KR20100125182A - 액적 토출 장치 - Google Patents

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KR20100125182A
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KR1020100045947A
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히로후미 사카이
토루 시노하라
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 패턴막 형성 영역의 영역 면적이 각각 상이한 경우라도, 효율 좋게 액적을 토출하는 액적 토출 장치를 제공한다.
(해결 수단) 기재에 형성된 패턴막 형성 영역을 향하여 액적을 토출하는 토출 헤드를 구비한 액적 토출 장치로서, 상기 패턴막 형성 영역의 넓이마다 대응하여 상기 액적을 토출하는 복수의 상기 토출 헤드를 가짐과 함께, 상기 패턴막 형성 영역 중, 좁은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 좁은 패턴막 형성 영역보다도 영역 면적이 넓은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수보다도 많이 배치했다.

Description

액적 토출 장치{DROPLET DISCHARGE DEVICE}
본 발명은, 액적 토출(droplet discharge) 장치에 관한 것이다.
종래, 기재(substrate)에 패턴막을 형성하는 장치로서, 잉크젯식의 액적 토출 장치가 알려져 있다. 당해 액적 토출 장치는, 기재를 향하여, 패턴막의 재료가 되는 기능액을 액적으로서 토출하는 토출 헤드를 구비하고 있다. 그리고, 예를 들면, 유기 EL 장치 등과 같이, 복수의 색요소를 갖는 패턴막을 형성하는 경우에는, 각 색요소에 대응하는 복수의 토출 헤드를 구비하고 있다.
또한, 상기의 유기 EL 장치에서는, 색요소마다 열화 속도가 상이하여, 화이트 밸런스가 무너지는 점에서, 각 색요소의 발광 효율에 따라서, 발광 면적을 바꿔, 예를 들면, 발광 효율이 낮아짐에 따라서 발광 면적을 순서대로 크게 한 구성이 알려져 있다. 즉, 색요소마다 패턴막의 형성 영역 면적의 넓이가 상이한 구성을 갖고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본공개특허공보 2008―300367호
상기 액적 토출 장치에서는, 기재와 토출 헤드를 상대적으로 이동시켜, 당해 이동 과정에 있어서 토출 헤드로부터 기재를 향하여 기능액을 액적으로서 토출시켜, 기재에 기능액을 도포시키고 있다. 그러나, 기재를 향하여 액적을 토출할 때, 작업성의 효율이나 작업 조건 등에 따라, 기재와 토출 헤드와의 상대 속도나 토출 헤드로부터 토출되는 단위 면적당 액적의 토출량이 제한된다. 이 때문에, 상기의 유기 EL 장치 등과 같이, 패턴막 형성 영역의 넓이가 상이한 경우에, 영역마다 대응하는 토출 헤드로부터 액적을 토출하면, 영역 면적이 넓은 패턴막 형성 영역에 대한 토출량에 비하여, 영역 면적이 좁은 패턴막 형성 영역에 대한 토출량이 적어져 버려, 규정한 토출량(도포량)에 도달시키기 위해서는, 반복 토출 작업을 행할 필요가 생기기 때문에, 작업 시간이 증가해 버린다는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.
[적용예 1] 본 적용예에 따른 액적 토출 장치는, 기재에 형성된 패턴막 형성 영역을 향하여 액적을 토출하는 토출 헤드를 구비한 액적 토출 장치로서, 상기 패턴막 형성 영역의 넓이마다 대응하여 상기 액적을 토출하는 복수의 상기 토출 헤드를 가짐과 함께, 상기 패턴막 형성 영역 중, 좁은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 좁은 패턴막 형성 영역보다도 영역 면적이 넓은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수보다도 많이 배치한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 패턴막 형성 영역의 넓고 좁음에 따라서 토출 헤드의 수가 적절히 규정된다. 즉, 좁은 패턴막 형성 영역에 대하여는, 넓은 패턴막 형성 영역에 대응하는 토출 헤드의 수보다도 많은 수의 토출 헤드가 배치된다. 따라서, 좁은 패턴막 형성 영역에 대하여, 단시간 안에 많은 액적을 토출할 수 있다. 이에 따라, 좁은 패턴막 형성 영역에 대한 액적의 토출량과, 넓은 패턴막 형성 영역에 대한 액적의 토출량과의 양호한 토출량의 밸런스가 도모되어, 액적 토출 작업에 소요되는 공수 시간(work time)을 단축시킬 수 있다.
[적용예 2] 상기 적용예에 따른 액적 토출 장치에서는, 상기 기재와 상기 토출 헤드가 상대적으로 이동하는 주사 방향에 있어서의 상기 패턴막 형성 영역의 배열순에 따라서, 각 상기 패턴막 형성 영역에 대응하는 복수의 상기 토출 헤드를 상기 주사 방향으로 배치한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 패턴막 형성 영역의 배열순에 따라서, 복수의 토출 헤드가 배치된다. 즉, 예를 들면, 좁은 패턴막 형성 영역과 넓은 패턴막 형성 영역이 순서대로 배열되어 있는 경우에, 상기의 각 패턴막 형성 영역에 대응하는 토출 헤드를, 각 패턴막 형성 영역의 배치순에 따라서 배치한다. 이에 따라, 1회의 주사로, 효율 좋게 대상의 패턴막 형성 영역에 액적을 토출할 수 있다.
