專利名稱：噴頭驅(qū)動(dòng)裝置、方法和程序、液滴噴出裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴頭驅(qū)動(dòng)裝置和方法、液滴噴出裝置、噴頭驅(qū)動(dòng)程序、以及器件制造方法和器件，特別是涉及驅(qū)動(dòng)噴出具有很高粘性的液態(tài)樹脂等粘性體的噴頭的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置和方法、具有該噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的液滴噴出裝置、噴頭驅(qū)動(dòng)程序、以及作為工序之一而包括采用上述方法噴出粘性體的工序的制造液晶顯示裝置、有機(jī)EL(E1ectro luminescence)顯示器、濾色器基板、微透鏡陣列、具有涂敷層的光學(xué)元件、和其它器件的器件制造方法和器件。
實(shí)現(xiàn)該液滴噴出方式的液滴噴出裝置具有多個(gè)噴出液滴的液滴噴出頭。各液滴噴出頭具有暫時(shí)貯存從外部供給的液滴的液體室，構(gòu)成對(duì)液體室內(nèi)的液體加壓、使之僅噴出規(guī)定量的驅(qū)動(dòng)源的壓電元件(例如壓電元件)，和貫通設(shè)置噴出來自液體室的液滴的噴嘴的噴嘴面。這些液滴噴出頭相互以相等的間距配置、構(gòu)成頭組，通過使頭組一面沿著掃描方向(例如X方向)對(duì)基板進(jìn)行掃描一面噴出液滴，使R、G、B的各液滴在基板上附著。另一方面，與掃描方向垂直的方向(例如Y方向)的基板的位置調(diào)整，通過移動(dòng)裝放置基板的放置臺(tái)來進(jìn)行。
但是，在制造上述的彩色液晶顯示裝置所具有的濾色器基板時(shí)，使用比一般家庭用的彩色打印機(jī)所用的墨水粘度還要高的粘性體的情況很多。一般家庭使用的彩色打印機(jī)的情況下，粘度低的粘性體(例如常溫(25℃)下具有3.0[mPa s(毫帕秒)]左右的粘性的粘性體)粘性阻力低，所以即使壓電元件的驅(qū)動(dòng)時(shí)間很短(例如數(shù)μs)，也能夠使液滴僅噴出需要的量。而且，由于一般家庭使用的彩色打印機(jī)追求高速打印，所以驅(qū)動(dòng)液滴噴出頭的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置也為了實(shí)現(xiàn)高速打印而使壓電元件高速振動(dòng)地設(shè)計(jì)。
例如，以前的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置具有輸入表示施加在壓電元件上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的每一基準(zhǔn)時(shí)鐘的電壓值的變化量的數(shù)據(jù)和規(guī)定使驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值變化的時(shí)間的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)該數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)、與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步地生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)型號(hào)生成部。輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部的基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率為10MHZ左右，數(shù)據(jù)為帶符號(hào)的10比特左右數(shù)字信號(hào)。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部一直到輸入上述的時(shí)鐘信號(hào)為止，通過對(duì)每次輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘時(shí)輸入的數(shù)據(jù)的值進(jìn)行加法運(yùn)算，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升或下降的波形。
在以前的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置中，要生成上升或者下降的波形很陡的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)一步增大或者減小輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部的數(shù)據(jù)的值即可。例如，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部中輸入數(shù)據(jù)的最大值或者最小值(負(fù)值)，則能夠生成在基準(zhǔn)時(shí)鐘的1個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)急劇上升或者下降的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。并且，由于實(shí)際上有設(shè)置在驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部和壓電元件之間的D/A轉(zhuǎn)換器響應(yīng)延遲，所以驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升或者下降時(shí)間比基準(zhǔn)時(shí)鐘的1個(gè)周期的時(shí)間長。
另一方面，要生成上升或下降的波形平緩的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在進(jìn)一步減小輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部的數(shù)據(jù)的值的同時(shí)，以更慢的時(shí)間輸入時(shí)鐘信號(hào)即可。在這里為了簡化說明，使用數(shù)據(jù)為沒有符號(hào)的10比特的數(shù)字信號(hào)。這時(shí)，雖然驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠得到210＝1024個(gè)值，但是為了生成平緩上升的波形而輸入最小值的數(shù)據(jù)，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值就以基準(zhǔn)時(shí)鐘的1024個(gè)時(shí)鐘的時(shí)間從最小值向最大值變化。在基準(zhǔn)時(shí)鐘為10MHZ時(shí)，其1個(gè)周期的時(shí)間為0.1μs，因此理論上驅(qū)動(dòng)信號(hào)上升或者下降所需的時(shí)間能夠在0.1～102.4μs左右的范圍內(nèi)變化。
但是，由于在用于制造濾色器基板的液滴噴出裝置中，使用上述的粘度高的粘性體，所以為了噴出所需要的液滴，需要長時(shí)間振動(dòng)壓電元件。例如在制造濾色器時(shí)，需要花數(shù)秒振動(dòng)。并且，在制造微透鏡列陣時(shí)需要進(jìn)行1秒左右的長時(shí)間振動(dòng)。如上所述，以前的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置使壓電元件高速振動(dòng)地設(shè)計(jì)，上升或者下降所需的時(shí)間最長也只能設(shè)定為102.4μs左右，所以有不能夠單純地把一般家庭用的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)用作噴出高粘度的粘性體的液滴噴出裝置的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置這樣的問題。
該問題不是僅在制造設(shè)置在液晶顯示裝置中的濾色器基板時(shí)產(chǎn)生的問題，而是在制造有機(jī)EL(Electro luminescence)顯示器、利用高粘度的透明液態(tài)樹脂制造微透鏡陣列、使用高粘度的液態(tài)樹脂在眼睛鏡片等光學(xué)元件的表面形成涂敷層等作為制造工序之一設(shè)置有噴出粘性體的工序的器件制造方法通常產(chǎn)生的問題。
為了解決上述問題，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置是一種與基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)同步動(dòng)作，通過對(duì)具有壓力發(fā)生元件的頭(18)的該壓力發(fā)生元件(48a)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)，使該壓力發(fā)生元件(48a)發(fā)生變形而噴出粘性體的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置(30)，其特征在于具有使所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)的頻率能夠?qū)?yīng)所述壓力發(fā)生元件(48a)的單位時(shí)間變形率而變化的頻率可變裝置(34)。
根據(jù)本發(fā)明，由于使規(guī)定生成施加在壓力發(fā)生元件上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作時(shí)機(jī)的基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率對(duì)應(yīng)壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間變形率而變化，所以能夠?qū)?yīng)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率自由地生成值緩慢變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和值急劇變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的任意一種。其結(jié)果，能夠自由地控制壓力發(fā)生裝置的單位時(shí)間變形率。
在噴出需要的量的粘度高的粘性體時(shí)，需要將粘性體平緩地引進(jìn)頭內(nèi)后以一定的速度噴出。因此需要使壓力發(fā)生元件平緩地變形后在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)的控制。在本發(fā)明中，由于能夠?qū)?yīng)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率自由地生成值緩慢變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和值急劇變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的任意一種，所以極其適于噴出粘性體。
而且，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述頻率可變裝置(34)通過對(duì)所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)進(jìn)行分頻而改變所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)的頻率。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行分頻而改變基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，所以不需要為了改變基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率而進(jìn)行大幅度的裝置構(gòu)造的改變。其結(jié)果，能夠幾乎不增加成本而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。這樣，能夠基本上采用以前的裝置的構(gòu)造而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所以能夠通過原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)用以前的裝置，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。
