(57)【要約】【課題】基板の表面に均一な厚さの機能性薄膜を形成できるインクジェット方式の塗布装置を提供すること。【解決手段】ノズル１４を用いて基板Ｗの表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、上記ノズル１４が形成されたヘッド７と、上記溶液の非塗布時に上記ヘッド７のノズル面５７に対向して配置され、上記ノズル１４から流下する溶液を受けて上記ノズル面５７との間で停留させる対向板５５とを具備する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを用いて基板の表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、
上記ノズルが形成されたヘッドと、
上記溶液の非塗布時に、上記ヘッドのノズル面に対向して配置され、上記ノズルから流下する溶液を受けて上記ノズル面との間に溜める対向板と、
を具備することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
上記ノズル面と対向板の間に溜められた溶液に向けて不活性ガスを噴射するためのガス噴射ノズルを備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
ヘッドに形成されたノズルから溶液を噴射した後、ノズル面に付着残留している溶液をワイピング部材でクリーニングするヘッドのクリーニング方法において、
上記ノズル面に付着残留した溶液を上記ワイピング部材でかき取るかき取り工程と、
このかき取り工程によって上記ワイピング部材に付着した溶液を除去する除去工程と、
を具備することを特徴とするヘッドのクリーニング方法。
【請求項４】
上記除去工程では、上記ワイピング部材に付着した溶液に向けて溶剤を噴射することを特徴とする請求項３記載のヘッドのクリーニング方法。
【請求項５】
上記除去工程では、上記ワイピング部材を上記溶剤が貯えられた洗浄槽に浸漬することを特徴とする請求項３記載のヘッドのクリーニング法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の表面に溶液を噴射塗布するインクジェット方式の塗布装置に係り、特にヘッドのノズル面に付着した溶液をクリーニングするヘッドのクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置の製造工程では、ガラス基板の表面に配向膜等の機能性薄膜が成膜される。従来、基板の表面に機能性薄膜を成膜する場合、その材料となる溶液（機能性薄膜を形成する溶液）をゴム製のロールを用いて基板の表面に塗布するロールコータ方式の塗布装置を用いていた。
【０００３】
しかしながら、ロールコータ方式の塗布装置は、溶液の使用効率が低く、高価な溶液を扱う場合に製造コストの点で大きな問題となっていた。
【０００４】
そこで、近年では、機能性薄膜を形成する溶液を基板の表面に噴射して塗布するインクジェット方式の塗布装置を用いることがある。
【０００５】
この塗布装置は、基板を搬送するテーブルを有しており、テーブルの上側には、複数のヘッドが基板の搬送方向に対して交差するように並設されている。各ヘッドの下面には、多数のノズルが並設されており、これらノズルからヘッドの下側を搬送される基板に向けて溶液が噴射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、配向膜の材料として使用されるポリイミド溶液は、有機溶剤によって希釈されている。通常、この有機溶剤は揮発性を有しているため、溶液の塗布を行わない時間が一定時間続くと、溶液中のポリイミドの濃度が高まり、ノズル内、又はノズル面で固形化して下記▲１▼と▲２▼に示すような吐出不良を引き起こすことがある。
【０００７】
▲１▼各ノズルから吐出する溶液の吐出量に差が生じ、基板の表面全体に均一に溶液を塗布することができない。
【０００８】
▲２▼ノズルが完全に閉塞され、ノズルから溶液を吐出させることができない。
【０００９】
そこで、溶液の塗布が終了した後、ヘッドのノズル面に付着残留した溶液をシリコンゴム製のワイピング部材によりかき取る方法が用いられることがある。
【００１０】
しかしながら、ワイピング部材によって溶液をかき取った場合、ワイピング部材に付着した溶液が時間の経過によって固形化し、ノズル面に付着した溶液をうまくかき取れなくなることがある。
