(57)【要約】【課題】  インクの劣化を抑制することが可能な基板製造装置を提供する。【解決手段】  ノズルヘッドから対象物に向けてインクの液滴が吐出される。メインタンクがインクを貯蔵する。メインタンクの容積よりも小さな容積のサブタンクが準備される。第１の供給系が、メインタンクのインクをサブタンクに輸送する。第２の供給系が、サブタンクからノズルヘッドにインクを輸送する。第１の加温装置が、サブタンク内のインクを加温する。第２の加温装置が、第１の供給系内のインクを加温する。制御装置が、第１の加温装置、第２の加温装置、及び第１の供給系を制御する。サブタンク内のインクの温度が、メインタンク内のインクの温度より高くなるように、第１の加温装置が制御される。第１の供給系を制御してメインタンクから前記サブタンクにインクが供給されている期間、第２の加温装置を稼働させて、第１の供給系を通って輸送されているインクが加温される。【選択図】  図２
2014154568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に向けてインクの液滴を吐出するノズルヘッドと、
インクを貯蔵するメインタンクと、
前記メインタンクの容積よりも小さな容積のサブタンクと、
前記メインタンクのインクを前記サブタンクに輸送する第１の供給系と、
前記サブタンクから前記ノズルヘッドにインクを輸送する第２の供給系と、
前記サブタンク内のインクを加温する第１の加温装置と、
前記第１の供給系内のインクを加温する第２の加温装置と、
前記第１の加温装置、前記第２の加温装置、及び第１の供給系を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記サブタンク内のインクの温度が、前記メインタンク内のインクの温度より高くなるように、前記第１の加温装置を制御し、
前記第１の供給系を制御して前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給している期間、前記第２の加温装置を稼働させて、前記第１の供給系を通って輸送されているインクを加温する基板製造装置。
【請求項２】
さらに、前記サブタンク内のインクの残量を検出する残量検出器を有し、
前記制御装置は、前記残量検出器による残量の検出値が、第１の閾値以下になると、前記第１の供給系を稼働させて、前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給する請求項１に記載の基板製造装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記残量検出器による残量の検出値が、前記第１の閾値より大きい第２の閾値以下になると、前記第２の加温装置を稼働させる請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記残量検出器による残量の検出値が、前記第２の閾値より大きい第３の閾値以上になると、前記第１の供給系の稼働を停止させるとともに、前記第２の加温装置の稼働を停止させる請求項３に記載の基板製造装置。
【請求項５】
前記第１の供給系は、
前記メインタンクと前記サブタンクとを接続する配管と、
前記配管の途中に挿入された供給ポンプと
を含み、
前記第２の加温装置は、前記配管内を流れる前記インクを加温する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板製造装置。
【請求項６】
前記第１の供給系は、
前記メインタンクよりも低い位置に配置され、重力によって落下することにより、前記メインタンクから前記インクが供給される加温タンクと、
前記加温タンクと前記サブタンクとを接続する配管と、
前記配管の途中に挿入された供給ポンプと
を含み、
前記供給ポンプは、前記加温タンク内の前記インクを前記サブタンクに輸送し、
前記第２の加温装置は、前記加温タンク内の前記インクを加温する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜の材料であるインクを加温して、加温されたインクをノズルヘッドから吐出させることにより薄膜を形成する基板製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板等の表面に向かって、液状材料（インク）の液滴を、複数のノズル穴を有するノズルヘッドから吐出して、基板上に薄膜パターンを形成する技術が知られている。この技術は、例えばプリント基板上のソルダーレジストの形成等に適用される（特許文献１）。
