面との間の距離が、塗布面の位置に応じて変化すると、液滴が塗布面に到達するまでに要する時間に差が生じ、塗布位置にズレが生じることになる。

そのため、ノズルヘッドと、塗布面との間の距離を測定し、測定された距離に応じて吐出タイミングを変化させる技術が提案されている。しかしながら、測定された距離の差が少ないと吐出タイミングの差が少なくなり過ぎて、意図した塗布位置に液滴を到達させることが困難となるおそれがある。
そこで、塗布位置にズレが生じるのを抑制することができる技術の開発が望まれていた。

特開２００４−２５５２７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、塗布位置にズレが生じるのを抑制することができる液滴塗布装置、および液滴塗布方法を提供することである。

実施形態に係る液滴塗布装置は、液滴が吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルボディと、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、を有するノズルヘッドと、複数の前記圧電素子毎に、印加する電圧、および、前記電圧の印加時間の少なくともいずれかを変化可能なコントローラと、を備えている。

本実施の形態に係る液滴塗布装置を例示するための模式斜視図である。 ノズルヘッドの模式斜視図である。 図２におけるノズルヘッドのＡ−Ａ線方向の模式断面図である。 （ａ）は、比較例に係る液滴の吐出を例示するための模式図である。（ｂ）は、比較例に係る塗布位置を例示するための模式図である。 （ａ）は、他の比較例に係る液滴の吐出を例示するための模式図である。（ｂ）は、他の比較例に係る塗布位置を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、ノズル孔と塗布面との間の距離と、吐出タイミングとの関係を例示するための模式図である。 印加電圧と液滴の量との関係、および、印加電圧と液滴の飛翔速度との関係を例示するための模式グラフ図である。 （ａ）は、電圧の印加時間を例示するためのグラフ図である。（ｂ）は、電圧の印加時間と液滴の量との関係を例示するための模式グラフ図である。 （ａ）、（ｂ）は、位置調整部が設けられていない場合を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、位置調整部の作用を例示するための模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、乾燥・硬化ユニットを例示するための模式図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施の形態に係る液滴塗布装置１を例示するための模式斜視図である。
なお、図１中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を表している。例えば、鉛直方向をＺ軸方向、水平面内の１つの方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向とＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向としている。
図２は、ノズルヘッド２の模式斜視図である。
図３は、図２におけるノズルヘッド２のＡ−Ａ線方向の模式断面図である。

図１に示すように、液滴塗布装置１には、ノズルヘッド２、位置調整部３、載置部４、供給部５、およびコントローラ６が設けられている。

図２に示すように、ノズルヘッド２は、複数のノズル孔２１ａを備えたいわゆるマルチノズル型のノズルヘッドである。また、ノズルヘッド２は、圧電素子の屈曲変位を利用して液滴１０２を吐出させる「圧電型」のノズルヘッドである。
図３に示すように、ノズルヘッド２には、ノズルボディ２１、振動板２２、および圧電素子２３が設けられている。

ノズルボディ２１は、所定の方向に延びる形態を有する。ノズルボディ２１の形態は、例えば、直方体とすることができる。ノズルボディ２１の材料は、吐出させる液状体に対する耐食性を有する樹脂、金属、半導体材料などから適宜選択することができる。ノズルボディ２１は、例えば、ステンレスやニッケル合金などから形成することができる。
なお、本明細書において「液状体」とは液体のみに限定されるわけではなく、ノズル孔２１ａから吐出された際に粒状になるものであればよい。例えば、液状体は、液体、ゲル状体などとすることができる。また、本明細書における「液滴」とは、液状体が粒状となったものである。

ノズルボディ２１には、一方の端面に開口する流路２１ｂが設けられている。流路２１ｂの、開口側と対向する側の面（流路２１ｂの底面）には、複数の液室２１ｃの一端が開口している。液室２１ｃの他端（液室２１ｃの底面）には、テーパ部２１ａａが設けられている。テーパ部２１ａａの、中心軸に直交する方向の断面寸法は、ノズル孔２１ａ側に向かうに従い漸減している。ノズル孔２１ａの一端は、テーパ部２１ａａに接続されている。ノズル孔２１ａの他端は、ノズルボディ２１の、振動板２２側とは反対側の端面に開口している。すなわち、液室２１ｃとノズル孔２１ａとは、テーパ部２１ａａを介して繋がっている。なお、１つの流路２１ｂに複数の液室２１ｃが接続される場合を例示したが、複数の液室２１ｃのそれぞれが、専用に設けられた流路に接続されていてもよい。

