(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェットノズルを用いた塗布動作を中断して待機するに際して、乾燥雰囲気中にあってもインクジェットノズル先端部に保持されているインクが乾燥することなく、作業効率を低下させることなく、吐出不良を引き起こすことのない塗布方法および塗布装置を提供する。【解決手段】複数のインクジェットノズルを有するインクジェットヘッドと塗布対象物を相対的に移動させて、前記塗布対象物にインクを塗布する塗布装置であって、塗布が中断された際にインクジェットヘッドを待機させておく場所に蒸気発生手段を設け、使用しているインクの主溶剤の蒸気圧より高い蒸気圧の溶剤を用いて、インクジェットヘッド付近に溶剤雰囲気を作る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布対象物を保持するテーブルと、
複数のインクジェットノズルを有するインクジェットヘッドを搭載したインクジェットヘッドバーと、
前記インクジェットヘッドバーを少なくとも前記テーブル上を移動させる駆動手段と、
前記インクジェットヘッドバーの可動範囲内であって前記テーブル以外の場所に設けられ、前記インクジェットヘッドに供給されるインク中の溶剤の中で蒸気圧の最も高い溶剤の蒸気を発生する蒸気発生手段を有する塗布装置。
【請求項２】
前記蒸気発生手段は、溶剤を収納する容器と、
前記容器中に配置された加熱手段と、
前記加熱手段を外部から制御する制御手段と、
前記容器中に配置された液温センサと、
前記液温センサと前記制御手段に接続され、前記容器内の溶剤を所定の温度になるように前記制御手段を制御するコントローラを含む請求項１に記載された塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布対象物にインクを塗布する複数のインクジェットノズルを有するインクジェットヘッドを塗布対象物に対して相対的に移動させて、塗布対象物にインクを塗布す塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の情報端末の画像表示技術の進展は目覚ましく、大画面の画像表示機器（ディスプレイ）や、或いは小型の画面であっても非常に高い精細度の画像表示機器が実用化され、製造されている。このような状況の中で、低コストで高品位な画像表示を可能とする画像表示機器に対する要求が強くなってきている。このような要求に応える画像表示機器のキーデバイスとしてカラーフィルタがあり、このカラーフィルタの製造方法及び製造装置にも様々な工夫が取り入れられている。
【０００３】
このようなカラーフィルタの製造方法および製造装置において開発された従来技術の一つに、遮光機能を果たす種々の材料によって基板等にマトリクス状の遮光部を形成し、この遮光部のマス目にコーティング技術を利用してインクを塗布する技術がある。しかし、このような製造方法及び製造装置では、ＲＧＢ３色の着色工程がそれぞれ独立しており、それぞれの着色工程で、遮光などのための非常に高い精度が要求される遮蔽部材（マスク）を必要とした。
【０００４】
このようなカラーフィルタの製造技術は、工数的にも、使用する装置及び部材の点でも、製造コストが高くつくという問題を抱えていた。そこで最近では、このような技術に代わって、インクジェットヘッドを装備した塗布装置を用いて、マトリクス状に遮光部が形成された基板等上にインクをインクジェットヘッドのインクジェットノズルから吐出・塗布してカラーフィルタを製造する方法が提案されている。
【０００５】
このような塗布装置においては、インクジェットノズルを用いた塗布動作を一旦中断して待機している状態で、周囲の乾燥空気によりインクジェットノズル先端部のノズル内方に負圧の作用によって保持されているインクが乾燥しやすく、万一インクがノズル先端部で乾燥により固着した場合、このインクジェットノズルからはインクが吐出されず、いわゆるドット抜けやノズル欠と言われる現象が引き起こされる。
【０００６】
そこで、このインクジェットヘッドのインクジェットノズルにおけるインクの乾燥ならびに目詰まりを防止するため、インクを排出するキャッピング装置１８のキャップ内にインク溶媒供給装置からインク溶媒を供給するインクジェット記録装置が開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、特許文献２には、ノズル近傍に、繊維からなる保持体を設け、その保持体にインクに用いる溶媒タンクから溶媒を補給するインクジェット装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２６８２９４号公報
