JP4692551B2 - 液状体吐出装置および液状体吐出方法 - Google Patents

Description

本発明は、液状体を吐出する液状体吐出装置および液状体吐出方法に関する。

従来から、例えば機能液やインクなどといった液状体を、ガラス、セラミック、樹脂またはシリコンなどの基板を対象物として吐出し、所定の図柄（「描画パターン」とも称す）を対象物に形成（「描画」とも称す）する液状体吐出装置が存在する。このような装置は、液状体が流れる流路の途中に設けられた圧力室の液状体に、圧電素子の電歪性や熱エネルギーを利用して圧力を加えることによって液状体を吐出する吐出機構や、この吐出機構を制御するための回路基板などが組み込まれたヘッドを有している。そして、このヘッドに設けられ、流路の最後端に位置するノズルから、液状体を吐出する。ノズルは、通常略直線となる配列方向と所定のノズル間隔（ピッチ）を有する複数のノズルが一つのノズル群として形成されている。

ところで、このような液状体吐出装置を用いてカラーフィルタを描画する場合、一つの基板において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色液状体が吐出される被吐出領域つまり各色画素の描画領域の描画パターンが異なる場合が存在する。例えば、異なる画面サイズ用のカラーフィルタを１枚の基板に複数描画する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色画素の形状が長手方向を有する矩形形状である場合は、長手方向が互いに直交するなどカラーフィルタ間で描画パターンが異なることが生ずる。すると、隣り合う色画素間の画素ピッチについて、長手方向に対して、長手方向と直交する方向の色画素間の画素ピッチは短いことになる。このとき、ヘッドに予め所定の配列方向を呈するように形成されたノズルから複数のカラーフィルタに対して、各色液状体を吐出して各色画素を描画する場合、ノズルの配列方向が各色画素の長手方向と略平行であれば各色画素を描画できるが、ノズルの配列方向が長手方向と略直交する方向であると、画素ピッチが短くなることに起因して、各色画素のうちを描画できない画素が発生する場合がある。

このような場合、ノズルの配列方向を、それぞれの描画パターンに応じて最適化した方向にする必要があり、例えば、特許文献１には、各色画素の画素ピッチに適した角度にノズルの配列方向（ノズル群）を回転させて、描画する技術が開示されている。

特開２００２−２７３８６８号公報

しかしながら、このようにノズルの配列方向を回転する場合は、ノズル群を回転させる回転機構をヘッドに設ける必要がある。このため、設けた回転機構によってヘッドが重くなり、ヘッドの交換作業が容易でないという課題が生ずる。また、回転機構に少なからず存在する回転むらやガタに起因して、回転後のノズル位置にバラツキが生じ、液状体を正しい位置に吐出できないという課題も生ずる。

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行われたものであり、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］基板に設けられた液状体の被吐出領域に対して前記液状体を吐出する複数のノズルが設けられたヘッドを有し、前記基板または前記ヘッドが移動して前記被吐出領域に前記液状体を吐出する液状体吐出装置であって、１つの移動路に沿って移動する前記ヘッドを複数有し、前記複数のヘッドのうち、少なくとも１つのヘッドに設けられた前記複数のノズルの配列方向は、他のヘッドに設けられた前記複数のノズルの配列方向と異なる方向であることを特徴とする。

この構成によれば、１つの移動路を移動する複数のヘッドにおいて、形成されたノズルの配列方向が異なるヘッドを有する。そして、ノズルから被吐出領域に対して液状体を吐出するとき、各ヘッドを移動路に沿って移動させ、被吐出領域に対して液状体を吐出するノズルを変更すれば、被吐出領域に対して液状体を吐出するノズルを配列方向が異なるノズルに変更することができる。従って、例えばカラーフィルタの各色画素の形状など異なる描画パターンに応じた好ましい配列方向を有するノズルから液状体を吐出させることができる。この結果、ノズルの配列方向を回転させる回転機構をヘッドに設けることなく、異なる描画パターンを描画することができるので、ヘッドが重くなることもなく、また、回転に伴うノズルの位置ズレも生じない。

［適用例２］上記液状体吐出装置であって、前記少なくとも１つのヘッドに設けられた前記複数のノズルから前記液状体が吐出されるとき、前記被吐出領域において、前記少なくとも１つのヘッドを前記１つの移動路に沿った第１の方向に移動するヘッド移動手段と、前記他のヘッドに形成された前記複数のノズルから前記液状体が吐出されるとき、前記被吐出領域において前記基板を前記第１の方向と異なる第２の方向に移動する基板移動手段と、を備えたことを特徴とする。

こうすれば、第１の方向と第２の方向とでそれぞれノズルの配列方向が異なるヘッドによって被吐出領域に対して液状体を吐出することができる。この結果、例えばカラーフィルタの各色画素の形状など異なる描画パターンに応じて、第１の方向に移動するノズルまたは第２の方向に移動するノズルのうち、好ましい配列方向を有するノズルから液状体を吐出させることができる。この結果、ノズルの配列方向を１つのヘッドにおいて回転させる必要がなく、回転機構を設けなくてもよい。従って、ヘッドが重くなることもなく、また、回転に伴うノズルの位置ズレも生じない。

［適用例３］上記液状体吐出装置であって、前記少なくとも１つのヘッドが複数であった場合、当該複数のヘッドは前記第１の方向と直交する方向に並置されていることを特徴とする。

