JP2003266679A

JP2003266679A - 液滴吐出方法ならびにこの液滴吐出方法により製造されたデバイス

Info

Publication number: JP2003266679A
Application number: JP2002069155A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Usui; 隆寛臼井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2003-09-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】吐出量の精密な制御が可能なインクジェット
式吐出方法を提供する。マイクロレンズ、カラーフィル
タ、有機エレキトロルミネッセンス装置、精密機械装置
等の製造を可能にする。【解決手段】駆動周波数とキャビティ内の機能性液体
の温度を所定の値に設定することにより、吐出ヘッドか
らの吐出量を制御する。また、キャビティ内の加圧を一
定の駆動電圧、駆動波形および駆動周波数により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタあるいはインクジェットプロッタなどで用いられ
ている記録方式を応用したインクジェット式吐出方法に
関する。更に詳しくは、吐出量の精密な制御が可能で、
精密機械装置、カラーフィルタ、マイクロレンズ等の製
造に好適に採用できるインクジェット式吐出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタやインクジェッ
トプロッタなどのインクジェット式装置に用いられてい
る吐出ヘッドは、たとえば、図５に示すように、ノズル
形成板２１０、キャビティ形成板２２０、および振動板
２３０を備えている。キャビティ形成板２２０は、キャ
ビティ（圧力発生室）２２１、側壁（隔壁）２２２、リ
ザーバ２２３、および導入路２２４を備えている。キャ
ビティ２２１は、シリコン等の基板をエッチングするこ
とにより形成され、吐出直前のインクを貯蔵する空間に
なっている。側壁２２１は、キャビティ２２１間を仕切
るように形成され、リザーバ２２３は、インクを各キャ
ビティ２２１に充たすための流路になっている。導入路
２２４は、リザーバ２２３から各キャビティ２２１にイ
ンクを導入可能に形成されている。

【０００３】ノズル形成板２１０は、キャビティ形成板
２２０に形成されたキャビティ２２１の各々に対応する
位置にノズル開口２１１が位置するよう、キャビティ形
成板２２０の一方の面に有機系あるいは無機系の接着剤
で貼り合わされている。ノズル形成板２１０を貼り合わ
せたキャビティ形成板２２０は、さらに筐体２２５に納
められて吐出ヘッド２００を構成している。

【０００４】振動板２３０は、キャビティ形成板２２０
の他方の面に有機系あるいは無機系の接着剤で貼り合わ
されている。振動板２３０の各キャビティ２２１の位置
に対応する部分にはそれぞれ圧力発生素子としての圧電
振動子（図示せず）が設けられている。また、振動板２
３０のリザーバ２２３の位置に対応する部分には、供給
口（図示せず）が形成されており、インクタンク（図示
せず）に貯蔵されているインクをキャビティ形成板２２
０の内部に供給可能になっている。

【０００５】このようなインクジェット式装置によれ
ば、インクに代えて、潤滑油や樹脂等の液体を吐出すれ
ば、これらの液体を、対象物に非接触でかつ対象物上の
所定領域に高い精度で塗布できるという利点がある。従
って、精密機械装置の組み立てや電気光学装置を構成す
る各種基板を製造するのに利用できる。また、吐出物は
液体に限られず、液体内に微粒子を含有する液状体に対
しても適用可能である。

【０００６】上記インクジェット式装置では、１ドット
あたりの吐出量を所望の値とするため、駆動電圧及び駆
動波形を適宜設定している。また、高粘度の液体を吐出
するために、液体を加熱してその粘度を低下させること
により、吐出ヘッドからの吐出を可能とすることも行わ
れている。この場合、加熱後の液体温度を一定に保持す
ることにより、液体の粘度を一定とし、１ドットあたり
の吐出量をある程度制御することが可能である。

【０００７】また、例えば、同一の基板に太さの異なる
複数の線を形成する等、用途に応じて吐出量を変更する
要請がある。このような場合には、同一箇所に複数回吐
出して吐出量を増し、太さを調整している。そして、特
に太い線を形成する場合、複数回の吐出を短時間で行う
ため、高い駆動周波数とすることが望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動電
圧と駆動波形、及び液体温度を一定に保持しても、な
お、１ドットあたりの吐出量がばらつくことがあり、精
密な吐出量の制御が困難であった。また、同一箇所への
複数回の吐出を効率化するため、高い駆動周波数を設定
すると、吐出回数から予測される吐出量と現実の吐出量
とが相違してしまい、所望の太さの線を形成することな
どが困難であった。

【０００９】本発明の課題は、上記事情に鑑みて、精密
に吐出量を制御することができるインクジェット式吐出
方法、及び高周波での吐出であっても精密に吐出量を制
御できるインクジェット式吐出方法を提供すると共に、
マイクロレンズ、カラーフィルタ、有機エレクトロルミ
ネッセンス装置、精密機械装置等の製造を可能とするイ
ンクジェット式吐出方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を検
討した結果、駆動電圧と駆動波形、及び液体温度を一定
に保持しても、駆動周波数が変わると、１ドットあたり
の吐出量がばらつくことを見出した。これは、駆動周波
数が高くなるにつれ、キャビティ内の液体が静止状態ま
で戻らないためではないかと考えられる。その結果、１
ドットあたりの吐出量を精密に制御するためには、温度
等に加えて、駆動周波数に配慮すべきであることを見出
して、以下の本発明を成した。

