JP5402121B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置に関するものである。

液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置は、インクジェットプリンターのように民生用として用いられるだけでなく、産業用としても用いられている。産業用の液滴吐出装置は、例えば、液晶表示装置におけるカラーシャッタや有機ＥＬ装置等を製造したり、基板上に金属配線等の導体層や絶縁膜を形成したりするのに使用される。

ところで、液滴吐出装置としては、光硬化性を有する液状材料を用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば、特許文献１にかかる液滴吐出装置では、ＵＶ硬化性のインクをプリントメディアに付与するインクジェットヘッドと、プリントメディアに付与されたインクにＵＶを照射するＵＶ照射手段とをプリントメディア上方で移動させる。これにより、プリントメディアに付与されたインクをＵＶにより硬化させることができる。

しかし、特許文献１にかかる液滴吐出装置では、インクジェットヘッドおよびＵＶ照射手段が共にプリントメディアの上方に設けられているので、ＵＶ照射手段とプリントメディアとの相対的移動がインクジェットヘッドとプリントメディアとの相対的移動による制限を受ける。
そのため、プリントメディア上のインクに対するＵＶ照射時間やＵＶ照射タイミングを所望のものとすることが難しい。例えば、プリント速度を上げた場合、ＵＶ照射時間が短くなり、インクを十分に硬化することができないと言う問題がある。

また、ＵＶ照射手段によりＵＶが照射されるインクの表面付近には、空気が存在しているため、その空気中の酸素により、インクの硬化が阻害され、この点でも、インクを十分に硬化することができないと言う問題がある。
インクを十分に硬化できなかったり、プリントメディアに対するインクの着弾からその着弾したインクに対するＵＶ照射タイミングまでに長時間を要したりすると、プリントメディア上に付与された液状材料が濡れ広がってしまい、高精度な液滴吐出を実現することができない。

特開２００４−３５８７６９号公報

本発明の目的は、光硬化性を有する液状材料を用い、高精度な液滴吐出を実現することができる液滴吐出装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出装置は、光透過性を有する板状またはシート状のワークを載置する載置部を備えるステージと、
前記ワークの一方の面の描画領域に向けて、光硬化性を有する液状材料を液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させる移動手段と、
前記描画領域に付与された前記液状材料に、当該液状材料を硬化する光を照射する光照射手段とを有し、
前記光照射手段は、前記載置部に載置された前記ワークの前記描画領域とは反対の面側に設けられ、前記描画領域全域に向けて前記光を出射し得る光出射部を備え、
前記液滴吐出ヘッドは、前記描画領域の少なくとも一部の領域上に前記液状材料を付与した後に当該領域上から退避し、
前記光出射部は、所定の部位毎に点灯・消灯の切り換えが可能であり、前記液滴吐出ヘッドと前記ステージとの相対位置関係に基づいて、前記光出射部の前記各部位の点灯・消灯を切り換え、前記液滴吐出ヘッドが前記領域上に存在するとき、前記領域に向けて前記光を出射せず、前記液滴吐出ヘッドが前記領域上から退避したとき、前記領域に向けて前記光を出射するように構成されていることを特徴とする。

これにより、ワークへの液状材料の付与から光照射までの時間を短時間かつ一定時間とすることができる。また、ワークの描画領域に付与された液状材料が完全に硬化するまで、当該液状材料に光を照射することができる。さらに、ワークの描画領域に付与された液状材料に対しワーク側から光を照射するので、付与された液状材料の周辺の空気中の酸素によって液状材料の硬化が阻害されるのを防止または抑制することができる。

その際、光出射部から液滴吐出ヘッドのノズルへ光が及ぶのを防止することができる。そのため、ノズル付近の液状材料の硬化によるノズルの詰まりや吐出不良等を防止することができる。
このようなことから、本発明の液滴吐出装置は、光硬化性を有する液状材料を用い、高精度な液滴吐出を実現することができる。

また、前記光出射部は、所定の部位毎に点灯・消灯の切り換えが可能であり、前記液滴吐出ヘッドと前記ステージとの相対位置関係に基づいて、前記光出射部の前記各部位の点灯・消灯を切り換えることにより、液滴吐出ヘッドがワークの描画領域上に存在しているときであっても、描画領域のうち液状材料が付与されかつ液滴吐出ヘッドが退避した領域に対しては、光を照射することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記光出射部は、前記複数の部位のうち、前記液滴吐出ヘッドと対向する部位を消灯状態とし、前記液滴吐出ヘッドと対向しない部位を点灯状態とすることが好ましい。
これにより、光出射部から液滴吐出ヘッドのノズルへ光が及ぶのを防止しつつ、描画領域に付与された液状材料に光を照射することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記液滴吐出ヘッドは、前記描画領域の第１の領域上に前記液状材料を付与して第１のパターンを形成した後に、前記描画領域の前記第１の領域とは異なる第２の領域上に前記液状材料を付与して第２のパターンを形成し、
前記光出射部は、前記第１のパターンの形成時に、前記第１の領域に対応する前記部位を消灯し、前記第２のパターンの形成時に、前記第１の領域に対応する前記部位を点灯するように構成されていることが好ましい。
これにより、第１の領域への液状材料の付与から光照射までの時間を短時間とすることができる。また、第１の領域に付与された液状材料が完全に硬化するまで、当該液状材料に光を照射することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記第１の領域と前記第２の領域とは、互いに隣接していることが好ましい。
これにより、第１の領域への液状材料の付与から光照射までの時間をより短時間とすることができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記光出射部は、複数の発光素子を有することが好ましい。
これにより、光出射部の所定の部位毎に点灯・消灯の切り換えを行うことができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記光出射部は、前記描画領域上に形成された前記液状材料の描画パターンに基づいて、前記各発光素子の点灯・消灯を制御するように構成されていることが好ましい。
これにより、光出射部の描画パターンに応じた部位（光照射が必要な部位のみ）を点灯させることができる。そのため、光出射部から液滴吐出ヘッドのノズルへ光が及ぶのをより確実に防止することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記複数の発光素子を覆うように設けられ、光透過性を有するカバー部材を有し、該カバー部材の前記複数の発光素子とは反対の面が前記載置部を構成することが好ましい。
これにより、発光素子とワークとの接触を防止し、発光素子の損傷、故障等を防止することができる。