こうすれば、第１の方向へ移動するヘッドを、第１の方向と直交する方向に複数並置するので、この並置した複数のヘッドを第１の方向に移動したとき、ノズルから被吐出領域に対して液状体を吐出する領域幅が広くなる。この結果、１回のヘッド移動による被吐出領域面積が大きくなるので、ヘッドが重くなることもなく、また、回転に伴うノズルの位置ズレも生じない状態で、総ての被吐出領域に対して液状体を吐出するまでの移動回数を少なくすることができる。

［適用例４］上記液状体吐出装置であって、前記少なくとも１つのヘッドに設けられたノズルの配列方向と、前記他のヘッドに設けられたノズルの配列方向とは、略直交することを特徴とする。

こうすれば、ノズルの配列方向が略直交関係となるので、被吐出領域の形状に応じて好ましい配列方向を有するノズルが存在する確率が高くなる。

［適用例５］上記液状体吐出装置であって、前記第１の方向と前記第２の方向とは、略直交することを特徴とする。

通常、被吐出領域の形状は各辺が互いに直角となる矩形形状である場合が多い。従って、このように第１の方向と第２の方向とが略直交するようにすれば、被吐出領域の形状に応じて好ましい配列方向を有するノズルから液状体を吐出させることができる。

［適用例６］基板に設けられた液状体の被吐出領域に対して前記液状体を吐出する複数のノズルが設けられたヘッドを有し、前記基板または前記ヘッドが移動して前記被吐出領域に前記液状体を吐出する液状体吐出方法であって、１つの移動路に沿って移動する前記ヘッドを複数有し、前記複数のヘッドのうち、少なくとも１つのヘッドに設けられた前記複数のノズルの配列方向は、他のヘッドに設けられた前記複数のノズルの配列方向と異なる方向であり、前記少なくとも１つのヘッドに設けられた前記ノズルから前記液状体が吐出されるとき、前記被吐出領域において前記少なくとも１つのヘッドを第１の方向に移動する第１の工程と、前記他のヘッドに設けられた前記ノズルから前記液状体が吐出されるとき、前記被吐出領域において前記基板を第２の方向に移動する第２の工程と、を含むことを特徴とする。

この方法によれば、被吐出領域において、第１の方向へはヘッドを移動し、第２の方向へは基板を移動する。従って、それぞれノズルの配列方向が異なるヘッドによって被吐出領域に対して液状体を吐出することができる。この結果、例えばカラーフィルタの各色画素の形状など異なる描画パターンに応じた好ましい配列方向を有するノズルから液状体を吐出させることができる。

［適用例７］上記液状体吐出方法であって、前記第１の工程によって前記液状体が吐出される前記被吐出領域は、前記第２の工程によって前記液状体が吐出される前記被吐出領域よりも、総面積が小さい領域であることを特徴とする。

被吐出領域を移動する移動時間について、ヘッドの移動時間の方が基板の移動時間よりも長くなることがある。これはヘッドが重いため、あるいは、ヘッドを動かすほうが振動の影響が出やすく、被吐出領域に対する液状体の吐出位置精度が基板の移動よりもヘッド移動の方が悪くなる可能性が高いために、基板の移動速度よりもヘッドの移動速度を遅くするなどの理由からである。このような場合、ヘッド移動によって液状体を吐出する被吐出領域の総面積が、基板移動によって液状体を吐出する被吐出領域の総面積よりも小さくなるようにすれば、総ての被吐出領域に液状体を吐出するまでの時間が長くなることを抑制することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の液状体吐出装置１００の概略構成を示す斜視図である。本実施形態の液状体吐出装置１００は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色液状体を、吐出対象物としての基板Ｐに設けられ被吐出領域としての各色画素に吐出して、カラーフィルタを描画する装置である。

図１に示すように、液状体吐出装置１００は、直線的に設けられた１対のガイドレール１０１と、ガイドレール１０１の内部に設けられたエアスライダとリニアモータ（図示せず）により１つの直線軸方向（これを本実施形態ではＹ軸方向とする）に移動する移動台１０３を備えている。移動台１０３上には、基板Ｐを載置するためのステージ１０５が設けられている。ステージ１０５は基板Ｐを吸着固定できる構成となっている。

ステージ１０５に対して移動台１０３と反対側（これを本実施形態では上方向、その逆を下方向とも呼ぶ）には、所定の距離をおいてガイドレール１０１に直交するように１対のガイドレール１０２が設けられている。従って、ガイドレール１０２は、１つの直線軸方向（これを本実施形態ではＸ軸方向とする）を有するように設けられている。

液状体吐出装置１００は、この一対のガイドレール１０２に沿って移動するキャリッジ２００とキャリッジ４００とが備えられている。すなわち、各キャリッジ２００，４００には、それぞれ両側にキャリッジ移動台１１２が設けられ、ガイドレール１０２の内部に設けられたエアスライダとリニアモータ（図示せず）により、Ｘ軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に構成されている。

各キャリッジ２００，４００には、その下方向側に所定の配列方向を呈するように穿設され各色液状体を吐出する複数のノズルと、ノズル毎に液状体を吐出させる吐出機構と、が形成されたノズルヘッド２０，４０がそれぞれ備えられている。そして、図示しない液状体供給機構から各キャリッジ２００，４００に供給された各色液状体は、図示しない流路を経由して各ノズルヘッド２０，４０に供給され、ノズル毎に形成された吐出機構によってノズルから液滴として吐出する。なお、本実施形態では各ノズルヘッド２０，４０が請求項記載の「ヘッド」に相当する。

