(57)【要約】【課題】  インクジェット装置内で圧力変動が発生しても、気泡混入による不吐出の発生を防止することで、塗布ヘッドのセットアップ時間を短縮してインクジェット塗布装置の稼働率を向上させるインクジェット塗布装置を提供する。【解決手段】基板上に微量のインクを吐出する塗布ヘッドを備えるインクジェット塗布装置であって、塗布ヘッドの先端に設けられるノズル面の外側にインク面を形成させるインク面形成手段と、ノズル面の外側に形成されたインク面を除去するインク除去手段とを備えることで、塗布ヘッド内の気泡混入を抑制し、引いてはインクの不吐出の発生を防止することができる。これにより、従来はインク不吐出が解消されない場合は塗布ヘッド１１５を分解洗浄後、再度インクを充填する必要があったためセットアップに要していた時間が不要となり、装置の稼働率を向上させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に微量のインク液滴を噴射するインク塗布ヘッドを備えるインクジェット塗布装置であって、
前記インク塗布ヘッドにインク供給パイプを介して接続されるインクタンクと、
該インクタンク内に一定の圧力を加え、前記インク塗布ヘッドの先端に設けられるノズル面の外側にインクを滲み出させ該インクの表面張力によりインクが滴下しない範囲内でノズル面からインクを突出させるインクタンク加減圧制御手段と、
前記ノズル面の外側に形成されたインク面を除去するインク除去手段と、
を備えることを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項２】
インクが充填されたインク漕を備え、該インク漕に前記ノズル面を浸漬させるインク浸漬手段を備えることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布装置。
【請求項３】
前記インク塗布ヘッド及び基板を少なくとも収容する密閉装置内の圧力を加減圧制御する加減圧制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット塗布装置。
【請求項４】
微量のインク液滴を基板上の所定箇所に噴射するインクジェット塗布方法において、
インクを噴射するインク塗布ヘッド及び基板を少なくとも収容する密閉装置内の圧力を一定圧に設定する圧力設定工程と、
前記圧力設定後、インクタンク内部を加圧して、該インクタンクにインク供給パイプを介して接続されるインク塗布ヘッドの先端のノズル面外側にインク面を突出形成させるインク面突出形成工程と、
一定圧に設定された該密閉装置内のガス雰囲気を新たなガスに置換するガス置換工程と、
前記ノズル面の外側に突出形成されたインクを除去するインク除去工程と、
を有することを特徴とするインクジェット塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量のインク液滴を噴射して基板上にインクを塗布し、所定のパターンを形成するインクジェット塗布装置、及びインクジェット塗布方法に関し、特に、密閉装置内に充填されたガス雰囲気を置換する際に生じる瞬間的な圧力変動によりインクが噴射しなくなる不吐出状態の発生を防止するインクジェット塗布装置、及びインクジェット塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯電話などの発達に伴い薄型表示装置への需要が増加している。現在主流となっている液晶ディスプレイに変わる次世代表示装置の有力候補として、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイが注目されている。両者を比較すると、有機ＥＬディスプレイには、素子自体が発光するのでバックライトが不要であり、更に１枚のガラスから構成されるので薄型、軽量化が可能であるという利点がある。また有機ＥＬディスプレイは、陽極−陰極間のキャリアの移動によって発光する素子で構成されるため、液晶ディスプレイの懸案課題である視野角と応答速度特性が液晶ディスプレイよりも優れているという利点を有している。
【０００３】
ところで、有機ＥＬディスプレイの作製には、酸素と水蒸気の雰囲気を嫌う有機溶媒系インクを使用するため、インクの使用領域を外界の空気から遮断する必要がある。そこでインクの使用領域にインク塗布ボックスを設け、インクの使用領域を密閉すると共に、内部にもとから存在する空気を外部に排出してボックス内を窒素で充満させてインク塗布を行う。
【０００４】
インクの塗布が終了するとボックス内部の廃ガスが外部に排出し、新たな窒素を導入する。この窒素の置換は、ボックス壁面に設けられる排気弁を開口して廃ガスを外部に排気すると同時に、窒素導入弁を開口して新たな窒素をボックス内部に流入させることで行う。このとき更にボックス内に設けられるブロアを起動させボックス内部にダウンフローを発生させることで窒素を効率良く導入することもある。
