JP5316368B2 - 吐出方法 - Google Patents
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Description
本適用例にかかる吐出方法は、液滴吐出ヘッドから基材へ液滴を吐出する吐出方法であって、1回の吐出で前記液滴吐出ヘッドから吐出する単位吐出量の目標値を設定する吐出量設定工程と、前記基材へ前記液滴を吐出する吐出工程と、前記単位吐出量の前記目標値を用いて前記吐出工程における前記液滴吐出ヘッドの温度である描画時ヘッド温度を推定するヘッド温度推定工程と、前記液滴吐出ヘッドの温度を前記描画時ヘッド温度にする暖機工程と、を有し、前記吐出工程の前に前記暖機工程が行われることを特徴とする。
上記適用例にかかる吐出方法において、前記液滴吐出ヘッドの前記単位吐出量を前記目標値に調整する吐出量調整工程、をさらに有し、前記吐出量調整工程の前に前記暖機工程が行われることを特徴とする。
上記適用例にかかる吐出方法において、前記ヘッド温度推定工程では、前記単位吐出量と前記描画時ヘッド温度との関係を示す吐出量ヘッド温度相関データと前記単位吐出量の前記目標値とを用いて前記描画時ヘッド温度を推定することを特徴とする。
上記適用例にかかる吐出方法において、前記ヘッド温度推定工程では、ヘッド特性及び前記液滴を構成する液状体の粘度と前記描画時ヘッド温度との関係を示す各ヘッド温度相関データの内少なくとも1つと前記単位吐出量の前記目標値とを用いて前記描画時ヘッド温度を推定することを特徴とする。
上記適用例にかかる吐出方法において、前記ヘッド温度推定工程では、前記吐出工程において前記基材へ前記液滴を吐出する描画パターンを用いて前記描画時ヘッド温度を推定することを特徴とする。
本実施形態では、液滴吐出装置と、この液滴吐出装置を用いて液滴を吐出して描画する本発明の特徴的な吐出方法の例について、図1〜図7に従って説明する。
最初に、ワークに液滴を吐出して塗布する液滴吐出装置1について図1〜図3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な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。
次に、上述した液滴吐出装置1を使って、液滴吐出ヘッド28から基板7に吐出する吐出方法について図4〜図7にて説明する。図4は、基板に液滴を吐出して塗布する製造工程を示すフローチャートである。図5〜図7は、液滴吐出装置を使った吐出方法を説明するための模式図である。
図5〜図6(a)は、ステップS1の温度特性調査工程に対応する図であり、図5(a)は、液滴吐出ヘッドの温度を測定する方法を説明するための模式図である。図5(a)に示すように、温度測定装置23を用いて、ノズル30付近の温度であるヘッド温度を計測する。重量測定装置20の横には、エリアセンサーを備えた赤外線カメラ71が配置され、赤外線カメラ71は、配列されているノズル30を撮像可能となっている。赤外線カメラ71には、温度分析装置72が電気的に接続され、赤外線カメラ71及び温度分析装置72等により温度測定装置23が構成されている。赤外線カメラ71は、ノズルプレート29が発光する赤外線を受光し、電気信号に変換して、温度分析装置72に出力する。温度分析装置72は、赤外線カメラ71が受光する光エネルギーを温度に変換する。従って、ノズルプレート29の各ノズル30の周囲における温度をヘッド温度として計測可能となっている。
図7(d)は、暖機工程が行われないときのヘッド温度の推移を説明するためのグラフである。図7(d)において図の横軸は時間の経過を示し、時間は図中左から右へ推移する。縦軸はヘッド温度の変化を示し図中上側が下側より高い温度を示す。ヘッド温度推移線89はヘッド温度が描画時ヘッド温度82より低い状態から吐出を開始して、描画時ヘッド温度82に接近する様子を示している。尚、液滴吐出ヘッド28が液滴42を吐出する毎に液滴吐出ヘッド28温度が上昇する例を示す。このとき、液滴吐出ヘッド28が液滴42を吐出するときにはヘッド温度が上昇する。そして、ステップS6の給材工程及びステップS9の除材工程では液滴吐出ヘッド28が液滴42を吐出せずに待機するのでヘッド温度が下降する。従って、ヘッド温度推移線89は三角波状に変動しながら描画時ヘッド温度82に接近する。このとき、ヘッド温度と単位吐出量とは比例するので、ヘッド温度の変動に伴い吐出量も変動する。
(1)本実施形態によれば、ステップS2の吐出量設定工程にて単位吐出量が設定される。そして、ステップS3のヘッド温度推定工程において吐出工程における描画時ヘッド温度82が推定される。次に、ステップS7及びステップS10の暖機工程において液滴吐出ヘッド28の温度が描画時ヘッド温度82に調整される。その後、ステップS5の吐出量調整工程にて液滴吐出ヘッド28の単位吐出量が調整される。従って、単位吐出量は描画時ヘッド温度82における単位吐出量に調整される為、単位吐出量が精度良く調整される。