【特許文献２】特開２００８−０３７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インクジェットヘッドに設けられたインクジェットノズルの径は小さく、塗布インクの乾燥によって目詰まりが容易に生じる。インクジェットノズルの目詰まりは、直ちに塗布不良となるおそれが多い。そのため、塗布信頼性を向上させるという目的で、インクジェットノズルの乾燥を防止または遅延させる提案は多くなされている。
【０００９】
その際、使用するインクの主溶剤の蒸気を待機中のインクジェットノズルに当て、乾燥を防止しようというのが、特許文献１および２に開示されている方法である。
【００１０】
確かにインクの主溶剤と別の溶剤を用いると、インクの構成材料同士の相溶性が変化し、インクが白濁化したり、インク成分が分離したりすることがなくなり、インクジェットノズルを保湿しておくことができる。
【００１１】
しかし、インクの主溶剤の蒸気をあてたとしても、インクジェットノズルからインクの溶剤の蒸発はなくなることはなく、一定の平衡状態で落ち着く。そのため、所定の時間が経過すればやはり、インクジェットノズルの先端部分ではインクが乾燥し、インクの吐出が不良になる。
【００１２】
一方、インクジェットヘッドのノズル面が湿潤するほど雰囲気中に主溶剤を存在させてしまうと、作業環境の悪化や、ノズル先端部からインク濃度が変わってしまうという弊害も生じる。
【００１３】
作業環境を悪化させたり、インクジェットヘッド先端を湿潤させたりしない程度で、しかもインク主溶剤以上にノズル先端のインクの乾燥を抑制できれば、より信頼性の高い塗布処理ができる。本発明はこのような課題に鑑みて想到されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものである。すなわち、本発明は、複数のインクジェットノズルを有するインクジェットヘッドを搭載したインクジェットヘッドバーと、
前記インクジェットヘッドバーを移動させる駆動手段と、
前記インクジェットヘッドバーの可動範囲内に設けられた蒸気発生手段を有する塗布装置を提供するものであり、特に蒸気発生手段からは、ノズルから吐出されるインクの主溶剤の蒸気圧より高い蒸気圧の溶媒の蒸気を発生させる塗布装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の塗布装置は、使用するインクの主溶剤の蒸気圧より高い蒸気圧の溶媒の蒸気をインクジェットノズルに当てることとしたので、インクの主溶剤からの蒸気を当てるよりも長い待機時間で塗布を中断しても、インクジェットノズルが目詰まりを起こすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る塗布装置の最良の実施形態について、図面を参照して、以下において詳細に説明する。なお、以下において、塗布装置の具体例として、インクを塗布対象物としてのガラス基板に塗布するカラーフィルタ製造装置を例に挙げて説明する。
【００１７】
＜塗布装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る塗布装置１としてのカラーフィルタ製造装置の外観を示す斜視図である。このカラーフィルタ製造装置は、機台２０上に吸着テーブル３（保持ステージ）、塗布ガントリー４、カメラガントリー６が支承されている。保持ステージである吸着テーブル３は、ガラス基板２を吸着保持するものであり、このガラス基板２を所定の位置に位置決めするため、図示しない駆動機構、ガイド機構によって、Ｚ軸周りに回転駆動される。
【００１８】
また、塗布ガントリー４は、インクジェットヘッドバー５を保持するものであり、ガラス基板２の所定位置にインクを塗布するため、図示しない駆動機構、ガイド機構によって主走査方向（Ｘ方向）に駆動される。また、インクジェットヘッドバー５は塗布ガントリー４の図示しないガイド機構によって副走査方向（Ｙ方向）に駆動される。
【００１９】
カメラガントリー６は、ガラス基板２のアラインメントのためのアラインメントカメラ７、８を保持するとともに、ガラス基板２に供給されたインクを検出するための計測手段であるスキャンカメラ９を保持しており、アラインメント、インクの検出のため、図示しない駆動機構、ガイド機構によってＸ方向に駆動される。また、アラインメントカメラ７、８及びスキャンカメラ９は、図示しない駆動機構、ガイド機構によってＹ方向に駆動される。