【特許文献１】特開２００１−１０５５７５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、窒素導入直後のボックス内部では、排気と窒素導入及びブロア起動に伴う圧力変動が発生する。ここで図１０を参照して、このような状態におけるインク塗布ヘッド１１５先端に設けられるノズル内部で生じるインクのメニスカスについて説明する。
【０００６】
同図に示すように、ボックス内部で圧力変動が発生すると、ノズル２６の近傍に存在するインクのメニスカスがノズル２６内側に上昇して、インク塗布ヘッド１１５内のインク室に気泡を混入させる場合がある。
【０００７】
ここでノズル２６からインクを噴出させるために図示していない圧力発生手段を用いて圧力波を発生させると、この圧力波が混入した気泡に吸収され、インクがノズル２６の外に噴射されなくなるという問題が生じる。
【０００８】
インクの不吐出が発生すると、インク塗布ヘッド１１５によりパターン塗布された塗布対象物が線状欠陥や不良を発生させ、歩留まりを低下させる原因となる。インクの不吐出は、インクタンクを加圧する際に、インクと共に混入した気泡をノズル外に排出させることである程度解消させることはできる。しかしインクタンクの加圧でも不吐出が解消されない場合は、インク塗布ヘッド１１５を分解して洗浄後、再度インクをインク塗布ヘッド内部に充填させる必要がある。このようなインク塗布ヘッド１１５のセットアップ時間の増加は、インクジェット塗布装置の稼働率が低下を招くという問題を有している。
【０００９】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたもので、その目的は、インクジェット装置内で圧力変動が発生しても、気泡混入による不吐出の発生を防止することで、塗布ヘッドのセットアップ時間を短縮してインクジェット塗布装置の稼働率を向上させるインクジェット塗布装置、及びインクジェット塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、基板上に微量のインク液滴を噴射するインク塗布ヘッドを備えるインクジェット塗布装置であって、インク塗布ヘッドにインク供給パイプを介して接続されるインクタンクと、このインクタンク内に一定の圧力を加え、インク塗布ヘッドの先端に設けられるノズル面の外側にインクを滲み出させこのインクの表面張力によりインクが滴下しない範囲内でノズル面からインクを突出させるインクタンク加減圧制御手段と、ノズル面の外側に形成されたインク面を除去するインク除去手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のインクジェット塗布装置であって、インクが充填されたインク漕を備え、このインク漕にノズル面を浸漬させるインク浸漬手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２記載のインクジェット塗布装置であって、インク塗布ヘッド及び基板を少なくとも収容する密閉装置内の圧力を加減圧制御する加減圧制御手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、微量のインク液滴を基板上の所定箇所に噴射するインクジェット塗布方法において、インクを噴射するインク塗布ヘッド及び基板を少なくとも収容する密閉装置内の圧力を一定圧に設定する圧力設定工程と、圧力設定後、インクタンク内部を加圧して、このインクタンクにインク供給パイプを介して接続されるインク塗布ヘッドの先端のノズル面外側にインク面を突出形成させるインク面突出形成工程と、一定圧に設定されたこの密閉装置内のガス雰囲気を新たなガスに置換するガス置換工程と、ノズル面の外側に突出形成されたインクを除去するインク除去工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、インクジェット装置内で圧力変動が発生しても、気泡混入による不吐出の発生を防止することができるので、塗布ヘッドのセットアップ時間を短縮してインクジェット塗布装置全体の稼働率を従来よりも向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１乃至図７を参照して、本発明に係るインクジェット塗布装置１００の最良の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るインクジェット塗布装置１００の基本的な構成及び塗布ボックス内のガス雰囲気循環路（装置内部の加減圧制御手段）に関して特に図示したものである。  図２は、本発明に係るインクジェット塗布装置１００に設けられる塗布ヘッドユニット１１３の拡大図である。図３は、インクタンクの圧力を制御するインクタンク加減圧手段の構成を示すブロック図である。また図４は、本発明に係る塗布ヘッド１１５の先端に設けられるノズル２６の拡大断面図である。また更に図５は、本発明に係るインクジェット塗布装置１００に設けられるインク除去手段及びインク浸漬手段に関して特に図示したものである。図６、図７は、インク除去手段及びインク浸漬手段の具体的な構成を示す図である。