次に、液滴吐出装置の一実施形態について図8及び図9の描画時ヘッド温度の推定方法を説明するための模式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、液滴吐出ヘッドを交換するときに描画時ヘッド温度を推定する点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、ヘッド特性、機能液39の粘度及び単位吐出量の目標値を用いて描画時ヘッド温度を推定している。従って、液滴吐出ヘッド28や機能液39が交換されるときにも描画時ヘッド温度を推定することができる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、液滴吐出ヘッド28の温度を測定する温度計に、赤外線カメラ71を用いたが、他の温度計を用いても良い。液滴吐出ヘッド28の温度を検出可能であれば良い。他に、例えば、熱電対、白金測温抵抗体、水晶振動子等を、サーミスタを温度センサーとして使用することができる。ノズル温度に対して感度の良いセンサーを用いることにより、精度良く温度を検出することができる。これらのセンサーを液滴吐出ヘッド28の内部に内蔵させても良い。液滴吐出ヘッド28内の機能液39に近い温度を検出することができる。
第1の実施形態において、ノズル30から吐出する液滴42の重量を測定して、吐出量を推定したが、吐出量の体積を測定して、吐出量を測定しても良い。例えば、断面積が一定の管に吐出する液滴42を溜めて、管内における液体の長さを測定することにより体積を計測し、吐出量を推定しても良い。機能液39の溶媒が揮発性の高い液体の場合には溶媒が揮発し難い状態で計測することができる。
前記第1の実施形態では、基板7に液滴42を吐出して描画したが、基板7以外の物でもよい。例えば、円筒、球体、紡錘状の構造物、直方体、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。これらの描画に応用することができる。いずれの場合においても、精度の良い吐出量にて描画することができる。
前記第1の実施形態では、キャビティ38を加圧する加圧手段に、圧電素子41を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて、加圧しても良い。他に、キャビティ38内にヒーター配線を配置して、機能液39に含む気体を膨張して加圧しても良い。さらに、静電気の引力及び斥力を用いて振動板40を変形させて、加圧しても良い。いずれの場合にも、機能液39を吐出しないとき、機能液39を吐出しない程度に加圧手段を動作することにより、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。
前記第1の実施形態では、ステージ4が主走査移動を行い、キャリッジ12が副走査移動をした。逆でも良い。つまり、ステージ4が副走査移動を行い、キャリッジ12が主走査移動をしても良い。他にも、キャリッジ12が液滴吐出ヘッド28を主走査方向及び副走査方向に移動させる構造にしても良い。そして、基板7をベルトコンベア等の移動装置に配置した状態においてノズル30から液滴42を基板7に吐出しても良い。基板7の給材及び除材をし易くできる。
前記第1の実施形態では、ステージ4を用いて基板7を主走査方向に移動した。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、ステージ4の代わりにプラテンとローラーとを用いてシートを副走査方向4aに移動しても良い。長尺のシートに長いパターンを描画することができる。
前記第1の実施形態では、圧電素子41を振動させることにより暖機駆動した。暖機駆動する方法はこれに限らない。液滴吐出ヘッド28に発熱源を配置して暖機してもよい。さらに、液滴吐出ヘッド28内に温度センサーを配置して液滴吐出ヘッド28の温度を制御しても良い。尚、変形例1〜変形例7の内容は前記第2の実施形態にも適用できる。
前記第2の実施形態ではゲート抵抗94、ピエゾ容量95、ノズル30の穴径、機能液39の粘度を用いて描画時ヘッド温度82を推定した。これら総ての特性を使わなくとも良い。これらの特性のうち少なくとも1つの特性の違いを用いて描画時ヘッド温度82を推定しても良い。特に影響の大きな要素を用いて推定しても良い。簡便に描画時ヘッド温度82を推定することができる。
Claims (5)
- 液滴吐出ヘッドから基材へ液滴を吐出する吐出方法であって、
1回の吐出で前記液滴吐出ヘッドから吐出する単位吐出量の目標値を設定する吐出量設定工程と、
前記基材へ前記液滴を吐出する吐出工程と、
前記単位吐出量の前記目標値を用いて前記吐出工程における前記液滴吐出ヘッドの温度である描画時ヘッド温度を推定するヘッド温度推定工程と、
前記液滴吐出ヘッドの温度を前記描画時ヘッド温度にする暖機工程と、を有し、
前記吐出工程の前に前記暖機工程が行われることを特徴とする吐出方法。 - 請求項1に記載の吐出方法であって、
前記液滴吐出ヘッドの前記単位吐出量を前記目標値に調整する吐出量調整工程、をさらに有し、前記吐出量調整工程の前に前記暖機工程が行われることを特徴とする吐出方法。 - 請求項2に記載の吐出方法であって、
前記ヘッド温度推定工程では、前記単位吐出量と前記描画時ヘッド温度との関係を示す吐出量ヘッド温度相関データと前記単位吐出量の前記目標値とを用いて前記描画時ヘッド温度を推定することを特徴とする吐出方法。 - 請求項2に記載の吐出方法であって、
前記ヘッド温度推定工程では、ヘッド特性及び前記液滴を構成する液状体の粘度と前記描画時ヘッド温度との関係を示す各ヘッド温度相関データの内少なくとも1つと前記単位吐出量の前記目標値とを用いて前記描画時ヘッド温度を推定することを特徴とする吐出方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の吐出方法であって、
前記ヘッド温度推定工程では、前記吐出工程において前記基材へ前記液滴を吐出する描画パターンを用いて前記描画時ヘッド温度を推定することを特徴とする吐出方法。
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