本実施形態の液状体吐出装置１００では、ノズルヘッド２０に形成されたノズルの配列方向は、ノズルヘッド４０に形成されたノズルの配列方向と異なるように構成されている。これを図２を用いて説明する。図２は、ノズルヘッド２０とノズルヘッド４０とにそれぞれ穿設されたノズルの配列具合を示す模式図であり、図１において白抜き矢印で示したように下方向から見た状態を示したものである。

本実施形態では、図示するように、ノズルヘッド２０はＲ，Ｇ，Ｂに対応した液状体を吐出するノズル群２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを備えている。そして、各ノズル群２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、それぞれ９個のノズル２１〜２９が略一直線に並んだノズル列を有し、その配列方向はＸ軸方向と一致している。

一方、ノズルヘッド４０は、図示するように、ノズルヘッド２０と同様なノズル群を有しており、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した液状体を吐出するノズル群４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを備えている。そして、各ノズル群４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、それぞれ９個のノズル４１〜４９が略一直線に並んだノズル列を有し、その配列方向はノズルヘッド２０と異なりＸ軸方向と直交している。

穿設された各ノズルには、各ノズルヘッド２０，４０内において、前述したようにノズル毎に吐出機構がそれぞれ形成され、ノズルヘッド内の液状体に圧力を発生させて、所定量の液状体を液滴としてノズルから吐出するように構成されている。もとより、吐出機構は、総てのノズルについて同様な構造を有している。

吐出機構は、本実施形態では図２の吹出し部に示した構造を有し、圧電素子２を駆動体（アクチュエータ）とするものである。すなわち、圧電素子２は、その両端の電極ＣＯＭとＧＮＤとの間に所定の電圧波形が印加されると、電歪性によって収縮あるいは伸長変形し、液状体流路途中に形成された加圧室４に存在する液状体を加圧する。この結果、加圧された液状体は、ノズルヘッドの底面部材８に穿設されたノズル４９（４１〜４８）から、液滴９として吐出されるのである。なお、吐出機構は、例えば、駆動体として加熱素子を用いた所謂サーマル方式などを採用することもできる。

ところで、本実施形態では、説明を簡略化するためノズル群は９個としているが、実際はそれぞれ所定のピッチで数十個〜数百個のノズルが形成されている。また、ノズル群も２列など複数のノズル列数を有する場合もあり、例えば２列の場合は、ノズルの穿設位置が、ノズル列間で互いに半ピッチずれた千鳥配列をなす関係となる場合もある。また、各色液状体について複数のノズル群が形成されている場合もある。

さて、図１に戻り、液状体吐出装置１００はコントロール装置１０を備え、移動台１０３のＹ軸方向の移動つまり基板ＰのＹ軸方向の移動制御と、各キャリッジ２００，４００に設けられたキャリッジ移動台１１２のＸ軸方向の移動つまり各キャリッジ２００，４００のＸ軸方向の移動制御と、各ノズルヘッド２０，４０に形成された吐出機構の駆動制御つまり液状体の吐出制御とを、基板Ｐ上に描画する描画パターンデータを用いて行う。なお、本実施形態では、描画パターンデータは、カラーフィルタの各色画素を基板Ｐにおける座標位置として定めた座標データであるものとする。

次に、コントロール装置１０について、図３に示したブロック図を参照して説明する。コントロール装置１０は、図３に示したように、バスラインで相互に接続されたＣＰＵ１１とメモリ１２、および基板移動信号生成回路１３、キャリッジ移動信号生成回路１４、圧電素子駆動信号生成回路１５とを有している。基板移動信号生成回路１３、キャリッジ移動信号生成回路１４、圧電素子駆動信号生成回路１５の各出力信号は、必要に応じてインターフェースを介し、移動台駆動用リニアモータ、キャリッジ移動台駆動用リニアモータ、各ノズルの圧電素子に、それぞれ所定の電圧信号として出力されるようになっている。

ＣＰＵ１１は、コントロール装置１０に入力され図示しないインターフェース等を介してメモリ１２に記憶された描画パターンデータを用い、各色液状体を吐出して所定の描画パターンを基板Ｐ上に形成するための、描画開始位置演算、主走査制御演算、副走査制御演算、およびノズル吐出制御演算を行う。

ここで、主走査とは、基板Ｐとノズルとが相対移動する間であって、ノズルから液状体が吐出される間の移動を意味し、描画パターンに応じて、基板の移動（Ｙ軸方向）が主走査方向であったり、キャリッジの移動（Ｘ軸方向）が主走査方向であったりする。また、副走査方向とは、基板とノズルとが相対移動する間であって、ノズルから液状体を吐出しない状態で１つの主走査の終了から次の主走査を行うまでの間の移動を意味し、描画パターンに応じて、基板の移動（Ｙ軸方向）が副走査方向であったり、キャリッジの移動（Ｘ軸方向）が副走査方向であったりする。

ＣＰＵ１１は、このように演算した主走査と副走査の制御データに基づいて、基板移動信号生成回路１３およびキャリッジ移動信号生成回路１４を制御して、各リニアモータの駆動信号を生成して出力する。同時に、主走査の間にノズルから各色液状体を吐出させる演算した制御データに基づいて、圧電素子駆動信号生成回路１５を制御して圧電素子の駆動信号を出力する。

こうして、本実施形態の液状体吐出装置１００は、移動台１０３の移動とキャリッジ移動台１１２の移動により、ノズル群２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、あるいは、ノズル群４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを基板Ｐに対して相対移動させると共に、ノズル毎に形成された吐出機構の制御によって、液状体の吐出のオン（吐出有り）・オフ（吐出無し）制御を行う。この結果、基板Ｐ上におけるノズル２１〜２９またはノズル４１〜４９の主走査軌跡に沿った位置に液状体を吐出することによって所望のパターンを描画するものである。なお、各ノズル群において、端部の数個分のノズルは、その特性の特異性に鑑みて使用しない場合もある。