【００１１】すなわち、本発明は、キャビティと該キャ
ビティと連通するノズル開口とを有する吐出ヘッドを用
い、前記キャビティ内を加圧して、前記ノズル開口から
機能性液体を吐出する液滴吐出方法において、前記キャ
ビティ内の加圧を一定の駆動電圧及び駆動波形により行
うと共に、駆動周波数と前記キャビティ内の機能性液体
の温度を所定の値に設定することにより、前記吐出ヘッ
ドからの吐出量を制御することを特徴とする液滴吐出方
法を提供する。本発明によれば、駆動電圧及び駆動波形
が一定の条件の下に、駆動周波数とキャビティ内の機能
性液体の温度を変更して、所望の吐出量を得ることがで
きる。

【００１２】また、本発明は、キャビティと該キャビテ
ィと連通するノズル開口とを有する吐出ヘッドを用い、
前記キャビティ内を加圧して、前記ノズル開口から機能
性液体を吐出する液滴吐出方法において、前記キャビ
ティ内の加圧を一定の駆動電圧及び駆動波形により行
い、かつ前記キャビティ内の機能性液体の温度を一定と
する共に、駆動周波数を所定の値に設定することによ
り、前記吐出ヘッドからの吐出量を制御することを特徴
とする液滴吐出方法を提供する。本発明によれば、駆動
電圧、駆動波形及びキャビティ内の機能性液体の温度が
一定の条件の下に、駆動周波数を変更して、所望の吐出
量を得ることができる。

【００１３】また、本発明は、キャビティと該キャビテ
ィと連通するノズル開口とを有する吐出ヘッドを用い、
前記キャビティ内を加圧して、前記ノズル開口から機能
性液体を吐出する液滴吐出方法において、前記キャビ
ティ内の加圧を一定の駆動電圧、駆動波形及び駆動周波
数により行うと共に、前記キャビティ内の機能性液体の
温度を所定の値に設定することにより、前記吐出ヘッド
からの吐出量を制御することを特徴とする液滴吐出方法
を提供する。本発明によれば、駆動電圧、駆動波形及び
駆動周波数が一定の条件の下に、キャビティ内の機能性
液体の温度を変更して、所望の吐出量を得ることができ
る。

【００１４】上記各発明において、機能性液体は印刷や
記録を行う一般的なインクに限らず、いわゆるインクジ
ェット方式で吐出される液体全般を意味する。たとえ
ば、各種の樹脂状の液体や潤滑油等を機能性液体として
用いることができる。

【００１５】そこで、本発明は、前記機能性液体がマイ
クロレンズの形成材料であることを特徴とすることがで
きる。すなわち、本発明により、マイクロレンズの形成
材料を基板にドット状に吐出して、マイクロレンズを製
造することができる。

【００１６】また、本発明は、前記機能性液体がカラー
フィルタの形成材料であることを特徴とすることができ
る。すなわち、本発明により、カラーフィルタの形成材
料を基板に吐出して、カラーフィルタを製造することが
できる。

【００１７】また、本発明は、前記機能性液体が有機エ
レクトロルミネッセンス装置の形成材料であることを特
徴とすることができる。すなわち、本発明により、有機
エレクトロルミネッセンス装置の形成材料を基板に吐出
して、有機エレクトロルミネッセンス装置を製造するこ
とができる。なお、有機エレクトロルミネッセンス装置
の形成材料としては、たとえば、発光層形成材料、正孔
注入／輸送層形成材料等が挙げられる。

【００１８】また、本発明は、前記機能性液体が潤滑油
であることを特徴とすることができる。すなわち、本発
明により、潤滑油を精密機械装置等に吐出することがで
きる。また、本発明は、本発明に係る何れかの液滴吐出
方法により製造されたことを特徴とするデバイスを提供
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る実施形態につ
いて詳細に説明する。（インクジェット式装置の全体構成）図１は、本発明を
適用した液滴吐出装置であるインクジェット式装置の全
体構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、本
形態のインクジェット式装置１は、吐出ヘッド群１０
０、Ｘ方向駆動モータ２、Ｘ方向駆動軸４、Ｙ方向駆動
モータ３、Ｙ方向ガイド軸５、制御装置６、ステージ
７、クリーニング機構部８、および基台９を有してい
る。

【００２０】吐出ヘッド群１００は、複数の吐出ヘッド
Ｈを備えており、機能性液体が貯蔵されたタンク５００
から供給パイプ４００（各吐出ヘッドＨ毎に対応する液
供給路の集合）を介して供給された機能性液体を、各吐
出ヘッドＨから吐出するようになっている。ここで、吐
出ヘッド群１００、タンク５００、および供給パイプ４
００には、後述するように、第１ないし第３のヒータ３
１０、３２０、３３０が各々設けられている。

【００２１】ステージ７は、吐出ヘッド群１００から機
能性液体が吐出される基板Ｗを載置するためのものであ
り、この基板Ｗを所定の基準位置に固定する機構を有し
ている。

【００２２】Ｘ方向駆動軸４は、ボールねじなどから構
成され、端部にはＸ方向駆動モータ２が接続されてい
る。このＸ方向駆動モータ２は、ステッピングモータな
どであり、制御装置６からＸ軸方向の駆動信号が供給さ
れると、Ｘ方向駆動軸４を回転させる。このＸ方向駆動
軸４が回転すると、吐出ヘッド群１００がＸ方向駆動軸
４上をＸ方向に移動する。