本発明の液滴吐出装置では、前記複数の発光素子を覆うように設けられ、光を拡散する機能を有する光拡散部材を有することが好ましい。
これにより、複数の発光素子の配設密度が低い場合であっても、光出射部から出射される光のムラを防止することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記ワークに対する前記液滴吐出ヘッドによる前記液状材料の付与と前記光照射手段による光照射とを交互に複数回繰り返すように構成されていることが好ましい。
これにより、厚膜化された膜（層）を形成することができる。

本発明の第１実施形態にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドに備えられた液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。 図１に示す液滴吐出装置の制御系を示すブロック図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドに備えられたステージ（光照射手段）を示す斜視図である。 図４に示すステージを示す平面図である。 図４に示すステージの作動を説明するための図である。 本発明の第２実施形態にかかるステージ（光照射手段）の作動を説明するための図である。

以下、本発明の液滴吐出装置の好適な実施形態について、添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。なお、以下では、産業用の液滴吐出装置に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、インクジェットプリンターのような民生用の液滴吐出装置にも適用可能である。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図、図２は、図１に示す液滴吐出ヘッドに備えられた液滴吐出ヘッドの概略構成を示す分解斜視図、図３は、図１に示す液滴吐出装置の制御系を示すブロック図、図４は、図１に示す液滴吐出ヘッドに備えられたステージ（光照射手段）を示す斜視図、図５は、図４に示すステージを示す平面図、図６は、図４に示すステージの作動を説明するための図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図１において、上下方向（鉛直方向）を「Ｚ方向」、Ｚ方向に垂直な（水平な）一方向を「Ｘ方向」、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向を「Ｙ方向」と言う。

（液滴吐出装置の概略構成）
図１に示すように、液滴吐出装置１は、装置本体１０と、ワークＷが載置されるステージ（テーブル）２０と、装置本体１０に対してステージ２０をＹ方向に移動させる第１の移動機構３０（移動手段）と、ワークＷに向けて光硬化性の液状材料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド４０と、装置本体１０に対して液滴吐出ヘッド４０をＸ方向に移動させる第２の移動機構５０（移動手段）と、液滴吐出装置１の各部の駆動を制御する制御手段６０とを有している。

このような液滴吐出装置１では、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０の作動により液滴吐出ヘッド４０をワークＷに対してＸ方向およびＹ方向に相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド４０から液状材料を液滴として吐出し、その液滴をワークＷ上に付与（着弾）させる。
また、後に詳述するが、ワークＷ上に付与された液滴は、ステージ２０に設けられた光出射部２２からの光により、硬化する。

以下、このような液滴吐出装置１を構成する各部を順次詳細に説明する。
装置本体１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１上に設けられた１対の柱体１２とを有している。
基台１１上には、第１の移動機構３０を介してステージ２０が設けられている。
第１の移動機構３０は、Ｙ方向に沿って延在する１対のガイドレール３１と、この１対のガイドレール３１に沿って移動可能なスライダ３２と、スライダ３２を１対のガイドレール３１に沿って移動させるリニアモーター等の駆動手段（図示せず）とを有している。

スライダ３２の上面には、調整機構３３を介してステージ（載置部）２０が取り付けられている。
調整機構３３は、例えばモーターを含んで構成され、スライダ３２に対するステージ２０の位置および／または姿勢を調整し得るものである。より具体的には、調整機構３３は、スライダ３２に対してステージ２０をθｚ方向に（Ｚ方向に平行な軸線回りに）回転し得るものである。

ステージ２０は、液滴吐出（液滴付与）の対象となる基板等のワークＷを設置・保持するものである。
このステージ２０には、図示しないが、ワークＷをステージ２０上に所望の位置および姿勢で保持する保持手段が設けられている。
このステージ２０に載置されるワークＷは、シート状または板状をなし、光透過性を有する。

本実施形態では、ワークＷは、平面視にて、四角形（長方形）をなしている。なお、ワークＷの平面視形状は、前述した長方形に限らず、例えば、正方形であってもよいし、三角形、五角形等の他の多角形であってもよいし、また、円形、楕円形等であってもよい。
このようなワークＷの構成材料としては、光透過性およびを有するものであれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、ガラス材料、水晶等が好適に用いられる。

また、ステージ２０には、ステージ２０に保持されたワークＷの下面側から上方に向けて、液液状材を硬化し得る光を出射する光出射部２２が設けられている（図４参照）。これにより、その光をワークＷを介してワークＷ上の液状材料に照射し、当該液状材料を硬化させることができる。なお、光出射部２２については、後に詳述する。
なお、ステージ２０上には、液滴吐出ヘッド４０が液状材料を捨打ちまたは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリアが設けられていてもよい。