并且，本發(fā)明的的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，最好對(duì)應(yīng)所述粘性體的粘度而設(shè)定所述壓力發(fā)生元件(48a)的單位時(shí)間的變形率，并且所述粘性體的粘度在常溫(25℃)下在10～40,000[mPa s]的范圍內(nèi)較為合適。
根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)應(yīng)所述粘性體的粘度而設(shè)定所述壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間的變形率，使例如高粘度的粘性體花更長的時(shí)間變形、低粘度的粘性體以更短的時(shí)間變形這樣的豐富多采的控制成為可能，能夠?qū)τ趪姵鲂枰牧康恼承泽w進(jìn)行極其恰當(dāng)?shù)目刂啤?br>
而且，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述壓力發(fā)生元件(48a)包括通過施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)進(jìn)行伸縮振動(dòng)或彎曲振動(dòng)而對(duì)所述粘性體加壓的壓電振動(dòng)子。根據(jù)本發(fā)明，能夠驅(qū)動(dòng)作為壓力發(fā)生元件具有伸縮振動(dòng)的壓電振動(dòng)子的頭、或者作為壓力發(fā)生元件具有彎曲振動(dòng)的壓電振動(dòng)子的頭中的任意一種頭，所以能夠適用于各種裝置，而且能夠不進(jìn)行大幅度的裝置構(gòu)造的變更而應(yīng)用。
而且，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于具有在對(duì)所述壓力發(fā)生元件(48a)間斷地施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)時(shí)，生成包含用于把所述粘性體的表面狀態(tài)設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部(36)。根據(jù)本發(fā)明，由于通過包含把粘性體的表面狀態(tài)設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓力發(fā)生元件，所以對(duì)于在噴出粘性體時(shí)將粘性體的表面狀態(tài)保持為規(guī)定的狀態(tài)，連續(xù)噴出需要的量的粘性體的情況下非常適宜。
為了解決上述問題，本發(fā)明的頭移動(dòng)方法，是一種與基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)同步動(dòng)作，通過對(duì)具有壓力發(fā)生元件(48a)的頭(18)的該壓力發(fā)生元件(48a)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)，使該壓力發(fā)生元件(48a)發(fā)生變形而噴出粘性體的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置(30)的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于具有使所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)的頻率能夠?qū)?yīng)所述壓力發(fā)生元件(48a)的單位時(shí)間變形率而變化的頻率可變步驟(S11～S16)。
根據(jù)本發(fā)明，由于使規(guī)定生成施加在壓力發(fā)生元件上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作時(shí)機(jī)的基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率能夠?qū)?yīng)壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間變形率而變化，所以能夠?qū)?yīng)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率自由地生成值緩慢變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和值急劇變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的任意一種。其結(jié)果，能夠自由地控制壓力發(fā)生裝置的單位時(shí)間變形率。
在噴出需要的量的粘度高的粘性體時(shí)，需要將粘性體平緩地引進(jìn)頭內(nèi)后以一定的速度噴出。因此需要使壓力發(fā)生元件平緩地變形后在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)的控制。在本發(fā)明中，由于能夠?qū)?yīng)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率自由地生成值緩慢變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和值急劇變化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的任意一種，所以極其適于噴出粘性體。
而且，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在所述頻率可變步驟(S11～S16)中，通過對(duì)所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)進(jìn)行分頻而改變所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)的頻率。根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行分頻而改變基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率，所以能夠不進(jìn)行復(fù)雜的控制而改變基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率。這里，最好具有對(duì)應(yīng)所述壓力發(fā)生元件(48a)的變形率選擇所述基準(zhǔn)時(shí)鐘(CLK)的分頻率的選擇步驟(S11～S16)。
而且，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，最好對(duì)應(yīng)所述粘性體的粘度而設(shè)定所述壓力發(fā)生元件(48a)的單位時(shí)間變形率，并且所述粘性體的粘度在常溫(25℃)下在10～40,000[mPa s]的范圍內(nèi)較為適宜。
根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)應(yīng)粘性體的粘度而設(shè)定壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間變形率，使例如高粘度的粘性體花更長的時(shí)間變形、低粘度的粘性體以更短的時(shí)間變形這樣的豐富多采的控制成為可能，能夠?qū)τ趪姵鲂枰牧康恼承泽w進(jìn)行極其恰當(dāng)?shù)目刂啤?br>
而且，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于具有在對(duì)所述壓力發(fā)生元件(48a)施加使其噴出所述粘性體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)之前或之后，施加用于把所述粘性體的表面狀態(tài)設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過包含把粘性體的表面狀態(tài)設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓力發(fā)生元件，所以對(duì)于在噴出粘性體時(shí)將粘性體的表面狀態(tài)保持為規(guī)定的狀態(tài)，連續(xù)噴出需要的量的粘性體的情況下非常適宜。
為了解決上述問題，本發(fā)明的液滴噴出裝置，其特征在于具有上述的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)本發(fā)明，通過配置上述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，能夠不改變大致的裝置構(gòu)造而得到噴出需要的量的粘性體的液滴噴出裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)程序，其特征在于為執(zhí)行上述的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法的程序。
為了解決上述問題，本發(fā)明器件制造方法，其特征在于作為器件制造工序之一，包括使用上述的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法噴出所述粘性體的工序。根據(jù)本發(fā)明，能夠噴出需要的量的各種粘性體，所以能夠制造各種各樣的規(guī)格范圍廣的器件。
為了解決上述問題，本發(fā)明的器件使用上述的液滴噴出裝置或上述的器件制造方法制造。根據(jù)本發(fā)明，由于使用能夠噴出規(guī)定的量的各種粘性體的裝置或方法制造器件，所以能夠制造各種各樣的規(guī)格范圍廣的器件。
圖2為表示包括使用器件制造裝置形成RGB圖形的工序的濾色器基板的一系列制造工序的圖。
圖3為表示利用器件制造裝置配備的各液滴噴出裝置形成的RGB圖形例的圖，(a)為表示條紋形的圖形的透視圖，(b)為表示鑲嵌形的圖形的部分放大圖，(c)為表示三角形的圖形的部分放大圖。
圖4為表示利用基于本發(fā)明一實(shí)施例的器件制造方法制造的器件的一例的圖。
圖5為表示基于本發(fā)明一實(shí)施例的液滴噴出裝置和噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的電氣構(gòu)造的框圖。
圖6為表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36的構(gòu)造的框圖。
圖7為表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形的一例的圖。
圖8為表示從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)信號(hào)DATA和地址信號(hào)AD1～AD4的時(shí)機(jī)的時(shí)間圖。
圖9為表示使時(shí)鐘信號(hào)CLK2的頻率可變時(shí)的控制部34的動(dòng)作的流程圖。
圖10為表示考慮到噴出液滴后的液滴的伴生和粘性體的彎液面的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的圖。
圖11為用于說明施加具有圖10所示的期間T10～T13的波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)的液滴噴出頭18的液滴噴出動(dòng)作的圖。
圖12為用于說明施加設(shè)置有后續(xù)處理期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)的液滴噴出頭18的液滴噴出動(dòng)作的圖。
圖13為表示液滴噴出頭18的機(jī)械斷面構(gòu)造的一例的圖。
圖14為表示向圖13所示的構(gòu)造的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的圖。
圖15為表示液滴噴出頭18的機(jī)械斷面構(gòu)造的其它的例的圖。
圖16為表示向圖15所示的構(gòu)造的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的圖。
圖中18-液滴噴出頭(頭)，30-打印控制器(噴頭驅(qū)動(dòng)裝置)，34-控制部(頻率可變裝置)，36-驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部，48a-壓力發(fā)生元件，CLK-時(shí)鐘信號(hào)(基準(zhǔn)時(shí)鐘)，COM-驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明一實(shí)施例的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置和方法、液滴噴出裝置、噴頭驅(qū)動(dòng)程序、以及器件制造方法和器件。在下面的說明中，首先對(duì)具有液滴噴出裝置、在制造器件時(shí)使用的器件制造裝置和使用該器件制造裝置制造的器件以及器件制造方法的實(shí)例進(jìn)行說明，然后順序說明設(shè)置在液滴噴出裝置中的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置、噴頭驅(qū)動(dòng)方法和噴頭驅(qū)動(dòng)程序。