[적용예 3] 상기 적용예에 따른 액적 토출 장치에서는, 상기 기재와 상기 토출 헤드가 상대적으로 이동하는 상기 주사 방향에 있어서의 상기 패턴막 형성 영역의 폭의 길이가 상이한 경우에, 폭이 짧은 상기 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 폭이 짧은 패턴막 형성 영역보다도 폭이 긴 상기 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수보다도 많이 배치한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 주사 방향에 있어서의 패턴막 형성 영역의 폭의 장단에 따라서 토출 헤드의 수가 적절히 규정된다. 즉, 폭이 짧은 패턴막 형성 영역에 대하여는, 폭이 긴 패턴막 형성 영역에 대응하는 토출 헤드의 수보다도 많은 수의 토출 헤드가 배치된다. 따라서, 폭이 짧은 패턴막 형성 영역에 대하여, 단시간 안에 많은 액적을 토출할 수 있다. 이에 따라, 폭이 짧은 패턴막 형성 영역에 대한 액적의 토출량과, 폭이 긴 패턴막 형성 영역에 대한 액적의 토출량과의 양호한 토출량 밸런스가 도모되어, 액적 토출 작업에 소요되는 공수 시간을 단축시킬 수 있다.
[적용예 4] 상기 적용예에 따른 액적 토출 장치에서는, 상기 폭이 짧은 패턴막 형성 영역의 폭의 길이가, 상기 폭이 긴 패턴막 형성 영역의 폭의 길이의 1/n인 경우에, 상기 폭이 짧은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 폭이 긴 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수의 n배 이상으로 배치한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 패턴막 형성 영역의 폭의 길이비(比)에 기초하여 토출 헤드의 수를 규정함으로써, 폭이 짧은 패턴막 형성 영역에 대한 액적의 토출량과, 폭이 긴 패턴막 형성 영역에 대한 액적의 토출량과의 토출량 밸런스를 용이하게 도모할 수 있다.
도 1은 액적 토출 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 토출 헤드의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 액적 토출 장치의 전기 제어 블록도이다.
도 4는 패턴막 형성 영역의 배열을 나타내는 평면도이다.
도 5는 토출 헤드의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 패턴막 형성 영역에 있어서의 액적의 착탄(deposit) 상태를 나타내는 모식도(schematic view)이다.
도 7은 변형예에 있어서의 토출 헤드의 배열을 나타내는 평면도이다.
도 8은 다른 변형예에 있어서의 토출 헤드의 배열을 나타내는 평면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태에 대해서 도면에 따라서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서의 각 부재는, 각 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각 부재마다 축소를 상이하게 하여 도시하고 있다.
[액적 토출 장치의 구성]
(전체 구성)
우선, 액적 토출 장치의 전체 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 액적 토출 장치의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 액적 토출 장치(1)에는, 직방체 형상으로 형성되는 기대(2; platform)가 구비되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 기대(2)의 길이 방향을 Y방향이라고 하고, 동(同) Y방향과 직교하는 방향을 X방향이라고 한다.
기대(2)의 상면(2a)에는, Y방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(3a, 3b)이 동 Y방향 전폭에 걸쳐 볼록 형성되어 있다. 그 기대(2)의 상측에는, 한 쌍의 안내 레일(3a, 3b)에 대응하는 도시하지 않은 직동 기구(direct drive mechanism)를 구비한 주사 수단을 구성하는 테이블 및 워크 이동 테이블로서의 스테이지(4)가 부착되어 있다. 이 스테이지(4)의 직동 기구는, 예를 들면 안내 레일(3a, 3b)을 따라서 Y방향으로 연장되는 나사축(구동축)과, 동 나사축과 나사 결합하는 볼너트(ball nut)를 구비한 나사식 직동 기구로서, 그 구동축이, 소정의 펄스 신호를 받아 스텝 단위로 정역전(rotate normally and in reverse)하는 Y축 모터(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 그리고, 소정의 스텝수에 상대하는 구동 신호가 Y축 모터에 입력되면, Y축 모터가 정전 또는 역전하여, 스테이지(4)가 동 스텝수에 상당하는 만큼, Y축 방향을 따라 소정의 속도로 일방향 이동(往動) 또는, 타방향 이동(復動)하도록(Y방향으로 주사함) 되어 있다.
또한, 기대(2)의 상면(2a)에는, 안내 레일(3a, 3b)과 평행하게 주(主)주사 위치 검출 장치(5)가 배치되어, 스테이지(4)의 위치를 계측할 수 있도록 되어 있다.
이 스테이지(4)의 상면에는, 재치면(6; mounting surface)이 형성되고, 그 재치면(6)에는, 도시하지 않은 흡인식의 기재 척기구(substrate chucking mechanism)가 형성되어 있다. 그리고, 재치면(6)에 기재(7)를 올려놓으면, 기재 척기구에 의해, 그 기재(7)가 재치면(6)의 소정 위치에 위치 결정 고정되도록 되어 있다.