【００１１】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その第１の目的とするところは、基板の表面に均一な厚さの機能性薄膜を形成できるインクジェット方式の塗布装置を提供すること、第２の目的とするところは、ワイピング部材のかき取り作用が低下するのを防止できるヘッドのクリーニング方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の塗布装置およびヘッドのクリーニング方法は次のように構成されている。
【００１３】
（１）ノズルを用いて基板の表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、上記ノズルが形成されたヘッドと、上記溶液の非塗布時に、上記ヘッドのノズル面に対向して配置され、上記ノズルから流下する溶液を受けて上記ノズル面との間に溜める対向板とを具備することを特徴とする。
【００１４】
（２）（１）に記載された塗布装置であって、上記ノズル面と対向板の間に溜められた溶液に向けて不活性ガスを噴射するためのガス噴射ノズルを備えたことを特徴とする。
【００１５】
（３）ヘッドに形成されたノズルから溶液を噴射した後、ノズル面に付着残留している溶液をワイピング部材でクリーニングするヘッドのクリーニング方法において、上記ノズル面に付着残留した溶液を上記ワイピング部材でかき取るかき取り工程と、このかき取り工程によって上記ワイピング部材に付着した溶液を除去する除去工程とを具備することを特徴とする。
【００１６】
（４）（３）に記載されたヘッドのクリーニング方法であって、上記除去工程では、上記ワイピング部材に付着した溶液に向けて溶剤を噴射することを特徴とする。
【００１７】
（５）（３）に記載されたヘッドのクリーニング方法であって、上記除去工程では、上記ワイピング部材を上記溶剤が貯えられた洗浄槽に浸漬することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照しながら本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る塗布装置の配管を示す配管系統図、図２は同実施の形態に係る塗布装置の構成を配管を省略して示す正面図である。
【００２０】
図１と図２に示すように、本発明の塗布装置はベース１を有する。ベース１の上面には所定間隔で離間した一対のレール２がベース１の長手方向に沿って設けられている。レール２にはテーブル３が移動可能に設けられ、駆動源（不図示）により走行駆動されるようになっている。テーブル３の上面には多数の支持ピン４が設けられ、これら支持ピン４には液晶表示装置等に用いられるガラス製の基板Ｗが供給支持される。
【００２１】
上記テーブル３によって搬送される基板Ｗの上側には、カラーレジストや配向膜等の機能性薄膜を形成するための溶液を基板Ｗに噴射塗布する複数、この実施の形態では３つのヘッド７が基板Ｗの搬送方向とほぼ直交する方向に沿って千鳥状に配設されている。
【００２２】
図３は同実施の形態に係るヘッド７の構成を示す断面図、図４は同実施の形態に係るヘッド７の構成を示す下面図である。
【００２３】
図３と図４に示すように、ヘッド７はヘッド本体８を有する。ヘッド本体８は筒状体からなり、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９は、さらにノズルプレート１１で覆われており、ノズルプレート１１と可撓板９との間には液室１２が形成されている。
【００２４】
ヘッド本体８の一端部には、液室１２に連通する供液孔１３が形成されている。この供液孔１３からは、配向膜やカラーレジスト等の機能性薄膜を形成する溶液が、液室１２内が充満するまで供給される。
【００２５】
ノズルプレート１１の幅方向の中心部には、多数のノズル１４が基板Ｗの搬送方向とほぼ直交する方向に沿って千鳥状に穿設されている。可撓板９の上面には、各ノズル１４と対向するように多数の圧電振動子１５がそれぞれ固定されている。
【００２６】
これら圧電振動子１５は、ヘッド本体８内の駆動部１６に接続されており、この駆動部１６から駆動電圧が印加されることによって、可撓板９を振動させてノズル１４から溶液を噴射させる。
【００２７】
ヘッド本体８の他端部には、液室１２に連通する回収孔１７が形成されている。供液孔１３から液室１２に供給された溶液は、この回収孔１７から回収される。