(具有液滴噴出裝置的器件制造裝置的整體構(gòu)造)圖1為表示具有本發(fā)明一實(shí)施例的液滴噴出裝置的器件制造裝置的整體構(gòu)造的俯視圖。如圖1所示，本實(shí)施例的具有液滴噴出裝置的器件制造裝置，大致由容納加工的基板(玻璃基板下面稱晶片W)的晶片供給部1，決定從晶片供給部1搬運(yùn)的晶片W的描畫方向的晶片旋轉(zhuǎn)部2，在從晶片旋轉(zhuǎn)部2搬運(yùn)的晶片W上附著R(紅)液滴的液滴噴出裝置3，干燥從液滴噴出裝置3搬運(yùn)的晶片W的烘爐4，進(jìn)行這些裝置間的晶片W的搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械手5a、5b，一直到將從烘爐4搬運(yùn)的晶片W送至下一工序?yàn)橹惯M(jìn)行冷卻和描畫方向的確定的中間輸送部6，在從中間輸送部6搬運(yùn)的晶片W上附著G(綠)液滴的液滴噴出裝置7，干燥從液滴噴出裝置7搬運(yùn)的晶片W的烘爐8，進(jìn)行這些裝置間的晶片W的搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械手9a、9b，一直到將從烘爐8搬運(yùn)的晶片W送至下一工序?yàn)橹惯M(jìn)行冷卻和描畫方向的確定的中間輸送部10，在從中間輸送部10搬運(yùn)的晶片W上附著B(藍(lán))液滴的液滴噴出裝置11，干燥從液滴噴出裝置11搬運(yùn)的晶片W的烘爐12，進(jìn)行這些裝置間的晶片W的搬運(yùn)作業(yè)的機(jī)械手13a、13b，決定從烘爐12搬運(yùn)的晶片W的存放方向的晶片旋轉(zhuǎn)部14，和容納從晶片旋轉(zhuǎn)部14搬運(yùn)的晶片W的晶片容納部15構(gòu)成。
晶片供給部1具有2臺(tái)配置有每臺(tái)在上下方向上容納例如20張晶片W的升降機(jī)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)儲(chǔ)存送料裝置1a、1b，能夠順序地供給晶片W。晶片旋轉(zhuǎn)部2為進(jìn)行利用液滴噴出裝置3在什么方向上對(duì)晶片W描畫的描畫方向確定、和后面向液滴噴出裝置3搬運(yùn)前的預(yù)定位的裝置，通過2臺(tái)晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)2a、2b，能夠在垂直方向的軸線周圍以90度的間隔正確地可旋轉(zhuǎn)地保持晶片W。液滴噴出頭3、7、11的詳細(xì)內(nèi)容將在后面說明，故在此省略其說明。
烘爐4為通過將晶片W在例如120度以下的加熱環(huán)境下放置5分鐘，使從液滴噴出裝置3搬運(yùn)來的晶片W的紅色的液滴干燥的裝置，通過其可以防止晶片W移動(dòng)過程中紅色的粘性體飛濺等問題。機(jī)械手5a、5b具有能夠以底座為中心進(jìn)行伸展動(dòng)作和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作等的臂(省略圖示)，通過利用裝在該臂的前端的真空吸附墊吸附保持晶片W，能夠順利且高效率地進(jìn)行各裝置間的晶片W的搬運(yùn)作業(yè)。
中間輸送部6由在將利用機(jī)械手5b從烘爐4搬運(yùn)來的加熱狀態(tài)的晶片W送至下一工序之前冷卻的冷卻器6a，進(jìn)行利用液滴噴出裝置7在什么方向上對(duì)冷卻后的晶片W描畫的描畫方向的確定、以及后面向液滴噴出裝置7搬運(yùn)前的預(yù)定位的晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)6b，和配置在這些冷卻器6a與晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)6b之間、吸收液滴噴出裝置3、7之間的處理速度差的緩沖器6c構(gòu)成。晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)6b能夠在垂直方向的軸線周圍以90度間隔或者180度間隔旋轉(zhuǎn)晶片W。
烘爐10為具有與上述的烘爐6相同的構(gòu)造的加熱爐，為通過將晶片W在例如120度以下的加熱環(huán)境下放置5分鐘，使從液滴噴出裝置3搬運(yùn)來的晶片W的綠色的液滴干燥的裝置，通過其可以防止晶片W移動(dòng)過程中綠色的粘性體飛濺等問題。機(jī)械手9a、9b具有與上述的機(jī)械手5a、5b相同的構(gòu)造，具有能夠以底座為中心進(jìn)行伸展動(dòng)作和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作等的臂(省略圖示)，通過利用裝在臂的前端的真空吸附墊吸附保持晶片W，能夠順利且高效率地進(jìn)行各裝置間的晶片W的搬運(yùn)作業(yè)。
中間輸送部10為與上述的中間輸送部6相同的構(gòu)造，由在將利用機(jī)械手9b從烘爐8搬運(yùn)來的加熱狀態(tài)的晶片W送至下一工序之前冷卻的冷卻器10a，進(jìn)行利用液滴噴出裝置11在什么方向上對(duì)冷卻后的晶片W描畫的描畫方向的確定、以及后面向液滴噴出裝置11搬運(yùn)前的預(yù)定位的晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)10b，和配置在這些冷卻器10a與晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)10b之間、吸收液滴噴出裝置7、11之間的處理速度差的緩沖器10c構(gòu)成。晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)10b能夠在垂直方向的軸線周圍以90度間隔或者180度間隔旋轉(zhuǎn)晶片W。
晶片旋轉(zhuǎn)部14能夠使利用各液滴噴出裝置3、7、11形成R、G、B圖形后的各晶片W分別朝向一定方向地旋轉(zhuǎn)定位。也就是說，晶片旋轉(zhuǎn)部14具有2臺(tái)晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)14a、14b，能夠在垂直方向的軸線周圍以90度間隔正確地可旋轉(zhuǎn)地保持晶片W。晶片容納部15具有2臺(tái)配置有每臺(tái)在上下方向上各容納例如20張從晶片旋轉(zhuǎn)部14搬運(yùn)來的成品晶片W(濾色器基板)的升降機(jī)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)儲(chǔ)存送料裝置15a、15b，能夠順序地容納晶片W。
(器件制造方法)下面就基于本發(fā)明一實(shí)施例的器件制造方法和利用該器件制造方法制造的器件的一例進(jìn)行說明。并且在下面的說明中，以利用上述的器件制造裝置制造濾色器基板的制造方法為例說明。圖2為表示包括使用器件制造裝置形成RGB圖形的工序的濾色器基板的一系列制造工序的圖。
用于濾色器基板的制造的晶片W，為例如長方形薄板形狀的透明基板，同時(shí)具有適度的機(jī)械強(qiáng)度和透光性高的性質(zhì)。作為該晶片W，例如最好使用透明玻璃基板、有機(jī)玻璃、塑料基板、塑料薄膜、及其表面處理品等。并且從提高生產(chǎn)效率的角度出發(fā)，最好在RGB圖形形成工序的前工序，在該晶片W上將多個(gè)濾色器區(qū)域預(yù)先形成矩陣形狀，通過在RGB形成工序的后續(xù)工序切斷這些濾色器區(qū)域，作為適合液晶顯示裝置的濾色器基板使用。
這里，圖3為表示利用器件制造裝置配備的各液滴噴出裝置形成的RGB圖形例的圖，(a)為表示條紋形的圖形的透視圖，(b)為表示鑲嵌形的圖形的部分放大圖，(c)為表示三角形的圖形的部分放大圖。如圖3所示，在各濾色器區(qū)域中，R(紅色)粘性體、G(綠色)粘性體、和B(蘭色)粘性體從后面說明的液滴噴出頭18以規(guī)定的圖形形成。作為該形成圖形，在圖3(a)所示的條紋形的圖形之外，有圖3(b)所示的鑲嵌形的圖形，或者圖3(c)所示的三角形的圖形，但是在本發(fā)明中，關(guān)于該形成圖形不特別限制。
回到圖2，在前工序即黑色矩陣形成工序中，如圖2(a)所示，在透明的晶片W的一個(gè)面(構(gòu)成濾色器基板的基礎(chǔ)的面)上利用旋壓涂敷等方法將不透光的樹脂(最好是黑色)以規(guī)定的厚度(例如2μm左右)涂敷，然后利用光刻法等方法以矩陣狀形成黑色矩陣BM、…。被這些黑色矩陣BM、…的格子包圍的最小的表示要素被稱為所謂的濾心FE、…，是晶片W面內(nèi)的一個(gè)方向(例如X軸方向)的寬度尺寸為30μm，與該方向垂直的方向(例如Y軸方向)的長度尺寸為100μm左右的大小的窗口。在晶片W上形成黑色矩陣BM、…后，通過利用未圖示的加熱器施加熱量，將晶片W上的樹脂燒結(jié)。
這樣形成黑色矩陣BM的晶片W被容納在圖1所示的晶片供給部1的各自動(dòng)儲(chǔ)存送料裝置1a、1b內(nèi)，繼續(xù)進(jìn)行RGB圖形形成工序。在RGB圖形形成工序中，首先將容納在自動(dòng)儲(chǔ)存送料裝置1a、1b的任意一個(gè)中的晶片W由機(jī)械手5a用其臂吸附保持后，放置到晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)2a、2b的任意一個(gè)上。然后，作為后面使紅色的液滴附著的前期準(zhǔn)備，晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)2a、2b進(jìn)行其描畫方向和位置的確定。
然后，機(jī)械手5a再度吸附保持各晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)2a、2b上的晶片W，向液滴噴出裝置3搬運(yùn)。在該液滴噴出裝置3中，如圖2(b)所示，在用于形成規(guī)定的圖形的規(guī)定位置的濾心FE、…內(nèi)使紅色的液滴RD附著。這時(shí)的各液滴RD的量為考慮到加熱工序中的液滴RD的體積減少量的充分的量。
這樣在規(guī)定的所有的濾心FE、…內(nèi)充填紅色的液滴RD后的晶片W以規(guī)定的溫度(例如70度左右)干燥處理。這時(shí)，液滴RD的溶媒蒸發(fā)，則如圖2(c)所示，液滴RD的體積就減少，所以在體積減少很多的情況下，一直到作為濾色器基板得到充分的粘性體膜厚為止，重復(fù)進(jìn)行液滴RD的附著作業(yè)和干燥作業(yè)。通過該處理，液滴RD的溶媒蒸發(fā)，最終僅液滴RD的固態(tài)成分被殘留下來而形成膜。
并且，紅色圖形的形成工序中的干燥作業(yè)通過圖1所示的烘爐4進(jìn)行。而且，由于干燥作業(yè)后的晶片W處于加熱狀態(tài)，所以利用該圖所示的機(jī)械手5b向冷卻器6a輸送并冷卻。冷卻后的晶片W被暫時(shí)保管在緩沖器6c中進(jìn)行時(shí)間調(diào)整后，搬運(yùn)到晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)6b，作為后面使綠色的液滴附著的前期準(zhǔn)備，進(jìn)行描畫方向和位置的確定。然后，機(jī)械手9a吸附保持晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)6b上的晶片W后，向液滴噴出裝置7搬運(yùn)。
在液滴噴出裝置7中，如圖2(b)所示，在用于形成規(guī)定的圖形的規(guī)定位置的濾心FE、…內(nèi)使綠色的液滴GD附著。這時(shí)的各液滴GD的量為考慮到加熱工序中的液滴RD的體積減少量的充分的量。這樣在規(guī)定的所有的濾心FE、…內(nèi)充填綠色的液滴GD后的晶片W以規(guī)定的溫度(例如70度左右)干燥處理。這時(shí)，液滴GD的溶媒蒸發(fā)，則如圖2(c)所示，液滴GD的體積就減少，所以在體積減少很多的情況下，一直到作為濾色器基板得到充分的粘性體膜厚為止，重復(fù)進(jìn)行液滴GD的附著作業(yè)和干燥作業(yè)。通過該處理，液滴GD的溶媒蒸發(fā)，最終僅液滴GD的固態(tài)成分殘留膜化。
并且，該綠色圖形的形成工序中的干燥作業(yè)通過圖1所示的烘爐8進(jìn)行。由于干燥作業(yè)后的晶片W處于加熱狀態(tài)，所以利用該圖所示的機(jī)械手9b向冷卻器10a輸送并冷卻。冷卻后的晶片W被暫時(shí)保管在緩沖器10c中進(jìn)行時(shí)間調(diào)整后，搬運(yùn)到晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)10b，作為后面使藍(lán)色的液滴附著的前期準(zhǔn)備，進(jìn)行描畫方向和位置的確定。然后，機(jī)械手13a吸附保持晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)10b上的晶片W后，向液滴噴出裝置11搬運(yùn)。
