(57)【要約】【課題】  インク吐出部近傍における空間の煩雑化を抑制することで、それぞれの配管やケーブル類の取回し及び脱着、インク吐出ヘッドの手動位置調整等を容易に行うことを可能とする。【解決手段】  吐出部は、複数のインク吐出ヘッド１に対して低温流体の供給経路および排出経路を並列式でなく直列式にし、隣接するインク吐出ヘッド１の間をつなぐ低温流体直列用配管１５を設け、両側のインク吐出ヘッド１に低温流体ヘッド供給配管２と低温流体ヘッド排出配管３を接続した。このように、低温流体直列用配管１５を複数のインク吐出ヘッド１に対して直列数珠繋ぎ状に接続することで、複数のインク吐出ヘッドを１本の冷却配管系統により冷却することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出ユニットに搭載された複数のインク吐出ヘッドに低温流体を循環させて冷却するインク吐出ヘッド冷却方法であって、
前記低温流体を循環させる配管を複数のインク吐出ヘッドに数珠繋ぎ状に直列接続し、インク吐出ヘッドの数より少ない数の冷却配管系統で冷却を行う、
ことを特徴とするインク吐出ヘッド冷却方法。
【請求項２】
前記冷却配管系統が１本であることを特徴とする請求項１記載のインク吐出ヘッド冷却方法。
【請求項３】
複数のインク吐出ヘッドを搭載したインク吐出ユニットと、
前記複数のインク吐出ヘッドに低温流体を循環させて冷却するインク吐出ヘッド冷却手段と、
前記複数のインク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段とを有し、
前記インク吐出ヘッド冷却手段は、前記低温流体を循環させる配管を複数のインク吐出ヘッドに数珠繋ぎ状に直列接続し、インク吐出ヘッドの数より少ない数の冷却配管系統で冷却を行う、
ことを特徴とするインク吐出装置。
【請求項４】
前記冷却配管系統が１本であることを特徴とする請求項３記載のインク吐出装置。
【請求項５】
前記冷却配管系統が隣接するインク吐出ヘッドを繋ぐ低温流体直列用配管と、前記低温流体直列用配管で繋がれた複数のインク吐出ヘッドのうちの先頭のインク吐出ヘッドに接続される低温流体ヘッド供給配管と、最後尾のインク吐出ヘッドに接続された低温流体ヘッド排出配管とを有することを特徴とする請求項３記載のインク吐出装置。
【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を形成するのに用いるようなインク吐出装置に関し、特にインク吐出ヘッドを冷却する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、カラーフィルターを例にとって説明する。
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という）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、フォトリソ方式という）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。
【０００３】
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角を超えるようなサイズの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。
【０００４】
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。
この方式では、インク吐出ヘッドを用いてブラックマトリクス（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、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、塗工材料も必要最小量であり、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。
【０００５】
このインク吐出方式において、インクを吐出するためのインク吐出ヘッドは通常複数個搭載されており、それぞれのインク吐出ヘッドはインク吐出時の発熱を抑えるために、冷却機構を備えていることが多い。冷却方法として最も一般的な方法は、インク吐出ヘッドのボディー内部に低温流体を貯留するためのマニホールドを設け、その内部に外部から低温流体を供給・排出して、強制循環させることで冷却を行う方法である（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図４は従来技術によるインク吐出装置の吐出部の構成を示す斜視図である。
図示のように、この吐出部は、インク吐出ヘッド１、低温流体ヘッド供給配管２、低温流体ヘッド排出配管３、インク供給配管４、信号ケーブル５、微調機構部６、幅方向調整機構７、回転方向調整機構８、低温流体分配供給器９、低温流体分配排出器１０、インク分配器１１、低温流体供給口１２、低温流体排出口１３、インク分配器供給バルブ１４、信号ケーブル集約配管１６、信号基板ユニット１８、インク吐出ユニット１９等を有して構成されている。
【０００７】