【００２３】Ｙ方向ガイド軸５もボールねじなどから構
成されているが、基台９上に所定位置に配置されてい
る。このＹ方向ガイド軸５上にステージ７が配置され、
このステージ７はＹ方向駆動モータ３を備えている。こ
のＹ方向駆動モータ３は、ステッピングモータなどであ
り、制御装置６からＹ軸方向の駆動信号が供給される
と、ステージ７は、Ｙ方向ガイド軸５に案内されながら
Ｙ方向に移動する。このようにしてＸ軸方向の駆動とＹ
軸方向の駆動とを行うことにより、吐出ヘッド群１００
を基板Ｗ上の任意の場所に移動させることができる。

【００２４】後述の図２を参照して後述するように、制
御装置６は、吐出ヘッド群１００に機能性液体の吐出制
御用の信号を供給する駆動信号制御装置３１を備えてい
る。また、制御装置６は、Ｘ方向駆動モータ２およびＹ
方向駆動モータ３に吐出ヘッド群１００とステージ７と
の位置関係を制御する信号を供給するヘッド位置制御装
置３２を備えている。また、制御装置６は、後述の図４
に示す温度制御部３００を備えている。

【００２５】クリーニング機構部８は、吐出ヘッド群１
００をクリーニングする機構を備えている。このクリー
ニング機構部８は、Ｙ方向の駆動モータ（図示せず）を
備えており、この駆動モータの駆動により、クリーニン
グ機構部８はＹ方向ガイド軸５に沿って移動する。この
ようなクリーニング機構部８の移動も制御装置６によっ
て制御される。

【００２６】（吐出動作に関する制御系の構成）図２
は、本形態のインクジェット式装置１の制御系を示すブ
ロック図である。図２に示すように、本形態のインクジ
ェット式装置１において、制御装置６は、パーソナルコ
ンピュータなどから構成された駆動信号制御装置３１
と、ヘッド位置制御装置３２とを備えている。

【００２７】駆動信号制御装置３１は、吐出ヘッド群１
００を駆動するための波形を出力する。また、駆動信号
制御装置３１は、例えば、複数の吐出ヘッドＨのうち、
いずれの吐出ヘッドＨを用いて、どのタイミングで機能
性液体を吐出するかを示すビットマップデータも出力す
る。

【００２８】ここで、駆動信号制御装置３１は、アナロ
グアンプ３３と、タイミング制御回路３４とに接続され
ている。アナログアンプ３３は、上記波形を増幅して所
定の駆動電圧を得る回路である。タイミング制御回路３
４は、クロックパルス回路を内蔵しており、前記のビッ
トマップデータ、及びクロックパルス回路によって決定
される駆動周波数に従って、機能性液体の吐出タイミン
グを制御する回路である。

【００２９】アナログアンプ３３とタイミング制御回路
３４はいずれも、中継回路３５に接続され、この中継回
路３５は、タイミング制御回路３４から出力された所定
の駆動周波数のタイミング信号に従ってアナログアンプ
から出力された駆動電圧を吐出ヘッド群１００に出力す
る。

【００３０】なお、ヘッド位置制御装置３２は、吐出ヘ
ッド群１００とステージ７との位置関係を制御するため
の回路であり、駆動信号制御回路３１と協動して吐出ヘ
ッド群１００から吐出された機能性液体の液滴が基板Ｗ
上の所定の位置に着弾するように制御する。このヘッド
位置制御装置３２は、Ｘ−Ｙ制御回路３７に接続されて
おり、このＸ−Ｙ制御回路３７に対して吐出ヘッド群１
００とステージ７との相対位置に関する情報を出力す
る。

【００３１】Ｘ−Ｙ制御回路３７は、Ｘ方向駆動モータ
２およびＹ方向駆動モータ３に接続されており、ヘッド
位置制御装置３２から出力された信号に基づいて、Ｘ方
向駆動モータ２およびＹ方向駆動モータ３に対して、Ｘ
軸方向における吐出ヘッド群１００の位置、およびＹ軸
方向におけるステージ７の位置を制御する信号を出力す
る。

【００３２】（吐出ヘッドＨの構成）図３は、本形態の
インクジェット式装置１の吐出ヘッド群１００を構成す
る、個々の吐出ヘッドＨの分解斜視図である。図３に示
すように、本形態の吐出ヘッドＨは、概ね、ノズル形成
板押え１１０、ノズル形成板１２０、キャビティ形成板
１３０、振動板１４０、ケース１５０、圧力発生素子ア
センブリ１６０、ヒータハウジング１７０から構成され
ている。そして、ヒータハウジング１７０に、第１のヒ
ータ３１０として個々の吐出ヘッドＨ毎に設けられたカ
ートリッジヒータ１８０と、個々の吐出ヘッドＨ毎に設
けられた温度センサ１９０とが組み込まれている。

【００３３】まず、ノズル形成板押え１１０は矩形の金
属材などから構成され、それには、Ｌ字形状の貫通溝１
１１が形成されている。ノズル形成板押え１１０には、
四隅に貫通孔１１２が形成されているとともに、貫通溝
１１１を挟む両側には位置決め用の小孔１１３が形成さ
れている。さらに、ノズル形成板押え１１０には、余剰
な液を除去するための吸引パイプ１１６が接続されてい
る。

【００３４】ノズル形成板１２０は矩形の金属板であ
り、その中央にノズル開口１２１が形成されている。ノ
ズル形成板１２０には、四隅に貫通孔１２２が形成され
ているとともに、ノズル開口１２１を挟む両側には位置
決め用の小孔１２３が形成されている。ここで、ノズル
形成板１２０は、ノズル形成板押え１１０をノズル形成
板１２０の下面に重ねたとき、貫通孔１１２、１２２同
士が重なり、位置決め用の小孔１１３、１２３同士が重
なるように形成されている。