【００２０】
アラインメントカメラ７、８は、ガラス基板２のマーク（図示せず）を検出するものであり、アラインメントカメラ７、８によるマーク検出結果に基づいて吸着テーブル３を回転させ、および／またはＹ方向に移動させることにより、ガラス基板２に対するアラインメントを実行することができる。
【００２１】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸は、吸着テーブル３により吸着保持されたガラス基板２の上面と平行な平面を規定すべく設定された互いに直交する軸であり、Ｚ軸は、Ｘ軸とＹ軸により規定された平面と直交する軸である。
【００２２】
インクジェットヘッドバー５は、各色調のインクを吐出する複数のインクジェットノズルを有するインクジェットヘッドを整列配置して構成されるものである。インクジェットヘッドバー５は、塗布ガントリー４に保持された状態で、主走査方向（Ｘ方向）、副走査方向（Ｙ方向）およびＺ方向に駆動され、複数のインクジェットノズルから各色調のインクを吐出し、ガラス基板２の所定位置に塗布する。
【００２３】
機台２０には、さらにインクジェットヘッドバーの待機場所２５、ブリード箇所２１、クリーニングユニット２２が設置される。
【００２４】
図２および図３は、図１の塗布装置の平面図（図２）及び、側面図（図３（ａ））と正面図（図３（ｂ））である。ブリード箇所２１は、塗布する前もしくは必要になった際に、インクジェットノズルから吐出させたインクの廃棄場所である。吐出インクの廃棄は、すべてのインクジェットノズルから一斉に行う場合が多い。従って、インクジェットヘッドバーに搭載されたすべてのインクジェットノズルをカバーする大きさがあれば好ましい。一斉にインクを廃棄する際に、インクジェットヘッドバーを動かす必要がないからである。
【００２５】
クリーニングユニット２２は、駆動部（図示せず）と摺動部２３からなる。駆動部はレールに沿って摺動部２３を往復させる。摺動部２３はインクジェットヘッドに接触して、インクジェットヘッドのノズル形成面をふき取る。従って、摺動部２２は、吸収性の繊維などで形成されるのが好ましい。
【００２６】
待機場所２５は、予定された塗布終了の場合若しくは塗布が中断されて所定時間経過後も次の塗布動作に移らない場合にインジェットヘッドバーを待機させておく場所である。待機場所２５は蒸気発生手段を組み込み、表面には貫通孔の空いたカバー２６がかぶせてある。待機場所２５では、インクの主溶剤よりも蒸気圧の高い溶剤で蒸気雰囲気をつくる。
【００２７】
インクの主溶剤よりも蒸気圧の高い溶剤で蒸気雰囲気を作ると、大気に対してのインクの主溶剤の分圧が減り、インクの主溶剤の蒸発が減少するため、インクの主溶剤で蒸気雰囲気を作るよりもインクの乾燥が抑制されるものと考えられる。
【００２８】
図４は、待機場所２５の一例を示す。待機場所２５は、蒸気雰囲気４０を作る溶媒３０と、それを入れる容器３１を含む。なお、さらに貫通孔２６の空いた蓋３２、加熱手段３３、外部より制御可能な制御手段３４、液温センサ３５、外部温度センサ３６、コントローラ１００を含んでもよい。なお、外部温度センサ３６は、インクジェットヘッドバー５と蓋３２の間の温度を検出するのがより好ましい。ノズル先端の乾燥はここの蒸気雰囲気４０の温度にも関係するからである。
【００２９】
インクジェットヘッドバー５は、塗布の終了または何らかの理由で塗布が中断されてから所定時間が経過すると、待機場所２５に配置される。待機場所２５は、使用されているインクの主溶剤より蒸気圧の高い溶媒によって蒸気雰囲気４０が形成されている。この蒸気雰囲気４０によってインクジェットノズルからのインクの溶媒の蒸発は抑制され、インクジェットノズルは乾燥しにくくなる。
【００３０】
また、この溶剤による蒸気雰囲気４０の効果をより高めるために、単に溶剤を配置するだけでなく、積極的に溶剤を蒸発させてもよい。加熱手段３３は溶剤の蒸発量を高めるための一手段である。例えば、電気的なヒーターでもよく、或いは熱媒が流れる伝熱管でもよい。
【００３１】
ヒーターの場合は、制御手段３４はコントローラ１００に接続された電源であり、加熱手段が伝熱管の場合は、制御手段３４はコントローラ１００に接続された熱媒加熱ヒーター、または熱媒加熱ヒーターと熱媒循環ポンプで構成される。これによって溶剤は加熱され、より蒸発しやすくなる。