在液滴噴出裝置11中，如圖2(b)所示，在用于形成規(guī)定的圖形的規(guī)定位置的濾心FE、…內(nèi)使藍(lán)色的液滴BD附著。這時(shí)的各液滴BD的量為考慮到加熱工序中的液滴BD的體積減少量的充分的量。這樣在規(guī)定的所有的濾心FE、…內(nèi)充填藍(lán)色的液滴BD后的晶片W如圖2(c)所示的那樣以規(guī)定的溫度(例如70度左右)干燥處理。這時(shí)，液滴BD的溶媒蒸發(fā)，則液滴BD的體積就減少，所以在體積減少很多的情況下，一直到作為濾色器基板得到充分的粘性體膜厚為止，重復(fù)進(jìn)行液滴BD的附著作業(yè)和干燥作業(yè)。通過該處理，液滴BD的溶媒蒸發(fā)，最終僅液滴BD的固態(tài)成分殘留膜化。
并且，該藍(lán)色圖形的形成工序中的干燥作業(yè)通過圖1所示的烘爐12進(jìn)行。干燥作業(yè)后的晶片W利用機(jī)械手13b向晶片旋轉(zhuǎn)臺(tái)14a、14b的任意之一搬運(yùn)，然后朝向一定方向地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)定位。旋轉(zhuǎn)定位后的晶片W通過機(jī)械手13b被容納到自動(dòng)儲(chǔ)存送料裝置15a、15b的任意一個(gè)中。通過上述過程，完成RGB圖形形成工序。然后繼續(xù)進(jìn)行圖2(d)以后所示的后續(xù)工序。
在后續(xù)工序之一即圖2(d)所示的保護(hù)膜形成工序中，為了使液滴RD、GD、BD完全干燥，以規(guī)定的溫度進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的加熱。干燥結(jié)束后，以形成有粘性體膜的晶片W的表面保護(hù)和表面平坦化為目的，形成保護(hù)膜CR。該保護(hù)膜CR采用例如旋壓涂敷法、輥涂法、或者剝離法等方法形成。在保護(hù)膜形成工序之后的圖2(e)所示的透明電極形成工序中，利用噴鍍法或者真空吸附法等方法以覆蓋整個(gè)保護(hù)膜CR的形態(tài)形成透明電極TL。在透明電極形成工序之后的圖2(f)所示的圖形形成工序中，透明電極TL作為像素電極PL形成圖形。并且在液晶顯示畫面的驅(qū)動(dòng)中使用TFT(Thin Film Transistor)等開關(guān)元件的情況下，不需要該圖形形成工序。通過上面說明的各工序，制造圖2(f)所示的濾色器基板CF。
然后，使該濾色器基板CF和相向基板(省略圖示)相向配置，通過在其間夾持液晶的工序制造液晶顯示裝置。通過將具有這樣制造的液晶顯示裝置、CPU(中央處理裝置)等的主板、鍵盤、硬盤等電子零件裝入箱體內(nèi)，制造例如圖4所示的筆記本型的個(gè)人計(jì)算機(jī)20(器件)。圖4為表示利用基于本發(fā)明一實(shí)施例的器件制造方法制造的器件的一例的圖。并且圖4中，21為箱體，22為液晶顯示裝置，23為鍵盤。
并且，裝備通過上面說明的制造工序形成的濾色器基板CF的器件不局限于上述的筆記本型的個(gè)人計(jì)算機(jī)20，可以舉出攜帶式電話機(jī)、電子記事本、尋呼機(jī)、POS終端、IC卡、微型唱片播放機(jī)、液晶投影儀、工程工作站(EWS)、文字處理機(jī)、電視機(jī)、取景器式或者監(jiān)視器式的錄像機(jī)、臺(tái)式電子計(jì)算機(jī)、汽車導(dǎo)航裝置、具有觸摸屏的裝置、時(shí)鐘、游戲機(jī)等各種各樣的電子儀器。并且，使用本實(shí)施例的液滴噴出裝置利用上述的制造方法制造的器件不局限于濾色器基板CF，也可以為有機(jī)EL(Electro luminescence)顯示器、微透鏡陣列、在表面形成有涂敷層的眼鏡鏡片等光學(xué)元件和其它器件。
(液滴噴出裝置和噴頭驅(qū)動(dòng)裝置)下面說明基于本發(fā)明一實(shí)施例的液滴噴出裝置和噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的電氣構(gòu)造。圖5為表示基于本發(fā)明一實(shí)施例的液滴噴出裝置和噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的電氣構(gòu)造的框圖。并且圖1所示的液滴噴出裝置3、7、11為相同的構(gòu)造，故以液滴噴出裝置3為例進(jìn)行說明。
在圖5中，液滴噴出裝置3包含打印控制器30和打印引擎40而構(gòu)成。打印引擎40具有存儲(chǔ)頭41、移動(dòng)裝置42、以及滑架機(jī)構(gòu)43。這里，移動(dòng)裝置42為通過使放置用于濾色器基板的制造的晶片W等基板的放置臺(tái)移動(dòng)來進(jìn)行副掃描的裝置，滑架機(jī)構(gòu)43為使存儲(chǔ)頭41進(jìn)行主掃描的裝置。
打印控制器30具有接收包含來自計(jì)算機(jī)(未圖示)的多值層次信息的圖像數(shù)據(jù)(存儲(chǔ)信息)等的接口31，由存儲(chǔ)包含多值層次信息的存儲(chǔ)信息等各種數(shù)據(jù)的DRAM構(gòu)成的輸入緩沖器32a和圖像緩沖器32b、以及由SRAM構(gòu)成的輸出緩沖器32c，存儲(chǔ)有用于進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理的程序等的ROM33，包含有CPU和存儲(chǔ)器等而構(gòu)成的控制部34，振蕩電路35，產(chǎn)生向存儲(chǔ)頭41的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36，和用于將展開成點(diǎn)模式數(shù)據(jù)的打印數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)向打印引擎40輸出的接口37。并且，控制部34相當(dāng)于本發(fā)明中所說的頻率可變裝置，驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36相當(dāng)于本發(fā)明中所說的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部。而且，打印控制器30相當(dāng)于本發(fā)明中所說的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置。
下面說明存儲(chǔ)頭41的構(gòu)造。存儲(chǔ)頭41為根據(jù)從打印控制器30輸出的打印數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM在規(guī)定的時(shí)機(jī)從液滴噴出頭的各噴嘴口噴出液滴的裝置，形成有多個(gè)噴嘴口48c、分別與這些噴嘴口48c連通的多個(gè)壓力發(fā)生室48b、和分別對(duì)這些壓力發(fā)生室48b內(nèi)的粘性體加壓并從各噴嘴口48c噴出液滴的多個(gè)壓力發(fā)生元件48a。而且在存儲(chǔ)頭41上設(shè)置著具有移位寄存器44、閂鎖電路45、電平轉(zhuǎn)移電路46、以及開關(guān)電路47的頭驅(qū)動(dòng)電路49。
下面就上面說明的構(gòu)造的液滴噴出裝置噴出液滴時(shí)的整體動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，在打印控制器30中展開成點(diǎn)模式數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI與產(chǎn)生自振蕩電路35的時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地通過接口37連續(xù)輸出到存儲(chǔ)頭41的頭驅(qū)動(dòng)電路49中，被連續(xù)轉(zhuǎn)送到存儲(chǔ)頭41的移位寄存器44，順序設(shè)置。這時(shí)，首先噴嘴的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI的最上位的數(shù)據(jù)被連續(xù)轉(zhuǎn)送，該最上位的數(shù)據(jù)的連續(xù)轉(zhuǎn)送完成后，則連續(xù)轉(zhuǎn)送從上數(shù)第2位的數(shù)據(jù)。以下同樣地順序連續(xù)轉(zhuǎn)送下位的數(shù)據(jù)。
所有噴嘴的上述的位的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)被設(shè)置到移位寄存器44的各元件上后，控制部34就以規(guī)定的時(shí)機(jī)向閂鎖電路45輸出閂鎖信號(hào)LAT。利用該閂鎖信號(hào)LAT，閂鎖電路45鎖存設(shè)置在移位寄存器44上的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。該閂鎖電路45鎖存的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)被施加在電壓變換器即電平轉(zhuǎn)移電路46上。該電平轉(zhuǎn)移電路46在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI例如為“1”的情況下，輸出可驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路47的電壓值、例如數(shù)十伏的電壓值。通過將從電平轉(zhuǎn)移電路46輸出的信號(hào)施加到設(shè)置在開關(guān)電路47上的各開關(guān)元件上，使各開關(guān)元件成為連接狀態(tài)。這里，向設(shè)置在開關(guān)電路47上的各開關(guān)元件供給從驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM，開關(guān)電路47的各開關(guān)元件成為連接狀態(tài)后，則向連接在該開關(guān)元件上的壓力發(fā)生元件48a施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM。
因此，利用存儲(chǔ)頭41，能夠通過存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI控制向壓力發(fā)生元件48a施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM與否。例如，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI為“1”期間，設(shè)置在開關(guān)電路47中的開關(guān)元件處于連接狀態(tài)，所以能夠向壓力發(fā)生元件48a供給驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM，利用該供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM使壓力發(fā)生元件48a位移(變形)。與之相對(duì)應(yīng)，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI為“0”期間設(shè)置在開關(guān)電路47中的開關(guān)元件處于非連接狀態(tài)，所以向壓力發(fā)生元件48a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的供給被斷開。并且在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)SI為“0”期間，各壓力發(fā)生元件48a保持在此之前的電荷，故維持在此之前的位移狀態(tài)。這里，設(shè)置在開關(guān)電路47中的開關(guān)元件處于接通狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM被施加到壓力發(fā)生元件48a上，則與噴嘴口48c連通的壓力發(fā)生室48b就收縮并向壓力發(fā)生室48b內(nèi)的粘性體加壓，所以壓力發(fā)生室48b內(nèi)的粘性體就作為液滴從噴嘴口48c噴出，在基板上形成點(diǎn)。通過上面的動(dòng)作，從液滴噴出裝置噴出液滴。