このインク吐出方式では、インク吐出部１７は、主に分配ユニット２０とインク吐出ヘッド１及びそれらを接続する配管・ケーブル類から構成されている。分配ユニット２０はインク分配器１１、低温流体分配供給器９、低温流体分配排出器１０より構成され、低温流体供給口１２より低温流体分配供給器９に供給された低温流体は、低温流体ヘッド供給配管２を通ってインク吐出ヘッド１に供給され、低温流体ヘッド排出配管３を通って低温流体分配排出器１０に排出することで、インク吐出ヘッド１の継続的な冷却を行うことができる。
【特許文献１】特開２００１−３４３５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述したように基板の大型化が進むと、作業時間の短縮のためにインク吐出ヘッド１の数を増やす必要があり、低温流体ヘッド供給配管２及び低温流体ヘッド排出配管３の本数も増加することとなる。また、インク吐出ヘッド１には配管以外に、インク分配器１１よりインクを供給するためのインク供給配管４や駆動信号を電送するための信号ケーブル５も接続されるため、それらの本数も増加することから、インク吐出部１７近傍の空間は非常に煩雑となる。その結果、それぞれの配管・ケーブル類の取回し及び脱着は非常に困難であった。
更にまた、インク吐出ヘッド１は各々の位置を微調整するための微調機構部６に固定されおり、インク吐出部１７近傍の空間が煩雑になると、それらの微調整を手動で行うことも非常に困難であった。
【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、その目的とするところは、インク吐出部近傍における空間の煩雑化を抑制することで、それぞれの配管やケーブル類の取回し及び脱着、インク吐出ヘッドの手動位置調整等を容易に行うことが可能なインク吐出ヘッド冷却方法及び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】
上述の目的を達成するため、本発明のインク吐出ヘッド冷却方法は、インク吐出ユニットに搭載された複数のインク吐出ヘッドに低温流体を循環させて冷却するインク吐出ヘッド冷却方法であって、前記低温流体を循環させる配管を複数のインク吐出ヘッドに数珠繋ぎ状に直列接続し、インク吐出ヘッドの数より少ない数の冷却配管系統で冷却を行うことを特徴とする。
また本発明のインク吐出装置は、複数のインク吐出ヘッドを搭載したインク吐出ユニットと、前記複数のインク吐出ヘッドに低温流体を循環させて冷却するインク吐出ヘッド冷却手段と、前記複数のインク吐出ヘッドにインクを供給するインク供給手段とを有し、前記インク吐出ヘッド冷却手段は、前記低温流体を循環させる配管を複数のインク吐出ヘッドに数珠繋ぎ状に直列接続し、インク吐出ヘッドの数より少ない数の冷却配管系統で冷却を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のインク吐出ヘッド冷却方法及びインク吐出装置によれば、複数のインク吐出ヘッドを搭載するインク吐出ユニットにおいて、低温流体を循環させる配管を複数のインク吐出ヘッド間で直列数珠繋ぎ状に接続することで、インク吐出ユニット内部における空間の煩雑化を抑制することができ、それぞれの配管やケーブル類の取回し及び脱着、インク吐出ヘッドの手動位置調整等を容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の実施の形態に係るインク吐出部の構成を示す斜視図である。
また、図２は図１に示すインク吐出部が設けられたインク吐出装置の構成を示す斜視図である。なお、図４と共通の構成については同一符号を付して説明する。
図１に示すように、この吐出部は、インク吐出ヘッド１、低温流体ヘッド供給配管２、低温流体ヘッド排出配管３、インク供給配管４、信号ケーブル５、微調機構部６、幅方向調整機構７、回転方向調整機構８、インク分配器１１、インク分配器供給バルブ１４、低温流体直列用配管１５、信号ケーブル集約配管１６、信号基板ユニット１８、インク吐出ユニット１９等を有して構成されている。
【００１３】
この吐出部は、複数のインク吐出ヘッド１に対して低温流体の供給経路および排出経路を並列式でなく直列式にしたものであり、図４で示した分配ユニット２０の低温流体分配供給器９、低温流体分配排出器１０、低温流体供給口１２、および低温流体排出口１３が排除され、インク分配器１１単体の構成となっている。
また、隣接するインク吐出ヘッド１の間をつなぐ低温流体直列用配管１５が新たに設けられ、両側のインク吐出ヘッド１に低温流体ヘッド供給配管２と低温流体ヘッド排出配管３が接続されている。
したがって、低温流体は、低温流体ヘッド供給配管２を通って先頭のインク吐出ヘッド１に供給され、低温流体直列用配管１５を通って隣接するインク吐出ヘッドに順次供給され、最後のインク吐出ヘッド１から低温流体ヘッド排出配管３を通って排出される。
このように、低温流体直列用配管１５を複数のインク吐出ヘッド１に対して直列数珠繋ぎ状に接続することで、複数のインク吐出ヘッドを１本の冷却配管系統により冷却することが可能となる。
【００１４】
なお、インクの分配や供給については図４に示す従来例と同様であり、インク分配器供給バルブ１４よりインク分配器１１に供給されたインクはインク供給配管４を通ってインク吐出ヘッド１に供給される。