【００１７】
まず図１に示すように、本発明のインクジェット塗布装置１００は、インク塗布ボックス１０２と、インク補給ボックス１０３とを有し、インク塗布ボックス１０２とインク補給ボックス１０３は互いに隣接して配置され、共に架台１０４の上面に固定されている。
【００１８】
インク塗布ボックス１０２の内部には、Ｙ軸方向スライド板１０５、Ｙ軸方向移動テーブル１０６、Ｘ軸方向移動テーブル１０７、及び基板保持テーブル１０８が順次積重されており、吸着機構又は把持機構１１０により基板保持テーブル１０８上に基板１０９が固定されている。
【００１９】
Ｙ軸方向スライド板１０５の表面にはＹ軸方向に沿って複数の溝が刻まれており、この溝に沿ってＹ軸方向移動テーブル１０６が軸方向に移動自在に配置されている。同様に、Ｘ軸方向移動テーブル１０７もＸ軸方向に移動自在に配置されている。
【００２０】
Ｙ軸方向スライド板１０５を挟む両側には、１組のコラム１１１が立設され、このコラム１１１に横架するようにＸ軸方向スライド板１１２が設けられている。このＸ軸方向スライド板１１２には、基板１０９面上にインクを噴射する塗布ヘッドユニット１１３がＸ軸方向に滑動可能なように垂設されている。
【００２１】
ここで図２に示すように、この塗布ヘッドユニット１１３の先端には、インク塗布ヘッド１１５が設けられている。この塗布ヘッドユニット１１３には、基板１０９面に対して垂直方向に上下移動が可能な上下機構１１６が設けられており、この機構により塗布ヘッド１１５と基板１０９との距離を所望間隔に設定することができる。
【００２２】
図１に戻り、インク塗布ヘッド１１５へのインク供給はインク供給パイプを介してインクタンク１１７から供給されている。このインクタンク１１７へのインク補給はインク補給タンク１１８から行われる。
【００２３】
有機ＥＬディスプレイの作製には、酸素と水蒸気の雰囲気を嫌う有機溶媒系インクを使用する。そこでインクの使用領域を外界の空気から遮断するためにインク塗布ボックス１０２を設けて内部を密閉し、ボックス１０２にもとから存在する空気と窒素の置換を行う。
【００２４】
そのためにボックス１０２の壁面には窒素を導入するための窒素導入管１２４と、装置内部の廃ガスを外部に排気するための排気管１２６が設けられ、これら窒素導入管１２４と排気管１２６それぞれに窒素導入弁１２５と排気弁１２７が設けている。更にボックスの天井にはブロア１２１が設けれている。  
空気と窒素の置換を行うときは、排気弁１２７を開口し、ボックス１０２内にもとから存在する空気を外部に排出し、一方で窒素導入弁１２５を開口して窒素を導入する。このときブロア１２１を起動させ、ボックス１０２内にダウンフローを発生させることで窒素を効率良く導入する。
【００２５】
また、置換終了後に酸素と水蒸気の雰囲気を嫌う有機溶媒系インクを基板１０９上にパターン塗布するときは、架台１０４に内臓されているポンプ１２３を起動させ、ボックス１０２内の窒素をパイプ１２２ｂ〜ｄを介して吸引すると共に、これをブロア１２１に送り出して窒素によるダウンフローを発生させ、基板上に吹き付ける。
【００２６】
尚、図示していないが、窒素導入管１２４には窒素流量をコントロールするレギュレータ及び流量計が設けられ、ブロア１２１にはクリーン性を向上させるためのクリーンフィルタが備えられている。更に装置内の雰囲気の状態を把握するために、酸素濃度計、水分濃度計及び気圧計が設置されている。
【００２７】
一方、制御部１２０の内部に設けられるインク塗布ボックス１０２を制御するための圧力制御部は、インク塗布ボックス１０２の内部に流入させる窒素流量をコントロールするレギュレータ及び流量計を制御する機能部と、更にインク塗布ボックス１０２の内部状態を検査するための窒素濃度計、水分濃度計及び気圧計に接続されており、これら計測系を管理・制御することでインク塗布ボックス１０２内の雰囲気を所定の環境になるように調整し、保持する。
【００２８】
更に本発明のインクジェット塗布装置１００は、図３に示すように、塗布ヘッド１１５の先端に設けられるノズル２６面の外側にインク面を形成させるための、インクタンク１１７の内部圧力を制御するインクタンク加減圧手段が設けられている。
【００２９】
同図に示すように、インクタンク１１７には補給チューブ１２８を介してインク補給タンク１１８が接続されており、更に供給チューブ１２９を介してインク塗布ヘッド１１５が接続されている。
【００３０】