また、基台１１上には、キャッピングユニット１３と、クリーニングユニット１４とが設けられている。
キャッピングユニット１３は、後述する液滴吐出ヘッド４０のノズルの乾燥を防止するため、液滴吐出装置１の待機時にノズルを覆うものである。
また、クリーニングユニット１４は、液滴吐出ヘッド４０のノズルの目詰まりを取り除くため、ノズルの内部を吸引するものである。

一方、１対の柱体１２の上端部には、第２の移動機構５０を介して液滴吐出ヘッド４０が設けられている（架設されている）。
第２の移動機構５０は、Ｘ方向に沿って延在する１対のガイドレール５１と、この１対のガイドレール５１に沿って移動可能なスライダ５２と、このスライダ５２を１対のガイドレール５１に沿って移動させるリニアモーター等の駆動手段（図示せず）とを有している。

スライダ５２には、調整機構５３を介して液滴吐出ヘッド４０が取り付けられている。
調整機構５３は、例えば複数のモーターを含んで構成され、スライダ５２に対する液滴吐出ヘッド４０の位置および／または姿勢を調整し得るものである。より具体的には、調整機構５３は、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をＺ方向に移動する機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をα方向（Ｚ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をβ方向（Ｙ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能と、スライダ５２に対して液滴吐出ヘッド４０をγ方向（Ｘ方向に平行な軸線回りに）回動させる機能とを有するものである。

液滴吐出ヘッド４０は、前述したステージ２０上に載置されたワークＷの一方の面（上面）の描画領域に向けて、光硬化性を有する液状材料Ｌを液滴Ｄとして吐出するものである。なお、上記描画領域は、液滴吐出ヘッド４０から液滴Ｄの付与を受け得る領域である。本実施形態では、上記描画領域がワークＷの上面の全域（略全域）であるものとして説明するが、上記描画領域はワークＷの上面のうちの一部であってもよい。

液滴吐出ヘッド４０は、ピエゾ素子を用いたピエゾ方式を採用し、図２に示すように、ノズル基板４１と、キャビティ基板４２と、振動板４３と、複数の圧電素子４４と、カバー基板４５とを有している。
ここで、ノズル基板４１と振動板４３とは、キャビティ基板４２を介して接合されている。

そして、キャビティ基板４２には、厚さ方向に貫通する異形孔が形成され、これにより、ノズル基板４１と振動板４３との間には、複数のキャビティ４２１と、この複数のキャビティ４２１と連通するリザーバ４２２とが形成されている。
また、ノズル基板４１には、前述した複数のキャビティ４２１に対応して、複数のノズル（ノズル孔）４１１が形成されている。

一方、振動板４３のキャビティ基板４２側とは反対側の面には、前述した複数のキャビティ４２１に対応して、複数の圧電素子４４が接合されている。この各圧電素子４４は、前述した制御手段６０によって駆動制御される。
また、振動板４３のキャビティ基板４２側とは反対側の面には、カバー基板４５が接合されている。このカバー基板４５には、複数の圧電素子４４を収納するように凹部が形成され、その縁部が振動板４３に接合されている。また、カバー基板４５には、前述したリザーバ４２２に連通する供給孔４５１が形成されている。
この供給孔４５１には、図示しないが、供給管を介して、液状材料Ｌを貯蔵するタンクが接続されている。これにより、タンクから供給管を介して液滴吐出ヘッド４０のリザーバ４２２に液状材料Ｌが供給される。

このように構成された液滴吐出ヘッド４０では、各圧電素子４４を駆動することにより、駆動する圧電素子４４に対応する振動板４３の部分を変形（振動）させる。これにより、駆動する圧電素子４４に対応するキャビティ４２１の容積（圧力）を変化させ、キャビティ４２１内からノズル４１１を通じて、液状材料Ｌが液滴Ｄとして吐出される（押し出される）。

液状材料Ｌは、光硬化性を有するものである。
液状材料Ｌとしては、液滴吐出装置１の用途等によって決定されるものであり、光硬化性を有するものであれば、特に限定されず、有機材料を溶媒に溶解した各種溶液、有機材料や無機材料を分散質とし分散媒に分散した各種分散液を用いることができる。
なお、液滴吐出ヘッド４０は、ピエゾ方式のものに限定されず、例えば、液状材料を加熱して発生した泡（バブル）により液滴として吐出する方式、振動板４３を静電引力により振動させる静電駆動方式等であってもよい。

以上説明したような第１の移動機構３０、第２の移動機構５０および液滴吐出ヘッド４０は、制御手段６０により駆動制御される。また、制御手段６０は、後述する光出射部２２の駆動を制御する機能をも有する。
このような制御手段６０は、図３に示すように、入力バッファメモリ６１と、記憶手段６２と、処理部６３と、走査駆動部６４と、ヘッド駆動部６５と、光源駆動部６６と、ヘッド位置検出手段６７と、ステージ位置検出手段６８とを備えている。

入力バッファメモリ６１と処理部６３とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３と記憶手段６２とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３と走査駆動部６４とは相互に通信可能に接続されている。処理部６３とヘッド駆動部６５とは相互に通信可能に接続されている。また、走査駆動部６４は、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０と相互に通信可能に接続されている。また、ヘッド駆動部６５は、複数の液滴吐出ヘッド４０のそれぞれと相互に通信可能に接続されている。また、光源駆動部６６は、光出射部２２と相互に通信可能に接続されている。