【００２８】
図１に示すように、各ヘッド７の供液孔１３（図３にのみ図示）には、溶液供給管２１の先端部から分岐した供給分岐管２２がそれぞれ接続されている。また、各ヘッド７の回収孔１７には、溶液回収管２３の先端部から分岐した回収分岐管２４が接続されている。そして、供給分岐管２２には供給開閉弁２５が設けられ、回収分岐管２４には回収開閉弁２６が設けられている。
【００２９】
溶液供給管２１の先端と溶液回収管２３の先端は、連通弁２７を介して接続されている。また、溶液回収管２３は、回収分岐管２４の基端側に主回収弁２８を備えている。
【００３０】
溶液供給管２１の基端は、溶液が貯えられた溶液タンク３１の底部に接続されている。また、溶液回収管２３の基端は、溶液タンク３１に供給する溶液を貯蔵した貯蔵タンク３２に接続されている。
【００３１】
溶液回収管２３の基端部から分岐した分岐溶液供給管３４は、供給弁３３を介して溶液タンク３１の底部に接続されている。溶液タンク３１の上部には、第１の開閉制御弁３６を備えた大気開放管３５が接続されている。
【００３２】
第１の開閉制御弁３６を開放すると、溶液タンク３１内が大気に連通される。なお、大気開放管３５は、この大気開放管３５から大気に放散される気体に含まれる気化溶媒を処理するための処理装置（不図示）が接続されている。
【００３３】
溶液タンク３１の上部には、第２の開閉制御弁３７を備えたガス供給管３８が接続されている。そして、このガス供給管３８を介して、ガス供給源（不図示）から溶液タンク３１内に窒素等の不活性ガスが供給される。
【００３４】
ガス供給管３８には、第２の開閉制御弁３７の上流側にフィルタ３９と第３の開閉制御弁４０とが順に接続されている。第３の開閉制御弁４０には溶液タンク３１内に微量の不活性ガスを供給するための流量絞り弁４１が並列に設けられている。
【００３５】
貯蔵タンク３２の上部には、第４の開閉制御弁４３を備えた大気開放管４４と、第５の開放制御弁４５を備えたガス供給管４６が接続されている。このガス供給管４６にはフィルタ４７及び第６の開閉制御弁４８が順に接続されている。第６の開閉制御弁４８には流量絞り弁４９が並列に設けられている。
【００３６】
上記供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、主回収弁２８、供給弁３３、第１〜第６の開閉制御弁３６、３７、４０、４３、４５、４８は、制御装置（不図示）によって開閉制御されるようになっている。
【００３７】
さらに、溶液タンク３１内の溶液の液面は、レベルセンサ５０によって検出される。溶液の液面が所定の液面レベル以下になったことがレベルセンサ５０によって検出されると、その検出に基づいて貯蔵タンク３２から溶液タンク３１に溶液が補給される。つまり、貯蔵タンク３２内の溶液が第５の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されることで、溶液タンク３１に溶液が補給される。
【００３８】
図２に示すように、テーブル３の一端面には側面形状がＬ字状の取付部材５１が垂直な一辺を上記テーブル３の端面に固定して設けられている。取付部材５１の水平な他辺には、上下シリンダ５２が軸線を垂直にして設けられている。
【００３９】
上下シリンダ５２のロッドには載置板５４が取り付けられている。この載置板５４の上面には、３つの対向板５５が部材５６を介して固定されている。各対向板５５は、ヘッド７のノズル面５７とほぼ同じ寸法の板材からなり、その上面には、図５に示すように、ノズル１４から流下する溶液を案内するための案内溝５８が形成されている。
【００４０】
上記載置板５４は回収槽６１の内底部に設けられている。この回収槽６１の一側にはガイド板６２が設けられ、このガイド板６２にはガイド部材６３が設けられている。このガイド部材６３はテーブル３の端面に上下方向に沿って設けられたガイドレール６４にガイドされて上下動する。
【００４１】
それによって、上下シリンダ５２が駆動されれば、載置板５４が駆動されるとともに、ガイド板６２がガイドレール６４に沿って上下動するから、載置板５４が前後方向に振れるのが規制されて上下動する。
【００４２】
上記回収槽６１には図１に示す回収タンク６５が接続されている。この回収タンク６５は、ノズル１４から回収槽６１に流下した溶液を回収する。
【００４３】