【０００３】
高粘度インクを用いる場合、インクの粘度を、ノズルヘッドから吐出するのに適切な粘度まで低下させるために、インクを加熱する場合がある（特許文献２）。特許文献２に記載された装置では、メインタンクとノズルヘッドとの間にサブタンクが配置される。メインタンク内のインクを加熱して低粘度化した後、低粘度化されたインクがサブタンクに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９６２０５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６６３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクを加熱すると、溶剤の揮発、変性等によるインクの劣化が生じやすい。メインタンク内のインクが劣化し、使用不能になると、メインタンク及びサブタンク内のインクを交換しなければならない。
【０００６】
本発明の目的は、インクの劣化を抑制することが可能な基板製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
対象物に向けてインクの液滴を吐出するノズルヘッドと、
インクを貯蔵するメインタンクと、
前記メインタンクの容積よりも小さな容積のサブタンクと、
前記メインタンクのインクを前記サブタンクに輸送する第１の供給系と、
前記サブタンクから前記ノズルヘッドにインクを輸送する第２の供給系と、
前記サブタンク内のインクを加温する第１の加温装置と、
前記第１の供給系内のインクを加温する第２の加温装置と、
前記第１の加温装置、前記第２の加温装置、及び第１の供給系を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記サブタンク内のインクの温度が、前記メインタンク内のインクの温度より高くなるように、前記第１の加温装置を制御し、
前記第１の供給系を制御して前記メインタンクから前記サブタンクに前記インクを供給している期間、前記第２の加温装置を稼働させて、前記第１の供給系を通って輸送されているインクを加温する基板製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
メインタンク内のインクの温度がサブタンク内のインクの温度より低く維持されているため、メインタンク内のインクの劣化を抑制することができる。メインタンク内のインクをサブタンクに供給するときに、第２の加温装置が、第１の供給系内のインクを加温するため、サブタンク内のインクの温度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１による基板製造装置の概略正面図である。
【図２】図２は、実施例１による基板製造装置のインクの循環系を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例１による基板製造装置のサブタンク内のインクの残量の時間変化と、第２の加温装置の制御のタイミングチャートとを関連付けて示すグラフである。
【図４】図４は、実施例２による基板製造装置のインクの循環系を示す模式図である。
【図５】図５は、実施例２による基板製造装置のサブタンク内のインクの残量の時間変化、加温タンク内のインクの残量の時間変化、及び第２の加温装置の制御のタイミングチャートを関連付けて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
図１に、実施例１による基板製造装置の概略正面図を示す。定盤１０に、移動機構１１によってステージ１３が支持されている。ｘｙ面を水平面とし、鉛直上方をｚ軸の正の向きとするｘｙｚ直交座標系を定義する。移動機構１１は、ステージ１３をｘ方向及びｙ方向に移動させる。ステージ１３の上に、薄膜を形成する対象物である基板１５が保持される。基板１５は、例えば回路パターンが形成されたプリント基板であり、ステージ１３に吸着される。基板１５に形成される薄膜には、例えばソルダーレジストが用いられる。
【００１１】
複数のノズルヘッド２０が、支持プレート３０によって、ステージ１３の上方に支持されている。ノズルヘッド２０は、ステージ１３に保持された基板１５に向けて、薄膜材料（インク）の液滴を吐出する。インクには、例えば光硬化性の樹脂が用いられる。図１には現れていないが、支持プレート３０に、インクを硬化させるための硬化用光源が取り付けられている。インクに紫外線硬化性の樹脂が用いられる場合は、硬化用光源は、基板１５に向けて紫外光を放射する。制御装置２５が、移動機構１１及びノズルヘッド２０を制御する。
