(57)【要約】【課題】インク吐出ヘッド間での吐出バラツキが発生することにより、いわゆる不吐出が発生しせず、インク凝集異物が発生しないインク吐出装置を提供する。【解決手段】複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するためのインク分配器と、インクを貯留しておくための加圧タンクと、インクを強制的に送液するためのポンプユニットと、インク吐出ヘッド内の圧力を微小調整するための圧力制御装置と、インク分配器とインク吐出ヘッドの間に送液を制御するためのバルブを配置したインク供給系統を備えたインク吐出装置において、送液を制御するためのバルブの開閉のタイミングをその位置毎に調整できる事を特徴としたインク供給系統を備えたインク吐出装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するためのインク分配器と、インクを貯留しておくための加圧タンクと、インクを強制的に送液するためのポンプユニットと、インク吐出ヘッド内の圧力を微小調整するための圧力制御装置と、インク分配器とインク吐出ヘッドの間に送液を制御するためのバルブを配置したインク供給系統を備えたインク吐出装置において、送液を制御するためのバルブの開閉のタイミングをその位置毎に調整できる事を特徴としたインク供給系統を備えたインク吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、カラーフィルターの色パターンのようなパターンを形成するのに用いるインク吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルターを例にとって説明する。
【０００３】
液晶ディスプレイなどに用いられるカラーフィルター（以下ＣＦ）の製造方法は、従来からフォトリソグラフィーによる方法（以下フォトリソ方式）が一般的であった。この方式では、感光性レジストを角型のガラス基板に塗工し、露光、現像、乾燥の工程を複数回繰り返すことで、一定の格子状カラーパターンを得ることができる。
【０００４】
しかしながら、近年基板の大型化が進むと共に、パネル価格の下落に伴ってＣＦのコストダウン要求も更に厳しくなっている。従って、次世代の２ｍ角を超えるサイズのＣＦ製造ラインをフォトリソ方式で構築する場合、装置自体のコストが現ライン以上に高くなると共に、サイズアップによるフットプリントの拡大によって、建屋にかかるコストも嵩んでしまい、イニシャルコストの大幅なアップが予想される。また、現像される余分なインクの増加や、現像液等の材料使用量の増加により、ランニングコストも更に上がることが容易に予想でき、前述したコストダウン要求を満たすことは困難である。
【０００５】
そこで、フォトリソ方式に代わる新しいＣＦ製造方法の一つとして、インク吐出方式が注目されている。
【０００６】
この方法では、インク吐出ヘッドを用いてＢＭパターンに直接カラーパターンを複数色同時に塗工していくため、フォトリソ方式で必要であった露光・現像等の工程を削減できると同時に、フットプリントを大幅に削減することが可能となる。また、塗工する材料も必要量しか使用せず、更にフォトリソ方式で必要であった現像液等が不要となるため、ランニングコストも削減することが可能である。
【０００７】
上記インク吐出方式において、インクをガラス基板に吐出するためのインク供給系統を整備する事は非常に重要である。インク供給系統は、インクを貯留しておくための加圧タンクや、インクを強制的に送液するためのポンプユニット、主にインク吐出ヘッド近傍の圧力を微小調整するための圧力制御装置、複数のインク吐出ヘッドにインクを分配供給するためのインク分配器などから構成される。インク分配器とインク吐出ヘッドの間には送液を制御するためのインク吐出ヘッド供給バルブが設けられている。
【０００８】
インク吐出ヘッド近傍は前述した圧力制御装置により内部圧力を微小調整しているが、各インク吐出ヘッドへの送液を制御するためのインク吐出ヘッド供給バルブを開閉する際に、図１で示す通りインク供給口４により近いインク分配器供給側ヘッドＨとエアーベント口５により近いインク分配器ベント側ヘッドＪを比較すると、インク分配器供給側ヘッドＨの方が圧力制御に対してより過敏に反応するために、圧力制御する際にインク吐出ヘッドの吐出穴からエアーを吸い込み易かったり、また加圧液出しをする際には液がより多く出てしまうといった、インク吐出ヘッド間での吐出バラツキが発生する事があった。前記エアーの吸い込みにより、インクをガラス基板に塗工できない、いわゆる不吐出という現象が発生したり、また後者の吐出バラツキによりインク分配器供給側ヘッドＨの近傍でより多くのインク凝集異物が発生したりという問題が発生していた。