対向板５５の近傍には、載置板５４と共に上下駆動される複数のガス噴射ノズル５９が配置されている。このガス噴射ノズル５９は、対向板５５が上昇したときに、ヘッド７と対向板５５の間の部分にＮ２等の不活性ガスを噴射する。
【００４４】
次に、上記構成の塗布装置の作用について説明する。
【００４５】
テーブル３の上面に載置された基板Ｗは、テーブル３と共に所定の方向に搬送される。そして、搬送される基板Ｗがヘッド７の下側に到達すると、圧電振動子１５に駆動電圧が印加され、圧電振動子１５の伸縮によって可撓板９を振動させる。
【００４６】
それによって、液室１２内の溶液が加圧されて、ノズル１４から基板Ｗに向けて溶液が噴射される。そして、基板Ｗがヘッド７の下側を通過し、基板Ｗの表面全体に溶液を噴射塗布したら、圧電振動子１５およびテーブル３の駆動を停止する。
【００４７】
次に、上下シリンダ５２によって対向板５５を上昇させ、対向板５５の上面とヘッド７のノズル面５７との間の距離を予め設定された値に設定する。そして、溶液タンク３１内を大気圧に対して０．０１［ＭＰａ］程度陽圧に保つことで、ノズル１４から溶液を吐出させる。
【００４８】
ノズル１４から吐出した溶液は、対向板５５の上面に流下し、いずれノズル面５７と対向板５５の間を満たす。ノズル面５７と対向板５５の間を満たす溶液は、対向板５５の上面に形成された案内溝５８によって案内され、対向板５５の周辺部から回収槽６１内に流下する。
【００４９】
これによって、ヘッド１４のノズル面５７は、ノズル面５７と対向板５５の間を満たす溶液によって濡れた状態が維持される。
【００５０】
すなわち、溶液の塗布を行っていない時においても、ノズル面５７の表面を常に濡れた状態に維持することができるから、溶液が固形化してノズル１４の内部やノズル面５７にこびり付くのを防止することができる。
【００５１】
したがって、各ノズル１４が常に等量の溶液を噴射するから、基板Ｗの表面に均一な厚さの機能性薄膜を形成することができる。
【００５２】
また、溶液の塗布を行っていない時には、ノズル面５７と対向板５５の間を満たす溶液に向けて、ガス噴射ノズル５９からＮ２等の不活性ガスが噴射される。
【００５３】
これによって、ノズル面５７と対向板５５の間の溶液が空気に接触するのが防止され、溶液の酸化や空気中の水分の吸収が抑制されるから、溶液が固形化するのを抑制できる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、対向板５５をヘッド７のノズル面５７に対向して配置し、ノズル１４から流下する溶液をこのノズル面５７と対向板５５の間に溜めることで、ノズル面５７の表面を常に濡れた状態に維持している。
【００５５】
しかしながら、本発明はこれに限定されることはない。すなわち、対向板５５を用いなくても、溶液タンク３１内の圧力を調整することで、供給分岐管２２から液室１２に溶液を供給しながら、液室１２内の溶液を回収分岐管２４から回収するようにしてもよい。
【００５６】
このように液室１２内に溶液を循環させると、液室１２内の溶液がノズル面５７の表面側に僅かに流れ出し、図６に示すように、表面張力によってノズル面５７の表面で停留する。
【００５７】
そのため、溶液の塗布を行っていないときにおいても、ノズル面５７を常に濡れた状態に維持することができるから、溶液が固形化してノズル１４の内部、或いはノズル面５７にこびり付くのを防止することができる。
【００５８】
次に、図７と図８を参照しながら本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、ここでは、第１の実施の形態と同じ構成に対しては同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
図７は本発明の第２の実施の形態に係る塗布装置の構成を配管を省略して示す正面図である。
【００６０】
図７に示すように、本実施の形態では、載置板５４の上面に対向板５５の代わりにシリコンゴム等の弾性材製の３つのワイピング部材７１が設けられている。各ワイピング部材７１は、ヘッド７に対応する長さのブレード状をしており、その下端部は保持部材７４によって保持されている。
【００６１】
そのため、図８に示すように、基板Ｗに溶液を塗布する際に、ワイピング部材７１をヘッド７のノズル面５７に接触する高さに設定しておくことで、基板Ｗがヘッド７の下側を往復するときにノズル面５７に付着残留する溶液をかき取ることができる。