【００１２】
ノズルヘッド２０に対して基板１５を水平方向に移動させながら、ノズルヘッド２０からインクを吐出させることにより、所望の形状の薄膜パターンを形成することができる。
【００１３】
メインタンク４０にインクが貯蔵されている。メインタンク４０から第１の供給系４５を通って、サブタンク５０にインクが供給される。第１の供給系４５は、配管４２及び供給ポンプ４１を含む。配管４２は、メインタンク４０とサブタンク５０とを接続する。供給ポンプ４１は、配管４２の途中に挿入されている。１つのサブタンク５０から、複数のノズルヘッド２０に、第２の供給系５１を通してインクが供給される。例えば、１つのサブタンク５０に対して５個のノズルヘッド２０が接続される。
【００１４】
より多くのノズルヘッド２０が配置される場合には、１つのメインタンク４０に対して複数のサブタンク５０が準備される。第１の供給系４５は、サブタンク５０ごとに準備される。
【００１５】
ノズルヘッド２０から吐出されなかったインクが、第２の回収系６１を通ってバッファタンク６０に回収される。バッファタンク６０内のインクが、第１の回収系６５を通ってメインタンク４０に回収される。第１の回収系６５は、配管６３及び回収ポンプ６２を含む。配管６３は、バッファタンク６０とメインタンク４０とを接続する。回収ポンプ６２は、配管６３の途中に挿入される。
【００１６】
保管タンク７０内に、インクが保管されている。メインタンク４０内のインクが減少すると、補給ポンプ７１により、保管タンク７０からメインタンク４０にインクが補給される。
【００１７】
第１の加温装置５２が、サブタンク５０内のインクを加温する。第２の加温装置４６が、第１の供給系４５内を輸送されているインクを加温する。第１の加温装置５２及び第２の加温装置４６には、例えば抵抗加熱型ヒータが用いられる。制御装置２５が、第１の加温装置５２及び第２の加温装置４６を制御する。
【００１８】
サブタンク５０内のインクの温度は、ノズルヘッド２０から吐出される時点のインクの最適温度とほぼ同一の温度になるように制御される。メインタンク４０内においては、インクは加温されていない。すなわち、サブタンク５０内のインクの温度が、メインタンク４０内のインクの温度よりも高い。メインタンク４０から第１の供給系４５を通ってサブタンク５０にインクが供給されるとき、第２の加温装置４６によって、サブタンク５０内のインクの温度とほぼ同一の温度まで加温される。
【００１９】
図２に、実施例１による基板製造装置のインクの循環系の模式図を示す。図２では、サブタンク５０が１個の場合を示しているが、複数のサブタンク５０が配置される場合には、サブタンク５０ごとに第１の供給系４５が準備される。メインタンク４０内に、インク７３が貯蔵されている。第１の供給系４５が、メインタンク４０とサブタンク５０とを接続する。供給ポンプ４１を稼働させると、メインタンク４０内のインク７３が、配管４２を通ってサブタンク５０に供給される。配管４２に第２の加温装置４６が取り付けられている。第２の加温装置４６は、配管４２内を流れるインクを加温する。
【００２０】
残量検出器５５が、サブタンク５０内のインクの残量を検出する。検出結果が制御装置２５に入力される。残量検出器５５として、例えば超音波方式の液面レベルセンサ、フロート式液面レベルセンサ等を用いることができる。その他に、重量計でサブタンク５０の重さを計測し、計測された重さからサブタンク５０内のインクの残量を算出してもよい。第１の加温装置５２が、サブタンク５０内のインクを加温する。
【００２１】
第２の供給系５１が、サブタンク５０とノズルヘッド２０とを接続する。第２の供給系５１は、ノズルヘッド２０ごとに配置された配管を含む。第３の加温装置６４が、第２の供給系５１内を流れるインクを加温する。第２の回収系６１が、ノズルヘッド２０とバッファタンク６０とを接続する。第２の回収系６１は、ノズルヘッド２０ごとに配置された配管を含む。第１の回収系６５が、バッファタンク６０とメインタンク４０とを接続する。回収ポンプ６２を運転することにより、ノズルヘッド２０内の吐出されなかったインクが、第２の回収系６１、バッファタンク６０、及び配管６３を通ってメインタンク４０に回収される。
【００２２】