【特許文献１】特許第３３２９７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するためのインク分配器と、インクを貯留しておくための加圧タンクと、インクを強制的に送液するためのポンプユニットと、インク吐出ヘッド内の圧力を微小調整するための圧力制御装置と、インク分配器とインク吐出ヘッドの間に送液を制御するためのバルブを配置したインク供給系統を備えたインク吐出装置において、インク吐出ヘッド供給バルブを開閉するタイミングをその配置により調整する事で、エアーの吸い込みやインク凝集異物の発生を抑制させる事が可能なインク供給系統を備えたインク吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明は、上記課題を達成するために、請求項１の発明では、複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するためのインク分配器と、インクを貯留しておくための加圧タンクと、インクを強制的に送液するためのポンプユニットと、インク吐出ヘッド内の圧力を微小調整するための圧力制御装置と、インク分配器とインク吐出ヘッドの間に送液を制御するためのバルブを配置したインク供給系統を備えたインク吐出装置において、送液を制御するためのバルブの開閉のタイミングをその位置毎に調整できる事を特徴としたインク供給系統を備えたインク吐出装置、としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳細に記述してきたように、本発明に係わるインク吐出装置によれば、以下のような効果を得ることができた。
【００１２】
複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するためのインク分配器と、インクを貯留しておくための加圧タンクと、インクを強制的に送液するためのポンプユニットと、インク吐出ヘッド内の圧力を微小調整するための圧力制御装置と、インク分配器とインク吐出ヘッドの間に送液を制御するためのバルブを配置したインク供給系統を備えたインク吐出装置において、インク吐出ヘッド供給バルブを開閉するタイミングをその配置により調整する事で、インク供給側付近で発生していたエアーの吸い込みを抑制する事ができ、その結果不吐出が無くなって、白抜けによる基板不良の発生を軽減させる事ができた。また、加圧液出しの際に吐出の偏りが無くなったため、インク供給側付近で発生していたインク凝集異物の発生を無くす事ができ、その結果黒異物による基板不良の発生を軽減させる事ができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の装置を具体的に示す。
【００１４】
図１で示す通り、本発明のインク供給系において、インク吐出ヘッド２は複数個配置されており、インクを各インク吐出ヘッド２へ分配するためのインク分配器３にはインクをインク分配器内部へ供給するためのインク供給口４と、インク分配器内部へ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口５が設けられている。また、インク分配器３とインク吐出ヘッド２の間にはインク吐出ヘッド供給バルブ１が設けられ、インク分配器とインク吐出ヘッド供給バルブ間はインク吐出ヘッド供給バルブ供給配管６とインク吐出ヘッド供給配管７が設けられている。
【００１５】
図２で示す通り、インク分配器３にはインク分配器を加温するための温水マニホールド２６が設けられている。更に温水マニホールド２６には温水循環装置３１が接続されており、その間には温水を温水マニホールド２６へ供給するための温水供給バルブ３２と温水
供給配管３３、温水を温水循環装置３１へ返還するための温水返還バルブ３４と温水返還配管３５が設けられている。
【００１６】