ノズル孔２１ａと液室２１ｃは、例えば、円柱状を呈するものとすることができる。ノズル孔２１ａの直径は、例えば、２０μｍ〜５０μｍ程度とすることができる。液室２１ｃの直径は、例えば、２５０μｍ〜６００μｍ程度とすることができる。

振動板２２は、ノズルボディ２１の、複数のノズル孔２１ａが開口する側とは反対側の端面に設けられている。振動板２２は、流路２１ｂの開口部を覆っている。流路２１ｂの開口部は、振動板２２により塞がれている。振動板２２の材料や厚みは、圧電素子２３により屈曲できるものであれば特に限定はない。振動板２２の材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどとすることができる。振動板２２の厚みは、例えば、１０μｍ程度とすることができる。

圧電素子２３は、振動板２２の、ノズルボディ２１側とは反対側の面に複数設けられている。すなわち、ノズルヘッド２は、液滴１０２が吐出可能な複数のノズル孔２１ａを有するノズルボディ２１と、複数のノズル孔２１ａ毎に設けられた圧電素子２３と、を有する。圧電素子２３は、１つの液室２１ｃに対して１つ設けられている。この場合、液室２１ｃの中心軸方向に圧電素子２３を設けることが好ましい。例えば、圧電素子２３は、液室２１ｃの真上に設けることができる。この様な位置に圧電素子２３を設ければ、圧電素子２３の屈曲変位による圧力波が液室２１ｃ内の液状体に伝わりやすくなる。

圧電素子２３には、圧電部２３ａ、電極２３ｂ、および電極２３ｃが設けられている。 圧電部２３ａは、例えば、直方体状を呈し、圧電セラミックスから形成されている。圧電部２３ａは、例えば、ジルコンチタン酸鉛などから形成することができる。
電極２３ｂは、圧電部２３ａの、振動板２２側の面と交差する面（一方の側面）に設けることができる。
電極２３ｃは、圧電部２３ａの、電極２３ｂが設けられる面と対峙する面（他方の側面）に設けることができる。
電極２３ｂおよび電極２３ｃは、銅合金などの導電性材料から形成することができる。例えば、電極２３ｂを信号電極（正極）とし、電極２３ｃを接地電極とすることができる。圧電素子２３は、例えば、電極２３ｂ、圧電部２３ａ、および電極２３ｃをこの順で積層し、一体焼成することで形成することができる。

例えば、電極２３ｂに電圧を印加すると、圧電部２３ａが下方に凸の屈曲変位をし、これに伴って積層構造の圧電素子２３が下方に凸の屈曲変位をする。この屈曲変位は、図３中に波線で示すように、振動板２２を下方に押し下げ、液室２１ｃ内の液状体をノズル孔２１ａの方向に向かって加圧する。そのため、液状体が、圧電素子２３の屈曲変位に応じてノズル孔２１ａから吐出される。吐出により減少した液状体は、供給部５から流路２１ｂを介して補充される。この場合、圧電素子２３の屈曲変位は振動板２２に吸収されるので、隣接する圧電素子２３や液室２１ｃとの間の相互干渉が抑制される。

また、圧電素子２３は、液室２１ｃ（ノズル孔２１ａ）毎に設けられているので、コントローラ６により、液滴１０２を吐出させるノズル孔２１ａを選択したり、液滴１０２の飛翔速度を制御したり、液滴１０２の量（液滴１０２の体積）を制御したりすることができる。
なお、液滴１０２の飛翔速度の制御、および液滴１０２の量の制御に関する詳細は後述する。