【００３５】なお、機能性液体が親水性を有する場合に
は撥水性の表面処理が施されたノズル形成板１２０を使
用し、機能性液体が撥水性を有する場合には親水性の表
面処理が施されたノズル形成板１２０を使用する。これ
により、機能性液体がノズル開口１２１の周辺に付着し
にくいという効果がある。また、ノズル開口１２１の大
きなノズル形成板１２０を使用するほど、高い粘度の機
能性液体を吐出しやすい。一方、機能性液体の粘度が低
い場合にはノズル開口１２１の小さなノズル形成板１２
０を使用する方が吐出量が安定する。

【００３６】キャビティ形成板１３０は、ノズル形成板
１２０より大きめの矩形のシリコン基板などから構成さ
れ、それには、ノズル開口１２１と連通可能な位置に形
成されたキャビティ（圧力発生室）１３１と、このキャ
ビティ１３１に対して括れ部分を介して接続するリザー
バ１３２とからなる流路１３３が形成されている。キャ
ビティ形成板１３０には、キャビティ形成板１３０の下
面にノズル形成板１２０を重ねたときにノズル形成板１
２０の貫通孔１２２と重なる４つの貫通孔１３４と、小
孔１２３と重なる位置決め用の小孔１３５とが形成され
ている。さらに、キャビティ形成板１３０において、そ
の長手方向の中央からリザーバ１３２が形成されている
領域にかけては、６つの貫通孔１３６が形成されている
とともに、小孔１３５よりもやや大きめの２つの位置決
め用孔１３７も形成されている。

【００３７】なお、流路１３３の断面積の大きなキャビ
ティ形成板１３０を使用するほど、高い粘度の機能性液
体を吐出しやすい。一方、機能性液体の粘度が低い場合
には流路１３３の断面積の小さなキャビティ形成板１３
０を使用する方が吐出量が安定する。

【００３８】振動板１４０は、キャビティ形成板１３０
と略同じ大きさの矩形の金属板から構成され、それに
は、振動板１４０をキャビティ形成板１３０の上面に重
ねたときに、キャビティ形成板１３０のキャビティ１３
１と重なる領域に肉薄の振動板部１４１が形成されてい
るとともに、リザーバ１３２と重なる領域には、供給口
１４２、および肉薄の伝熱部１４３が形成されている。
また、振動板１４０にはキャビティ形成板１３０の貫通
孔１３４、貫通孔１３６、位置決め用孔１３７と各々、
重なる貫通孔１４４、貫通孔１４６、位置決め用孔１４
７が形成されている。

【００３９】ケース１５０は、振動板１４０と略同じ大
きさの厚手の金属材から構成され、それには、振動板１
４０をケース１５０の下面に重ねたときに、キャビティ
１３１と重なる領域には素子配置用の第１の開口１５１
が形成され、伝熱部１４３と重なる領域には第２の開口
１５２が形成されている。また、ケース１５０には、振
動板１４０の貫通孔１４４、貫通孔１４６、位置決め用
孔１４７と各々、重なるねじ孔１５４、ねじ孔１５６、
位置決め用孔１５７が形成されている。

【００４０】ここで、ケース１５０は内部が部分的に中
空であり、ケース１５０の下面には振動板１４０の供給
口１４２と重なる第１の供給口（図示せず）が形成され
ているとともに、ケース１５０の後端面には、第１の供
給口と連通する第２の供給口（図示せず）が形成されて
いる。本形態では、ケース１５０の第２の供給口に対し
て、タンク５００（図１を参照）から延びてきた供給パ
イプ４００の吐出ヘッドＨ毎に対応する液供給路１０７
が、メッシュフィルタ１０８を介して接続されている。

【００４１】このように構成したケース１５０の下面に
対して、振動板１４０、キャビティ形成板１３０、ノズ
ル形成板１２０、およびノズル形成板押え１１０がこの
順に重ねた状態で取り付けられる。

【００４２】それにはまず、ケース１５０の下面に振動
板１４０、およびキャビティ形成板１３０をこの順に重
ねた状態で、各位置決め孔１３７、１４７、１５７に対
して位置決めピン１０１を差し込んでこれらの板材を位
置決めした後、ねじ（図示せず）を貫通孔１３６、１４
６を介してねじ孔１５６に止めてケース１５０の下面
に、振動板１４０、およびキャビティ形成板１３０をこ
の順に重ねた状態で固定する。

【００４３】次に、キャビティ形成板１３０の下面にノ
ズル形成板１２０、およびノズル形成板押え１１０をこ
の順に重ねた状態で、各位置決め用の小孔１１３、１２
３、１３５に対して位置決めピン１０３を差し込んでこ
れらの板材を位置決めした後、ねじ（図示せず）を貫通
孔１１２、１２２、１３４、１４４を介してねじ孔１５
４に止め、ケース１５０の下面に対して、振動板１４
０、キャビティ形成板１３０、ノズル形成板１２０、お
よびノズル形成板押え１１０をこの順に重ねた状態で固
定する。

【００４４】これに対して、ケース１５０の上方では、
圧電振動子からなる圧力発生素子１６１を備える圧力発
生用素子アセンブリ１６０をその下端側から素子配置用
の第１の開口１５１に装着する。この際、圧力発生用素
子アセンブリ１６０の下端部（圧力発生素子１６１の下
端部）と振動板１４０の振動板部１４１とを接着剤で固
定する。