次に、基板Ｐ上に異なる描画パターンを形成する場合において、本実施形態の液状体吐出装置１００が行う描画処理を説明するが、その前に、この処理の概要を前もって図４と図５とを用いて説明する。図４および図５は、基板Ｐを上方向から見た状態を示したものであって、基板Ｐに設けられた各色液状体の被吐出領域とノズルヘッドの関係を説明するための説明図である。なお、ノズルヘッドは透視状態で示されている。また、各色液状体の被吐出領域やノズルヘッドの大きさも説明のため誇張して図示している。

図４は、基板Ｐに、大きい画面サイズ用のカラーフィルタ７０を一つ、小さい画面サイズ用のカラーフィルタ５０を２つ描画する状態を示している。カラーフィルタ７０は、Ｘ軸方向に長手方向を有する矩形形状の被吐出領域（色画素）がマトリックス状に形成された描画パターンを有している。この被吐出領域は、Ｙ軸方向に沿って順に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色液状体が繰返し吐出される領域、すなわち領域７０Ｒ、領域７０Ｇ、領域７０Ｂに、樹脂製のバンク等によって区画され、ストライプ配列を形成するものである。一方、カラーフィルタ５０は、Ｙ軸方向に長手方向を有する矩形形状の被吐出領域がマトリックス状に形成された描画パターンを有している。この被吐出領域は、Ｘ軸方向に沿って順に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色液状体が繰返し吐出される領域、すなわち領域５０Ｒ、領域５０Ｇ、領域５０Ｂに、樹脂製のバンク等によって区画され、ストライプ配列を形成するものである。

本実施形態では、Ｙ軸方向とＸ軸方向とは直交しているものとする。従って、カラーフィルタ５０とカラーフィルタ７０とは、長手方向が直交するようにそれぞれ矩形形状に区画された被吐出領域からなる描画パターン、つまり長手方向の異なる描画パターンを有することになる。このように、基板Ｐに形成する描画パターンにおいて、大きい画面サイズ用のカラーフィルタと小さい画面サイズ用のカラーフィルタとを同時に描画する場合は、基板Ｐの領域を無駄なく使用するために、このように長手方向が直交するなど異なる方向になる場合が多く発生するのである。

このような基板Ｐに対して、例えばキャリッジ２００を用い、Ｙ軸方向を主走査方向としてカラーフィルタ５０とカラーフィルタ７０とを描画する場合を考える。そして、Ｒ液状体が吐出されるべき領域５０Ｒおよび領域７０Ｒに、ノズル群２０Ｒのノズル２１〜２９からＲ液状体を吐出する場合を想定する。なお、図示および説明は省略するが、ノズル群２０Ｇおよびノズル群２０Ｂについても、以降の説明は同様である。

この場合、図示するように、カラーフィルタ７０では、一回の主走査において、ノズル２１〜２９のうち、ノズル２３以外のノズルは、ノズルの走査軌跡において重なる総て領域７０Ｒに対してＲ液状体の吐出が可能である。これに対して、カラーフィルタ５０では、領域５０Ｒ、領域５０Ｇ、領域５０Ｂのノズルの配列方向における領域間隔（つまり色画素ピッチ）が短くなることに起因して、領域５０Ｒの領域幅が狭くなっているため、ノズル２１〜２９のうち、ノズル２１とノズル２８は領域５０ＲにＲ液状体を吐出可能であるが、ノズル２３とノズル２６は領域５０Ｒに対してＲ液状体の吐出が困難である。従って、カラーフィルタ５０については、ノズルヘッド２０をＸ軸方向に移動、つまり副走査を行ってノズルの位置を領域５０Ｒと平面的に重なる位置に移動し、都度主走査を繰り返す必要が生じる。このため、主走査回数が増え、描画完了までの時間が長くなってしまうという不具合が生じる。

そこで、このような場合、図５に示したように、カラーフィルタ７０については、ノズルヘッド２０を用いて描画するが、カラーフィルタ５０については、ノズルヘッド２０を用いず、ノズルヘッド４０を用いて描画するのである。すなわち、図示するように、ノズルヘッド４０における各ノズル群のノズル配列方向はＹ軸方向であることから、図中白抜き矢印で示したように、Ｘ軸方向を主走査方向としてノズルヘッド４０を基板Ｐに対して相対移動させれば、例えば一回の主走査において、ノズル群４０Ｒのノズル４１〜４９によって、ノズルの主走査軌跡において重なる領域５０Ｒのほぼ総てにＲ液状体を吐出させることが可能となる。また、カラーフィルタ５０について、主走査回数の増加が抑制されることになるので、描画完了までの時間が長くならずに済む効果もある。

それでは、本実施形態の液状体吐出装置１００が行う描画処理について、図６に示した処理フローチャートに従って説明する。この処理は、メモリ１２に格納されたプログラムソフト（図３参照）にその手順が規定され、ＣＰＵ１１は、このプログラムソフトを読み出して実行する。

まずステップＳ１０１にて、描画パターンデータの読み込み処理を行う。描画パターンデータは、図１に示したステージ１０５に吸着固定された基板Ｐ毎にコントロール装置のメモリ１２に入力され、ＣＰＵ１１はこの入力された描画パターンデータを読み込む。本実施形態では、描画パターンデータは、図４に示した２つのカラーフィルタ５０と、１つのカラーフィルタ７０とが描画される場合の描画パターンデータであるものとする。