下面說明構(gòu)成本發(fā)明的特征部分的控制部34和驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36。圖6為表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36的構(gòu)造的框圖。圖6所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36根據(jù)存儲(chǔ)在設(shè)置在控制部34內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部中的各種數(shù)據(jù)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM。如圖6所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36包含有接受來自控制部34的各種信號(hào)并暫時(shí)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器50，讀取存儲(chǔ)器50的內(nèi)容并暫時(shí)保持的閂鎖寄存器51，將閂鎖寄存器51的輸出與另一閂鎖寄存器53的輸出加法運(yùn)算的加法器52，將閂鎖寄存器53的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換器54，將通過D/A轉(zhuǎn)換器54轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)放大至驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓的電壓放大部55，以及將利用電壓放大部55放大電壓后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM放大電流的電流放大部56而構(gòu)成。
從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36供給時(shí)鐘信號(hào)CLK、數(shù)據(jù)信號(hào)DATA、地址信號(hào)AD1～AD4、時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2、復(fù)位信號(hào)RST、以及基底信號(hào)FLR。時(shí)鐘信號(hào)CLK為與從振蕩電路35輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLK相同頻率(例如10MHZ左右)的信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)DATA為表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓變化量的信號(hào)。地址信號(hào)AD1～AD4為指定存放數(shù)據(jù)信號(hào)DATA的地址的信號(hào)。詳細(xì)內(nèi)容將在后面說明，在生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出多個(gè)表示電壓變化量的信號(hào)DATA，所以為了分別存儲(chǔ)各個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)DATA，需要地址信號(hào)AD1～AD4。
時(shí)鐘信號(hào)CLK1為規(guī)定使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值變化時(shí)的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)CLK2為相當(dāng)于規(guī)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36的動(dòng)作時(shí)機(jī)的基準(zhǔn)時(shí)鐘的信號(hào)。該時(shí)鐘信號(hào)CLK2為對(duì)應(yīng)壓力發(fā)生元件48a的單位時(shí)間變形率而頻率可變的信號(hào)。這里，使時(shí)鐘信號(hào)CLK2的頻率可變，是由于從液滴噴出裝置噴出的液滴的粘性高，而且一次噴出的液滴的量為數(shù)μg，比以前多約幾百倍，故要噴出需要的量的液滴，就需要使壓力發(fā)生元件48a隨時(shí)間緩慢地變形。
時(shí)鐘信號(hào)CLK2例如通過將控制部34從振蕩電路35輸出的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK分頻而生成。基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CLK的分頻率對(duì)應(yīng)壓力發(fā)生元件48a的單位時(shí)間變形率適當(dāng)設(shè)定。關(guān)于這一點(diǎn)的詳細(xì)內(nèi)容將在后面說明。復(fù)位信號(hào)RST為通過將閂鎖寄存器51和閂鎖寄存器53初始化使加法器52的輸出為“0”的信號(hào)，基底信號(hào)FLR為使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值變化時(shí)將閂鎖寄存器53的下面8位(閂鎖寄存器53為18位)清零的信號(hào)。
下面說明基于上述構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的一例。圖7為表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形的一例的圖。如圖7所示，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM生成之前，與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出表示電壓變化量的若干個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)DATA和表示該數(shù)據(jù)信號(hào)DATA的地址的地址信號(hào)AD1～AD4。數(shù)據(jù)信號(hào)DATA如圖8所示，與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步地連續(xù)轉(zhuǎn)送。圖8為表示從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)信號(hào)DATA和地址信號(hào)AD1～AD4的時(shí)機(jī)的時(shí)間圖。
如圖8所示，在從控制部34轉(zhuǎn)送表示規(guī)定的電壓變化量的數(shù)據(jù)DATA時(shí)，首先與時(shí)鐘信號(hào)CLK同步輸出多位的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA。然后將存放該數(shù)據(jù)信號(hào)DATA的地址作為地址信號(hào)AD1～AD4與中斷信號(hào)EN同步輸出。圖6所示的存儲(chǔ)器50在中斷信號(hào)EN被輸出時(shí)讀取地址信號(hào)AD1～AD4，將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA寫入地址信號(hào)AD1～AD4表示的地址中。由于地址信號(hào)AD1～AD4為4位的信號(hào)，所以能夠?qū)⒆疃啾硎?6種電壓變化量的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器50中。
并且，數(shù)據(jù)信號(hào)DATA的最上面的位作為符號(hào)使用。進(jìn)行上面說明的處理，數(shù)據(jù)信號(hào)DATA被存儲(chǔ)在由地址信號(hào)AD1～AD4指定的存儲(chǔ)器50的地址中。而且，在這里，數(shù)據(jù)信號(hào)被存儲(chǔ)在地址A、B、C中。并且，輸入復(fù)位信號(hào)RST和基底信號(hào)FLR，將閂鎖寄存器51、53初始化。
完成向各地址A、B、…的電壓變化量的設(shè)定后，如圖7所示，如果通過地址信號(hào)AD1～AD4指定了地址B，則通過最初的時(shí)鐘信號(hào)CLK1，利用閂鎖寄存器51保持與該地址B對(duì)應(yīng)的電壓變化量。在該狀態(tài)下，然后輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK2，則將閂鎖寄存器53的輸出和閂鎖寄存器51的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算后的值就被保持在閂鎖寄存器53中。一旦通過閂鎖寄存器51保持電壓變化量，則隨后在輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK2時(shí)，閂鎖寄存器53的輸出就根據(jù)電壓變化量而增減。通過存放在存儲(chǔ)器50中的地址B中的電壓變化量ΔV1和時(shí)鐘信號(hào)CLK2的周期ΔT確定驅(qū)動(dòng)波形的通過速率。并且，增加或者減少通過存放在各地址中的數(shù)據(jù)的符號(hào)決定。
在圖7所示的例中，在地址A中存放著電壓變化量的值為0、即維持電壓不變時(shí)的值。因此通過時(shí)鐘信號(hào)CLK1使地址A有效，則保持驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形無增減的平坦的狀態(tài)。而且，在地址C中，為了決定驅(qū)動(dòng)波形的通過速率，存放著時(shí)鐘信號(hào)CLK2的每1周期的電壓變化量ΔV2。因此，在通過時(shí)鐘信號(hào)CLK1使地址C有效后，電壓就以該電壓變化量ΔV2逐漸降低。僅通過這樣從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出地址信號(hào)AD1～AD4和時(shí)鐘信號(hào)CLK1、CLK2，就能夠自由地控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形。
(噴頭驅(qū)動(dòng)裝置)
上面說明的動(dòng)作為控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的基本動(dòng)作，但是，在本實(shí)施例中，通過將控制部34對(duì)應(yīng)壓力發(fā)生元件48a的單位時(shí)間變形率而設(shè)定分頻率的時(shí)鐘信號(hào)CLK2供給到驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的通過速率可變。因此，在控制部34內(nèi)設(shè)置著多個(gè)將從振蕩電路35輸出的時(shí)鐘信號(hào)CLK分頻的分頻電路。各分頻電路的分頻率例如設(shè)定為2分頻～14分頻左右。使時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率為10MHZ，則從分頻率設(shè)定為1的分頻電路得到10/21＝5MHz(周期0.2μs)的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，從分頻率設(shè)定為13的分頻電路得到10/2131.22KHz(周期約0.82ms)的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，從分頻率設(shè)定為14的分頻電路得到10/214610Hz(周期約1.64ms)的時(shí)鐘信號(hào)CLK2。
這里，在圖7所示的基準(zhǔn)信號(hào)COM的波形中，以電壓值上升的期間為上升期間T1，電壓值不變化的期間為保持期間T2，電壓值下降的期間為下降期間T3。為了噴出粘性高的粘性體，在控制部34中作為在驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的參數(shù)，將上升期間T1設(shè)定為1s，保持期間T2設(shè)定為500ms，下降期間T3設(shè)定為20μs。并且，上升期間T1、保持期間T2、以及下降期間T3的時(shí)間根據(jù)粘性體的粘度分別設(shè)定。這里，粘性體的粘度例如在常溫下處于10～40,000[mPa s]的范圍內(nèi)。
將上升期間T1設(shè)定為1秒左右的較長的時(shí)間，是為了防止在使壓力發(fā)生元件48a迅速變形時(shí)，由于粘性體的高粘性而彎液面破壞，從噴嘴口48c進(jìn)入氣泡。而且保持期間T11設(shè)定為上升期間T1的一半左右(500ms左右)，這是為了避免由液滴噴出頭1 8的構(gòu)造決定的液滴噴出頭18的固有頻率的影響。即經(jīng)過上升期間T1后，通過粘性體的表面張力以液滴噴出頭18的固有頻率引起振動(dòng)。該振動(dòng)隨著時(shí)間的推移而衰減，不久即成為靜止?fàn)顟B(tài)。由于不希望在粘性體的表面振動(dòng)的狀態(tài)下噴出粘性體，所以保持期間T2為了使振動(dòng)靜止而設(shè)定為所需要的充分的長度。下降期間T3為了得到粘性體的噴出速度而設(shè)定為20μs左右的較短的時(shí)間。