そしてインクタンク１１７の内部圧力を加圧する手段として、窒素を供給する窒素供給口１３０と、この窒素供給口１３０からインクタンク１１７の間にパイプが設けられ、このパイプにレギュレータ１３１と加圧バルブ１３３が順次設けられている。更にレギュレータ１３１と加圧バルブ１３３の間には供給ガスの加圧力をチェックするための気圧計１３２が設けられている。
【００３１】
またインクタンク１１７にも、塗布ボックス１０２の外に通じるパイプが設けられており、インクタンク１１７の内部圧力を減圧する手段として、このパイプに減圧バルブ１３４が設けられている。
【００３２】
一方、ノズル面からインクを滲み出させるときは、減圧バルブ１３４を閉口し、加圧バルブ１３３を開口して一定時間経過させる。これによりインクタンク１１７に加わった圧力の作用で、ノズル面からインクが滲み出てくる。
【００３３】
ここでノズル２６面から滲み出たインクの表面をインク面と称した場合、このインク面は、ノズル２６の開口面と同一面上に、すなわち面一となるように形成されるか、若しくは図４に示すように、開口面より外側に突出するように凸状に形成される。
【００３４】
ノズル２６面から上記の如くインクを滲み出させるには、具体的に加圧バルブ１３１を開口して窒素を導入し、インクタンク１１７に３〜５ｋＰａの範囲内の圧力を２秒間加える。これによりノズル２６からインクを滲み出させることができる。その後は、減圧バルブ１３４を開口して窒素を大気開放することでもとの状態に戻すことができる。
【００３５】
以上の構成により、インクタンク１１７内部の圧力を監視すると共に、必要なときに適切な圧力をインクタンク１１７に供給してノズル２６からインクを滲み出させることで、密閉装置内の窒素置換の際に装置内部の圧力が変動しても、この影響によりノズル２６の内側にメニスカスが引き込まれることなく、窒素置換後にインクを噴射させることができるようになる。
【００３６】
本発明のインクジェット塗布装置１００には、図５に示すように、インク除去部１４０及びインク浸漬部１５０が設けられている。このインク除去部１４０は、ノズル面に形成されたインク面を拭き取る機能部であり、塗布ヘッドユニット１１３の背面に配置されている。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、インクを吸収するロール紙１４１と、このロール紙１４１を収納するボックス１４２と、このロール紙１４１の一部を持ち上げるための弾性体１４３を備え、ボックス１４２にはロール紙１４１を露出させるための拭き取り口１４１ａが開口されており、この拭き取り口１４１ａからロール紙１４１の一部が突出するように弾性体１４３が配置されている。
【００３８】
このロール紙１４１は、一方向に巻き取られる構造を有しており、ロール紙１４１にインクを吸収されるとそのインク吸収面が巻き取られて、次に新しい面が順次送り出される仕組みになっている。
【００３９】
このようなインク除去部１４０は、図５に示すように、架台１０４上に立設された１組の幅広のコラム１６１の間に架け渡すように設けられたスライド板１６２の上に設置されている。このスライド板１６２は、コラム１６１の内側面に刻まれた溝に挿入配置されており前後方向に移動可能である。このようなスライド板１６２上に設置されたインク除去部１４０が、インク塗布ボックス１０２内部の窒素置換終了後、ノズル２６面に触れるように前後に移動してノズル２６面から滲み出ているインクを拭き取る。
【００４０】
本実施の形態においては、インクタンク加減圧制御部の制御により、ノズル２６面からインクを染み出させているが、インク室への気泡混入防止方法としては、この構成のみに限らず、例えば、窒素置換中に塗布ヘッド１１５の先端をインク漕に浸漬させるようにしてもよい。
【００４１】
例えば図７に示すように、前述したインク除去部１４０に連設してインク漕１５０を設け、このインク漕１５０にインク希釈用の溶媒と同一の溶媒１５１を充填させる。このようなインク漕１５０及びインク除去部１４０をスライド板１６２上に並設させ、必要に応じてノズル２６面をインク漕１５０に浸漬させたり、インク除去部１４０で不要なインクを拭き取るようにする。
【００４２】
このように窒素置換中に塗布ヘッド１１５の先端をインク漕１５０に浸漬させることで、窒素置換中に装置内部で圧力変動が生じても、塗布ヘッド１１５は圧力変動の影響を受けることがない。その結果、インク室内に気泡が混入することを防止することができる。
【００４３】
従って、本発明によれば、上記構成により塗布ヘッド１１５内への気泡混入を抑制し、引いてはインクの不吐出の発生を防止することができる。これにより従来はインク不吐出が解消されない場合は塗布ヘッド１１５を分解洗浄後、再度インクを塗布ヘッドユニット１１３に充填する必要があった為セットアップに時間を要したが、本発明によりセットアップ時間が不要となるので、時間が短縮され、結果としてインクジェット塗布装置の稼働率を向上させることができる。