次に、ステップＳ１０２にて、液状体が吐出される対象となる領域面積の大きい描画パターンＡの取得処理を行う。ＣＰＵ１１は、２つのカラーフィルタ５０について、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色液状体を吐出する領域５０Ｒ、領域５０Ｇ、領域５０Ｂの総ての領域面積を合計する。また、カラーフィルタ７０について、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色液状体を吐出する領域７０Ｒ、領域７０Ｇ、領域７０Ｂの総ての領域面積を合計する。そして、合計した領域面積のうち大きい面積を有する方を、描画パターンＡとして取得する。なお、本実施形態ではそれぞれの領域は座標データで示されており、ＣＰＵ１１はこの座標データを用いて演算し、各領域の面積を算出する。

次に、ステップＳ１０３にて第１のキャリッジの選択と配置処理を行う。ＣＰＵ１１は、カラーフィルタ７０にＲ，Ｇ，Ｂのカラーパターンを描画するべく、Ｘ軸方向にノズルの配列方向を有するノズルヘッド２０を備えたキャリッジ２００を第１のキャリッジとして選択する。そして、リニアモータを駆動して、キャリッジ２００のキャリッジ移動台１１２をガイドレール１０２に沿って動かし、キャリッジ２００を演算した描画開始位置に配置する。なお、本実施形態では、予めカラーフィルタ７０の描画パターンの長手方向がＸ軸方向となるように、基板Ｐはステージ１０５に吸着されているものとする。

次に、ステップＳ１０４にて、基板を主走査（Ｙ軸方向）、キャリッジを副走査（Ｘ軸方向）して、描画パターンＡを描画する処理を行う。ここでの処理の様子を、図７を用いて説明する。図７は、キャリッジ２００に備えられたノズルヘッド２０によってカラーフィルタ７０を描画する状態を基板Ｐの上方向から見た模式図である。なお一対のガイドレール１０２のうち片方（図面右側）は、図面が煩雑にならないように省略している。また、ノズルヘッド２０およびノズルヘッド４０は透視状態で示している。

図示するように、基板Ｐは、図示しない一対のガイドレール１０１に沿ってＹ軸方向に主走査され、この主走査時に、ノズルヘッド２０の各ノズルに形成された吐出機構における圧電素子が駆動されて、各ノズルから領域７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂ（図では一部のみ表示）に各色液状体が吐出される。一方、キャリッジ２００はガイドレール１０２に沿ってＸ軸方向に副走査され、このキャリッジ２００の副走査の都度、基板Ｐの主走査が繰返し行われて、総ての領域７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂに各色液状体が吐出されるのである。こうして、カラーフィルタ７０の描画パターンである描画パターンＡが描画される。

ここで、ステップＳ１０４において、本実施形態では、キャリッジ４００を基板Ｐの主走査範囲外に設けられたキャッピング装置４１０と対向する位置に移動させ、ノズルヘッド４０の各ノズルを覆うように処理する。キャッピング装置４１０は、ノズルヘッドを覆う（キャッピングする）ことによって、ノズル内の液状体の乾燥や増粘などによる液状体の吐出不良を防止するための装置である。従って、このように処理すれば、ノズルヘッド２０によるカラーフィルタ７０の描画中、ノズルヘッド４０内の液状体の乾燥や増粘などを抑制できるので、描画のために再び液状体を吐出する場合、常に安定してノズルから液状体を吐出させることが可能となる。

図６に戻り、次に、ステップＳ１０５にて、液状体が吐出される対象となる領域面積の小さい方となる描画パターンＢの取得処理を行う。ＣＰＵ１１は、合計した領域面積のうち小さい面積を有する方を、描画パターンＢとして取得する。

次に、ステップＳ１０６にて第２のキャリッジの選択と配置処理を行う。ＣＰＵ１１は、２つのカラーフィルタ５０にＲ，Ｇ，Ｂのカラーパターンを描画するべく、Ｙ軸方向にノズルの配列方向を有するノズルヘッド４０を備えたキャリッジ４００を、第２のキャリッジとして選択する。そして、リニアモータを駆動してキャリッジ４００のキャリッジ移動台１１２をガイドレール１０２に沿って動かして、キャリッジ４００を演算した描画開始位置に配置する。

次に、ステップＳ１０７にて、キャリッジを主走査（Ｘ軸方向）、基板を副走査（Ｙ軸方向）して、描画パターンＢを描画する処理を行う。ここでの処理の様子を、図８を用いて説明する。図８は、キャリッジ４００に備えられたノズルヘッド４０によってカラーフィルタ５０を描画する状態を基板Ｐの上方向から見た模式図である。

図示するように、キャリッジ４００は、一対のガイドレール１０２（片方は不図示）に沿ってＸ軸方向に主走査され、この主走査時に、ノズルヘッド４０の各ノズルに形成された吐出機構における圧電素子が駆動されて、各ノズルから領域５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ（図では一部のみ表示）に各色液状体が吐出される。一方基板Ｐは図示しないガイドレール１０１に沿ってＹ軸方向に副走査され、この基板Ｐの副走査の都度、キャリッジ４００の主走査が繰返し行われて、総ての領域５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂに各色液状体が吐出されるのである。こうして、２つのカラーフィルタ５０の描画パターンである描画パターンＢが描画される。