【００４５】また、ケース１５０の上方には、圧力発生
用素子アセンブリ１６０に被さるように、金属製のヒー
タハウジング１７０を取り付ける。ここで、ヒータハウ
ジング１７０には、それをケース１５０の上方に重ねた
ときに、ケース１５０に形成されたねじ孔（図示せず）
に重なる貫通孔が形成されている。従って、ヒータハウ
ジングの貫通孔からケース１５０のねじ孔に対してねじ
（図示せず）を各々止めれば、ケース１５０の上方にヒ
ータハウジング１７０を固定することができる。

【００４６】ここで、ヒータハウジング１７０には、横
方向に貫通するヒータ装着孔１７２が形成されており、
このヒータ装着孔１７２には、丸棒状のカートリッジヒ
ータ１８０が装着される。また、ヒータハウジング１７
０の上面に形成されている段差部分を利用して、一点鎖
線で示すように、温度センサ１９０が搭載され、この温
度センサ１９０は、Ｌ字プレートやねじ（図示せず）に
よってヒータハウジング１７０に固定されている。

【００４７】このように構成した吐出ヘッドＨにおい
て、図２を参照して説明した中継回路３５から圧力発生
素子１６１に所定の駆動電圧を印加すると、この圧力発
生素子１６１の変形に伴って、振動板１４０の振動板部
１４１が振動する。その間に、キャビティ１３１の容積
が膨張した後、キャビティ１３１の容積が収縮し、キャ
ビティ１３１に正圧が発生する。その結果、キャビティ
１３１内の機能性液体は、ノズル開口１２１から液滴と
して基板Ｗ上の所定位置に吐出される。

【００４８】（温度制御のための構成）図４は、図１に
示すインクジェット式装置の温度制御のための構成を示
すブロック図である。図４に示すように、吐出ヘッド群
１００には第１のヒータ３１０、および第１の温度セン
サ３１５（図３の温度センサ１９０の集合）を設けると
ともに、タンク５００に対しては、第２のヒータ３２
０、および第２の温度センサ３２５を設ける。さらに、
供給パイプ４００には、第３のヒータ３３０、および第
３の温度センサ３３５を設ける。なお、各部位には、保
温材なども配置されるが、図４には図示を省略してあ
る。

【００４９】温度制御部３００は、図１に示す制御装置
６に設けられ、第１の温度センサ３１５、第２の温度セ
ンサ３２５、および第３の温度センサ３３５は、吐出ヘ
ッド群１００、タンク５００、および供給パイプ４００
に対する各温度監視結果を温度制御部３００に出力する
ように構成されている。そして、これらの温度センサ３
１５、３２５、３３５の温度監視結果に基づいて、温度
制御部３００は、第１のヒータ３１０、第２のヒータ３
２０、および第３のヒータ３３０を個別に制御する。こ
のため、本実施形態においては、吐出ヘッド群１００、
タンク５００、および供給パイプ４００の温度を各々独
立して所定の温度に制御することができる。

【００５０】さらに、吐出ヘッド群１００についは、個
々の吐出ヘッドＨに組み込まれた温度センサ１９０の温
度監視結果に基づいて、個々のカートリッジヒータ１８
０を個別に制御する。このため、本実施形態において
は、個別に加熱量を調整することができるので、個々の
吐出ヘッドＨ毎に温度が異ならないように、均一な温度
調整が可能である。また、個々の吐出ヘッドＨ間に断熱
材を設ければ、個々の吐出ヘッドＨ毎に、個別の温度と
なるように制御することも可能である。

【００５１】また、第３のヒータ３３０は、供給パイプ
４００全体に設けても良く、供給パイプ４００の吐出ヘ
ッド群１００近傍のみに設けても良い。また、供給パイ
プ４００の吐出ヘッド群１００近傍と、供給パイプ４０
０のタンク５００近傍とに別個に設けて、吐出ヘッド群
１００近傍の温度を、タンク５００近傍の温度よりも高
く設定できるようにしても良い。さらに、個々の吐出ヘ
ッドＨに対応する液供給路１０７の温度を、個別に設定
する必要がある場合は、個々の液供給路１０７毎にヒー
タを設けても良い。

【００５２】本実施形態において、キャビティ内の機能
性液体の温度は、第１のヒータ３１０により吐出ヘッド
群１００の温度を制御することによりほぼ設定できる。
また、キャビティ内の機能性液体の容量が小さく、第１
のヒーターだけでは充分温度設定ができない場合は、第
２のヒータ３２０により供給パイプ４００の温度を併せ
て制御することにより機能性液体の温度を所望の値に設
定することができる。さらに、設定すべき機能性液体の
温度が比較的高温の場合には、第３のヒータ３３０によ
りタンク５００内の機能性液体を予熱することも可能で
ある。なお、本実施形態においては、温度制御を加熱に
よるものとして説明したが、冷却によって、又は加熱と
冷却とを組み合わせて温度制御を行っても差し支えな
い。

【００５３】（吐出方法）まず、設定すべき駆動周波数
と機能性液体の温度を決定するために、予め吐出すべき
機能性液体毎に、駆動周波数及び／又は機能性液体の温
度と吐出量との関係を求めておく。具体的には、以下に
説明する第１から第３の決定方法で設定値を決定する。