【００４４】
次に、図８、図９を参照して、本発明に係るインクジェット塗布方法を説明する。
【００４５】
図８及び図９は、図１に示したインクジェット塗布装置１００を側面から見た図であり、図８（ａ）はパターン塗布工程終了後の状態を示す図であり、図８（ｂ）は窒素置換前のインク漕の移動工程を示す図である。また図９（ａ）はノズルの浸漬工程を示す図であり、図９（ｂ）はインク除去工程を示す図である。
【００４６】
まず図８（ａ）に示すように、インク塗布ボックス１０２の内部に設定された表示装置用ガラス基板上にインクパターン塗布を行う。塗布が終了した状態において、インク漕１５０及びインク除去部１４０は塗布ヘッドユニット１１３の背面に配備されている。
【００４７】
次に図８（ｂ）に示すように、窒素置換前に、インク漕１５０を塗布ヘッドユニット１１３の直下に移動配置させる。
【００４８】
そして図９（ａ）に示すように、塗布ヘッド１１５をインク漕１５０に浸漬させる。ここでインク塗布ボックス１０２内の窒素置換のために、ポンプ１２３で圧力を発生させ、パイプ１２２を介してブロア１２１に導入し、ブロア１２１から装置内部にダウンフローを発生させる。これと同時に窒素導入弁１２５を開口して、窒素導入管１２４から窒素を流入し、更に排気弁１２７を開口して、排気管１２６から廃ガスを外部に排出する。
【００４９】
次いで図９（ｂ）に示すように、上記窒素置換により装置内部の窒素置換が終了して装置内部の圧力が安定したところで、塗布ヘッドユニット１１３の上下駆動部の駆動により塗布ヘッドユニット１１３をインク漕１５０から引き上げる。次いでインク除去部１４０を塗布ヘッドユニット１１３の直下に移動させ、塗布ヘッドユニット１１３を静かに下降させてノズル面に付着しているインクをロール紙で吸い取らせる。
【００５０】
以上の本発明のインク塗布方法を適用してボックス内の排気、窒素導入を行うことにより、ボックス内に圧力変動が発生してもインク塗布ヘッド１１５先端のノズル内部から気泡が混入することを防止することができる。その結果、インク不吐出を解消することができるので、インク塗布ヘッド１１５を分解して洗浄するなどのセットアップ時間を削減でき、ひいてはインクジェット塗布装置の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るインクジェット塗布装置１００の基本的な構成及び塗布ボックス内のガス雰囲気循環路（装置内部の加減圧制御手段）に関して特に図示したものである。
【図２】本発明に係るインクジェット塗布装置１００に設けられる塗布ヘッドユニット１１３の拡大図である。
【図３】インクタンクの圧力を制御するインクタンク加減圧手段の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る塗布ヘッド１１５の先端に設けられるノズル２６の拡大断面図である。
【図５】本発明に係るインクジェット塗布装置１００に設けられるインク除去手段及びインク浸漬手段に関して特に図示したものである。
【図６】インク除去手段の具体的な構成を示す図である。
【図７】インク浸漬手段の具体的な構成を示す図である。
【図８】本発明に係るインクジェット塗布方法を説明する工程図（その１）である。
【図９】本発明に係るインクジェット塗布方法を説明する工程図（その２）である。
【図１０】インク塗布ヘッド１１５先端に設けられるノズル内部で生じるインクのメニスカスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
２６…ノズル、１００…インクジェット塗布装置、１０２…インク塗布ボックス、１０３…インク補給ボックス、１０４…架台、１０５…Ｙ軸方向スライド板、１０６…Ｙ軸方向移動テーブル、１０７…Ｘ軸方向移動テーブル、１０８…基板保持テーブル、１０９…基板、１１０…把持機構、１１１…コラム、１１２…Ｘ軸方向スライド板、１１３…塗布ヘッドユニット、１１５…インク塗布ヘッド、１１５…塗布ヘッド、１１６…上下機構、１１７…インクタンク、１１８…インク補給タンク、１２０…制御部、１２１…ブロア、１２２…パイプ、１２２ｂ〜ｄ…パイプ、１２３…ポンプ、１２４…窒素導入管、１２５…窒素導入弁、１２６…排気管、１２７…排気弁、１２８…補給チューブ、１２９…供給チューブ、１３０…窒素供給口、１３１…レギュレータ、１３１…加圧バルブ、１３２…気圧計、１３３…加圧バルブ、１３４…減圧バルブ、１４０…インク除去部、１４１…ロール紙、１４１ａ…開口、１４２…ボックス、１４３…弾性体、１５０…インク浸漬部、１５０…インク漕、１５１…溶媒、１６１…コラム、１６２…スライド板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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