기대(2)의 X방향 양측에는, 한 쌍의 지지대(8a, 8b)가 세워 설치되고, 그 한 쌍의 지지대(8a, 8b)에는, X방향으로 연장되는 안내 부재(9)가 설치되어 있다. 안내 부재(9)는, 그 길이 방향의 폭이 스테이지(4)의 X방향보다도 길게 형성되어, 그 일단이 지지대(8a)측으로 장출(protrude)하도록 배치되어 있다. 안내 부재(9)의 상측에는, 토출하는 액체를 공급 가능하게 수용하는 수용 탱크(10)가 설치되어 있다. 한편, 그 안내 부재(9)의 하측에는, X방향으로 연장되는 안내 레일(11)이 X방향 전폭에 걸쳐 볼록 형성되어 있다.
안내 레일(11)을 따라서 이동 가능하게 배치되는 캐리지(12)는, 대략 직방체 형상으로 형성되어 있다. 그 캐리지(12)의 직동 기구는, 예를 들면 안내 레일(11)을 따라서 X방향으로 연장되는 나사축(구동축)과, 동 나사축과 나사 결합하는 볼너트를 구비한 나사식 직동 기구로서, 그 구동축이, 소정의 펄스 신호를 받아 스텝 단위로 정역전하는 X축 모터(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 그리고, 소정의 스텝수에 상당하는 구동 신호를 X축 모터에 입력하면, X축 모터가 정전 또는 역전하여, 캐리지(12)가 동 스텝수에 상당하는 만큼 X방향을 따라서 왕동 또는 복동한다(X방향으로 주사함). 안내 부재(9)와 캐리지(12)와의 사이에는, 부(副)주사 위치 검출 장치(13)가 배치되어, 캐리지(12)의 위치를 계측할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 캐리지(12)의 하면(스테이지(4)측의 면)에는, 복수의 토출 헤드(140)를 구비한 헤드 유닛(14)이 볼록 형성되어 있다.
기대(2)의 편측의 한쪽(도면 중 X방향의 역방향)에는, 보수용 기대(15)가 배치되어 있다. 보수용 기대(15)의 상면(15a)에는, Y방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(16a, 16b)이 동 Y방향 전폭에 걸쳐 볼록 형성되어 있다. 그 보수용 기대(15)의 상측에는, 한 쌍의 안내 레일(16a, 16b)에 대응하는 도시하지 않은 직동 기구를 구비한 이동 수단을 구성하는 보수 스테이지(17)가 부착되어 있다. 그 보수 스테이지(17)의 직동 기구는, 예를 들면 스테이지(4)와 동일한 직동 기구이며, Y방향을 따라서 왕동 또는, 복동하도록 되어 있다.
보수 스테이지(17; maintenance stage)의 위에는, 플러싱 유닛(18; flushing unit), 캐핑 유닛(19; capping unit), 와이핑 유닛(20; wiping unit)이 배치되어 있다. 플러싱 유닛(18)은, 토출 헤드(140) 내의 유로를 세정할 때, 토출 헤드(140)로부터 토출하는 액적을 받는 장치이다. 토출 헤드(140) 내에 고형물이 혼입된 경우에, 고형물을 토출 헤드(140)로부터 배제하기 위해, 토출 헤드(140)로부터 액적을 토출하여 세정한다. 이 액적을 받는 기능을 플러싱 유닛(18)이 행한다.
캐핑 유닛(19)은, 토출 헤드(140)에 덮개를 씌우는 장치이다. 토출 헤드(140)로부터 토출하는 액적은, 휘발성을 갖는 경우가 있어, 토출 헤드(140)에 내재하는 기능액의 용매가 노즐로부터 휘발하면, 기능액의 점도가 변해, 노즐이 막히는 경우가 있다. 캐핑 유닛(19)은, 토출 헤드(140)에 덮개를 씌움으로써, 노즐이 막히는 것을 방지하도록 되어 있다.
와이핑 유닛(20)은, 토출 헤드(140)의 노즐이 배치되어 있는 노즐 플레이트를 닦는 장치이다. 노즐 플레이트는, 토출 헤드(140)에 있어서, 기재(7)와 대향하는 측의 면에 배치되어 있는 부재이다. 노즐 플레이트에 액적이 부착되어 있을 때, 노즐 플레이트에 부착되어 있는 액적과 기재(7)가 접촉하여, 기재(7)에 있어서, 예정 외의 장소에 액적이 부착되어 버리는 경우가 있다. 와이핑 유닛(20)은, 노즐 플레이트를 닦음으로써, 기재(7)에 있어서, 예정 외의 장소에 액적이 부착되어 버리는 것을 방지하고 있다.
보수용 기대(15)와 기대(2)와의 사이에는, 중량 측정 장치(22)가 배치되어 있다. 중량 측정 장치(22)에는, 전자 저울이 2대 설치되고, 각 전자 저울에는, 받침 접시가 배치되어 있다. 액적이, 토출 헤드(140)로부터 받침 접시에 토출되어, 전자 저울이 액적의 하중을 측정하도록 되어 있다. 받침 접시는, 스폰지 형상의 흡수체를 구비하여, 토출되는 액적이 튀어, 받침 접시 밖으로 나가지 않도록 되어 있다. 전자 저울은, 토출 헤드(140)가 액적을 토출하기 전후에, 받침 접시의 하중을 측정하여, 토출 전후의 받침 접시의 중량의 차분(difference)을 측정하고 있다.