制御装置２５が、残量検出器５５の検出結果に基づいて、第２の加温装置４６を制御する。さらに、制御装置２５は、第１の加温装置５２及び第３の加温装置６４を制御する。サブタンク５０内のインク、及び第２の供給系５１内を流れるインクは、ノズルヘッド２０から吐出されるときのインクの温度と等しい温度に保たれている。第３の加温装置６４は、インクが第２の供給系５１を流れるときの、温度の低下を防止する。サブタンク５０
からノズルヘッド２０までの距離が短く、第２の供給系５１を流れるときのインクの温度低下がほとんど無い場合には、第３の加温装置６４を省略してもよい。また、第３の加温装置６４に代えて、断熱材等を含む保温装置を用いてもよい。
【００２３】
図３に、サブタンク５０内のインク７３（図２）の残量の時間変化、及び第２の加温装置の制御のタイミングチャートを示す。横軸は経過時間を表し、上段のグラフの縦軸はサブタンク５０内のインクの残量を表し、下段のグラフの縦軸は第２の加温装置４６の稼動状態を表す。
【００２４】
ノズルヘッド２０（図２）からインクを吐出すると、サブタンク５０内のインクの残量が時間の経過とともに減少する。時刻ｔ１において、インクの残留が第２の閾値ＶＴまで低下する。制御装置２５（図２）は、残量検出器５５（図２）からの検出値に基づいて、インクの残量が第２の閾値ＶＴ以下になったことを検出すると、第２の加温装置４６を稼働させる。これにより、第１の供給系４５の配管４２（図２）の温度が上昇する。
【００２５】
時刻ｔ２（図３）において、インクの残量が、第２の閾値ＶＴより低い第１の閾値ＶＬまで低下する。制御装置２５は、インクの残量が第１の閾値ＶＬ以下になったことを検出すると、供給ポンプ４１（図２）を運転することにより、メインタンク４０からサブタンク５０へのインクの供給を開始する。これにより、サブタンク５０内のインクの残量が増加し始める。
【００２６】
時刻ｔ３（図３）において、インクの残量が第２の閾値ＶＴより高い第３の閾値ＶＨに達する。制御装置２５は、インクの残量が第３の閾値ＶＨ以上になったことを検出すると、供給ポンプ４１（図２）の運転を停止するとともに、第２の加温装置４６の稼働も停止する。これにより、サブタンク５０内のインクの残量が減少し始める。サブタンク５０内のインクの残量が第２の閾値ＶＴまで低下すると、時刻ｔ１以降の手順と同様に、メインタンク４０からサブタンク５０にインクが供給される。
【００２７】
時刻ｔ２からｔ３までの期間、メインタンク４０からサブタンク５０に供給されるインクは、第２の加温装置４６によって加温される。このため、サブタンク５０内のインクの温度低下を抑制することができる。第１の供給系４５（図２）内を輸送されている期間に、インクの温度を、サブタンク５０内のインクの温度と同一の温度まで上昇させると、サブタンク５０内のインクの温度変動を防止することができる。このため、インクの安定した吐出を維持することができる。
【００２８】
実施例１では、時刻ｔ２において供給ポンプ４１の運転を開始する前に、第２の加温装置４６が稼働している。このため、供給ポンプ４１の運転を開始した時点では、配管４２が既に加温されている。これにより、サブタンク５０内のインクの設定温度よりも著しく低い温度のインクが、サブタンク５０に供給されてしまうことを防止できる。
【００２９】
サブタンク５０内のインクの残量が第２の閾値ＶＴ以下になったときに、メインタンク４０内のインクを加温しても、著しく低い温度のインクがサブタンク５０に供給されてしまうことを防止することは可能である。ところが、メインタンク４０内のインク全量を加温しても、実際にサブタンク５０に供されるインクは、その一部分のみである。サブタンク５０に供給されず、メインタンク４０に残ったインクは、消費されることなく加温のみが行われる。このため、インクの劣化が早まる。実施例１では、メインタンク４０内においては、インクは加温されず、実際にサブタンク５０に供給されるインクのみが加温される。このため、メインタンク４０内に貯蔵されているインクの劣化を抑制することができる。
【００３０】
［実施例２］
図４に、実施例２による基板製造装置のインクの循環系の模式図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００３１】
実施例２による基板製造装置では、第１の供給系４５が、供給ポンプ４１及び配管４２の他に、加温タンク４７及びバルブ４８を含む。加温タンク４７はメインタンク４０よりも低い位置に配置されている。バルブ４８がメインタンク４０の底面に取り付けられている。バルブ４８を開くと、メインタンク４０内のインクが、加温タンク４７内に、重力の作用によって落下する。第２の加温装置４６は、加温タンク４７内のインクを加温する。供給ポンプ４１は、加温タンク４７内のインクをサブタンク５０に輸送する。