ここで、ステップＳ１０７において、本実施形態では、キャリッジ２００を、ステップＳ１０４の処理時における基板Ｐの主走査範囲外に設けられたキャッピング装置２１０と対向する位置に移動させ、ノズルヘッド２０の各ノズルを覆うように処理する。キャッピング装置２１０は、前述したキャッピング装置４１０と同じ機能を有する装置である。従って、このように処理すれば、ノズルヘッド４０によるカラーフィルタ５０の描画中、ノズルヘッド２０内の液状体の乾燥や増粘などを抑制できるので、描画のために再び液状体を吐出する場合、常に安定してノズルから液状体を吐出させることが可能となる。

以上、本実施形態の液状体吐出装置１００によれば、ステップＳ１０１からステップＳ１０７の処理によって、長手方向が異なる描画パターンを有し、それぞれ大きさの異なる画面サイズ用のカラーフィルタ７０とカラーフィルタ５０とを、互いに配列方向が異なるノズルを有するキャリッジ２００とキャリッジ４００とを用い、これらを一対のガイドレールに沿って移動させることで、それぞれのカラーフィルタを描画することができる。

従って、ノズルの配列方向を回転させる回転機構をノズルヘッドに設けないので、回転機構によってキャリッジが重くなることもなく、ノズルヘッドの交換作業が困難にならずに済む。また、回転機構に伴うノズル位置のバラツキも生じにくく、液状体を正しい位置に吐出することができる。

ところで、本実施形態では、キャリッジが主走査する被吐出領域面積を、基板が主走査する被吐出領域面積よりも小さくなるように描画処理した。これは次の理由による。すなわち、ノズルヘッドには前述した吐出機構の他に、液状体タンクや液状体の供給機構といった構造物が備えられることがあり、従って、相当の重量を有することがある。このような場合、基板の移動速度に比べてキャリッジの移動速度が遅くなることが生じる。あるいは、キャリッジを動かすことによってノズルヘッドの振動が発生しやすく、その結果、被吐出領域に対する液状体の吐出位置精度が、基板の移動よりもノズルヘッドの移動の方が悪くなる可能性が高いために、基板の移動速度よりもキャリッジの移動速度を遅くする必要が生ずる。そこで、本実施形態では、このような場合に鑑みて、キャリッジの移動量を少なくするべく、キャリッジが主走査する被吐出領域面積を、基板が主走査する被吐出領域面積よりも小さくしたのである。こうすることによって、総ての描画パターンを描画するまでのトータル走査時間を最短時間に近づけることが可能となるからである。もとより、必ずしもこうする必要は無く、例えば、基板の移動速度に比べてキャリッジの移動速度が速い場合は、これとは逆に、キャリッジが主走査する被吐出領域面積が、基板が主走査する被吐出領域面積よりも大きくなるように予め基板Ｐを吸着させて描画処理することが好ましい。

以上、本発明について、一実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下変形例を挙げて説明する。

（第１変形例）
上記実施形態では、ノズルの配列方向がＸ軸方向であるキャリッジ２００と、ノズルの配列方向がＸ軸方向と直交するＹ軸方向であるキャリッジ４００とは、それぞれ１つずつであることとして説明したが、これに限るものでないことは勿論である。例えば、キャリッジ２００を複数備えることとしてもよいし、キャリッジ４００を複数備えることとしてもよい。もとより、双方同時に複数備えることとしてもよい。

一例として、キャリッジ２００とキャリッジ４００とを、それぞれ２つ備えた場合を図９に示した。図９は、キャリッジ２００とキャリッジ４００の設置状態を、基板Ｐの上方向から見た模式図である。なお、各キャリッジにおけるノズルヘッドについては透視状態で示している。

図示するように、キャリッジ２００を複数備える場合はＸ軸方向に並置し、キャリッジ４００を複数備える場合はＹ軸方向に並置することが好ましい。こうすれば、上記実施形態における図４または図５についての説明から明らかなように、基板ＰがＹ軸方向に移動することによって並置した複数のキャリッジ２００がＹ軸方向に相対移動したとき、ノズルから被吐出領域に対して液状体を吐出する領域幅が広くなる。また、並置した複数のキャリッジ４００がＸ軸方向に移動したとき、ノズルから被吐出領域に対して液状体を吐出する領域幅が広くなる。この結果、一回あたりの主走査によってノズルからの液状体が吐出される被吐出領域の面積が大きくなるので、総ての被吐出領域に対して液状体を吐出するまでの走査回数を少なくすることができる。

なお、本変形例において、キャリッジ４００を複数とした場合は、この複数のキャリッジ４００はキャリッジ移動台１１２によって総て同時に動くように構成されることが好ましい。こうすることによって、ガイドレール１０２の本数、およびキャリッジ移動台１１２の台数の増加が抑制されるので、液状体吐出装置１００の複雑化およびコストアップを抑制することが可能となる。

（第２変形例）
上記実施形態では、ノズルヘッド２０に形成されたノズル群（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）のノズル配列方向はＸ軸方向であり、ノズルヘッド４０に形成されたノズル群（４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ）のノズル配列方向は、Ｘ軸方向と直交する方向つまりＹ軸方向であることとして説明したが、これに限るものでないことは勿論である。例えば、それぞれ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対してθ度傾いていることとしてもよい。

本変形例について図１０を用いて説明する。図１０は、キャリッジ２００とキャリッジ４００とを上方向から見た状態を示した模式図である。なお、ノズルヘッド２０およびノズルヘッド４０については透視状態で示している。