캐리지(12)가, 안내 레일(11)을 따라서, X방향으로 이동함으로써, 토출 헤드(140)는, 헤드 클리닝부(21), 중량 측정 장치(22), 기재(7)와 대향하는 장소로 이동하여, 액적을 토출할 수 있도록 되어 있다.
(토출 헤드의 구성)
도 2는 토출 헤드의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 토출 헤드(140)는, 노즐 플레이트(30)를 구비하고, 노즐 플레이트(30)에는, 노즐(31)이 형성되어 있다. 노즐 플레이트(30)의 상측으로서 노즐(31)과 상대하는 위치에는, 노즐(31)과 연통하는 캐비티(32)가 형성되어 있다. 그리고, 토출 헤드(140)의 캐비티(32)에는, 수용 탱크(10)에 저류되어 있는 기능액(33)이 공급된다.
캐비티(32)의 상측에는, 상하 방향(Z방향: 종진동(longitudinal vibration))으로 진동하여, 캐비티(32) 내의 용적을 확대 축소하는 진동판(34)과, 상하 방향으로 신축하여 진동판(34)을 진동시키는 가압 수단으로서의 압전 소자(35)가 설치되어 있다. 압전 소자(35)가 상하 방향으로 신축하여 진동판(34)을 진동하고, 진동판(34)이 캐비티(32) 내의 용적을 확대 축소하여 캐비티(32)를 가압한다. 그에 따라, 캐비티(32) 내의 압력이 변동하여, 캐비티(32) 내에 공급된 기능액(33)은, 노즐(31)을 통과하여 토출되도록 되어 있다.
그리고, 토출 헤드(140)가 압전 소자(35)를 제어 구동하기 위한 구동 신호를 받으면, 압전 소자(35)가 신장하여, 진동판(34)이 캐비티(32) 내의 용적을 축소한다. 그 결과, 토출 헤드(140)의 노즐(31)로부터는, 축소된 용적분의 기능액(33)이 액적(36)으로서 토출된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가압 수단으로서, 종진동형의 압전 소자(35)를 이용했지만, 특별히 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 하전극과 압전체층과 상전극을 적층 형성한 휨변형형(bending deformation type)의 압전 소자를 이용하도록 해도 좋다. 또한, 압력 발생 수단으로서, 진동판과 전극과의 사이에 정전기를 발생시키고, 정전기력에 의해 진동판을 변형시켜 노즐로부터 액적을 토출시키는 소위 정전식(electrostatic) 액추에이터 등을 사용해도 좋다. 또한, 발열체를 이용하여 노즐 내에 거품을 발생시켜, 그 거품에 의해 기능액을 액적으로서 토출시키는 구성을 갖는 토출 헤드라도 좋다.
(전기 제어의 구성)
도 3은 액적 토출 장치의 전기 제어 블록도이다. 도 3에 있어서, 액적 토출 장치(1)는 프로세서로서 각종 연산 처리를 행하는 CPU(연산 처리 장치)(40)와, 각종 정보를 기억하는 메모리(41)를 갖는다.
주주사 구동 장치(42), 부주사 구동 장치(43), 주주사 위치 검출 장치(5), 부주사 위치 검출 장치(13), 토출 헤드(140)를 구동하는 헤드 구동 회로(44)는, 입출력 인터페이스(45) 및 버스(46)를 통하여 CPU(40)에 접속되어 있다. 또한, 입력 장치(47), 디스플레이(48), 도 1에 나타내는 중량 측정 장치(22)를 구성하는 전자 저울(49), 플러싱 유닛(18), 캐핑 유닛(19), 와이핑 유닛(20)도 입출력 인터페이스 (45) 및 버스(46)를 통하여 CPU(40)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 헤드 클리닝부(21)에 있어서, 1개의 유닛을 선택하는 클리닝 선택 장치(50)도 입출력 인터페이스(45) 및 버스(46)를 통하여 CPU(40)에 접속되어 있다.
주주사 구동 장치(42)는, 스테이지(4)의 이동을 제어하는 장치이고, 부주사 구동 장치(43)는, 캐리지(12)의 이동을 제어하는 장치이다. 주주사 위치 검출 장치(5)가, 스테이지(4)의 위치를 인식하여, 주주사 구동 장치(42)가, 스테이지(4)의 이동을 제어함으로써, 스테이지(4)를 소망하는 위치로 이동 및 정지하는 것이 가능하게 되어 있다. 마찬가지로, 부주사 위치 검출 장치(13)가, 캐리지(12)의 위치를 인식하여, 부주사 구동 장치(43)가, 캐리지(12)의 이동을 제어함으로써, 캐리지(12)를 소망하는 위치로 이동 및 정지하는 것이 가능하게 되어 있다.
입력 장치(47)는, 액적을 토출하는 각종 가공 조건을 입력하는 장치로, 예를 들면, 기재(7)에 액적을 토출하는 좌표를 도시하지 않은 외부 장치로부터 수신하여, 입력하는 장치이다. 디스플레이(48)는, 가공 조건이나, 작업 상황을 표시하는 장치로, 조작자는, 디스플레이(48)에 표시되는 정보를 바탕으로, 입력 장치(47)를 이용하여 조작을 행한다.