【００５４】第１の決定方法では、機能性液体の温度と
駆動電圧及び駆動波形とを一定にしておいて、駆動周波
数を種々の値に変えて、その時の１ドットあたりの吐出
量を求める。そして、吐出量と駆動周波数との関係を示
す検量線を作成する。この検量線を用いることにより、
所望の吐出量を得るための駆動周波数を知ることができ
る。したがって、駆動周波数を適切に設定することによ
り、所望の吐出量を得ることができる。このように、駆
動周波数のみ変化させて、機能性液体の温度を一定にす
る場合には、温度制御のための手段を簡略化することが
できる。たとえば、インクジェット式記録装置を温調さ
れた部屋に配置するのみで温度制御できる。この場合、
吐出ヘッド等、個々の部材を加熱するヒータや冷却器を
省略することができる。また、機能性液体を変質、変性
させないために、狭い温度範囲しか選択できない場合に
も対応することができる。なお、駆動周波数を変化させ
る場合には、吐出ヘッド群１００と基板Ｗとの相対移動
速度を適宜設定することが必要である。これにより、駆
動周波数が変化しても、所望の位置間隔で基板Ｗ上に機
能性液体を吐出することができる。

【００５５】第２の決定方法では、駆動周波数と駆動電
圧及び駆動波形とを一定にしておいて、機能性液体の温
度を種々の値に変えて、その時の１ドットあたりの吐出
量を求める。そして、吐出量と機能性液体の温度との関
係を示す検量線を作成する。この検量線を用いることに
より、所望の吐出量を得るための機能性液体の温度を知
ることができる。したがって、機能性液体の温度を適切
に設定することにより、所望の吐出量を得ることができ
る。このように、機能性液体の温度のみ変化させて、駆
動周波数を一定にする場合には、吐出ヘッド群１００と
基板Ｗとの相対移動速度を特に変更しなくても、所望の
位置間隔で基板Ｗ上に機能性液体を吐出することができ
る。なお、機能性液体の温度を変化させる場合には、機
能性液体が変質、変性しないような温度範囲とするよ
う、留意しなければならない。

【００５６】第３の決定方法では、駆動電圧及び駆動波
形とを一定にしておいて、駆動周波数と機能性液体の温
度とを種々の値に変えて、その時の１ドットあたりの吐
出量を求める。そして、駆動周波数と機能性液体の温度
との組み合わせに応じて、吐出量がどのように変化する
かの表を作成する。この表を用いることにより、所望の
吐出量を得るための機能性液体の温度と駆動周波数との
組み合わせを知ることができる。したがって、機能性液
体の温度と駆動周波数とを適切に設定することにより、
所望の吐出量を得ることができる。なお、所望の吐出量
を得るための機能性液体の温度と駆動周波数との組み合
わせは、複数存在しうるので、その場合、それらの組み
合わせから、任意に選択することができる。

【００５７】以上のようにして決定した駆動周波数及び
／又は機能性液体の温度の値を設定して、吐出を行う。
駆動周波数は、図２に示したタイミング制御回路３４に
内蔵されているクロックパルス回路の、データテーブル
の選択を変更することにより、決定した値に設定するこ
とができる。また、図４に示した温度センサ３１５の検
出値が、決定した機能性液体の温度になるよう、第１の
ヒータ３１０を温度制御部３００で制御することによっ
て、機能性液体の温度を設定できる。

【００５８】本実施形態の吐出方法によれば、機能性液
体の温度だけでなく駆動周波数も考慮するので、精密な
吐出量の制御が可能である。特に、駆動周波数を高く設
定する場合にも、１ドットあたりの吐出量を精密に制御
できる。そのため、吐出精度を落とさずに、吐出効率を
上げることができる。

【００５９】（マイクロレンズの製造）上記実施形態の
吐出方法でマイクロレンズを製造する方法について説明
する。マイクロレンズは、透明基板にマイクロレンズの
形成材料を吐出して、これを硬化処理することにより製
造される。

【００６０】マイクロレンズの形成材料としては、たと
えば、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチ
ルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート
などのアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビス
アリルカーボネート、ポリカーボネートなどのアリル系
樹脂、メタクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系
樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系
樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂など
の熱可塑性または熱硬化性の光透過性樹脂、又はこれら
の樹脂を混合したものが挙げられる。また、このような
光透過性樹脂にビイミダゾール系化合物などの光重合開
始剤を配合することにより、使用する光透過性樹脂を放
射線照射硬化型のものとして用いてもよい。

【００６１】透明基板としては、得られるマイクロレン
ズを例えばスクリーン用の光学膜などに適用する場合、
酢酸セルロースやプロピルセルロース等のセルロース系
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエステルなどの透明樹脂（光透過性樹脂）から
なる透明シートあるいは透明フィルムが用いられる。ま
た、マイクロレンズをマイクロレンズアレイなどに適用
する場合には、透明基板として、ガラス、ポリカーボネ
イト、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、アモ
ルファスポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリメチルメタクリレートなどの透明材料（光透過
性材料）からなる基板が使用される。

【００６２】この透明基板には、マイクロレンズの形成
材料の吐出に先立ち、マイクロレンズの非形成箇所に撥
液パターンを、またマイクロレンズの形成箇所に親液パ
ターンを形成する。これにより、形成されるマイクロレ
ンズの形状を良好なものとすることができる。

【００６３】そして、この透明基板上のマイクロレンズ
の形成箇所にインクジエット式の吐出ヘッドから、マイ
クロレンズの形成材料を上記実施形態の吐出方法に従っ
て複数滴吐出する。