インク分配器３へインクを供給するための供給系統は、主に供給タンク１１、ポンプ１８、圧力制御装置２１から構成される。供給タンク１１とポンプ１８の間にはポンプ供給バルブ１４とフィルター１７が設けられている。また、ポンプ１８と圧力制御装置２１の間にはポンプ吐出バルブ１９が設けられている。更に、ポンプ１８の内部に溜まったエアーの排出はポンプエアーベントバルブ２０により行う。また圧力制御装置２１とインク分配器３の間にはインク分配器供給バルブ２３が設けられている。
【００１７】
供給タンク１１にはエアー加圧を行うための加圧バルブ１６とレギュレーター１５、圧力表示器１３が接続されている。
【００１８】
分配器エアーベントバルブ２４とポンプエアーベントバルブ２０を含む排液系統はエアーベント配管２５を介して廃液タンク１２に接続されている。
【００１９】
図３で示す通り、ステージ４１には塗工されるガラス基板４２が載置される。インク吐出ヘッド２とガラス基板４２との間には一定の狭隙間が設けられている。
【００２０】
ステージ４１は精密駆動機構４３によって水平移動することができる。また、インク吐出ヘッド２よりガラス基板４２への塗布開始前にインクを予備吐出するためのメンテナンスポッド４４が備えられている。
【実施例１】
【００２１】
本発明のカラーフィルター用インク吐出装置の実施例として、ＢＭパターニング基板にインクを塗工する場合を説明する。
【００２２】
塗工するインクは市販のレッドインクを用い、塗工するガラス基板は無アルカリガラスで、サイズは６８０ｍｍ×８８０ｍｍ×ｔ０．７ｍｍの樹脂ＢＭパターニング品を用いた。また、フィルター及びインク吐出ヘッドは市販品を用い、インク吐出ヘッドの配列数は６個とした。
【００２３】
以下に実際の動作を詳細に示す。
【００２４】
塗工前の事前準備として、インクを配管系統、インク分配器及びインク吐出ヘッドへ供給しておく必要がある。まず供給タンク１１にインクを充填し、加圧バルブ１６を開いてエアーを供給タンク１１内に供給し、レギュレーター１５と圧力表示器１３にてタンク内圧力を調節する。本実施例では圧力を２０ｋＰａに設定した。
【００２５】
次にポンプ供給バルブ１４を開きながらポンプ１８を作動させ、エアーによる加圧サポートを受けながらポンプ１８の内部にインクを供給する。この時、フィルター１７を通過することで、インクの初期混入異物の除去を行うことができる。ポンプ１８の内部にインクが充填されたらポンプ供給バルブ１４を閉じてポンプエアーベントバルブ２０を開き再びポンプ１８を作動させて、ポンプ内部に溜まったエアーを廃液タンク１２に排出する。この動作をポンプ内部のエアーが完全に抜けるまで複数回繰り返す。
【００２６】
次に再度ポンプ１８にインクを充填し、ポンプ吐出バルブ１９を開きながらポンプ１８を作動させることで、圧力制御装置２１にインクを供給する。この動作を圧力制御装置２１内部にインクが充填されるまで繰り返す。
【００２７】
圧力制御装置２１内部にインクが充填されたら、インク分配器供給バルブ２３及び分配器エアーベントバルブ２４を開きながらポンプ１８を作動させることでインク分配器３にインクを供給しつつ、廃液タンク１２にエアーを排出する。
【００２８】
インク分配器内部のエアーが完全に抜けたら分配器エアーベントバルブ２４を閉じて、インク吐出ヘッド２へインクを供給する。この時、インク吐出ヘッド供給バルブ１ａ〜１ｆのうち、まずインク吐出ヘッド供給バルブ１ｆを開け、次いで一定時間経過の後インク吐出ヘッド供給バルブ１ｅを開け、次いで一定時間経過の後インク吐出ヘッド供給バルブ１ｄを開け、以下同様に１ｃ、１ｂ、１ａの順で開けていく。この時の設定時間は図示されない制御装置にて０．０１秒単位で設定できる。今回の実施例では全て０．１秒に設定した。また、この時ステージ４１は図３で示す通り待機位置Ａに位置しており、インク吐出ヘッドの直下にはメンテナンスポッド４４が配置され、この上でインクを吐出させる。
【００２９】
全てのインク吐出ヘッド２にインクが完全に充填されたら、ポンプ１８の動作を止めてポンプ吐出バルブ１９を閉じ、次にインク吐出ヘッド供給バルブ１ａ〜１ｆまでを同時に閉じる。バルブが閉じたら、圧力制御装置２１を作動させ、次いで一定時間経過の後インク吐出ヘッド供給バルブ１ｆを開け、次いで一定時間経過の後インク吐出ヘッド供給バルブ１ｅを開け、以下同様に１ｄ、１ｃ、１ｂ、１ａの順で開けていく。この時の設定時間も図示されない制御装置にて０．０１秒単位で設定できる。今回の実施例では全て０．０５秒に設定した。また、今回の実施例では実施していないが、インク吐出ヘッド供給バルブ１ｆと１ｅ、１ｄと１ｃ、１ｂと１ａをそれぞれ組み合わせて同時に開閉したり、、インク吐出ヘッド供給バルブ１ｆ〜１ｄ、１ｃ〜１ａの２つに分けてそれぞれ同時に開閉したりする事も可能である。