位置調整部３は、ノズルヘッド２と載置部４との間の相対的な位置、ひいては、ノズルヘッド２と、対象物１００の液滴１０２が到達する面１００ａ（以降、塗布面１００ａと称する）との間の相対的な位置を変化させる。なお、図１に例示をした位置調整部３はノズルヘッド２に設けられ、ノズルヘッド２の位置を変化させる。ただし、位置調整部３は載置部４に設けられ、載置部４の位置、ひいては、塗布面１００ａの位置を変化させるようにしてもよい。すなわち、位置調整部３は、ノズルヘッド２と、液滴１０２が塗布される塗布面１００ａと、の間の相対的な位置を変化可能とすることができる。
以下においては、一例として、位置調整部３がノズルヘッド２に設けられる場合を説明する。

図１に示すように、位置調整部３には、第１の回転部３１、第２の回転部３２、および第３の回転部３３が設けられている。
第１の回転部３１は、Ｘ軸周りにおけるノズルヘッド２の位置を変化させる。第１の回転部３１は、Ｙ軸およびＺ軸を含む面内においてノズルヘッド２の傾きを変化させる。第１の回転部３１は、例えば、サーボモータなどの制御モータ３１ａを備えたものとすることができる。
第２の回転部３２は、Ｙ軸周りにおけるノズルヘッド２の位置を変化させる。第２の回転部３２は、Ｘ軸およびＺ軸を含む面内においてノズルヘッド２の傾きを変化させる。第２の回転部３２は、例えば、サーボモータなどの制御モータ３２ａを備えたものとすることができる。
第３の回転部３３は、Ｚ軸周りにおけるノズルヘッド２の位置を変化させる。第３の回転部３３は、Ｘ軸およびＹ軸を含む面内においてノズルヘッド２の傾きを変化させる。第３の回転部３３は、例えば、サーボモータなどの制御モータ３３ａを備えたものとすることができる。
なお、位置調整部３が載置部４に設けられる場合には、ノズルヘッド２に代えて載置部４の位置が変化する。載置部４の位置の変化は、前述したノズルヘッド２の位置の変化と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

載置部４は、対象物１００を載置し、対象物１００を所定の方向に移動させる。図１に例示をした載置部４は、対象物１００をＸ軸方向に移動させる。この場合、載置部４は、例えば、単軸ロボットやコンベアなどとすることができる。また、載置部４は、対象物１００をＸ軸方向およびＹ軸方向の少なくともいずれかに移動させることもできる。この場合、載置部４は、例えば、ＸＹテーブルなどとすることができる。また、載置部４は、対象物１００をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の少なくともいずれかに移動させることもできる。この場合、載置部４は、例えば、３軸ロボットなどとすることができる。
なお、対象物１００がノズルヘッド２の下方を移動する場合を例示したが、対象物１００の上方をノズルヘッド２が移動するようにしてもよい。すなわち、前述した位置調整部３の機能に載置部４の機能を追加することもできる。例えば、前述した位置調整部３を６軸ロボットなどとすることができる。

また、載置部４には、必要に応じて、保持部４１を設けることもできる。保持部４１は、例えば、対象物１００を載置する載置面に設けることができる。保持部４１は、例えば、対象物１００の端部を保持するものとすることができる。例えば、保持部４１は、メカニカルチャックなどとすることができる。なお、対象物１００の形態や材料などによっては、保持部としてバキュームチャックや静電チャックなどを設けることもできる。

供給部５は、配管５３を介して、ノズルヘッド２（ノズルボディ２１の流路２１ｂ）に接続されている。供給部５は、ノズルボディ２１の流路２１ｂに液状体を供給する。
供給部５には、タンク５１、および開閉弁５２を設けることができる。

タンク５１は、液状体を収納する。例えば、タンク５１は、ノズルヘッド２の上方に設けることができる。タンク５１が、ノズルヘッド２の上方に設けられていれば、位置エネルギーを利用して液状体をノズルボディ２１の流路２１ｂに供給することができる。この場合、Ｚ軸方向におけるタンク５１の位置を移動させる移動部を設けることもできる。
また、ポンプを設けたり、タンク５１の内部にガスを供給したりして、タンク５１からノズルボディ２１の流路２１ｂに液状体を供給することもできる。