本変形例は、図示するように、キャリッジ２００のノズルヘッド２０に形成されたノズル群の配列方向をＸ軸方向に対して反時計方向にθ度傾ける。同じく、キャリッジ４００のノズルヘッド４０に形成されたノズル群の配列方向をＹ軸方向に対して反時計方向にθ度傾けるのである。こうすれば、ノズル群におけるノズルピッチが、主走査方向と直交する方向において狭くなるので、主走査時にノズルから被吐出領域に対して液状体を吐出する領域幅が狭くはなるものの、ノズルから被吐出領域に対して液状体を吐出できるノズルの数が増加することになる。この結果、一回あたりの主走査によってノズルからの液状体を吐出することができない被吐出領域の数を少なくすることができるので、総ての被吐出領域に対して液状体を吐出するまでの主走査回数を少なくすることが期待できる。

また、本変形例において、基板Ｐの主走査時に、ノズルヘッド４０を同時に用いて描画することとしてもよい。こうすれば、ノズルの配列方向が略直交関係となる双方のノズルを用いるので、被吐出領域の形状に応じて好ましい配列方向を有するノズルが存在する確率が高くなる。この結果、一回の主走査において各色液状体を吐出できる被吐出領域の数が多くなることが期待できる。

なお、本変形例では、ノズルヘッド２０に形成されたノズル群の配列方向とノズルヘッド４０に形成されたノズル群の配列方向を、同じ角度θ度反時計方向に傾けることとしたが、もとより、それぞれ異なる角度または異なる方向に傾けることとしても勿論差し支えない。基板Ｐに形成する描画パターンの形状に応じて、ノズルピッチが好ましい値になるように、それぞれの傾きを設定することとすればよい。

（第３変形例）
上記実施形態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向とが互いに直交する方向、つまり、主走査方向と副走査方向とが直交することしたが、これに限らず、Ｘ軸方向とＹ軸方向とは直交しないこととしてもよい。通常、被吐出領域の形状は各辺が互いに直角となる矩形形状である場合が多いことから、上記実施形態ではＸ軸方向とＹ軸方向とが直交するようにしたが、矩形形状でない場合は、被吐出領域の形状に合わせて、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向を変更した方が、一回の主走査によって描画できる被吐出領域を増やすことができる可能性があるからである。

本変形例について、その一例を図１１を用いて説明する。図１１は、キャリッジ２００とキャリッジ４００とを上方向から見た状態を示した模式図である。なお、ノズルヘッド２０およびノズルヘッド４０については透視状態で示している。図示するように、カラーフィルタ５０およびカラーフィルタ７０は、それぞれ平行四辺形の形状を有し、各色液状体が吐出されるそれぞれの領域５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの形状、および領域７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂの形状も平行四辺形である場合を示したものである。そして、領域５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは平行四辺形の斜辺に沿って配列され、領域７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂは、平行四辺形の底辺に沿ってＹ軸方向に配列されているものとしている。

本変形例では、このような場合、少なくともガイドレール１０２に沿って移動するキャリッジ４００の移動方向を、Ｙ軸方向に対して時計方向にＳ度傾けた方向として、ノズルヘッド４０が移動する軸方向となるＸ軸方向を、カラーフィルタ５０の形状である平行四辺形の斜辺と平行にするのである。こうすれば、カラーフィルタ５０については、ガイドレール１０２に沿って移動するキャリッジ４００に備えられたノズルヘッド４０によって、領域５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの並び方向に主走査し、カラーフィルタ７０については、基板ＰのＹ軸方向の主走査によってキャリッジ２００に備えられたノズルヘッド２０によって、領域７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂの並び方向に主走査することができる。従って、一回の主走査によってノズルから各色液状体を吐出できる被吐出領域が多くなることが期待できる。この結果、総ての描画パターンの描画を完了するまでの時間が長くならずに済む。

なお、本変形例において、キャリッジ２００に備えられたノズルヘッド２０の配列方向は、図１１に示したように、平行四辺形の形状を有する領域７０Ｒ，７０Ｇ，７０Ｂの長手方向と同じ方向としているが、必ずしもこうする必要はない。例えば、各ノズルの配列方向を、主走査方向であるＹ軸方向と直交する方向にすることとしてもよい。こうすれば、前述したように一回の主走査によってノズルから各色液状体を吐出できる被吐出領域が多くなることが期待できる。

（その他の変形例）
上記実施形態では、被吐出領域の長手方向が、大きい画面用のカラーフィルタ７０についてＸ軸方向となるように、基板Ｐを予めステージ１０５に吸着させることとし、１つのカラーフィルタ７０における被吐出領域の総面積は、２つのカラーフィルタ５０における被吐出領域の総面積よりも大きいものとした。従って、図６に示した処理フローチャートにおいて、各主走査方向において用いるキャリッジを、被吐出領域の合計面積の大きさによって選択したが、必ずしもこれに限るものでないことは勿論である。例えば、基板Ｐに形成される各カラーフィルタが有する被吐出領域の長手方向を描画パターンデータから演算し、その長手方向に最も近いノズルの配列方向を有するノズルヘッドを備えたキャリッジを選択することとしてもよい。こうすれば、基板Ｐに形成される各カラーフィルタに設けられた被吐出領域の総面積に関係なく、各カラーフィルタ７０の被吐出領域の形状に応じた好ましい配列方向を有するノズルから液状体を吐出することが可能である。