入力バッファメモリ６１は、図示しない外部情報処理装置から、液状材料Ｌの液滴を吐出する位置に関するデータ、すなわち描画パターンデータを受け取る。入力バッファメモリ６１は、この描画パターンデータを処理部６３に入力し、処理部６３は、描画パターンデータを記憶手段６２に格納する。記憶手段６２は、ＲＡＭ、磁気記録媒体、光磁気記録媒体等で構成される。

ヘッド位置検出手段６７は、液滴吐出ヘッド４０のＸ方向での位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部６３へ入力する。
ステージ位置検出手段６８は、ステージ２０（およびワークＷ）のＹ方向での位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部６３へ入力する。
ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８は、それぞれ、例えばリニアエンコーダ、レーザー測長器等で構成される。

処理部６３は、ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８の検出信号に基づき、走査駆動部６４を介して、第１の移動機構３０および第２の移動機構５０の作動を制御（クローズドループ制御）する。これにより、液滴吐出ヘッド４０とワークＷとのＸ方向およびＹ方向での相対位置関係および相対移動速度を制御する。
また、処理部６３は、上記の描画パターンデータに基づいて、後述する液滴吐出ヘッド４０の各ノズル４１１に対応する所定時間間隔の吐出タイミング毎の液滴吐出のオン・オフを指定する選択信号をヘッド駆動部６５へ与える。ヘッド駆動部６５は、上記の選択信号に基づいて、液状材料Ｌの吐出に必要な吐出信号を液滴吐出ヘッド４０に与える。この結果、液滴吐出ヘッド４０における対応するノズル４１１から、液状材料Ｌが液滴として吐出される。

また、処理部６３は、ヘッド位置検出手段６７およびステージ位置検出手段６８の検出信号、および／または、上記の描画パターンデータに基づいて、光源駆動部６６に光出射部２２の駆動信号を生成させ、光出射部２２の駆動を制御する。これにより、制御手段６０は、液滴吐出ヘッド４０とステージ２０との位置関係（相対位置関係）、および／または、液滴吐出ヘッド４０の液滴Ｄの吐出パターン（描画パターン）に基づいて、光出射部２２の駆動を制御することができる。
制御手段６０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んだコンピュータである。この場合には、前述したような制御手段６０の機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムを用いることによって実現することができる。もちろん、制御手段６０は、専用の回路（ハードウェア）であってもよい。

（液滴吐出装置の光照射手段）
ここで、液滴吐出装置１の光照射手段について詳述する。
図４に示すように、ステージ２０は、板状のステージ本体２１と、ステージ本体２１の一方の面（上面）上に設けられた光出射部２２と、光出射部２２のステージ本体２１とは反対側に設けられた光透過性のカバー部材２３と、カバー部材２３の光出射部２２側に面上に設けられた光拡散部材２４とを有している。

このようなステージ２０では、光出射部２２がステージ本体２１とは反対側（上方）に光を出射し、その光が、光拡散部材２４、カバー部材２３およびワークＷをこの順に通過して、ワークＷ上の液状材料Ｌに照射される。
ここで、ステージ２０は、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌに、当該液状材料Ｌを硬化する光を照射する光照射手段を構成する。
特に、液滴吐出ヘッド４０が描画領域の少なくとも一部の領域上に液状材料Ｌを付与した後に当該領域上から退避する際、光出射部２２は、液滴吐出ヘッド４０が前記領域上に存在するとき、前記領域に向けて光を出射せず、液滴吐出ヘッド４０が前記領域上から退避したとき、前記領域に向けて光を出射するように構成されている。

これにより、ワークＷへの液状材料Ｌの付与から光照射までの時間を短時間かつ一定時間とすることができる。また、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌが完全に硬化するまで、当該液状材料Ｌに光を照射することができる。さらに、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌに対しワークＷ側から光を照射するので、付与された液状材料Ｌの周辺の空気中の酸素によって液状材料Ｌの硬化が阻害されるのを防止または抑制することができる。
また、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０のノズル４１１へ光が及ぶのを防止することができる。そのため、ノズル４１１付近の液状材料Ｌの硬化によるノズル４１１の詰まりや吐出不良等を防止することができる。

以下、このようなステージ２０を構成する各部を順次詳細に説明する。
ステージ本体２１は、前述した調整機構３３に支持されている。
また、ステージ本体２１は、板状をなし、その一方の面（上面）上に、光出射部２２が設けられている。
光出射部２２は、ステージ２０（載置部）に載置されたワークＷの描画領域とは反対の面側に設けられ、描画領域全域に向けて光を出射し得るものである。
このような光出射部２２は、図４および図５に示すように、複数の発光素子２２１を備える。これにより、光出射部２２の所定の部位毎（発光素子２２１毎）に点灯・消灯の切り換えを行うことができる。

本実施形態では、複数の発光素子２２１は、ステージ本体２１の上面に沿って行列状（格子状）に配置されている。なお、複数の発光素子２２１の配置は、行列状に限定されず、千鳥状であってもよいし、ランダムであってもよい。
また、複数の発光素子２２１は、ステージ本体２１の上面の略全域に亘って配置されている。
各発光素子２２１は、上方に向けて、前述した液状材料Ｌを硬化し得る光を出射するように設けられている。

このような各発光素子２２１としては、液状材料Ｌの種類等によっても異なり、液状材料Ｌを硬化する光を出射するものであれば、特に限定されないが、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）、有機ＥＬ素子等が好適に用いられる。例えば、液状材料ＬがＵＶ硬化性である場合、３５０〜４２０ｎｍの紫外線を出射するＬＥＤやＬＤが好適に用いられる。

