(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドに固着した固化汚れを除去するクリーニングを行い、さらにインク散布装置からインクジェットヘッドを取り外すことなくクリーニングを行なうことを目的とする。【解決手段】インクを下方に向けて噴射するノズル３０を１列に配列して設けたインクジェットヘッド２５により、基板１にインクを散布するインク散布ステージ１１と、インクジェットヘッド２５を洗浄する洗浄液４１を充填した洗浄液槽４０と、洗浄液４１に超音波を放射する超音波固定子５２とを備える超音波洗浄槽３５を設けたメンテナンスステージ１２と、を備えていることにより、強力に固着している固化汚れを確実にクリーニングすることができる。【選択図】  図５
2009214032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁液を下方に向けて噴射する噴射口を１列に配列して設けた噴射ヘッドにより、基板に前記懸濁液を散布する散布ステージと、
前記噴射ヘッドを洗浄する洗浄液を充填した洗浄液槽と、前記洗浄液に超音波を放射する超音波発振手段とを備える超音波洗浄槽を設けたメンテナンスステージと、
を備えたこと、を特徴とする懸濁液散布装置。
【請求項２】
前記メンテナンスステージの前記超音波洗浄槽は、前記洗浄液槽と、前記超音波を伝達するための超音波伝達媒体が充填され、前記超音波発振手段を内部に設けた超音波伝達槽との二段の槽により構成され、
前記超音波洗浄槽内部の前記超音波伝達媒体の液面位置に前記洗浄液槽を設けたこと、を特徴とする請求項１記載の懸濁液散布装置。
【請求項３】
前記散布ステージと前記メンテナンスステージとの間を往復移動し、前記噴射ヘッドが取り付けられるヘッド移動手段を備えたこと、を特徴とする請求項１記載の懸濁液散布装置。
【請求項４】
前記洗浄液槽に、この洗浄液槽に充填されている洗浄液を排出する洗浄液排出手段と、新たに洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備えたこと、を特徴とする請求項１または２記載の懸濁液散布装置。
【請求項５】
前記超音波洗浄槽に、
前記超音波伝達媒体の液面の高さを検出する液面検出手段と、
前記液面検出手段が、設定された上限位置を超過したときに前記超音波伝達媒体を排出する超音波伝達媒体排出手段と、
前記液面検出手段が、設定された下限位置を下回ったときに前記超音波伝達媒体を供給する超音波伝達媒体供給手段と、
を設けたこと、を特徴とする請求項２記載の懸濁液散布装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の懸濁液散布装置を備えたこと、を特徴とするフラットパネルディスプレイの製造装置。
【請求項７】
請求項６記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の懸濁液散布装置を備えたこと、を特徴とする太陽電池の製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の太陽電池の製造装置により製造された太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子を混在させた懸濁液を基板に散布する複数の噴射口を備えた噴射ヘッドをクリーニングする懸濁液散布装置、この懸濁液散布装置を適用したフラットパネルディスプレイの製造装置、このフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ、懸濁液散布装置を適用した太陽電池の製造装置、この懸濁液散布装置により製造された太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイとしての液晶ディスプレイは、ガラス等の透明薄板からなるＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを接合させたものから構成され、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間にはセルギャップと呼ばれる微小な隙間が形成される。セルギャップは複数のスペーサビーズの凝集体からなるスペーサにより確保され、この空間に液晶が封入される。スペーサは粒径が３〜５μｍの球状とした微小粒子からなり、ＴＦＴ基板又はカラーフィルタ基板の何れか一方に多数分散した配置を行う。
【０００３】
スペーサは基板上のブラックマトリクス領域に限定的に配置される。このために、スペーサビーズを溶剤に均一に分散させた懸濁液からなるスペーサインクを用いて、ブラックマトリクス領域にスペーサインクを着弾させるようにして散布している。スペーサインクを供給する方式としてはインクジェット方式が採用されている。インクジェット方式は、微小なノズルを１列に複数配列したインクジェットヘッドからなるインクジェットヘッドを用いて、各ノズルから基板に向けてスペーサインクの液滴を噴射するようにしているものが一般的である。
【０００４】
インクジェット方式では、インクジェットヘッドからのインクの吐出状態を良好にするために、定期的にインクジェットヘッドのクリーニングを行う。この種のクリーニング技術としては、例えば特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１では、各ノズルに対して局所的にインクの吸引除去を行う局所吸引手段を備え、この局所吸引手段をノズルの配列方向に移動させて、各ノズルのクリーニングを行っている。