開閉弁５２の一方のポートは、配管５３を介してタンク５１に接続されている。開閉弁５２の他方のポートは、配管５３を介してノズルボディ２１の流路２１ｂに接続されている。開閉弁５２は、液状体の供給と、供給の停止とを切り替える。その他、液状体の圧力や流量を制御する制御弁などを設けることもできる。

コントローラ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えたものとすることができる。コントローラ６は、記憶部に格納されている制御プログラムとデータとに基づいて、液滴塗布装置１に設けられた各要素の動作を制御する。なお、単に各要素の動作を制御する制御プログラムには既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。また、記憶部に格納されるデータに関する詳細は後述する。

対象物１００の寸法や形状には特に限定はない。例えば、対象物が平板などであって、ノズルヘッド２と塗布面との間の距離がほぼ一定であってもよい。ただし、本実施の形態に係る液滴塗布装置１によれば、塗布面が曲面であったり、塗布面に凹凸や段差などがあったりして、ノズルヘッド２と塗布面との間の距離が変化する場合であっても、塗布位置にズレが生じるのを抑制することができる。
なお、塗布位置のズレに関する詳細は後述する。
また、対象物１００の材料にも特に限定がなく、液滴１０２が付着可能なものであればよい。

液状体は、ノズルヘッド２から液滴１０２として吐出可能なものであれば特に限定はない。液状体は、例えば、インク、レジスト膜やカラーフィルタなどの形成に用いる膜素材、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、液晶材料、エレクトロルミネッセンス材料、生体物質などとすることができる。ただし、液状体は例示をしたものに限定されるわけではない。

次に、塗布位置のズレについてさらに説明する。
図４（ａ）は、比較例に係る液滴１０２の吐出を例示するための模式図である。
図４（ｂ）は、比較例に係る塗布位置を例示するための模式図である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、対象物１０１は、例えば、平板とすることができる。この場合、図４（ａ）に示すように、ノズルヘッド２と塗布面１０１ａとの間の距離Ｌがほぼ一定となる。距離Ｌがほぼ一定であれば、例えば、複数の圧電素子２３の電極２３ｂに同じ電圧を同時に印加すれば、複数の液滴１０２を塗布面１０１ａにほぼ同時に到達させることができる。そのため、図４（ｂ）に示すように、対象物１０１の移動方向１０１ｃに沿って複数の液滴１０２を並べて付着させることができる。この場合、距離Ｌがほぼ一定、圧電素子２３の電極２３ｂに印加する電圧が同じ、電圧の印加タイミングが同じであれば、塗布位置のズレを抑制することができる。

ところが、対象物の形状などによっては、塗布面の場所によって、ノズルヘッド２と塗布面との間の距離が異なる場合がある。以下においては一例として、塗布面が曲面である場合を例に挙げて説明する。
図５（ａ）は、他の比較例に係る液滴１０２の吐出を例示するための模式図である。
図５（ｂ）は、他の比較例に係る塗布位置を例示するための模式図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、対象物１００は、例えば、半円筒とすることができる。この場合、図５（ａ）に示すように、対象物１００の中心近傍におけるノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離をＬ１、対象物１００の周縁近傍におけるノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離をＬ２とすると、「Ｌ１＜Ｌ２」となる。すなわち、周縁近傍における距離が、距離Ｌ３だけ長くなる。

この様な場合に、複数の圧電素子２３の電極２３ｂに同じ電圧を同時に印加すると、吐出された液滴１０２は、対象物１００の周縁近傍よりも対象物１００の中心近傍に先に到達する。この場合、対象物１００が移動方向１００ｃに移動すると、複数の液滴１０２の塗布位置は図５（ｂ）に示すものとなる。すなわち、複数の液滴１０２を同じタイミングで吐出させると、塗布面１００ａの場所によって、塗布位置のズレが大きくなる。