另外為了簡化，使表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓變化量的數(shù)據(jù)信號(hào)DATA為無符號(hào)的10位的信號(hào)。這時(shí)，雖然電壓變化量可以得到210＝1024個(gè)值，但是為了生成緩慢上升的波形而輸入最小值的電壓變化量，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值就以時(shí)鐘信號(hào)CLK2為1024個(gè)時(shí)鐘的時(shí)間從最小值向最大值變化。
這時(shí)，控制部34在上升期間T1中使用分頻率設(shè)定為14的分頻電路生成將時(shí)鐘信號(hào)CLK進(jìn)行14分頻的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，在保持期間T2中使用分頻率設(shè)定為13的分頻電路將時(shí)鐘信號(hào)CLK進(jìn)行分頻生成時(shí)鐘信號(hào)CLK2，在下降期間T3中，生成不分頻的時(shí)鐘信號(hào)CLK2。如上所述，驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值在輸入時(shí)鐘信號(hào)CLK2時(shí)通過利用加法器52進(jìn)行加法運(yùn)算而增加或者減少，在本實(shí)施例中關(guān)于這一點(diǎn)相同。但是，由于控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36供給對(duì)應(yīng)分頻率而頻率變化的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，所以能夠控制單位時(shí)間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值的增加率和減少率(通過速率)。并且雖然在上述的例中，在設(shè)定為1s的上升期間T1和設(shè)定為500ms的保持期間T2改變分頻率，但是這是為了盡量減小上升期間T1的時(shí)間誤差和保持期間T2的時(shí)間誤差。
圖9為表示使時(shí)鐘信號(hào)CLK2的頻率可變時(shí)的控制部34的動(dòng)作的流程圖。并且，雖然關(guān)于控制部34具有設(shè)定為相互不同的分頻率的多個(gè)分頻電路這一點(diǎn)如上所述，但是圖9所示的流程圖為表示設(shè)置在控制部34的CPU判斷、決定以哪一個(gè)分頻電路分頻的處理的圖。在生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)，設(shè)置在控制部34的CPU從預(yù)先存儲(chǔ)在控制部34內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部的各種數(shù)據(jù)中讀取表示使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值變化的期間或者保持的期間的長度的數(shù)據(jù)(步驟S10)。這里，所謂的讀取的表示期間的數(shù)據(jù)，是表示例如圖7所示的期間T1的時(shí)間長度的數(shù)據(jù)。讀取該數(shù)據(jù)后，控制部34就判斷讀取的期間的長度(時(shí)間)是否為102.4μs以下(步驟S11)。該時(shí)間102.4μs是相當(dāng)于時(shí)鐘信號(hào)CLK的1024個(gè)周期的長度的時(shí)間。
在判斷讀取的期間的長度(時(shí)間)為102.4μs以下時(shí)(步驟S11的判斷結(jié)果為“是”時(shí))，控制部34將時(shí)鐘信號(hào)CLK(不分頻)作為時(shí)鐘信號(hào)CLK2向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出(步驟S12)。另一方面，在步驟S11中，在判斷讀取的期間的長度(時(shí)間)比102.4μs長時(shí)(步驟S11的判斷結(jié)果為“否”時(shí))，判斷是否為204.8μs以下(步驟S13)。該時(shí)間102.4μs是相當(dāng)于將時(shí)鐘信號(hào)CLK進(jìn)行2分頻后的1024個(gè)周期的長度的時(shí)間。在該判斷結(jié)果為“是”時(shí)，控制部34將時(shí)鐘信號(hào)CLK進(jìn)行2分頻并作為時(shí)鐘信號(hào)CLK2向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出(步驟S14)。
同樣地，在步驟S13中，在判斷讀取的期間的長度(時(shí)間)比204.8μs長時(shí)(步驟S13的判斷結(jié)果為“否”時(shí))，判斷是否為409.6μs以下(步驟S15)。該時(shí)間409.6μs是相當(dāng)于將時(shí)鐘信號(hào)CLK進(jìn)行3分頻后的1024個(gè)周期的長度的時(shí)間。在該判斷結(jié)果為“是”時(shí)，控制部34將時(shí)鐘信號(hào)CLK進(jìn)行3分頻并作為時(shí)鐘信號(hào)CLK2向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36輸出(步驟S16)。下面同樣地進(jìn)行，對(duì)應(yīng)步驟S10讀取的期間的長度選擇時(shí)鐘信號(hào)CLK的分頻率。并且，圖9所示的步驟S11～步驟S16相當(dāng)于本發(fā)明所說的頻率可變步驟或者選擇步驟。
步驟S12、S14、S16、…結(jié)束后，判斷是否經(jīng)過了其期間(步驟S20)。即判斷是否例如圖7所示的上升期間T1(使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值上升的期間)已結(jié)束、過渡到保持期間T2(保持驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值不變的期間)。在該判斷結(jié)果為“否”時(shí)，控制部34通過交替重復(fù)步驟S20的處理，持續(xù)輸出進(jìn)行圖2所示的步驟S11～步驟S16的處理并選擇的分頻率的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值上升、保持或者下降。
在步驟S20的判斷結(jié)果為“是”時(shí)，判斷是否有用于生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的剩余的期間(步驟S21)。例如如果假設(shè)在目前經(jīng)過了上升期間T1，那么由于還殘留有用于生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的保持期間T2和下降期間T3，所以步驟S21的判斷結(jié)果為“是”，處理就回到步驟S10并交替重復(fù)上述的處理。另一方面，在步驟S21中，在判斷為沒有剩余的期間的情況下，生成一系列的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的處理就結(jié)束。
上面說明了基于本發(fā)明一實(shí)施例的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，但是上述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法為生成由圖7所示的上升期間T1、保持期間T2、和下降期間T3構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)的說明。本實(shí)施例的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置和方法不局限于生成由上述的3個(gè)期間構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的情況，在生成例如圖10所示的波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的情況下也能夠適用。
圖10為表示考慮到噴出液滴后的液滴的伴生和粘性體的彎液面的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的圖。在噴出粘度高的液滴的情況下，例如使壓力發(fā)生元件48a緩慢地變形、將粘性體引進(jìn)液滴噴出頭18內(nèi)后，需要使壓力發(fā)生元件48a迅速變形(恢復(fù)原狀)，得到一定的液滴噴出速度。因此如圖10所示，將使壓力發(fā)生元件48a變形的期間T10設(shè)定為長時(shí)間(1s左右)，將恢復(fù)原狀的期間T12設(shè)定為短時(shí)間(20μs左右)。
這里說明施加具有圖10所示的期間T10～T13的波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)的液滴噴出頭18的液滴噴出動(dòng)作。圖11為用于說明施加具有圖10所示的期間T10～T13的波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)的液滴噴出頭18的液滴噴出動(dòng)作的圖。首先，在期間T10中，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值緩慢地上升，則設(shè)置在液滴噴出頭18上的壓力發(fā)生元件48a就如圖13(a)所示的那樣緩慢地變形，粘性體從液體室48d向壓力發(fā)生室48b供給的同時(shí)，如圖所示的那樣位于噴嘴口48c附近的粘性體也稍稍向壓力發(fā)生室48b內(nèi)部方向引進(jìn)。
然后，在期間T11中將驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值保持規(guī)定時(shí)間(例如500ms)后，在期間T12中以20μs左右的時(shí)間迅速地使壓力發(fā)生元件48a變形(恢復(fù)原狀)，則如圖11(b)所示，從噴嘴口48c噴出液滴D1。由于經(jīng)過期間T12后，如果不改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值，那么粘性體就具有很高的粘性，所以圖11(b)所示的液滴D1的尾部D2的一部分分離，如圖11(c)所示的那樣在原來的液滴D3之外生成伴生液滴ST。該伴生液滴ST有時(shí)會(huì)向與液滴D3不同的方向飛濺，所以有在使液滴D3附著時(shí)污染附著面的可能性。而且，在將圖10中的期間T10～T12的波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)間歇性地施加在壓力發(fā)生元件48a上、每隔規(guī)定的時(shí)間間隔連續(xù)噴出液滴的情況下，由于粘性體的高粘性，噴嘴口48c處的彎液面破壞，產(chǎn)生對(duì)于噴出液滴很不理想的狀況。
為了防止這些問題，在圖10中的期間T10～期間T12的波形之后，設(shè)置著使壓力發(fā)生元件48a變形規(guī)定量的期間T14、T15(后續(xù)處理期間)。該期間T14、T15的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相當(dāng)于本發(fā)明中所說的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)。后續(xù)處理期間設(shè)置在在期間T12的后面、例如被設(shè)定為10μs左右的期間T13的后面。這里，后續(xù)處理期間的期間T14設(shè)定為20μs左右，期間T15設(shè)定為1s左右。將期間T14設(shè)定為20μs左右的短時(shí)間，是為了通過使壓力發(fā)生元件48a迅速變形，將從噴嘴口48c噴出的液滴的一部分拉回，防止產(chǎn)生伴生液滴ST。而且將期間T15設(shè)定為1s左右的長時(shí)間是為了不破壞彎液面。
利用圖12說明其狀況。圖12為用于說明施加設(shè)置有后續(xù)處理期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM時(shí)的液滴噴出頭18的液滴噴出動(dòng)作的圖。首先，在圖10中的期間T10中，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值緩慢上升，則如圖12(a)所示，設(shè)置在液滴噴出頭18上的壓力發(fā)生元件48a緩慢地變形，粘性體從液體室48d向壓力發(fā)生室48b供給的同時(shí)，如圖所示的那樣位于噴嘴口48c附近的粘性體也稍稍向壓力發(fā)生室48b內(nèi)部方向拉進(jìn)。