전자 저울(49)은, 토출 헤드(140)가 토출하는 액적을 받는, 받침 접시의 중량을 측정하는 장치이다. 액적이 토출되기 전후의 받침 접시의 중량을 측정하여, 측정치를 CPU(40)에 송신한다. 도 1에 나타내는 중량 측정 장치(22)는, 받침 접시와 전자 저울(49) 등으로 구성된다.
클리닝 선택 장치(50)는, 헤드 클리닝부(21)인 플러싱 유닛(18), 캐핑 유닛(19), 와이핑 유닛(20)으로부터 1개의 장치를 선택하여, 토출 헤드(140)와 대향하는 장소로 이동하는 장치이다.
메모리(41)는, RAM, ROM 등과 같은 반도체 메모리나, 하드 디스크, CD―ROM과 같은 외부 기억 장치를 포함하는 개념이다. 기능적으로는, 액적 토출 장치(1)에 있어서의 동작의 제어 순서가 기술된 프로그램 소프트(51)를 기억하는 기억 영역이나, 기재(7) 내에 있어서의 토출 위치의 좌표 데이터인 토출 위치 데이터(52)를 기억하기 위한 기억 영역이 설정된다. 또한, 기재(7)를 주주사 방향(Y방향)으로 이동하는 주주사 이동량과, 캐리지(12)를 부주사 방향(X방향)으로 이동하는 부주사 이동량을 기억하기 위한 기억 영역이나, CPU(40)를 위한 워크 에어리어나 템퍼러리 파일 등으로서 기능하는 기억 영역이나 그 외 각종 기억 영역이 설정된다.
CPU(40)는, 메모리(41) 내에 기억된 프로그램 소프트(51)에 따라, 기재(7)에 있어서의 표면의 소정 위치에 기능액을 액적 토출하기 위한 제어를 행하는 것이다. 구체적인 기능 실현부로서, 전자 저울(49)을 이용한 중량 측정을 실현하기 위한 연산을 행하는 중량 측정 연산부(53)와, 토출 헤드(140)에 의해 액적을 토출하기 위한 연산을 행하는 토출 연산부(54)를 갖는다.
토출 연산부(54)를 상세하게 분할하면, 토출 헤드(140)를 액적 토출을 위한 초기 위치로 세트하기 위한 토출 개시 위치 연산부(55)를 갖는다. 또한, 토출 연산부(54)는, 기재(7)를 주주사 방향(Y방향)으로 소정의 속도로 주사 이동시키기 위한 제어를 연산하는 주주사 제어 연산부(56)를 갖는다. 이에 더하여, 토출 연산부(54)는, 토출 헤드(140)를 부주사 방향(X방향)으로 소정의 부주사량으로 이동시키기 위한 제어를 연산하는 부주사 제어 연산부(57)를 갖는다. 또한, 토출 연산부(54)는 토출 헤드(140) 내의 복수 있는 노즐 중 어느 하나를 작동시켜 기능액을 토출할지를 제어하기 위한 연산을 행하는 노즐 토출 제어 연산부(58) 등과 같은 각종 기능 연산부를 갖는다.
보수 스테이지(17)가, 안내 레일(16a, 16b)을 따라서 이동함으로써, 토출 헤드(140)와 대향하는 장소에, 플러싱 유닛(18), 캐핑 유닛(19), 와이핑 유닛(20) 중 어느 하나의 장치가 배치되도록 되어 있다. 플러싱 유닛(18), 캐핑 유닛(19), 와이핑 유닛(20)에 의해 헤드 클리닝부(21)를 구성하고 있다.
(토출 헤드의 배치에 대해서)
다음으로, 토출 헤드(140)의 배치에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 기재(7)에 형성된 패턴막 형성 영역의 넓이마다에 따라서, 토출 헤드(140)의 수를 규정하여 배치하고 있다. 그래서, 우선, 본 실시 형태에 있어서의 기재(7)의 패턴막 형성 영역 등에 대해서 설명한다. 도 4는 기재(7)에 형성된 패턴막 형성 영역의 배열을 나타내는 평면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 유기 EL 장치를 예로 설명한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 기재(7)는, 기판(68)에 형성된 구획부(69)에 의해 구획된 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)을 갖고 있다. 그리고, 액적 토출 장치(1)를 이용하여, 제1 패턴막 형성 영역(70R)에 대하여, 적색용 유기 화합물을 포함하는 기능액을 도포하여, 제1 패턴막 형성 영역(70R)에 제1 패턴막(R)을 형성하도록 되어 있다. 동일하게 하여, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대하여, 녹색용 유기 화합물을 포함하는 기능액을 도포하여, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 제2 패턴막(G)을 형성하고, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 대하여, 청색용 유기 화합물을 포함하는 기능액을 도포하여, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 제3 패턴막(B)을 형성하도록 되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)은, 기판(68)상에 매트릭스 형상으로 배열되어 있으며, 각 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 영역 면적의 넓이가 상이하다. 본 실시 형태에서는, 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 영역 면적이 가장 좁게 형성되고, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)의 영역 면적은, 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 영역 면적보다도 넓게 형성되어 있다. 또한, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)은 거의 동일한 영역 면적을 갖고 있다. 이와 같이, 패턴막 형성 영역의 면적을 상이하게 하여, 상이한 면적을 갖는 제1∼제3 패턴막(R, G, B)을 형성함으로써, 유기 EL 장치의 장수명화를 도모할 수 있음과 함께, 용이하게 화이트 밸런스를 취할 수 있다.