【００３２】
図５に、サブタンク５０（図４）内のインクの残量の時間変化、加温タンク４７内のインクの残量の時間変化、及び第２の加温装置の制御のタイミングチャートを示す。横軸は経過時間を表し、上段のグラフの縦軸はサブタンク５０内のインクの残量を表し、中断のグラフの縦軸は加温タンク４７内のインクの残量を表し、下段のグラフの縦軸は第２の加温装置４６の稼動状態を表す。
【００３３】
時刻ｔ１において、サブタンク５０内のインクの残量が第２の閾値ＶＴ以下になると、制御装置２５が第２の加温装置４６（図４）を稼働させる。このとき、加温タンク４７（図４）には、インクが充填されている。第２の加温装置４６を稼働させることにより、加温タンク４７内のインクが加温される。
【００３４】
時刻ｔ２において、サブタンク５０内のインクの残量が第１の閾値ＶＬ以下になると、制御装置２５は、供給ポンプ４１（図４）を運転する。これにより、加温タンク４７からサブタンク５０に、インクが供給される。時刻ｔ２以降は、サブタンク５０内のインクの残量が時間の経過とともに増加し、加温タンク４７内のインクの残量が時間の経過とともに減少する。
【００３５】
時刻ｔ３において、サブタンク５０内のインクの残量が第３の閾値ＶＨ以上になると、制御装置２５は、供給ポンプ４１の運転を停止するとともに、バルブ４８を開く。これにより、サブタンク５０内のインクの残量が低下し始め、加温タンク４７内のインクの残量が上昇し始める。加温タンク４７内のインクの残量が規定値まで増加すると、バルブ４８を閉じる。加温タンク４７内のインクの残量が規定値まで増加したことの判定は、加温タンク４７内のインクの残量を残量検出器で計測した結果に基づいて行なってもよいし、バルブ４８を開いている時間に基づいて行なってもよい。
【００３６】
実施例２においても、メインタンク４０内のインクが加温されないため、インクの劣化を抑制することができる。加温されるインクの量を必要最小限にするために、加温タンク４７の容積を、サブタンク５０の容積より小さくすることが好ましい。例えば、加温タンク４７の容積を、第３の閾値ＶＨと第１の閾値ＶＬとの差に相当するインクの量よりもやや大きくすることが好ましい。さらに、加温タンク４７の容積は、メインタンク４０の容積より小さい。サブタンク５０に供給されなかったインクが加温タンク４７内に残留したとしても、その量は、メインタンク４０内に貯蔵されているインクの量に比べて僅かである。このため、全体として、インクの劣化が抑制される。
【００３７】
さらに、実施例２では、加温タンク４７で加温され、粘度が低下したインクが、供給ポンプ４１を流れる。このため、実施例１に比べて、供給ポンプ４１に加わる負荷が小さくなり、インクの、より安定した供給が可能になる。また、供給ポンプ４１として、実施例１に比べて吐出能力の小さなポンプを使用することができる。
【００３８】
上記実施例では、メインタンク４０から流出したインクのうち、ノズルヘッド２０から吐出されなかったインクをメインタンク４０に回収する循環系が採用されていた。メインタンク４０から流出したインクのすべてを、ノズルヘッド２０から吐出し、ノズルヘッド２０からメインタンク４０にインクを回収しない方式を採用することも可能である。この方式を採用する場合には、第１の回収系６５、バッファタンク６０、及び第２の回収系６１が省略される。
【００３９】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４０】
１０  定盤
１１  移動機構
１３  ステージ
１５  基板
２０  ノズルヘッド
２５  制御装置
３０  支持プレート
４０  メインタンク
４１  供給ポンプ
４２  配管
４５  第１の供給系
４６  第２の加温装置
４７  加温タンク
４８  バルブ
５０  サブタンク
５１  第２の供給系
５２  第１の加温装置
５５  液量センサ
６０  バッファタンク
６１  第２の回収系
６２  回収ポンプ
６３  配管
６４  第３の加温装置
６５  第１の回収系
７０  保管タンク
７１  補給ポンプ
７３  インク
【図１】
2014154568.tif 000003
【図２】
2014154568.tif 000004
【図３】
2014154568.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014154568.tif 000007