この場合、複数の液滴１０２の吐出タイミングを変えれば塗布位置のズレを抑制することができる。
図６（ａ）、（ｂ）は、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離と、吐出タイミングとの関係を例示するための模式図である。
対象物１００の中心近傍に向けて液滴１０２を吐出する場合には、図６（ａ）に示すように距離Ｌ１が短くなる。一方、対象物１００の周縁近傍に向けて液滴１０２を吐出する場合には、図６（ｂ）に示すように距離Ｌ２が長くなる。この場合、対象物１００の中心近傍に向けて液滴１０２を吐出するタイミングを、対象物１００の周縁近傍に向けて液滴１０２を吐出するタイミングよりも遅くすれば、ノズル孔２１ａの直下と液滴１０２の塗布位置との間の距離Ｌ４を揃えることができる。すなわち、塗布位置のズレを抑制することができる。なお、吐出タイミングは、所望の圧電素子２３の電極２３ｂに電圧を印加するタイミングを変化させることで制御することができる。

ところが、圧電素子２３の電極２３ｂに印加する電圧を同じにして、電圧の印加タイミングを変化させると、液滴１０２の吐出タイミングは異なるが、液滴１０２の飛翔速度は同じになる。そのため、距離Ｌ２と距離Ｌ１との差（距離Ｌ３）が長くなると塗布位置の精度が悪くなったり、塗布位置のズレが発生したりするおそれがある。
そこで、本実施の形態に係る液滴塗布装置１においては、ノズルボディ２１に設けられた所定のノズル孔２１ａの位置と、当該ノズル孔２１ａから吐出した液滴１０２が塗布される位置と、の間の距離に応じて、液滴１０２の飛翔速度を変化させるようにしている。例えば、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離が長ければ液滴１０２の飛翔速度を増加させるようにする。また、例えば、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離が短ければ液滴１０２の飛翔速度を減少させるようする。液滴１０２の飛翔速度は、圧電素子２３の電極２３ｂに印加する電圧を変化させることで制御することができる。例えば、印加電圧を高くすれば液滴１０２の飛翔速度を増加させることができる。例えば、印加電圧を低くすれば液滴１０２の飛翔速度を減少させることができる。
液滴１０２の飛翔速度が速くなれば距離Ｌ３が長くなったとしても、塗布位置の精度が悪くなったり、塗布位置のズレが発生したりするのを抑制することができる。

ここで、印加電圧を高くすれば圧電素子２３の屈曲変位が大きくなる。そのため、印加電圧を高くすれば液滴１０２の量が多くなる。
図７は、印加電圧と液滴１０２の量との関係、および、印加電圧と液滴１０２の飛翔速度との関係を例示するための模式グラフ図である。
図７に示すように、印加電圧を高くすれば液滴１０２の飛翔速度を速くすることができる。とこるが、印加電圧を高くすれば液滴１０２の量が多くなる。そのため、印加電圧を高くしすぎると、意図しない場所にまで液滴１０２が拡がったり、形成された膜厚にバラツキが生じたりするおそれがある。

この場合、液滴１０２の量は、電圧の印加時間により制御することができる。
図８（ａ）は、電圧の印加時間を例示するためのグラフ図である。
図８（ｂ）は、電圧の印加時間と液滴１０２の量との関係を例示するための模式グラフ図である。なお、図８（ｂ）における印加時間Ｔ２は、印加時間Ｔ１よりも短い。
図８（ａ）に示すように、コントローラ６は、所定の印加電圧を維持したまま、電圧の印加時間（パルス幅）を変化させることができる。電圧の印加時間が短くなれば、圧電素子２３の屈曲変位がその分少なくなる。そのため、図８（ｂ）に示すように、所定の印加電圧に対する液滴１０２の量を減少させることができる。

なお、液滴１０２の飛翔速度、および液滴１０２の量は、液状体の粘度やノズル孔２１ａの断面積などの影響をうける。そのため、印加電圧と液滴１０２の量との関係、印加電圧と液滴１０２の飛翔速度との関係、および、電圧の印加時間と液滴１０２の量との関係は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めておくことが好ましい。

また、塗布面１００ａの三次元寸法や形状や、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離は、距離センサなどにより測定したり、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）データなどの設計データを収集したりすることで得ることができる。例えば、ノズルヘッド２またはその近傍に設けられた距離センサにより、塗布面１００ａの三次元寸法、ひいては、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離を測定することができる。