ＬＥＤやＬＤは、比較的小型で、高効率、長寿命、低コスト等の長所を有する。そのため、各発光素子２２１としてＬＥＤやＬＤを用いた場合、光出射部２２を比較的小さな部位毎に点灯・消灯し、必要な部位のみから限定的に光を出射することができる。また、液滴吐出装置１の省電力化、長寿命化および低コスト化を図ることができる。
また、有機ＥＬ素子は、発光素子同士の間隔（ピッチ）を比較的小さく設定することができる。そのため、各発光素子２２１として有機ＥＬ素子を用いた場合、光出射部２２を極めて小さな部位毎に点灯・消灯し、必要な部位のみから優れた寸法精度で限定的に光を出射することができる。

このような各発光素子２２１は、制御手段６０により駆動制御（点灯制御）される。
より具体的に説明すると、制御手段６０は、液滴吐出ヘッド４０とステージ２０との位置関係、および／または、液滴吐出ヘッド４０の液滴Ｄの吐出パターンに基づいて、光出射部２２の所定の発光素子２２１毎に点灯・消灯を切り換える。これにより、ワークＷ上の液状材料Ｌに対する光の照射時間および照射タイミングを制御することができる。その結果、ワークＷ上の液状材料Ｌの硬化状態を所望のものとすることができる。また、光出射部２２からの不本意な光の漏れを防止することもできる。

また、液滴吐出ヘッド４０とステージ２０との相対位置関係に基づいて、光出射部２２の各発光素子２２１（各部位）の点灯・消灯を切り換えるように構成すると、液滴吐出ヘッド４０がワークＷの描画領域上に存在しているときであっても、描画領域のうち液状材料Ｌが付与されかつ液滴吐出ヘッド４０が退避した領域に対しては、光を照射することができる。そのため、液滴吐出ヘッド４０がワークＷの描画領域上（ワークＷ上）から退避した後に描画領域上の液状材料Ｌに対して光を照射する場合に比し、ワークＷへの液状材料Ｌの付与から光照射までの時間をより短時間とすることができる。

なお、前述したように、光出射部２２（各発光素子２２１）は、制御手段６０に電気的に接続されており、制御手段６０は、液滴吐出ヘッド４０とステージ２０との位置関係、および／または、液滴吐出ヘッド４０の液滴Ｄの吐出パターンに基づいて、光出射部２２を駆動制御することができる。
特に、制御手段６０は、ワークＷの描画領域のうち液滴吐出ヘッド４０と対向しない領域に対応する発光素子２２１を点灯させる（液滴吐出ヘッド４０と対応する領域は消灯させる）。これにより、光出射部２２は、ステージ２０に載置されたワークＷの描画領域のうち液滴吐出ヘッド４０と対向しない領域上の液状材料Ｌに対してワークＷを介して光を照射する。

これにより、ワークＷへの液状材料Ｌの付与から光照射までの時間を短時間かつ一定時間とすることができる。また、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌが完全に硬化するまで、当該液状材料Ｌに光を照射することができる。さらに、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌに対しワークＷ側から光を照射するので、付与された液状材料Ｌの周辺の空気中の酸素によって液状材料Ｌの硬化が阻害されるのを防止または抑制することができる。
その際、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０のノズル４１１へ光が及ぶのを防止することができる。そのため、ノズル４１１付近の液状材料Ｌの硬化によるノズル４１１の詰まりや吐出不良等を防止することができる。
なお、光出射部２２の駆動制御については、後に詳述する。

このような光出射部２２に対しその光の出射側には、カバー部材２３が光拡散部材２４を介して設けられている。
カバー部材２３は、板状をなし、複数の発光素子２２１を覆うように設けられている。これにより、発光素子２２１とワークＷとの接触を防止し、発光素子２２１の損傷、故障等を防止することができる。

また、カバー部材２３は、その一方の面（上面）上に、ワークＷが載置される。ここで、カバー部材２３の上面は、ワークＷを載置する載置部を構成する。これにより、ワークＷを安定的に保持（載置）することができる。
また、カバー部材２３は、光透過性を有する。これにより、カバー部材２３は、光出射部２２からの光をワークＷ側へ透過させることができる。
このようなカバー部材２３の構成材料としては、カバー部材２３が光出射部２２からの光の波長に関し光透過性を発揮することができるものであれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶、樹脂材料等が好適に用いられる。
なお、カバー部材２３は、省略することができる。

このようなカバー部材２３の他方の面（下面）上には、光拡散部材２４が設けられている。
この光拡散部材２４は、板状またはシート状をなし、複数の発光素子２２１を覆うように設けられている。本実施形態では、光拡散部材２４は、その一方の面（上面）がカバー部材２３（の下面）に接合されている。
また、光拡散部材２４は、前述した光出射部２２からの光を透過しつつ拡散する機能を有する。これにより、光出射部２２の複数の発光素子２２１の指向性や配設密度等による発光ムラを低減することができる。その結果、ワークＷの描画領域全域に亘ってワークＷ上の液状材料Ｌを均一に硬化処理することができる。

このような光拡散部材２４としては、特に限定されないが、例えば、一方の面（上面）を粗面化処理した板状またはシート状の部材（拡散板）を用いることができる。
なお、光拡散部材２４は、発光素子２２１の指向性の度合いや配設密度等によっては、省略してもよい。また、光拡散部材２４は、前述したカバー部材２３の一部として構成されていてもよい。