【００６４】その後、このようにして略半球状に形成し
たマイクロレンズの形成材料に対して、加熱処理、減圧
処理、加熱減圧処理などの乾燥処理、あるいは前述した
ように光透過性樹脂が放射線照射硬化型である場合に、
紫外線等の放射線照射処理を行うことにより、これを硬
化してマイクロレンズとする。

【００６５】このようにして得られたマイクロレンズ
は、例えば液晶プロジェクターシステムにおいて像を明
るくする目的でスクリーン表面に形成されるマイクロレ
ンズ、光ファイバの光インタコネクションやレーザー用
の集光素子、さらには固体撮像素子において入射光を集
めるためのレンズ、等として用いることができる。

【００６６】本実施形態の製造方法によれば、成形金型
を必要としないことなどによって製造コストの低減化を
図ることができる。また、本実施形態の製造方法により
製造されるマイクロレンズは、液滴の吐出量を精密に制
御できるので、所望する大きさや形状のものとすること
が容易で、設計通りの光学特性を発揮するものとなる。

【００６７】（カラーフィルタの製造）上記実施形態の
吐出方法でカラーフィルタを製造する方法について説明
する。カラーフィルタは、透明基板にカラーフィルタの
形成材料を吐出して、これを硬化処理することにより製
造される。

【００６８】カラーフィルタの形成材料としては、たと
えば、各色の無機顔料により着色したアクリル樹脂やポ
リウレタン樹脂等に、溶剤を加えたもの等が用いられ
る。

【００６９】透明基板としては、適度の機械的強度と共
に光透過性の高いものを用いる。例えば、透明ガラス基
板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラスチック
フィルム及びこれらの表面処理品等が適用できる。

【００７０】この透明基板には、カラーフィルタの形成
材料の吐出に先立ち表面の撥液性を調整する処理を行
う。まず、カラーフィルタの非形成箇所にブラックマト
リックスを形成すると共に表面を撥液化する。またカラ
ーフィルタの形成箇所を親液化する。これにより、カラ
ーフィルタを正確に所定の箇所に設けることができる。
また、ブラックマトリクスにより、カラーフィルタ以外
の箇所から光が透過することを防止できる。また、異な
る色のカラーフィルタ形成材料同士が混合しないよう
に、バンクと呼ばれる隔壁を設けて区画してもよい。

【００７１】そして、この透明基板上のカラーフィルタ
の形成箇所にインクジエット式の吐出ヘッドから、カラ
ーフィルタの形成材料を上記実施形態の吐出方法に従っ
て複数滴吐出する。

【００７２】その後、このようにして吐出したカラーフ
ィルタの形成材料を加熱し、溶媒の除去乾燥を行って、
カラーフィルタとする。このようにして得られたカラー
フィルタは、例えば、液晶装置の一方の基板側に配置し
て、フルカラー表示が可能な液晶装置とすることができ
る。

【００７３】本実施形態の製造方法により製造されるカ
ラーフィルタは、液滴の吐出量を精密に制御できるの
で、所望する厚みとすることが容易で、設計通りの光学
特性を発揮するものとなる。

【００７４】（有機エレクトロルミネッセンス装置の製
造）上記実施形態の吐出方法で有機エレクトロルミネッ
センス装置を製造する方法について説明する。有機エレ
クトロルミネッセンス装置の製造工程は、隔壁形成工程
と、正孔注入／輸送層形成工程と、発光層形成工程と、
陰極形成工程と、封止工程とから基本的に構成される。
これらの工程の内、上記実施形態の吐出方法を好適に適
用できるのは、正孔注入／輸送層形成工程と、発光層形
成工程である。

【００７５】隔壁形成工程では、必要に応じてＴＦＴ等
が予め設けられている基板に形成されたＩＴＯ等からな
る透明電極上に、各画素領域を隔てるバンク層（隔壁）
を形成する。

【００７６】正孔注入／輸送層形成工程では、有機エレ
クトロルミネッセンス装置の形成材料として、正孔注入
／輸送層形成材料を上記実施形態の吐出方法を用いて、
各画素領域に吐出する。正孔注入／輸送層形成材料とし
ては、たとえば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PED
OT)等のポリチオフェン誘導体とポリスチレンスルホン
酸(PSS)等の混合物を、極性溶媒に溶解させた組成物を
用いることができる。極性溶媒としては、例えば、イソ
プロピルアルコール(IPA)、ノルマルブタノール、γ−
ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン(NMP)、１，３
−ジメチル−２−イミダゾリジノン(DMI)及びその誘導
体、カルビト−ルアセテート、ブチルカルビト−ルアセ
テート等のグリコールエーテル類等を挙げることができ
る。吐出後の正孔注入／輸送層形成材料を乾燥処理して
正孔注入／輸送層形成材料に含まれる極性溶媒を蒸発さ
せることにより、正孔注入／輸送層が形成される。

【００７７】次に、発光層形成工程では、有機エレクト
ロルミネッセンス装置の形成材料として、発光層形成材
料を上記実施形態の吐出方法を用いて、各画素領域の正
孔注入／輸送層上に吐出する。発光層形成材料は、各色
に対応した有機エレクトロルミネッセンス材料等の溶質
成分と非極性溶媒とから構成される。有機エレクトロル
ミネッセンス材料としては、フルオレン系高分子誘導体
や、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフェ
ニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカル
バゾール、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、ク
マリン系色素、ローダミン系色素、その他ベンゼン誘導
体に可溶な低分子有機ＥＬ材料、高分子有機ＥＬ材料等
が挙げられる。非極性溶媒としては、先に形成した正孔
注入／輸送層に対して不溶なものが好ましく、例えば、
シクロへキシルベンゼン、ジハイドロベンゾフラン、ト
リメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等が挙げられ
る。吐出後の発光層形成材料を乾燥処理することにより
発光層形成材料に含まれる非極性溶媒を蒸発させること
により、発光層が形成される。