また、インク吐出ヘッド１へ駆動信号を電送するための信号ケーブル５は、信号ケーブル集約配管１６により纏めて上位基板に接続される。
また、それぞれのインク吐出ヘッド１は微調機構部６に固定されており、微調機構部６に備えられた幅方向調整機構７及び回転方向調整機構８により、手動で位置の微調整を行うことが可能である。
【００１５】
次に図２に示すように、本例のインク吐出装置は、主にガラス基板４３を搬送するための精密ステージ４４とインクをガラス基板４３に塗工するためのインク吐出ユニット１９から構成されている。精密ステージ４４は架台４６に設けられた駆動機構４５により、ガラス基板４３を水平移動することができる。また、塗工前にインクを予備吐出するためのインク予備吐出スペース４７が設けられている。
インク吐出ユニット１９は、架台４６上のフレーム４２に設けられた駆動機構４１により、精密ステージ４４の移動方向に対して垂直な方向に移動することが可能である。
また、インク吐出ユニット１９は内部に各吐出色毎のインク吐出部１７を備えており、その上部には各色毎に信号基板ユニット１８が搭載され、信号ケーブル集約配管１６が接続されている。
【００１６】
低温流体循環装置２１は各色毎に設置されており、低温流体ヘッド供給配管２によって各色の先頭のインク吐出ヘッドに接続され、各色の最後尾のインク吐出ヘッドより低温流体ヘッド排出配管３によって再び低温流体循環装置２１に接続される。低温流体の循環系統には、低温流体供給バルブ２２と低温流体返還バルブ２３が設けられている。
インク吐出ユニット１９の内部に各色毎に備えられたインク分配器１１へインクを供給するためのインク供給系統は、主に供給タンク３４、ポンプ２７、圧力制御装置２５から構成される。供給タンク３４とポンプ２７の間にはポンプ供給バルブ３０とフィルター２９が設けられている。また、ポンプ２７と圧力制御装置２５の間にはポンプ吐出バルブ２８が設けられている。更に、ポンプ２７の内部に溜まったエアーはポンプエアーベントバルブ２６により、圧力制御装置２５の内部に溜まったエアーは圧力制御装置エアーベントバルブ２４により、接続されている廃液タンク３５に排出する。
供給タンク３４にはエアー加圧を行うための加圧バルブ３１とレギュレーター３２、圧力表示器３３が接続されている。
【実施例１】
【００１７】
次に本発明のインク吐出装置の実施例として、ブラックマトリックスパターニング基板にレッド、グリーン、ブルーの３色のインクを塗工する場合を説明する。
まず、塗工するインクは市販品を用い、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のブラックマトリックパターニング品を用いた。
以下に実際の動作を詳細に示す。
まず、塗工前の事前準備として、各色毎に複数のインク吐出ヘッド１を微調機構部６に固定し、インク供給配管４、低温流体ヘッド供給配管２、低温流体直列用配管１５、低温流体ヘッド排出配管３及び信号ケーブル５を接続する。その際、従来の方式と比較して低温流体ヘッド供給配管２及び低温流体ヘッド排出配管３の本数が極端に減少し、なおかつ、低温流体分配供給器９及び低温流体分配排出器１０が不要となり、そのスペースが空いたため、インク吐出ユニット１９内部の煩雑具合が緩和されて、それぞれの配管及びケーブルの着脱、取回しが非常に容易であった。
【００１８】
配管及びケーブルの接続が終了したら、各色毎にインク吐出ヘッド１の位置調整を行う。微調機構部６の幅方向調整機構７及び回転方向調整機構８により、各インク吐出ヘッド１を所望の位置に微調整する。その際、前述した通りインク吐出ユニット１９内部の煩雑具合が緩和されたことで、手動による微調整が非常に容易であった。なお、今回の実施例では、インク吐出ヘッドの微調整を手動で行ったが、モーター駆動等を用いて自動で行う方法もある。
次に、塗工するインクを各色毎にインク吐出ヘッド１へ供給する。まず供給タンク３４にインクを充填し、加圧バルブ３１を開いてエアーを供給タンク３４内に供給して、レギュレーター３２と圧力表示器３３にてタンク内圧力を調整する。本実施例では圧力を２０ｋＰａに設定した。
【００１９】
次にポンプ供給バルブ３０を開きながらポンプ２７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２７の内部にインクを供給する。この時、フィルター２９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２７の内部にインクが充填されたらポンプ供給バルブ３０を閉じてポンプエアーベントバルブ２６を開き再びポンプ２７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３５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数回繰り返す。
次に再度ポンプ２７にインクを充填し、ポンプ吐出バルブ２８を開きながらポンプ２７を作動させることで、圧力制御装置２５にインクを供給する。圧力制御装置２５の内部にインクが充填されたらポンプ吐出バルブ２８を閉じて圧力制御装置エアーベントバルブ２４を開き、圧力制御装置２５を作動させて、圧力制御装置内部に溜まったエアーを廃液タンク３５に排出する。この動作を圧力制御装置内部のエアーが完全に抜けるまで数回繰り返す。
【００２０】