次に、以上説明したように構成された液滴吐出装置１の作動（液滴吐出装置１を用いた液滴吐出方法）の一例について説明する。なお、以下では、図６を参照しつつ説明を行うが、ワークＷの描画領域（上側部分）にＸ方向に並んだ３つの領域Ａ１、Ａ２、Ａ３のそれぞれの領域に、パターンＰを描画（形成）する場合を一例として説明する。また、以下の説明では、ワークＷの描画領域の左側から右側へ順に（領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３の順で）パターンＰを形成する。

まず、ステージ２０上にワークＷを載置する。
そして、図６（ａ）に示すように、ワークＷの描画領域の領域（第１の領域）Ａ１にパターン（第１のパターン）Ｐを形成する。本実施形態では、パターンＰの一例として「Ａ」の文字を描画（印字）している。
このとき、液滴吐出ヘッド４０は、領域Ａ１に対向し（領域Ａ１に対向する範囲内にて）、ステージ２０と液滴吐出ヘッド４０とをＸ方向およびＹ方向に相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド４０から液状材料Ｌを領域Ａ１に付与する。

また、このとき、領域Ａ１に対応する発光素子２２１は消灯状態とする。これにより、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０へ光が及ぶのを防止しつつ、液滴吐出ヘッド４０が領域Ａ１に対して液状材料Ｌを付与することができる。
なお、このとき、光出射部２２の全ての発光素子２２１を消灯状態してもよいし、領域Ａ１に対応する発光素子２２１のみを消灯状態とし、他の発光素子２２１を点灯状態としてもよい。

次いで、図６（ｂ）に示すように、ワークＷの描画領域の領域Ａ１とは異なる領域（第２の領域）Ａ２にパターン（第２のパターン）Ｐを形成する。
このとき、液滴吐出ヘッド４０は、領域Ａ２に対向し（領域Ａ２対向する範囲内にて）、ステージ２０と液滴吐出ヘッド４０とをＸ方向およびＹ方向に相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド４０から液状材料Ｌを領域Ａ２に付与する。
また、このとき、領域Ａ２に対応する発光素子２２１は消灯状態とする。これにより、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０へ光が及ぶのを防止しつつ、液滴吐出ヘッド４０が領域Ａ２に対して液状材料Ｌを付与することができる。

さらに、このとき、先に描画終了した領域Ａ１に対応する発光素子２２１を点灯状態とする。これにより、既に描画終了した領域Ａ１上の液状材料Ｌ（パターンＰ）に対し、その描画後に迅速に光を照射することができる。
なお、このとき、領域Ａ１に対応する発光素子２２１のみを点灯状態としてもよいし、領域Ａ２に対応する発光素子２２１のみを消灯状態とし、他の発光素子２２１を点灯状態としてもよい。本実施形態では、領域Ａ１に対応する発光素子２２１のみを点灯状態とし、図６では、光出射部２２の点灯領域を斜線で示している。

このようにして、光出射部２２は、複数の発光素子２２１（複数の部位）のうち、液滴吐出ヘッド４０と対向する発光素子２２１（部位）を消灯状態とし、液滴吐出ヘッド４０と対向しない発光素子２２１（部位）を点灯状態とする。
これにより、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０のノズル４１１へ光が及ぶのを防止しつつ、描画領域に付与された液状材料Ｌに光を照射することができる。

また、光出射部２２は、領域Ａ１へのパターンＰの形成時に、領域Ａ１に対応する発光素子２２１（部位）を消灯し、領域Ａ２へのパターンＰの形成時に、領域Ａ１に対応する発光素子２２１（部位）を点灯することで、領域Ａ１への液状材料Ｌの付与から光照射までの時間を短時間とすることができる。特に、領域Ａ１と領域Ａ２とが互いに隣接しているので、領域Ａ１への液状材料Ｌの付与から光照射までの時間をより短時間とすることができる。また、領域Ａ１に付与された液状材料Ｌが完全に硬化するまで、当該液状材料Ｌに光を照射することができる。

ここで、光出射部２２は、各領域Ａ１〜Ａ３に対応する部位に複数（多数）の発光素子２２１が設けられているが、描画領域上に形成された液状材料Ｌの描画パターンに基づいて、各発光素子２２１の点灯・消灯を制御することができる。
この場合、光出射部２２の描画パターンに応じた部位（光照射が必要な部位のみ）を点灯させることができる。例えば、パターンＰに対応した点灯パターンとなるように、発光素子２２１を点灯させることができる。そのため、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０のノズル４１１へ光が及ぶのをより確実に防止することができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、ワークＷの描画領域の領域（第３の領域）Ａ３にパターン（第３のパターン）Ｐを形成する。
このとき、液滴吐出ヘッド４０は、領域Ａ３に対向し（領域Ａ３対向する範囲内にて）、ステージ２０と液滴吐出ヘッド４０とをＸ方向およびＹ方向に相対的に移動させながら、液滴吐出ヘッド４０から液状材料Ｌを領域Ａ３に付与する。

また、このとき、領域Ａ３に対応する発光素子２２１は消灯状態とする。これにより、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０へ光が及ぶのを防止しつつ、液滴吐出ヘッド４０が領域Ａ３に対して液状材料Ｌを付与することができる。
さらに、このとき、先に描画終了した領域Ａ２に対応する発光素子２２１を点灯状態とする。これにより、既に描画終了した領域Ａ２上の液状材料Ｌ（パターンＰ）に対し、その描画後に迅速に光を照射することができる。