【００７８】次に陰極形成工程では、発光層及びバンク
層の全面に陰極を形成する。また、封止工程では、陰極
上の全面に熱硬化樹脂または紫外線硬化樹脂からなる封
止材を塗布し、封止層を形成する。さらに、封止層上に
封止用基板を積層する。以上の工程により有機エレクト
ロルミネッセンス装置を製造することができる。

【００７９】（精密機械装置への潤滑油の吐出）精密機
械の所定位置に、本実施形態の吐出方法により潤滑油を
吐出することができる。精密機械装置としては、たとえ
ば腕時計が挙げられる。また、潤滑油を吐出すべき所定
位置としては、ギヤ、カム部などが挙げられる。

【００８０】なお、上記実施例では、本発明の液滴吐出
方法により製造されるデバイスの例として、マイクロレ
ンズ、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンス
装置を示したが、これに限定されるものではなく、例え
ばカラーフィルタの保護膜形成や半導体などの基板への
金属配線、メガネ等光学部品のハードコーティングな
ど、吐出ヘッドにより吐出される液体（微粒子が含有し
た液状体を含む）により成膜されて形成される様々なも
のに適用が可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット式吐出方法によれば、機能性液体の温度だけでな
く駆動周波数にも配慮するので、吐出量を精密に制御す
ることができる。特に、駆動周波数を高く設定する場合
にも、１ドットあたりの吐出量を精密に制御できる。そ
のため、吐出精度を落とさずに、吐出効率を上げること
ができる。したがって、本発明によれば、マイクロレン
ズ、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンス装
置、精密機械装置等を、効率よく、しかも高品質で製造
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェット式装置の構
成を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示すインクジェット式装置の吐出動作
に対する制御系の構成を示すブロック図である。

【図３】図１に示すインクジェット式装置の吐出ヘッ
ドの構成を示す分解斜視図である。

【図４】図１に示すインクジェット式装置の温度制御
のための構成を示すブロック図である。

【図５】従来のインクジェット式装置の吐出ヘッドの
構成を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１インクジェット式装置３Ｙ方向駆動モータ４Ｘ方向駆動軸５Ｙ方向ガイド軸６制御装置７ステージ８クリーニング機構部９基台３１駆動信号制御装置３２ヘッド位置制御装置１００吐出ヘッド群４００供給パイプ５００タンク１２１ノズル開口１３０キャビティ形成板３００温度制御部３１０、３２０、３３０ヒータ３１５、３２５、３３５温度センサＷ基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｚ 33/14 Ｆターム(参考） 2C056 EC07 EC21 EC29 EC42 EC72 FA04 FA15 FB01 FD20 2C057 AF71 AH20 AJ10 AM15 AM16 AN07 BA03 BA14 2H048 BA02 BA11 BA55 BA64 BB02 BB42 3K007 AB18 BB02 DB03 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャビティと該キャビティと連通するノ
ズル開口とを有する吐出ヘッドを用い、前記キャビティ
内を加圧して、前記ノズル開口から機能性液体を吐出す
る液滴吐出方法において、前記キャビティ内の加圧を一定の駆動電圧及び駆動波形
により行うと共に、駆動周波数と前記キャビティ内の機
能性液体の温度を所定の値に設定することにより、前記
吐出ヘッドからの吐出量を制御することを特徴とする液
滴吐出方法。
【請求項２】キャビティと該キャビティと連通するノ
ズル開口とを有する吐出ヘッドを用い、前記キャビティ
内を加圧して、前記ノズル開口から機能性液体を吐出す
る液滴吐出方法において、前記キャビティ内の加圧を一定の駆動電圧及び駆動波形
により行い、かつ前記キャビティ内の機能性液体の温度
を一定とする共に、駆動周波数を所定の値に設定するこ
とにより、前記吐出ヘッドからの吐出量を制御すること
を特徴とする液滴吐出方法。
【請求項３】キャビティと該キャビティと連通するノ
ズル開口とを有する吐出ヘッドを用い、前記キャビティ
内を加圧して、前記ノズル開口から機能性液体を吐出す
る液滴吐出方法において、前記キャビティ内の加圧を一定の駆動電圧、駆動波形及
び駆動周波数により行うと共に、前記キャビティ内の機
能性液体の温度を所定の値に設定することにより、前記
吐出ヘッドからの吐出量を制御することを特徴とする液
滴吐出方法。
【請求項４】前記機能性液体がマイクロレンズの形成
材料であることを特徴とする請求項１から請求項３の何
れかに記載の液滴吐出方法。
【請求項５】前記機能性液体がカラーフィルタの形成
材料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の液滴吐出方法。
【請求項６】前記機能性液体が液状の有機エレクトロ
ルミネッセンス装置の形成材料であることを特徴とする
請求項１から請求項３の何れかに記載の液滴吐出方法。
【請求項７】前記機能性液体が潤滑油であることを特
徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の液滴吐
出方法。
【請求項８】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の液滴吐出方法により製造されたことを特徴とするデ
バイス。