なお、印加電圧と液滴１０２の量との関係、印加電圧と液滴１０２の飛翔速度との関係、電圧の印加時間と液滴１０２の量との関係、および塗布面１００ａの三次元寸法などは、コントローラ６の記憶部に格納することができる。コントローラ６は、記憶部に格納されているこれらのデータと、制御プログラムに基づいて液滴１０２の吐出を行うことができる。
すなわち、コントローラ６は、複数の圧電素子２３毎に、印加する電圧、および、電圧の印加時間の少なくともいずれかを変化可能とすることができる。
また、コントローラ６は、ノズルボディ２１に設けられた所定のノズル孔２１ａの位置と、当該ノズル孔２１ａから吐出した液滴１０２が塗布される位置と、の間の距離に応じて、印加する電圧、および、電圧の印加時間、の少なくともいずれかを変化可能とすることができる。

また、コントローラ６は、印加する電圧と液滴１０２の飛翔速度との関係、および、電圧の印加時間と液滴１０２の量との関係、の少なくともいずれかを格納可能な記憶部を有することができる。
この場合、記憶部は、液滴１０２が塗布される塗布面の三次元寸法、および、印加する電圧と液滴１０２の量との関係、の少なくともいずれかをさらに格納可能とすることができる。

また、コントローラ６は、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離と、記憶部に格納されているデータとに基づいて、印加電圧および電圧の印加時間の少なくともいずれかを制御することができる。なお、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離は、距離センサなどで測定されたものであってもよいし、ＣＡＤデータなどの設計データから求められたものであってもよい。

またさらに、実験やシミュレーションを行うことで、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離と、吐出タイミング（電圧の印加タイミング）との関係を予め求め、求められたデータをコントローラ６の記憶部に格納することもできる。
コントローラ６は、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離と、記憶部に格納されているデータとに基づいて、吐出タイミング（電圧の印加タイミング）をさらに制御することができる。なお、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離は、距離センサなどで測定されたものであってもよいし、ＣＡＤデータなどの設計データから求められたものであってもよい。

以上に説明したように、本実施の形態に係る液滴塗布装置１によれば、塗布位置にズレが生じるのを抑制することができる。

また、液滴塗布装置１には位置調整部３が設けられているので、位置調整部３により塗布位置を制御することもできる。
図９（ａ）、（ｂ）は、位置調整部３が設けられていない場合を例示するための模式図である。
前述したように、塗布面１００ａの位置により、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離に違いが生じる場合がある。例えば、図９（ａ）に示すように、対象物１００の周縁近傍におけるノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離と、対象物１００の中心近傍におけるノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離に差（距離Ｌ５）が生じる場合がある。前述したように、液滴１０２の吐出条件を同じにすると、距離に応じて複数の液滴１０２の塗布位置が変化する。例えば、複数の液滴１０２の塗布位置が、図９（ｂ）に示すもののようになる。
この場合、距離の差を小さくすることができれば、塗布位置のズレを抑制することができる。あるいは、塗布位置のズレを抑制するのが容易となる。液滴塗布装置１には位置調整部３が設けられているので、距離の差を小さくすることができる。

図１０（ａ）、（ｂ）は、位置調整部３の作用を例示するための模式図である。
図１０（ａ）は、位置調整部３がノズルヘッド２に設けられている場合である。この場合、位置調整部３は、ノズルヘッド２の位置を変化させて距離の差を小さくすることができる。例えば、図１０（ａ）に示すように、対象物１００に対するノズルヘッド２の傾きを変化させることで、距離Ｌ６と距離Ｌ７との差が小さくなるようにすることができる。
図１０（ｂ）は、位置調整部３が載置部４に設けられている場合である。この場合、位置調整部３は、載置部４の位置、ひいては、塗布面１００ａの位置を変化させて距離の差を小さくすることができる。例えば、図１０（ｂ）に示すように、ノズルヘッド２に対する対象物１００の傾きを変化させることで、距離Ｌ８と距離Ｌ９との差が小さくなるようにすることができる。
そのため、本実施の形態に係る液滴塗布装置１によれば、塗布位置にズレが生じるのを抑制することができる。