그런데, 상기와 같이 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 면적이 각각 상이한 기재(7)에 대하여, 토출 헤드(140)로부터 액적(36)을 토출하여, 각 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)에 기능액을 도포하는 경우에 있어서, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대하여는, 영역이 넓기 때문에 충분히 기능액을 도포하는 것은, 용이하지만, 제2 패턴막 형성 영역(70G)과 같이 영역 면적이 좁은 경우에는, 액적(36)의 토출수가 제한되어, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 있어서의 기능액의 도포량이 불충분해지는 것이 우려된다.
그래서, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)에 대응한 토출 헤드(140)를 이하와 같이 배치한다. 도 5는 각 패턴막 형성 영역에 대응한 토출 헤드의 배치를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 5에 나타내는 토출 헤드(140)는, 액적 토출 장치(1)의 상방으로부터 기재(7)를 향하여 투시한 평면도을 나타내지만, 설명을 용이하게 하기 위해, 토출 헤드(140)의 노즐(31)을 실선으로 나타내고 있다. 또한, 동 도면 중의 화살표는, 기재(7)와 토출 헤드(140)와의 상대적인 이동 방향(주주사 방향: Y방향)을 나타내고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛(14)은, 기재(7)에 형성된 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 넓이마다 대응하는 복수의 토출 헤드(140R, 140G, 140B)를 구비하고, 또한, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B) 중, 좁은 패턴막 형성 영역인 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 토출 헤드(140G)의 수를, 제2 패턴막 형성 영역(70G)보다도 영역 면적이 넓은 패턴막 형성 영역인 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70G, 70B)에 대응하는 토출 헤드(140R, 140B)의 수보다도 많이 배치하고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대응하는 토출 헤드(140R, 140B)는, 각각 1개씩 배치하고, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 토출 헤드(140G)는, 2개 배치하여, 합계하여 4개의 토출 헤드(140)를 구비하고 있다. 그리고, 주사 방향(Y방향)에 있어서의 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 배열순에 따라서, 토출 헤드(140R, 140G, 140B)가 주사 방향에 대하여 순서대로 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 5 중의 좌측으로부터 우측을 향하여, 제1 패턴막 형성 영역(70R), 제2 패턴막 형성 영역(70G), 제3 패턴막 형성 영역(70B)의 순서대로 배치되어, 당해 배치순에 따라서, 도 5 중의 좌측으로부터 우측을 향하여, 토출 헤드(140R), 토출 헤드(140G), 토출 헤드(140B)가 순서대로 배치되어 있다. 이와 같이, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 배열순에 따라서 토출 헤드(140R, 140G, 140B)를 배치함으로써, 효율 좋게 소망하는 패턴막 형성 영역에 액적(36)을 토출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 기재(7)와 토출 헤드(140)가 상대적으로 이동하는 주사 방향(Y방향)에 있어서의 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 폭의 길이가 상이하여, 폭이 짧은 패턴막 형성 영역인 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 토출 헤드(140G)의 수를, 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 폭의 길이보다 긴 패턴막 형성 영역인 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대응하는 토출 헤드(140R, 140B)의 수보다도 많이 배치하고 있다. 이와 같이, 주사 방향에 있어서 폭의 길이가 짧은 패턴막 형성 영역에 대하여, 다른 패턴막 영역에 대응하는 토출 헤드(140)의 수를 많게 함으로써, 폭의 길이가 짧은 패턴막 형성 영역에 대한 액적(36)의 토출 기회가 증가하여, 규정한 도포량에 도달시킬 수 있다.
또한, 주사 방향에 대한 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 폭에 관하여, 폭이 좁은 패턴막 형성 영역인 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 폭의 길이가, 폭이 넓은 패턴막 형성 영역인 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)의 폭의 길이의 약 1/n인 경우에, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 토출 헤드(140G)의 수를, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대응하는 토출 헤드(140R, 140B)의 수의 n배 이상으로 배치해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 주사 방향에 있어서의 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 폭의 길이가, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)의 폭의 길이의 약 1/2에 해당하기 때문에, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 토출 헤드(140G)의 수를, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대응하는 각 토출 헤드(140R, 140B)의 1개에 대하여 2배인 2개를 배치하고 있다. 이와 같이, 패턴막 형성 영역(70)의 폭의 길이비에 기초하여 토출 헤드(140)의 수를 규정함으로써, 각 패턴막 형성 영역에 대한 액적(36)의 토출을 양호하게 행할 수 있다.
(액적 토출 방법)
다음으로, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)에 대한 토출 헤드(140R, 140G, 140B)의 액적(36)의 토출 방법에 대해서 설명한다. 도 6은 패턴막 형성 영역에 있어서의 액적의 착탄 상태를 나타내는 모식도이다. 또한, 동 도면에 있어서, 기재(7)와 헤드 유닛(14)(토출 헤드(140))이 일정한 속도로 상대적으로 이동(주주사 방향: Y방향)하여, 1회의 토출 주사의 과정에 있어서, 각 토출 헤드(140R, 140G, 140B)로부터 액적(36)이 토출되어, 토출된 액적(36)이 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)에 착탄한 모습을 나타내고 있다. 또한, 설명을 용이하게 하기 위해, 각 토출 헤드(140R, 140G, 140B)의 노즐(31)수를 6개로 하여 나타내고 있다. 또한, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)은 동등한 영역 면적을 갖고, 제2 패턴막 형성 영역(70G)은, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)의 약 절반의 넓이의 영역을 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주사 방향(Y방향)에 있어서의 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 폭의 길이가, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)의 폭의 길이의 약 절반의 길이를 갖고 있다.