圧力制御装置内部のエアーが完全に抜けたら、インク分配器供給バルブ１４を開いて、圧力制御装置２５を作動させて、インク分配器１１及びインク吐出ヘッド１へインクを供給する。
これらの動作をレッド、グリーン、ブルーと３色行い、各色共にインクの供給配管系統全てにインクが充填されたらインク供給系統の準備は終了となる。
次に各色毎に低温流体循環装置２１の温度を設定し、低温流体供給バルブ２２と低温流体返還バルブ２３を開いて、低温流体を各インク吐出ヘッド１へ循環供給させる。インク吐出ヘッド近傍が設定温度に達したら、低温流体の循環系等の準備は終了となる。本実施例では、低温流体に純水を、また設定温度はレッド・グリーン・ブルー共に３０°Ｃに設定した。
【００２１】
なお本実施例では、各色毎に１系統の冷却配管系統を設けたが、３色で１系統、或いは１色で２系統使用しても良い。
また、冷却配管系統の上流側のインク吐出ヘッドと下流側のインク吐出ヘッドで温度差が生じインク吐出量に差が見られる場合は、インク吐出ヘッドの駆動信号を調整し、インク吐出量を調整することが可能である。
以上で塗工前の事前準備は終了となる。
【００２２】
次に実際の塗工過程を図３を用いて説明する。
まず、図３の（Ａ）に示す通り、精密ステージ４４とインク吐出ユニット１９は基板が搬送されるまでの待機時、それぞれステージ待機位置Ｙ１、インク吐出ユニット待機位置Ｘ１に位置する。ガラス基板４３が図示されない搬送ロボットによって精密ステージ４４上に載置されると、ガラス基板４３は精密ステージ４４上で真空吸着される。
そして、真空吸着が完了すると、図３の（Ｂ）に示す通り、インク吐出ユニット１９はインク塗工開始位置Ｘ２に水平移動する。移動が終了すると同時に、図３の（Ｃ）に示す通り、精密ステージ４４はステージ移動位置Ｙ２へと一定の速度で水平移動し、移動動作に伴ってインク吐出ユニット１９は搭載されたインク吐出ヘッド１より、まず最初にインク予備吐出スペース４７にインクを排出し、次いでガラス基板上に塗工していく。この際、圧力制御装置２５により微妙に圧力を変化させて塗工量を調整する。
【００２３】
なお、インク吐出ユニットの大きさやガラス基板のブラックマトリックスパターンによっては、一度のステージ移動で全てのパターンに塗工できないため、その場合は精密ステージ４４がステージ移動位置Ｙ２へ移動した後、インク吐出ユニット１９が直前に塗工した幅分だけインク吐出ユニット待機位置Ｘ１方向に移動し、再度精密ステージ４４がステージ待機位置Ｙ１に一定の速度で水平移動しつつインクの塗工を行う。この動作をガラス基板４３上の全てのブラックマトリックスパターンに３色のインクが塗工できるまで繰り返す。
【００２４】
また、図３の（Ｃ）で示す通り、全ての塗工が終了した時、インク吐出ユニット１９はインク塗工終了位置Ｘ３に移動しており、塗工終了と同時に再びインク吐出ユニット待機位置Ｘ１に移動する。精密ステージ４４は塗工終了時にステージ移動位置Ｙ２にいた際には、塗工終了と同時にステージ待機位置Ｙ１に移動することとなる。ステージ待機位置Ｙ１に移動が完了すると同時に、ガラス基板４３の真空吸着を解除し、図示されない搬送ロボットによって搬出され、次のガラス基板が投入されるまで待機する。
【００２５】
一方、塗工終了と同時にポンプ吐出バルブ２８を開き、予めポンプ２７の内部に貯留されているインクを圧力制御装置２５に供給する。供給が完了したらポンプ吐出バルブ２８を閉じ、ポンプ供給バルブ３０を開いてポンプ２７を作動させ、再びポンプ内部にインクを貯留する。
以上でガラス基板塗工の１サイクルが終了する。
なお、以上の例では、低温流体の循環系を１系統だけとした場合を説明したが、ヘッドの数よりも十分少なければ、複数の低温流体の循環系を設けてもよい。例えば２系統とした場合には、１系統よりは構成が複雑になるが、冷却効果は高くなることから、ヘッドの本数や作業性、冷却効果等を考慮して適宜選択することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係るインク吐出部の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインク吐出部が設けられたインク吐出装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示すインク吐出装置の動作を示す平面図である。
【図４】従来例に係るインク吐出部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１……インク吐出ヘッド、２……低温流体ヘッド供給配管、３……低温流体ヘッド排出配管、４……インク供給配管、５……信号ケーブル、６……微調機構部、７……幅方向調整機構、８……回転方向調整機構、９……低温流体分配供給器、１０……低温流体分配排出器、１１……インク分配器、１２……低温流体供給口、１３……低温流体排出口、１４……インク分配器供給バルブ、１５……低温流体直列用配管、１６……信号ケーブル集約配管、１８……信号基板ユニット、１９……インク吐出ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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