【００３０】
また、インクが配管内に充填された時点で、温水循環装置３１を作動させて温水供給バルブ３２及び温水返還バルブ３４を開き、温水を温水マニホールド２６に循環させることでインク分配器３内部のインクを加温し、所望のインク温度に到達するまで待機する。本実施例ではインクの温度を４５℃に設定した。全部のインク吐出ヘッド供給バルブが開き、インク温度が設定値に達したら、塗工待機状態となる。
【００３１】
塗工待機状態になると、ステージ４１上に図示されない基板搬送ロボットによりガラス基板４２が載置され、真空吸着される。前記作業と並行して、インク吐出ヘッド２よりメンテナンスポッド４４にインクを予備吐出し、真空吸着及び予備吐出動作が終わると、ステージ４１は塗工終了位置Ｃの方向に一定の速度で水平移動を開始する。本実施例では移動速度を５０ｍｍ／ｓに設定した。
【００３２】
その際、塗工開始位置Ｂに達した時点でインク吐出ヘッド２よりインクを吐出し、ガラス基板４２に塗工を開始する。ステージ４１が塗工終了位置Ｃまで移動するとインクの吐出を停止し、その後ステージ４１を停止させて、塗工終了となる。塗工が終了すると、ステージ４１は再び待機位置Ａまで水平移動し、次のガラス基板がステージに移載されるまで待機する。
【００３３】
ステージ４１が待機位置Ａまで移動すると、塗工されたガラス基板４２の真空吸着を解除し、再び図示されない基板搬送ロボットによりガラス基板は回収される。
【００３４】
一定量のインクが吐出されると、ポンプ吐出バルブ１９を開きつつポンプ１８を作動させる事で再び圧力制御装置にインクを供給する。インクの供給が終わるとポンプ１８の動作を停止させてポンプ吐出バルブ１９を閉じる。続いてポンプ供給バルブ１４を開きつつポンプ１８を作動させる事で、再びポンプ１８内部にインクを供給する。
【００３５】
以上でガラス基板への塗工の一サイクルが終了する。
【００３６】
上記塗工サイクルをガラス基板１００枚に対して連続処理した結果、エアー吸い込み起因によるインク吐出ヘッドの不吐出等は発生せず、また塗工後のガラス基板を検査した結果、インク凝集異物による異物欠陥は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
ＥＬディスプレイの発光材料のパターン形成や回路基板の回路パターン形成に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係わるインク分配器周辺構成を正面で表した説明図である。
【図２】本発明に係わるインク吐出装置を斜視で表した説明図である。
【図３】本発明に係わるインク吐出装置の動作を側面で模式的に表した説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・インク吐出ヘッド供給バルブ
２・・・インク吐出ヘッド
３・・・インク分配器
４・・・インク供給口
５・・・エアーベント口
６・・・インク吐出ヘッド供給バルブ供給配管
７・・・インク吐出ヘッド供給配管
１１・・・供給タンク
１２・・・廃液タンク
１３・・・圧力表示器
１４・・・ポンプ供給バルブ
１５・・・レギュレーター
１６・・・加圧バルブ
１７・・・フィルター
１８・・・ポンプ
１９・・・ポンプ吐出バルブ
２０・・・ポンプエアーベントバルブ
２１・・・圧力制御装置
２２・・・インク供給配管
２３・・・インク分配器供給バルブ
２４・・・分配器エアーベントバルブ
２５・・・エアーベント配管
２６・・・温水マニホールド
３１・・・温水循環装置
３２・・・温水供給バルブ
３３・・・温水供給配管
３４・・・温水返還バルブ
３５・・・温水返還配管
４１・・・ステージ
４２・・・ガラス基板
４３・・・精密駆動機構
４４・・・メンテナンスポッド
Ａ・・・待機位置
Ｂ・・・塗工開始位置
Ｃ・・・塗工終了位置
Ｈ・・・インク分配器供給側ヘッド
Ｊ・・・インク分配器ベント側ヘッド
【図１】
2008307431.tif 000003
【図２】
2008307431.tif 000004
【図３】
2008307431.tif 000005