然后，在期間T11中將驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值保持規(guī)定時(shí)間(例如500ms)后，在期間T12中以20μs左右的時(shí)間迅速地使壓力發(fā)生元件48a變形(恢復(fù)原狀)，則如圖12(b)所示，從噴嘴口48c噴出液滴D1。經(jīng)過期間T12后，經(jīng)過期間T13，期間T14表示的波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM被施加在壓力發(fā)生元件48a上，則壓力發(fā)生元件48a如圖12(c)所示的那樣變形，從噴嘴口48c噴出的液滴D1的一部分(圖12(b)所示的尾部D2)被拉進(jìn)噴嘴口48c內(nèi)。這樣，由于構(gòu)成伴生液滴ST產(chǎn)生的原因的尾部D2被拉進(jìn)噴嘴口48c內(nèi)，故能夠防止伴生液滴的產(chǎn)生。
如上所述，雖然能夠通過期間T14的波形防止伴生液滴的產(chǎn)生，但是由于在期間T14中使壓力發(fā)生元件48a變形，所以如圖12(c)所示的那樣成為粘性體的表面被拉進(jìn)噴嘴口48c內(nèi)的狀態(tài)，彎液面稍稍破壞。為了修正該破壞，在期間T15中使壓力發(fā)生元件48a緩慢地變形(恢復(fù)原狀)，將彎液面保持為一定的狀態(tài)(參照?qǐng)D12(d))。
在通過設(shè)置在后續(xù)處理期間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM驅(qū)動(dòng)液滴噴出頭10的情況下，需要在期間T10和期間T15使壓力發(fā)生元件48a緩慢地變形和恢復(fù)原狀，并且需要在期間T12和期間T14使壓力發(fā)生元件48a迅速地恢復(fù)原狀和變形。即使在生成作為波形的一部分具有這樣的低通過速率和高通過速率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的情況下，在本實(shí)施例中也能夠僅通過按照通過速率改變時(shí)鐘信號(hào)CLK2的分頻率來對(duì)應(yīng)。而且，能夠考慮粘性體的表面狀態(tài)或伴生液滴等，任意地設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形形狀。
(液滴噴出頭的具體構(gòu)造)在上述的說明中表示了簡化的構(gòu)造的液滴噴出頭18進(jìn)行了說明，下面說明液滴噴出頭18的具體構(gòu)造。圖13為表示液滴噴出頭18的機(jī)械斷面構(gòu)造的一例的圖。在圖13中，第1蓋子構(gòu)件70由厚度6μm左右的氧化鋯(ZrO)薄板構(gòu)成，在其表面上形成構(gòu)成一面的極的共用電極71。而且，在共用電極71的表面上如后面說明的那樣固定著由PZT等構(gòu)成的壓力發(fā)生元件48a，并且在壓力發(fā)生元件48a的表面上形成由Au等比較柔軟的金屬的層構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電極72。
壓力發(fā)生元件48a和第1蓋子構(gòu)件70一起構(gòu)成彎曲振動(dòng)式的執(zhí)行元件，壓力發(fā)生元件48a充電則收縮并進(jìn)行縮小壓力發(fā)生室48b的變形，壓力發(fā)生元件48a放電則伸長并向使壓力發(fā)生室48b的體積向原來的方向擴(kuò)展的方向變形。隔板73為在厚度例如為100μm左右的氧化鋯等陶瓷板上形成有通孔的構(gòu)件。隔板73通過由第1蓋子構(gòu)件70和后面說明的第2蓋子構(gòu)件74密封兩面而形成壓力發(fā)生室48b。
第2蓋子構(gòu)件74與第1蓋子構(gòu)件70同樣地由氧化鋯等陶瓷板形成。該第2蓋子構(gòu)件74形成連接壓力發(fā)生室48b與后面說明的粘性體供給口75的連通孔76、和連接壓力發(fā)生室48b的另一端與噴嘴口48c的噴嘴連通孔77，固定在隔板73的另一個(gè)面上。上面說明的第1蓋子構(gòu)件70、隔板73、以及第2蓋子構(gòu)件74通過將粘土狀的陶瓷材料成型為規(guī)定的形狀并將其疊層燒結(jié)，不使用粘接劑而匯集在執(zhí)行元件86上。
粘性體供給口形成基板78形成上述的粘性體供給口75和連通孔79，兼作執(zhí)行元件86的固定基板。液體室形成基板80形成連接構(gòu)成液體室的通孔和在粘性體供給口形成基板78上形成的連通孔79的連通孔81。在噴嘴板82上形成用于噴出粘性體的噴嘴口48c。這些粘性體供給口形成基板78、液體室形成基板80、以及噴嘴板82在各自之間通過熱熔敷薄膜或粘接劑等粘接層83、84固定并匯集在流路裝置87上。該流路裝置87和上述的執(zhí)行元件86通過熱熔敷薄膜或粘接劑等粘接層85固定并構(gòu)成液滴噴出頭18。
在上述構(gòu)造的液滴噴出頭18中，將壓力發(fā)生元件48a放電，則壓力發(fā)生室48b就膨脹，壓力發(fā)生室48b內(nèi)的壓力降低，從液體室48d向壓力發(fā)生室48b內(nèi)流入粘性體。與之相對(duì)，壓力發(fā)生元件48a充電，則壓力發(fā)生室48b縮小，壓力發(fā)生室48b內(nèi)的壓力上升，壓力發(fā)生室48b內(nèi)的粘性體作為液滴經(jīng)由噴嘴口48c向外部噴出。
圖14為表示向圖13所示的構(gòu)造的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的圖。在圖14中，用于啟動(dòng)壓力發(fā)生元件48a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM到時(shí)刻t11為止將中間電位VC保持規(guī)定時(shí)間后(保持脈沖P1)，在從時(shí)刻t11到時(shí)刻t12為止的期間T21內(nèi)以一定的梯度將電壓值下降到最低電位VB(放電脈沖P2)。在該期間T21中，進(jìn)行圖9所示的處理，以對(duì)應(yīng)于單位時(shí)間的驅(qū)動(dòng)電壓COM的電壓值的變化率的分頻率分頻的時(shí)鐘信號(hào)CLK2從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36供給，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在從時(shí)刻t12到時(shí)刻t13為止的期間T22內(nèi)保持該最低電位VB后(保持脈沖P3)，在從時(shí)刻t13到時(shí)刻t14為止的期間T23內(nèi)以一定的梯度上升至最高電位VH(充電脈沖P4)，將該最高電位VH到時(shí)刻t15為止保持規(guī)定時(shí)間(保持脈沖P5)，然后在到時(shí)刻t16為止的期間T25內(nèi)再次下降到中間電位VC(放電脈沖P6)。
將這樣的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM施加到圖13所示的液滴噴出頭上，則通過前面施加的充電脈沖噴出液滴后的粘性體的彎液面在施加保持脈沖P1期間，由于粘性體表面張力而以規(guī)定的周期的振動(dòng)引起以噴嘴口48c為中心的振動(dòng)，隨著時(shí)間的推移，彎液面振動(dòng)衰減，最終成為靜止?fàn)顟B(tài)。然后，施加放電脈沖P2，則壓力發(fā)生元件48a就向使壓力發(fā)生室48b的容積膨脹的方向彎曲，在壓力發(fā)生室48b中產(chǎn)生負(fù)壓。其結(jié)果，彎液面引起朝向噴嘴口48c的內(nèi)部的動(dòng)作，彎液面被拉進(jìn)噴嘴口48c的內(nèi)部。
然后，在施加保持脈沖P3期間，保持該狀態(tài)后，施加充電脈沖P4，則在壓力發(fā)生室48b中產(chǎn)生正壓，彎液面被從噴嘴口48c推出，噴出液滴。而后施加放電脈沖P6，則壓力發(fā)生元件48a就向使壓力發(fā)生室48b的容積膨脹的方向彎曲，在壓力發(fā)生室48b中產(chǎn)生負(fù)壓。其結(jié)果，彎液面引起朝向噴嘴口48c的內(nèi)部的動(dòng)作。然后，由于粘性體表面張力而以規(guī)定的周期的振動(dòng)引起以噴嘴口48c為中心的振動(dòng)后，隨著時(shí)間的推移，彎液面振動(dòng)衰減，再次回到靜止?fàn)顟B(tài)。上面說明了向圖13所示的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形，但是為了將彎液面保持為一定的狀態(tài)以及防止伴生液滴，最好設(shè)置圖10所示的后續(xù)處理期間，生成對(duì)應(yīng)粘性體的粘度和液滴噴出頭的響應(yīng)特性的波形。
(液滴噴出頭的其它具體構(gòu)造)圖15為表示液滴噴出頭18的機(jī)械斷面構(gòu)造的其它的例的圖。并且，在圖15中表示了使用伸縮振動(dòng)的壓電振動(dòng)子作為壓力發(fā)生元件的存儲(chǔ)頭41的機(jī)械斷面構(gòu)造的一例。在圖15所示的液滴噴出頭18中，90為噴嘴板，91為流路形成板。在噴嘴板90上形成有噴嘴口48c，在流路形成板91上形成有區(qū)劃壓力發(fā)生室48b的通孔、區(qū)劃在兩側(cè)與壓力發(fā)生室48b連通的2個(gè)粘性體供給口92的通孔或槽、以及區(qū)劃與該粘性體供給口92分別連通的2個(gè)共用的液體室48d的通孔。
振動(dòng)板93由可彈性變形的薄板構(gòu)成，與壓電元件等壓力發(fā)生元件48a的前端接觸，夾著流路形成板91與噴嘴板90致密地一體固定在一起，構(gòu)成流路裝置94。在底座95上構(gòu)成可振動(dòng)地容納壓力發(fā)生元件48a的容納室96、和支承流路裝置94的開口97，以使壓力發(fā)生元件48a的前端從開口97露出的狀態(tài)用固定基板98固定著壓力發(fā)生元件48a。而且，底座95以使振動(dòng)板93的島部93a與壓力發(fā)生元件48a接觸的狀態(tài)將流路裝置94固定在開口97上組成液滴噴出頭。
圖16為表示向圖15所示的構(gòu)造的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的波形的圖。在圖16中，用于使壓力發(fā)生元件48a動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM，在其電壓值從中間電位VC開始后(保持脈沖P11)，從時(shí)刻t21到時(shí)刻t22之間的期間T31內(nèi)以一定的梯度上升到最高電位VH(充電脈沖P12)。在該期間T31中，進(jìn)行圖9所示的處理，以對(duì)應(yīng)于單位時(shí)間的驅(qū)動(dòng)電壓COM的電壓值的變化率的分頻率分頻的時(shí)鐘信號(hào)CLK2從控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36供給，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在從時(shí)刻t22到時(shí)刻t23為止的期間T32內(nèi)保持該最高電位VH后(保持脈沖P13)，在從時(shí)刻t23到時(shí)刻t24為止的期間T33內(nèi)以一定的梯度下降到最低電位VB后(放電脈沖P14)，在從時(shí)刻t24到時(shí)刻t25為止的期間T34內(nèi)將最低電位VB保持規(guī)定的時(shí)間(保持脈沖P15)。然后，從時(shí)刻t25到時(shí)刻t26，電壓值以一定的梯度上升到中間電位VC(充電脈沖P16)。
在這樣構(gòu)成的存儲(chǔ)頭41中，包含在驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM中的充電脈沖P12被施加在壓力發(fā)生元件48a上，則壓力發(fā)生元件48a就向使壓力發(fā)生室48b的容積膨脹的方向彎曲，在壓力發(fā)生室48b內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。其結(jié)果，彎液面被拉進(jìn)噴嘴口48c內(nèi)。然后，施加放電脈沖P14，則壓力發(fā)生元件48a就向使壓力發(fā)生室48b的容積收縮的方向彎曲，在壓力發(fā)生室48b內(nèi)產(chǎn)生正壓。其結(jié)果，從噴嘴口48c噴出液滴。然后，在施加保持脈沖P15后，施加充電脈沖P16，控制彎液面的振動(dòng)。上面說明了向圖15所示的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形，但是關(guān)于向該構(gòu)造的液滴噴出頭供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形，為了將彎液面保持為一定的狀態(tài)以及防止伴生液滴，最好設(shè)置圖10所示的后續(xù)處理期間，生成對(duì)應(yīng)粘性體的粘度和液滴噴出頭的響應(yīng)特性的波形。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置和方法，控制部34向驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36供給將時(shí)鐘信號(hào)CLK分頻生成的時(shí)鐘信號(hào)CLK2，驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部36與該時(shí)鐘信號(hào)CLK2同步地生成向液滴噴出頭18施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM。因此，能夠?qū)?yīng)時(shí)鐘信號(hào)CLK2的分頻率適當(dāng)設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值的單位時(shí)間變化率。所以，能夠使設(shè)置在液滴噴出頭18上的壓力發(fā)生元件48a花費(fèi)幾秒的時(shí)間緩慢地變形或者恢復(fù)原狀，也能夠以幾百毫微秒的短時(shí)間變形或者恢復(fù)原狀。