【００３２】
一方、外部温度と溶剤温度を測定するセンサ３６、３５がコントローラ１００には接続されており、外部温度に対して所定の温度以上に溶剤温度が上がらないように加熱手段３３を制御する。蒸発する溶剤の温度が高いと、蒸気雰囲気はリッチになるが、温度が高くなってインクジェットノズル中のインクの主溶剤の蒸発も高くなるからである。溶剤の温度は外部温度より約１０℃高くするのがよく、好ましくは５℃、より好ましくは３℃であって、２８℃を超えない温度がよい。
【００３３】
すなわち、この例示の場合、蒸気発生手段は、容器３１、蓋３２を含み、さらに加熱手段３３、制御手段３４、液温センサ３５、外部温度センサ３６、コントローラ１００を含んでよい。
【００３４】
次に本発明の実施例について説明する。
【００３５】
ノズル径が３０μｍのインクジェットノズル２５６個が形成されたインクジェットヘッドを搭載さいたインクジェットバーを用いた。使用したインクは顔料と溶剤Ａを主溶剤として使ったインクであった。
【００３６】
塗布装置は上記に説明した塗布装置を用いた。試験方法は以下の通りであった。
【００３７】
配管系の気泡抜き（ブリード処理）を行った後、クリーンユニットでインクジェットノズル面の汚れをクリーニングした。次に全ノズルから１滴吐出を行い、全インクジェットノズルからインクが吐出されたことを確認した。そして所定時間経過後に再度全てのインクジェットヘッドからインクを吐出させ、２５６個のインクジェットノズルのうち、１ノズルでもインクが吐出しない状態が発生するまでの時間を調べた。なお、この時間をノズル欠発生時間と呼ぶ。
【００３８】
また、蒸気雰囲気を作る溶剤をいくつか変えながら、同じ試験を行った。
【００３９】
結果を図５に示す。図５において、縦軸はノズル欠発生時間（単位は秒）であり、横軸は溶剤の種類である。溶剤は、溶剤なし、インク自体、インクの主溶剤Ａ、インクに含まれる溶剤中で主溶剤Ａより蒸気圧の高い溶剤Ｂについておこなった。なお、ここで主溶剤とは、インクの溶剤中で最も構成比率が高い溶剤である。
【００４０】
溶剤なしの場合は、およそ７３０秒（１２分）程度であったが、インク自体を待機場所に設置すると２９００秒（４８分）程度に待機時間が延びた。また、主溶剤Ａだけにすると３５００秒（５８分）程度に待機時間が延びた。一方、この主溶剤Ａより蒸気圧の高い溶剤Ｂの場合は４７００秒（７８分）と１時間以上に待機時間を延ばすことができた。
【００４１】
以上のようにインクジェットノズルを用いる塗布装置において、塗布を行わない際には、溶剤雰囲気中でインクジェットノズルを放置することで、ノズル内でのインクの乾燥を遅延させることができた。特に、インクに用いられる主溶剤の蒸気圧より高い蒸気圧の溶剤を雰囲気源とすることで、長時間の待機時間を得ることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明はカラーフィルターの製造装置だけでなく、インクジェットノズルからインクを吐出して印刷する技術一般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る塗布装置の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る塗布装置の平面図である。
【図３】本発明に係る塗布装置の側面図と正面図である。
【図４】本発明に係る蒸気圧発生手段の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１    塗布装置
２    ガラス基板（塗布対象物）
３    吸着テーブル（保持ステージ）
４    塗布ガントリー
５    インクジェットヘッドバー
６    カメラガントリー
７，８    アラインメントカメラ
９    スキャンカメラ（計測手段）
１０    インクジェットヘッドユニット
１１    インクジェットヘッドモジュール
１２    インクジェットヘッド
１３    インクジェットノズル
２０    機台
３０    溶剤
３１    容器
３２    蓋
３３    ヒーター
３４    外部制御可能電源
３５    液温センサ
３６    外部温度センサ
１００    コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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