また、液滴塗布装置１には、乾燥・硬化ユニット７をさらに設けることができる。
乾燥・硬化ユニット７は、塗布された液滴１０２や、塗布された液滴１０２により形成された膜を乾燥させたり、硬化させたりする。例えば、液滴１０２が溶媒を含むものである場合には、乾燥・硬化ユニット７は溶媒を蒸発させるヒータや温風ユニットなどとすることができる。例えば、液滴１０２が紫外線硬化樹脂を含む場合には、乾燥・硬化ユニット７は紫外線照射装置などとすることができる。なお、乾燥・硬化ユニット７は例示をしたものに限定されるわけではなく、液滴１０２の成分や性質に基づいて適宜変更することができる。

図１１（ａ）、（ｂ）は、乾燥・硬化ユニット７を例示するための模式図である。
図１１（ａ）は、ノズルヘッド２と塗布面１０１ａとの間の距離Ｌ１０がほぼ一定の場合である。例えば、対象物１０１が平板の場合である。この様な場合には、乾燥・硬化ユニット７は、ノズルヘッド２と並べて設けることができる。この場合、乾燥・硬化ユニット７と塗布面１０１ａとの間の距離Ｌ１１はほぼ一定となる。そのため、乾燥または硬化の条件がほぼ同一となるようにすることができる。

図１１（ｂ）は、ノズル孔２１ａと塗布面１００ａとの間の距離Ｌ１２が変化する場合である。例えば、塗布面１００ａが曲面の場合である。この様な場合には、乾燥・硬化ユニット７をノズルヘッド２と並べて設け、さらに、乾燥・硬化ユニット７と塗布面１００ａとの間の距離Ｌ１３がほぼ一定となるように乾燥・硬化ユニット７の位置を変化させることができる。例えば、乾燥・硬化ユニット７を昇降させる昇降装置７ａを設け、距離Ｌ１３がほぼ一定となるように昇降装置７ａを制御することができる。なお、コントローラ６は、記憶部に格納されている塗布面１００ａの三次元寸法や距離センサなどにより測定された塗布面１００ａの三次元寸法に基づいて昇降装置７ａを制御することができる。本実施の形態によれば、乾燥・硬化ユニット７と塗布面１００ａとの間の距離Ｌ１３がほぼ一定となるので、乾燥または硬化の条件がほぼ同一となる。
乾燥または硬化の条件がほぼ同一となれば、塗布された液滴１０２の意図しない拡がりを抑制することが容易となる。そのため、ノズルヘッド２と対象物１００、１０１との間の相対的な移動速度を速くすることができるので、処理時間の短縮を図ることができる。

次に、本実施の形態に係る液滴塗布方法について説明する。
本実施の形態に係る液滴塗布方法は、複数のノズル孔２１ａ毎に設けられた圧電素子２３に電圧を印加して、複数のノズル孔２１ａから液滴を吐出させる工程を備えている。そして、所定のノズル孔２１ａの位置と、当該ノズル孔２１ａから吐出した液滴１０２が塗布される位置と、の間の距離に応じて、印加する電圧、および、電圧の印加時間、の少なくともいずれかを変化させる。
また、予め求められた、印加する電圧と液滴１０２の飛翔速度との関係、および、電圧の印加時間と液滴１０２の量との関係、の少なくともいずれかを用いて、印加する電圧、および、電圧の印加時間、の少なくともいずれかを演算することができる。
また、予め求められた、液滴１０２が塗布される塗布面の三次元寸法、および、印加する電圧と液滴１０２の量との関係、の少なくともいずれかをさらに用いて、印加する電圧、および、電圧の印加時間、の少なくともいずれかを演算することができる。
また、所定のノズル孔２１ａの位置と、当該ノズル孔２１ａから吐出した液滴１０２が塗布される位置と、の間の距離に応じて、電圧の印加タイミングをさらに変化させることができる。
個の場合、予め求められた、距離と電圧の印加タイミングとの関係を用いて、電圧の印加タイミングを演算することができる。
また、ノズルヘッド２と、液滴１０２が塗布される塗布面と、の間の相対的な位置を変化させることができる。
なお、各内容は前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 液滴塗布装置、２ ノズルヘッド、３ 位置調整部、４ 載置部、５ 供給部、６ コントローラ、２１ ノズルボディ、２１ａ ノズル孔、２１ｂ 流路、２１ｃ 液室、２２ 振動板、２３圧電素子、２３ａ 圧電部、２３ｂ 電極、２３ｃ 電極、３１ 第１の回転部、３２ 第２の回転部、３３ 第３の回転部、１００ 対象物、１００ａ 塗布面、１０１ 対象物、１０１ａ 塗布面、１０２ 液滴