【００６２】
ワイピング部材７１によってかき取られた溶液は、ワイピング部材７１の表面をつたって回収槽６１内に流下し、回収タンク６５によって回収される。
【００６３】
ワイピング部材７１の両側には、複数の洗浄ノズル７２が配設されている。各洗浄ノズル７２は、ワイピング部材７１に向けてＮＭＰやγブチロラクトン等の溶剤を噴射し、ワイピング部材７１の表面に付着した溶液を洗い流す。そして、洗い流された溶液の一部は、上記回収槽６１内に流下し、排出管（不図示）から廃棄される。
【００６４】
このようにワイピング部材７１に付着した溶液に溶剤を噴射することで、この溶液がワイピング部材７１の表面で固形化する前に除去することができるから、ワイピング部材７１の表面を常にクリーンに保つことができる。
【００６５】
そのため、次にヘッド７のノズル面５７に付着残留する溶液をかき取る際に、ノズル面５７に付着残留した溶液を確実に除去することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態では、ワイピング部材７１に付着した溶液を洗浄ノズル７２から噴射される溶剤によって洗い流しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６７】
すなわち、本実施の形態の変形例として、ワイピング部材７１の下側に上記溶剤を貯えた洗浄槽７３を配置し、溶液が付着したワイピング部材７１を上記洗浄槽７３内の溶剤に浸漬するようにしてもよい。この場合の塗布装置の構成を図９と図１０に示す。
【００６８】
図９と図１０に示すように、取付部材５１の上面には、上記溶剤を貯えた上述の洗浄槽７３が設けられている。洗浄槽７３の両側には、それぞれ案内レール７５がほぼ垂直に立設されており、ヘッド７が固定されたアーム７６を上下方向に移動可能、かつ軸心線周りに回転可能に支持している。
【００６９】
アーム７６は、上下シリンダ（不図示）と駆動モータ（不図示）を有しており、上下シリンダを駆動すると、各ヘッド７が上下に移動し、駆動モータを駆動すると、ヘッド７がアーム７６の軸心線周りに回転するようになっている。
【００７０】
ヘッド７のノズル面５７に付着残留した溶液をかき取ることにより、ワイピング部材７１に溶液が付着したら、上記駆動モータによって上を向いていたワイピング部材７１を下に向け、上記上下シリンダによってワイピング部材７１を保持部材７４ごと下側に配置された洗浄槽７３内の溶剤に浸漬する。
【００７１】
これによって、ワイピング部材７１に付着した溶液が固形化する前に洗い流すことができるから、ワイピング部材７１の表面を常にクリーンに保つことができる。そのため、次にヘッド７のノズル面５７に付着残留する溶液をかき取る際に、ノズル面５７に付着残留した溶液を確実に除去することができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の表面に均一な厚さの機能性薄膜を形成することができる。また、ワイピング部材のかき取り作用が低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る塗布装置の配管を示す配管系統図。
【図２】同実施の形態に係る塗布装置の構成を配管を省略して示す正面図。
【図３】同実施の形態に係るヘッドの構成を示す断面図。
【図４】同実施の形態に係るヘッドの構成を示す下面図。
【図５】同実施の形態に係る対向板の上面に形成された案内溝の形状を示す概略図。
【図６】同実施の形態に係るヘッドのノズル面で停留する溶液を示す概略図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る塗布装置の構成を配管を省略して示す正面図。
【図８】同実施の形態に係るヘッドのノズル面に付着残留する溶液をかき取る様子を示す概略図。
【図９】同実施の形態の変形例に係る塗布装置の構成を配管を省略して示す正面図。
【図１０】同実施の形態の変形例に係る塗布装置の構成を配管を省略して示す側面図。
【符号の説明】
７…ヘッド、１４…ノズル、５５…対向板、５９…ガス噴射ノズル、７１…ワイピング部材、７３…洗浄槽、Ｗ…基板。
【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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