また、上記実施形態では、Ｙ軸方向に基板Ｐを主走査し、Ｘ軸方向にキャリッジ４００を主走査することとしたが、特にこれに限らず、Ｙ軸方向にキャリッジ４００を主走査し、Ｘ軸方向に基板Ｐを主走査することとしても勿論よい。要は、主走査移動において、ノズルと被吐出領域とが相対的に移動できる構成であればよい。もとより、この場合は、ガイドレール１０１，１０２と、移動台１０３、およびキャリッジ移動台１１２の構成が異なることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、移動台１０３の移動およびキャリッジ移動台１１２の移動を、ガイドレール１０１，１０２の内部に設けられたエアスライダとリニアモータにより構成された移動手段で行うこととしたが、特にこれに限らず、モータと搬送ベルトで構成された移動手段や、ボールネジとモータで構成された移動手段としても勿論よい。要するに、移動台１０３とキャリッジ移動台１１２が移動できる構成であれば何でもよい。

また、上記実施形態では、カラーフィルタ５０またはカラーフィルタ７０に設けられた各色画素の形状を、長手方向に同色が連続するストライプ配列として説明したが、これに限らず、デルタ配列や、モザイク配列であってもよい。また、カラーフィルタの色数を、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色として説明したが、これに限らず、例えば４色や２色など、増減した色数であっても差し支えない。また、各色画素も、カラーフィルタ５０とカラーフィルタ７０とで同じ形状であってもよいし、それぞれ大きさや形状が異なっているものとしてもよい。

また、上記実施形態では、液状体吐出装置として、各色液状体をガラス基板に吐出してカラーフィルタを形成する液状体吐出装置１００として説明したが、これに限るものでないことは勿論である。例えば、ガラス基板の他、シリコン基板やセラミック基板あるいは樹脂基板に対して、金属材料を含む機能液を吐出して金属配線パターンの形成を行う製造装置や、有機材料から成る発光材料を溶質として含む機能液を被吐出領域に吐出して発光素子を形成する有機ＥＬ素子の製造装置としても実施可能である。要は、液状体を吐出できる方式を用いて機能液を吐出することによって、画像や図形といったパターンや、文字などを基板などの被吐出対象物に記録する装置であれば、同様に実施できるものである。

本発明の一実施形態となる液状体吐出装置の概略構造図。 ノズルヘッドに穿設されたノズルの配列具合を示す模式図。 コントロール装置の機能を説明するためのブロック図。 基板Ｐにカラーフィルタを描画する本実施形態の方法を説明する説明図。 基板Ｐにカラーフィルタを描画する本実施形態の方法を説明する説明図。 本実施形態の液状体吐出装置が行う処理ステップを示すフローチャート。 ノズルヘッドによってカラーフィルタを描画する状態を示した模式図。 ノズルヘッドによってカラーフィルタを描画する状態を示した模式図。 第１変形例で、キャリッジを複数とした場合のキャリッジの配置説明図。 第２変形例で、ノズルの配列方向を傾けた状態を示した模式図。 第３変形例で、キャリッジの移動方向を傾けた状態を示した模式図。

符号の説明

１０…コントロール装置、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…基板移動信号生成回路、１４…キャリッジ移動信号生成回路、１５…圧電素子駆動信号生成回路、２０…ノズルヘッド、２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒ…ノズル群、２１〜２９…ノズル、４０…ノズルヘッド、４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｒ…ノズル群、４１〜４９…ノズル、５０…カラーフィルタ、７０…カラーフィルタ、１００…液状体吐出装置、１０１，１０２…ガイドレール、１０３…移動台、１０５…ステージ、１１２…キャリッジ移動台、２００…キャリッジ、２１０…キャッピング装置、４００…キャリッジ、４１０…キャッピング装置。

Claims (5)

1. 基板に設けられた被吐出領域に対して液状体を吐出する液状体吐出装置であって、
   ノズルの配列方向が第１の方向である第１のヘッドを有する第１のキャリッジと、
   ノズルの配列方向が前記第１の方向とは異なる第２の方向である第２のヘッドを有する第２のキャリッジと、
   前記第１のヘッド及び前記第２のヘッドを１つの移動路に沿った方向に移動するヘッド移動手段と、
   コントロール装置と、
   を備え、
   前記コントロール装置は、
   描画パターンの長手方向が前記第１の方向である第１の被吐出領域に描画するときは、前記第１のキャリッジを選択して、前記第１のヘッドを用いて前記第１の被吐出領域に前記液状体を吐出させ、
   描画パターンの長手方向が前記第２の方向である第２の被吐出領域に描画するときは、前記第２のキャリッジを選択して、前記第２のヘッドを用いて前記第２の被吐出領域に前記液状体を吐出させる、ことを特徴とする液状体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液状体吐出装置であって、
   前記被吐出領域において前記基板を前記移動路に沿った方向と異なる方向に移動する基板移動手段を備えたことを特徴とする液状体吐出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液状体吐出装置であって、
   前記第１のヘッドに配列されたノズルの配列方向と、前記第２のヘッドに配列されたノズルの配列方向が直交するように、前記第１のヘッドと前記第２のヘッドは並置されていることを特徴とする液状体吐出装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液状体吐出装置であって、
   前記移動路に沿った方向は、前記第１の方向であることを特徴とする液状体吐出装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液状体吐出装置であって、
   前記コントロール装置は、
   前記第１の被吐出領域に描画するときは、前記第１のヘッドから前記液状体を吐出させた状態で前記基板を移動させるとともに、前記第１のヘッドから前記液状体を吐出させない状態で前記第１のキャリッジを移動させ、
   前記第２の被吐出領域に描画するときは、前記第２のヘッドから前記液状体を吐出させた状態で前記第２のキャリッジを移動させるとともに、前記第２のヘッドから前記液状体を吐出させない状態で前記基板を移動させることを特徴とする液状体吐出装置。

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