在噴出具有高粘性的粘性體的情況下，將粘性體緩慢地引進(jìn)液滴噴出頭18(壓力發(fā)生室48b)內(nèi)后，須以一定的速度噴出液滴。在本實(shí)施例中，由于能夠如上所述的那樣使壓力發(fā)生元件48a花費(fèi)幾秒的時(shí)間緩慢地變形或者恢復(fù)原狀，也能夠以幾百毫微秒的短時(shí)間變形或者恢復(fù)原狀，所以在噴出具有高粘度的粘性體的情況下極其合適。
而且本實(shí)施例對(duì)應(yīng)時(shí)鐘信號(hào)CLK2的分頻率設(shè)定驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值的單位時(shí)間變化率，所以對(duì)能夠應(yīng)用的波形的形狀不特別限制。因此，在進(jìn)行噴出液滴的動(dòng)作期間，能夠一直很好地保持彎液面，并且也能夠很容易地生成防止構(gòu)成污染的原因的伴生液滴的產(chǎn)生的波形形狀。其結(jié)果，能夠一直高精度地噴出規(guī)定量的粘性體。
并且，在本實(shí)施例中，為了使驅(qū)動(dòng)信號(hào)COM的電壓值的單位時(shí)間的變化率可變而使時(shí)鐘信號(hào)CLK2的分頻率可變，但是要使時(shí)鐘信號(hào)CLK2的分頻率可變，不需要大幅度的裝置構(gòu)造的變更，大體上僅靠軟件的變更即可實(shí)現(xiàn)。因此，幾乎不需要新制的設(shè)備，而僅靠現(xiàn)有的設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)。而且能夠通過使用以前的裝置來實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。并且，在本實(shí)施例的器件制造方法中，采用了通過包含液滴噴出裝置3、7、11的制造工序制造器件的構(gòu)造。根據(jù)該構(gòu)造，能夠靈活地對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的規(guī)格變更等，所以能夠制造各種各樣的規(guī)格范圍廣的器件。
上面說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)自由地改變構(gòu)造。例如在上述實(shí)施例中，以如圖1所示，分別設(shè)置著附著紅色(R)液滴的液滴噴出裝置3、附著綠色(G)液滴的液滴噴出裝置7和附著藍(lán)色(B)液滴的液滴噴出裝置11，從設(shè)置在各液滴噴出裝置3、7、11上的液滴噴出頭18噴出單色的液滴的器件制造裝置為例進(jìn)行了說明。
但是，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于將噴出紅色液滴的噴射頭、噴出綠色液滴的噴射頭、噴出藍(lán)色液滴的噴射頭全部一體化的液滴噴出頭。而且，例如如果在本裝置的噴射圖形形成技術(shù)中供給金屬材料或絕緣材料，那么就可以直接形成金屬配線或絕緣膜等的微細(xì)的圖形，能夠應(yīng)用于新的高性能器件的制作。
并且，雖然具有本實(shí)施例的液滴噴出裝置的器件制造裝置，首先進(jìn)行R(紅色)的圖形形成，然后進(jìn)行G(綠色)的圖形形成，最后進(jìn)行B(藍(lán)色)的圖形形成，但是并不局限于此，也可以根據(jù)需要按照其它順序形成圖形。而且，雖然在上述實(shí)施例中，作為粘性體以高粘度的粘性體為例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不是僅限于粘性體的噴出，能夠適用于噴出具有粘性的液體、樹脂之類的情況。而且雖然在上述實(shí)施例中以使用壓電振動(dòng)子作為設(shè)置在液滴噴出頭上的壓力發(fā)生元件的情況為例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明也能夠適用于具有利用熱量使壓力發(fā)生室內(nèi)產(chǎn)生壓力的液滴噴出頭的液滴噴出裝置等。并且，實(shí)現(xiàn)上面說明的噴頭驅(qū)動(dòng)方法的整個(gè)程序或其一部分可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)能夠讀取的軟磁盤、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD(注冊(cè)商標(biāo))、DVD-R、DVD-RW、DVD-RAM、光磁盤、流式磁帶機(jī)、硬盤、存儲(chǔ)器、和其它存儲(chǔ)媒體中。
權(quán)利要求
1.一種噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，是一種與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步動(dòng)作，通過對(duì)具有壓力發(fā)生元件的噴頭的該壓力發(fā)生元件施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使該壓力發(fā)生元件發(fā)生變形而噴出粘性體的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于具有使所述基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率能夠?qū)?yīng)所述壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間變形率而變化的頻率可變裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述頻率可變裝置通過對(duì)所述基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行分頻而改變所述基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于對(duì)應(yīng)所述粘性體的粘度而設(shè)定所述壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間的變形率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述粘性體的粘度在常溫(25℃)下在10～40，000[mPa s]的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述壓力發(fā)生元件包括通過施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行伸縮振動(dòng)或彎曲振動(dòng)而對(duì)所述粘性體加壓的壓電振動(dòng)子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于具有在對(duì)所述壓力發(fā)生元件間斷地施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，生成包含用于把所述粘性體的表面狀態(tài)設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部。
7.一種噴頭驅(qū)動(dòng)方法，是一種與基準(zhǔn)時(shí)鐘同步動(dòng)作，通過對(duì)具有壓力發(fā)生元件的噴頭的該壓力發(fā)生元件施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使該壓力發(fā)生元件發(fā)生變形而噴出粘性體的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于具有使所述基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率能夠?qū)?yīng)所述壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間變形率而變化的頻率可變步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在所述頻率可變步驟中，通過對(duì)所述基準(zhǔn)時(shí)鐘進(jìn)行分頻而改變所述基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于具有對(duì)應(yīng)所述壓力發(fā)生元件的變形率選擇所述基準(zhǔn)時(shí)鐘的分頻率的選擇步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于對(duì)應(yīng)所述粘性體的粘度而設(shè)定所述壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間變形率。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述粘性體的粘度在常溫(25℃)下在10～40,000[mPa s]的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于具有在對(duì)所述壓力發(fā)生元件施加使其噴出所述粘性體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前或之后，施加用于把所述粘性體的表面狀態(tài)設(shè)定為規(guī)定的狀態(tài)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輔助驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加步驟。
13.一種液滴噴出裝置，其特征在于具有權(quán)利要求1～6中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置。
14.一種執(zhí)行權(quán)利要求7～12中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法的程序。
15.一種器件制造方法，其特征在于作為器件制造工序之一，包括使用權(quán)利要求7～12中的任意一項(xiàng)所述的噴頭驅(qū)動(dòng)方法噴出所述粘性體的工序。
16.一種使用權(quán)利要求13所述的液滴噴出裝置或權(quán)利要求15所述的器件制造方法制造的器件。
全文摘要
提供一種能夠從具有壓電元件等壓力發(fā)生元件的頭噴出需要的量的粘性體的噴頭驅(qū)動(dòng)裝置和方法、具有該噴頭驅(qū)動(dòng)裝置的液滴噴出裝置、噴頭驅(qū)動(dòng)程序、以及作為制造工序之一而具有采用該方法噴出粘性體的工序的器件制造方法。驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)為施加在設(shè)置在頭上的壓電元件等壓力發(fā)生元件上的信號(hào)。而且時(shí)鐘信號(hào)(CLK2)為向生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路供給的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電路與時(shí)鐘信號(hào)(CLK2)同步生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)。本發(fā)明通過使時(shí)鐘信號(hào)(CLK2)的頻率對(duì)應(yīng)壓力發(fā)生元件的單位時(shí)間的變形率變化，而使驅(qū)動(dòng)信號(hào)(COM)的單位時(shí)間的電壓值的變化率變化。
文檔編號(hào)B05C5/00GK1442291SQ0310707
公開日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2003年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月6日
發(fā)明者臼田秀范 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社