なお、このとき、領域Ａ２に対応する発光素子２２１のみを点灯状態としてもよいし、領域Ａ３に対応する発光素子２２１のみを消灯状態とし、他の発光素子２２１を点灯状態としてもよい。本実施形態では、領域Ａ３に対するパターンＰの形成時に、領域Ａ１に対応する発光素子２２１および領域Ａ２に対応する発光素子２２１をそれぞれ点灯状態としている。これにより、領域Ａ１上の液状材料Ｌの硬化処理をより確実に行うことができる。

そして、領域Ａ３に対するパターンＰの形成後、液滴吐出ヘッド４０がワークＷの描画領域に対向しない位置にもたらされる。
その後、領域Ａ３に対応する発光素子２２１を点灯状態とする。なお、このとき、領域Ａ３に対応する発光素子２２１のみを点灯状態としてもよいし、領域Ａ１および／またはＡ２に対応する発光素子２２１をも点灯状態としてもよい。

以上のようにして、ワークＷの描画領域上に３つのパターンＰを形成する。
また、上述したような３つのパターンＰの形成を領域Ａ１〜Ａ３の下側に隣接する領域に対しても、同様に形成することができる。このとき、液滴吐出ヘッド４０をワークＷに対して左側に帰還させ、ワークＷの描画領域の左側から右側へ順にパターンＰを形成してもよいし、液滴吐出ヘッド４０をワークＷに対して左側に帰還させずに、ワークＷの描画領域の右側から左側へ順にパターンＰを形成してもよい。

また、既に描画した領域Ａ１〜Ａ３上に対し再度（重ねて）、上記と同様にして、液状材料Ｌの付与、光照射を行うことで、形成されるパターンＰの厚膜化を図ることができる。また、同一領域に対する液状材料Ｌの付与、光照射を繰り返し行うことで、その繰り返し回数に応じた任意の膜厚のパターンＰを得ることができる。この場合、液状材料Ｌの付与毎に、付与された液状材料Ｌを瞬時に光硬化することができるので、アスペクト比が高く、寸法精度に優れた膜（層）を形成することができる。

以上説明したような第１実施形態にかかる液滴吐出装置１および液滴吐出方法（本発明の液滴吐出方法）によれば、ワークＷへの液状材料Ｌの付与から光照射までの時間を短くかつ一定時間で行うことができる。また、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌが完全に硬化するまで、当該液状材料Ｌに光を照射することができる。さらに、ワークＷの描画領域に付与された液状材料Ｌに対しワークＷ側から光を照射するので、付与された液状材料Ｌの周辺の空気中の酸素によって液状材料Ｌの硬化が阻害されるのを防止または抑制することができる。

その際、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０のノズル４１１へ光が及ぶのを防止することができる。そのため、ノズル４１１付近の液状材料Ｌの硬化によるノズル４１１の詰まりや吐出不良等を防止することができる。
このようなことから、本実施形態の液滴吐出装置１および液滴吐出方法では、光硬化性を有する液状材料Ｌを用い、高精度な液滴吐出を実現することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の液滴吐出装置の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態にかかるステージ（光照射手段）の作動を説明するための図である。
本実施形態にかかる液滴吐出装置は、光照射手段（光出射部）の制御方法が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる液滴吐出装置と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の液滴吐出装置に関し、第１実施形態の液滴吐出装置との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

本実施形態では、ワークＷの描画領域に対して液滴吐出ヘッド４０をＸ方向に３回走査（１往復半走査）することで、ワークＷの描画領域にＸ方向に並んだ３つのパターンＰを描画する場合を例として説明する。ここで、上記Ｘ方向での１走査毎に描画領域に対して液滴吐出ヘッド４０をＹ方向に改行する。
まず、ステージ２０上にワークＷを載置する。
そして、ワークＷの描画領域の領域Ａに対して液滴吐出ヘッド４０のＸ方向での１回目の走査を行う。

このとき、図７（ａ）に示すように、領域Ａのうち液滴吐出ヘッド４０と対向する領域に対応する発光素子２２１は消灯状態とする。また、領域Ａのうち液滴吐出ヘッド４０と対向する領域よりも液滴吐出ヘッド４０の移動方向後方側の領域ａに対応する発光素子２２１を点灯状態とする。この領域ａは、液滴吐出ヘッド４０の移動に伴って拡大するものであるが、そのとき、領域ａと液滴吐出ヘッド４０との間に距離ｄを維持しつつ、領域ａが拡大する。そして、図７（ｂ）に示すように、１回目の走査終了時には、液滴吐出ヘッド４０がワークＷの描画領域に対向しない位置へもたらされ、領域ａと領域Ａとが一致する。なお、図７では、光出射部２２の点灯領域を斜線で示している。
これにより、液滴吐出ヘッド４０から領域Ａへの液状材料の付与から当該液状材料に対する光照射の開始までの時間を極めて短くかつ一定にすることができる。

このような液滴吐出ヘッド４０の１回目のＸ方向での走査により、３つのパターンＰの一部を構成する３つのパターンＰ１が形成される。
このとき、液滴吐出ヘッド４０の移動方向後方側では、発光素子２２１は、２回目の液滴吐出ヘッド４０のＸ方向での走査が開始されるまで、点灯状態であってもよいし、各発光素子２２１の点灯時間が同じになるように、所定時間点灯後消灯するようにしてもよい。
このようにして、光出射部２２から液滴吐出ヘッド４０へ光が及ぶのを防止しつつ、液滴吐出ヘッド４０が領域Ａに対して液状材料Ｌを付与することができる。