우선, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 대한 액적(36)의 토출 방법에 대해서 설명한다. 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 대하여, 토출 헤드(140B)로부터 액적(36B)이 토출되어, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 액적(36B)이 착탄한다. 구체적으로는, 주주사 구동 장치(42)를 구동시켜, 기재(7)와 헤드 유닛(14)을 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 제3 패턴막 형성 영역(70B)과 토출 헤드(140B)가 대향한 위치에 있어서, 토출 헤드(140B)에 구동 신호가 송신되고, 당해 구동 신호에 기초하여 압전 소자(35)가 구동하고, 당해 구동에 수반하여 노즐(31)로부터 액적(36B)이 토출되어, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 액적(36B―1)이 착탄한다. 또한 계속하여, 액적(36B)이 토출되어, 1회의 주사에 있어서 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 액적(36B―1∼36B―8)이 순서대로 착탄한다. 따라서, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에는, 토출 헤드(140B)의 6개의 노즐(31)로부터 각각 8방울이 토출되기 때문에, 합계하여 48방울의 액적(36B)이 착탄한다.
제1 패턴막 형성 영역(70R)에 대해서도 동일하게 하여, 제1 패턴막 형성 영역(70R)과 토출 헤드(140R)가 대향한 위치에 있어서, 토출 헤드(140R)에 구동 신호가 송신되고, 당해 구동 신호에 기초하여 압전 소자(35)가 구동하고, 당해 구동에 수반하여 노즐(31)로부터 액적(36R)이 토출되어, 제1 패턴막 형성 영역(70R)에 액적(36R―1)이 착탄한다. 또한 계속하여, 액적(36R)이 토출되어, 1회의 주사에 있어서 제1 패턴막 형성 영역(70R)에 액적(36R―1∼36R―8)이 순서대로 착탄한다. 따라서, 제1 패턴막 형성 영역(70R)에도 합계하여, 48방울의 액적(36R)이 착탄한다.
다음으로, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대한 액적(36)의 토출 방법에 대해서 설명한다. 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대하여, 2개의 토출 헤드(140G―1, 140G―2)로부터 액적(36G)이 토출되어, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 액적(36G)이 착탄한다. 구체적으로는, 주주사 구동 장치(42)를 구동시켜, 기재(7)와 헤드 유닛(14)을 상대적으로 이동시킨다. 그리고, 우선, 제2 패턴막 형성 영역(70G)과 토출 헤드(140G―1)가 대향한 위치에 있어서, 토출 헤드(140G―1)에 구동 신호가 송신되고, 당해 구동 신호에 기초하여 압전 소자(35)가 구동하고, 당해 구동에 수반하여 노즐(31)로부터 액적(36G)이 토출되어, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 액적(36G―1)이 착탄한다. 또한 계속하여, 액적(36G)이 토출되어, 토출 헤드(140G―1)의 1회의 주사에 있어서 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 액적(36G―1, 36G―2)이 순서대로 착탄한다. 따라서, 토출 헤드(140G―1)로부터 제2 패턴막 형성 영역(70G)에는, 합계하여, 12방울의 액적(36G)이 착탄한다.
또한, 기재(7)의 주사에 수반하여, 제2 패턴막 형성 영역(70G)과 토출 헤드(140G―2)가 대향한 위치에 있어서, 토출 헤드(140G―2)에 구동 신호가 송신되고, 당해 구동 신호에 기초하여 압전 소자(35)가 구동하고, 당해 구동에 수반하여 노즐(31)로부터 액적(36G)이 토출되어, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 액적(36G―3)이 착탄한다. 또한 계속하여, 액적(36G)이 토출되어, 토출 헤드(140G―2)의 1회의주사에 있어서 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 액적(36G―3, 36G―4)이 순서대로 착탄한다. 따라서, 토출 헤드(140G―2)의 제2 패턴막 형성 영역(70G)에는, 합계하여, 12방울의 액적(36G)이 착탄한다. 이에 따라, 최종적으로, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에는, 24방울의 액적(36G)이 착탄한다. 이는, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)의 각각의 착탄수(48방울)의 절반인 24방울이지만, 면적비(1:2)로 환산한 경우에는, 모든 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)에 대하여 동등수의 액적(36)이 착탄되게 된다. 따라서, 1회의 주사에 있어서, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)의 각각에, 영역의 면적비로서 동등한 액적량을 도포할 수 있다.
또한, 추가로, 패턴막의 막두께가 필요한 경우에는, 상기의 액적 토출을 반복하여(복수회의 주사) 행하여, 제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B)에, 추가로, 액적(36)을 토출해도 좋다.
따라서, 상기의 실시 형태에 의하면, 이하에 나타내는 효과가 있다.