Claims (14)

1. 液滴が吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルボディと、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、を有するノズルヘッドと、
   複数の前記圧電素子毎に、印加する電圧、および、前記電圧の印加時間の少なくともいずれかを変化可能なコントローラと、
   を備えた液滴塗布装置。
2. 前記コントローラは、前記ノズルボディに設けられた所定のノズル孔の位置と、当該ノズル孔から吐出した前記液滴が塗布される位置と、の間の距離に応じて、前記印加する電圧、および、前記電圧の印加時間、の少なくともいずれかを変化可能となっている請求項１記載の液滴塗布装置。
3. 前記コントローラは、前記印加する電圧と前記液滴の飛翔速度との関係、および、前記電圧の印加時間と前記液滴の量との関係、の少なくともいずれかを格納可能な記憶部を有する請求項１または２に記載の液滴塗布装置。
4. 前記記憶部は、前記液滴が塗布される塗布面の三次元寸法、および、前記印加する電圧と前記液滴の量との関係、の少なくともいずれかをさらに格納可能となっている請求項３記載の液滴塗布装置。
5. 前記コントローラは、前記ノズルボディに設けられた所定のノズル孔の位置と、当該ノズル孔から吐出した前記液滴が塗布される位置と、の間の距離に応じて、前記電圧の印加タイミングをさらに変化可能となっている請求項２〜４のいずれか１つに記載の液滴塗布装置。
6. 前記記憶部は、前記距離と、前記電圧の印加タイミングとの関係を格納可能となっている請求項５記載の液滴塗布装置。
7. 前記ノズルヘッドと、前記液滴が塗布される塗布面と、の間の相対的な位置を変化可能な位置調整部をさらに備えた請求項１〜６のいずれか１つに記載の液滴塗布装置。
8. 液滴が吐出可能な複数のノズル孔を有するノズルボディと、前記複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子と、を有するノズルヘッドと、
   前記ノズルヘッドと、前記液滴が塗布される塗布面と、の間の相対的な位置を変化可能な位置調整部と、
   を備えた液滴塗布装置。
9. 複数のノズル孔毎に設けられた圧電素子に電圧を印加して、前記複数のノズル孔から液滴を吐出させる工程を備え、
   所定の前記ノズル孔の位置と、当該ノズル孔から吐出した前記液滴が塗布される位置と、の間の距離に応じて、前記印加する電圧、および、前記電圧の印加時間、の少なくともいずれかを変化させる液滴塗布方法。
10. 予め求められた、前記印加する電圧と前記液滴の飛翔速度との関係、および、前記電圧の印加時間と前記液滴の量との関係、の少なくともいずれかを用いて、前記印加する電圧、および、前記電圧の印加時間、の少なくともいずれかを演算する請求項９記載の液滴塗布方法。
11. 予め求められた、前記液滴が塗布される塗布面の三次元寸法、および、前記印加する電圧と前記液滴の量との関係、の少なくともいずれかをさらに用いて、前記印加する電圧、および、前記電圧の印加時間、の少なくともいずれかを演算する請求項１０記載の液滴塗布方法。
12. 前記所定のノズル孔の位置と、前記当該ノズル孔から吐出した前記液滴が塗布される位置と、の間の距離に応じて、前記電圧の印加タイミングをさらに変化させる請求項９〜１１のいずれか１つに記載の液滴塗布方法。
13. 予め求められた、前記距離と、前記電圧の印加タイミングとの関係を用いて、前記電圧の印加タイミングを演算する請求項１２記載の液滴塗布方法。
14. 前記ノズルヘッドと、前記液滴が塗布される塗布面と、の間の相対的な位置を変化させる請求項９〜１３のいずれか１つに記載の液滴塗布方法。

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