次いで、ワークＷに対して液滴吐出ヘッド４０をＹ方向（図７にて下側）に改行した後に、上記と同様にして、２回目のＸ方向での走査を行う。
さらに、ワークＷに対して液滴吐出ヘッド４０をＹ方向（図７にて下側）に改行した後に、上記と同様にして、３回目のＸ方向での走査を行う。
以上のようにして、ワークＷの描画領域上に３つのパターンＰを形成する。
以上説明したような第２実施形態にかかる液滴吐出装置および液滴吐出方法によっても、前述した第１実施形態の液滴吐出装置１と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の液滴吐出装置について、図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本発明の液滴吐出装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。

また、例えば、本発明の液滴吐出装置は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
また、前述した実施形態では、光出射部２２が複数の発光素子２２１で構成されている例を説明したが、これに限定されず、例えば、複数の光ファイバー等の導光体の一端に光源を接続し、他端をステージ本体２１上に並べて光出射部２２を構成してもよい。
この場合、光源としては、液状材料Ｌを硬化し得る波長および強度の光を発するものであれば、特に限定されず、各種光源を用いることができるが、例えば、液状材料Ｌが紫外線硬化性である場合、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーレーザー、ＹＡＧレーザー、ＬＥＤ（ＵＶ−ＬＥＤ）、ＬＤ（ＵＶ−ＬＤ）等を用いることができる。

また、前述した実施形態では、光出射部２２を所定の部位毎に点灯／消灯の切り換えをする場合を説明したが、光出射部２２全体が点灯・消灯するものであってもよい。この場合、液滴吐出ヘッド４０がワークＷの描画領域上にあるときは、光出射部２２を消灯状態とし、液滴吐出ヘッド４０がワークＷの描画領域上から退避したとき（描画領域外へもたらされたとき）に、光出射部２２を点灯させればよい。

１……液滴吐出装置 １０……装置本体 １１……基台 １２……柱体 １３……キャッピングユニット １４……クリーニングユニット ２０……ステージ ２１…ステージ本体 ２２…光出射部 ２２１…発光素子 ２３…カバー部材 ２４…光拡散部材 ３０……第１の移動機構 ３１……ガイドレール ３２……スライダ ３３……調整機構 ４０……液滴吐出ヘッド ４１……ノズル基板 ４１１……ノズル ４２……キャビティ基板 ４２１……キャビティ ４２２……リザーバ ４３……振動板 ４４……圧電素子 ４５……カバー基板 ４５１……供給孔 ５０……第２の移動機構 ５１……ガイドレール ５２……スライダ ５３……調整機構 ６０……制御手段 ６１……入力バッファメモリ ６２……記憶手段 ６３……処理部 ６４……走査駆動部 ６５……ヘッド駆動部 ６６……光源駆動部 ６７……ヘッド位置検出手段 ６８……ステージ位置検出手段 Ｌ……液状材料 Ｄ……液滴 ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３……領域 Ｐ１……パターン Ｗ……ワーク

Claims (9)

1. 光透過性を有する板状またはシート状のワークを載置する載置部を備えるステージと、
   前記ワークの一方の面の描画領域に向けて、光硬化性を有する液状材料を液滴として吐出するノズルを備える液滴吐出ヘッドと、
   前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させる移動手段と、
   前記描画領域に付与された前記液状材料に、当該液状材料を硬化する光を照射する光照射手段とを有し、
   前記光照射手段は、前記載置部に載置された前記ワークの前記描画領域とは反対の面側に設けられ、前記描画領域全域に向けて前記光を出射し得る光出射部を備え、
   前記液滴吐出ヘッドは、前記描画領域の少なくとも一部の領域上に前記液状材料を付与した後に当該領域上から退避し、
   前記光出射部は、所定の部位毎に点灯・消灯の切り換えが可能であり、前記液滴吐出ヘッドと前記ステージとの相対位置関係に基づいて、前記光出射部の前記各部位の点灯・消灯を切り換え、前記液滴吐出ヘッドが前記領域上に存在するとき、前記領域に向けて前記光を出射せず、前記液滴吐出ヘッドが前記領域上から退避したとき、前記領域に向けて前記光を出射するように構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記光出射部は、前記複数の部位のうち、前記液滴吐出ヘッドと対向する部位を消灯状態とし、前記液滴吐出ヘッドと対向しない部位を点灯状態とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記液滴吐出ヘッドは、前記描画領域の第１の領域上に前記液状材料を付与して第１のパターンを形成した後に、前記描画領域の前記第１の領域とは異なる第２の領域上に前記液状材料を付与して第２のパターンを形成し、
   前記光出射部は、前記第１のパターンの形成時に、前記第１の領域に対応する前記部位を消灯し、前記第２のパターンの形成時に、前記第１の領域に対応する前記部位を点灯するように構成されている請求項２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記第１の領域と前記第２の領域とは、互いに隣接している請求項３に記載の液滴吐出装置。
5. 前記光出射部は、複数の発光素子を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
6. 前記光出射部は、前記描画領域上に形成された前記液状材料の描画パターンに基づいて、前記各発光素子の点灯・消灯を制御するように構成されている請求項５に記載の液滴吐出装置。
7. 前記複数の発光素子を覆うように設けられ、光透過性を有するカバー部材を有し、該カバー部材の前記複数の発光素子とは反対の面が前記載置部を構成する請求項５または６に記載の液滴吐出装置。
8. 前記複数の発光素子を覆うように設けられ、光を拡散する機能を有する光拡散部材を有する請求項５ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。
9. 前記ワークに対する前記液滴吐出ヘッドによる前記液状材料の付与と前記光照射手段による光照射とを交互に複数回繰り返すように構成されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液滴吐出装置。

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