제1∼제3 패턴막 형성 영역(70R, 70G, 70B) 중, 다른 영역에 비하여 영역의 면적이 좁은 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 토출 헤드(140G)의 수를, 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대응하는 각 토출 헤드(140R, 140B)의 수보다도 많이 배치했다. 이에 따라, 좁은 패턴막 형성 영역인 제2 패턴막 형성 영역(70G)과, 넓은 패턴막 형성 영역인 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대하여, 면적 비율에 있어서 동등한 액적(36)의 량을 도포할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 이하와 같은 변형예를 들 수 있다.
(변형예 1) 상기 실시 형태에서는, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하는 2개의 토출 헤드(140G―1, 140G―2)를 배치했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 1개의 토출 헤드(140G―3)를 배치해도 좋다. 이 경우에 있어서, 토출 헤드(140G―3)의 노즐(31)의 수를, 다른 제1, 제3 패턴막 형성 영역(70R, 70B)에 대응하는 토출 헤드(140R, 140B)의 각각의 노즐(31)의 수보다도 많이 구비한다. 이와 같이 해도, 상기 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 2) 상기 실시 형태에서는, 2종류의 영역 면적의 넓이를 갖는 각각의 패턴막 영역에 대응하는 토출 헤드(140)의 배치에 대해서 설명했지만, 3종류 이상의 상이한 영역 면적의 넓이를 갖는 각각의 패턴막 영역에 대응하여 토출 헤드(140)를 배치해도 좋다. 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가장 영역 면적이 넓은 제3 패턴막 형성 영역(70B)과, 제3 패턴막 형성 영역(70B)의 영역 면적의 거의 1/2의 넓이를 갖는 제1 패턴막 형성 영역(70R)과, 제3 패턴막 형성 영역(70B)의 영역 면적의 거의 1/3의 넓이를 갖는 제2 패턴막 형성 영역(70G)의 각각에 대응하여 토출 헤드(140)를 배치해도 좋다. 이 경우에 있어서, 제3 패턴막 형성 영역(70B)에 대응하는 토출 헤드(140B)를 1개 배치하고, 제1 패턴막 형성 영역(70R)에 대응하여 2개의 토출 헤드(140R―4)를 배치하고, 제2 패턴막 형성 영역(70G)에 대응하여 3개의 토출 헤드(140G―4)를 배치한다. 이와 같이, 패턴막 형성 영역이 좁아짐에 따라서, 혹은, 주사 방향에 있어서의 패턴막 형성 영역의 폭의 길이가 짧아짐에 따라서, 각각의 패턴막 형성 영역에 대응하는 토출 헤드(140)의 수를 많게 한다. 이와 같이 해도, 상기 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 3) 상기 실시 형태에서는, R, G, B의 3종류의 패턴막의 색요소에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 1 또는 2종류의 색요소를 형성하는 경우에 적용해도 좋다. 또한, 4종류 이상의 색요소를 형성하는 경우에 적용해도 좋다. 이와 같이 해도, 상기 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(변형예 4) 상기 실시 형태의 액적 토출 장치(1)에서는, 유기 EL 장치를 예로 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 컬러 필터, 플라즈마·디스플레이 패널 등에 적용해도 좋다. 이와 같이 해도, 상기 동일한 효과를 얻을 수 있다.
1 : 액적 토출 장치
7 : 기재
12 : 캐리지
14 : 헤드 유닛
30 : 노즐 플레이트
31 : 노즐
36, 36B, 36G, 36R : 액적
68 : 기판
69 : 구획부
70 : 패턴막 형성 영역
70R : 제1 패턴막 형성 영역
70G : 제2 패턴막 형성 영역
70B : 제3 패턴막 형성 영역
140, 140B, 140G, 140G―1, 140G―2, 140G―3, 140G―4, 140R, 140R―4 : 토출 헤드

Claims (4)

  1. 기재(substrate)에 형성된 패턴막 형성 영역을 향하여 액적(droplet)을 토출(discharge)하는 토출 헤드를 구비한 액적 토출 장치로서,
    상기 패턴막 형성 영역의 넓이마다 대응하여 상기 액적을 토출하는 복수의 상기 토출 헤드를 가짐과 함께,
    상기 패턴막 형성 영역 중, 좁은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 좁은 패턴막 형성 영역보다도 영역 면적이 넓은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수보다도 많이 배치하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재와 상기 토출 헤드가 상대적으로 이동하는 주사 방향에 있어서의 상기 패턴막 형성 영역의 배열순에 따라서, 각 상기 패턴막 형성 영역에 대응하는 복수의 상기 토출 헤드를 상기 주사 방향으로 배치하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기재와 상기 토출 헤드가 상대적으로 이동하는 상기 주사 방향에 있어서의 상기 패턴막 형성 영역의 폭의 길이가 상이한 경우에, 폭이 짧은 상기 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 폭이 짧은 패턴막 형성 영역보다도 폭이 긴 상기 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수보다도 많이 배치하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폭이 짧은 패턴막 형성 영역의 폭의 길이가, 상기 폭이 긴 패턴막 형성 영역의 폭의 길이의 1/n인 경우에,
    상기 폭이 짧은 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수를, 상기 폭이 긴 패턴막 형성 영역에 대응하는 상기 토출 헤드의 수의 n배 이상으로 배치하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
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