【特許文献１】特開平５−２０１０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェットヘッドの各ノズルからインクを繰り返して噴射すると、インクの一部が液膜となってインクジェットヘッドに付着する。インクにはスペーサビーズが混在されており、また粘度の高い液体であるため、インクジェットヘッドに付着したインクが乾燥すると、インクが蒸発してスペーサビーズが固化汚れとなってインクジェットヘッドに固着する。また、各ノズルから繰り返しインクが噴射されることにより、インクジェットヘッドに固着した固化汚れに新たなインクが付着し、固化汚れが堆積して塊となって成長していく。この固化汚れがノズルの一部を塞いだ場合にはインクの吐出方向を変化させ、またノズルの全部を塞いだ場合にはインクの不吐出状態となる。
【０００６】
従って、インクジェットヘッドのクリーニングを行って、インクの吐出状態を良好にする。特許文献１では、ノズルに対して局所吸引を行なっているため、液膜状態となって付着している液膜の除去には好適であるが、インクジェットヘッドに固着している固化汚れのクリーニングには不適である。
【０００７】
固化汚れは強い密着力でインクジェットヘッドに固着しているため、固化汚れに洗浄液を供給して溶解力を作用させて、さらに衝撃力や剥離力等の物理的なエネルギーを固化汚れに与えて洗い流すようにする。このため、インクジェットヘッドを一度インク散布装置から取り外してから、洗浄装置等により強力にクリーニングを行なうようにしている。そして、クリーニングが終了した後に、インク散布装置に装着して再びインクの散布作業が行われる。基板上に散布されるインクは、ブラックマトリクス領域に限定的に着弾させなければならず、非常に高い着弾精度が要求されため、インクジェットヘッドを装着する際には、極めて厳格な位置に取り付ける必要がある。この調整作業に多くの時間を要し、生産効率が低下してしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、インクジェットヘッドに固着した固化汚れを除去するクリーニングを行い、さらにインク散布装置からインクジェットヘッドを取り外すことなくクリーニングを行なうことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１の懸濁液散布装置は、懸濁液を下方に向けて噴射する噴射口を１列に配列して設けた噴射ヘッドにより、基板に前記懸濁液を散布する散布ステージと、前記噴射ヘッドを洗浄する洗浄液を充填した洗浄液槽と、前記洗浄液に超音波を放射する超音波発振手段とを備える超音波洗浄槽を設けたメンテナンスステージと、を備えたこと、を特徴とする。
【００１０】
この懸濁液散布装置によれば、メンテナンスステージに超音波洗浄槽を設けて、噴射ヘッドの超音波洗浄を行っているため、超音波のキャビテーション効果により、固化汚れに対して強い溶解力及び剥離力を作用させることができ、噴射ヘッドに強力に密着している固化汚れを確実に洗い流すことができる。
【００１１】
本発明の請求項２の懸濁液散布装置は、請求項１記載の懸濁液散布装置において、前記メンテナンスステージの前記超音波洗浄槽は、前記洗浄液槽と、前記超音波を伝達するための超音波伝達媒体が充填され、前記超音波発振手段を内部に設けた超音波伝達槽との二段の槽により構成され、前記超音波洗浄槽内部の前記超音波伝達媒体の液面位置に前記洗浄液槽を設けたこと、を特徴とする。
【００１２】
この懸濁液散布装置によれば、洗浄液槽と超音波伝達槽との二段構成にしていることにより、噴射ヘッドを洗浄する洗浄液を大幅に少なくすることができる。超音波発振手段から放射された超音波により効果的にキャビテーションを発生させるためには、超音波発振手段と噴射ヘッドとの間隔をある程度設けなければならない。キャビテーション効果を発生させるのは、噴射ヘッドの周辺だけでよいため、噴射ヘッドに形状が近い小型の洗浄液槽と超音波伝達媒体が充填された大型の超音波伝達槽との二段構成にして、超音波を伝達するために必要な距離の大部分を大型の超音波伝達槽に担わせることができるようになる。従って、洗浄液は小型の洗浄液槽に充填されるため、洗浄液の使用量を大幅に低減することができるようになる。
【００１３】
本発明の請求項３の懸濁液散布装置は、請求項１記載の懸濁液散布装置において、前記散布ステージと前記メンテナンスステージとの間を往復移動し、前記噴射ヘッドが取り付けられるヘッド移動手段を備えたこと、を特徴とする。
【００１４】
この懸濁液散布装置によれば、散布ステージとメンテナンスステージとの間を往復動作するヘッド移動手段に噴射ヘッドを取り付けているため、噴射ヘッドを取り外すことなく、散布ステージからメンテナンスステージに移行してクリーニングを行い、そしてクリーニング完了後に散布ステージに復帰させることができる。従って、噴射ヘッドの装着作業を行わないことから、調整作業が必要なく、生産効率が大幅に向上する。
【００１５】
本発明の請求項４の懸濁液散布装置は、請求項１または２記載の懸濁液散布装置において、前記洗浄液槽に、この洗浄液槽に充填されている洗浄液を排出する洗浄液排出手段と、新たに洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備えたこと、を特徴とする。
【００１６】
この懸濁液散布装置によれば、洗浄液を入れ替えるための排出手段と供給手段とを備えているため、噴射ヘッドの洗浄を行ったときに粒子が洗浄液に分散したとしても、洗浄液を入れ替えることにより、次に噴射ヘッドの洗浄を行うときには、粒子が含まれていない洗浄液で洗浄を行うことができるようになる。特に、前述したように、洗浄液槽を小型の槽としたことで、洗浄液の入れ替えを行うときの洗浄液の量を大幅に少なくしているため、排出手段と供給手段とによる迅速に液の入れ替えを行うことができるようになる。
【００１７】
本発明の請求項５の懸濁液散布装置は、請求項２記載の懸濁液散布装置において、前記超音波洗浄槽に、前記超音波伝達媒体の液面の高さを検出する液面検出手段と、前記液面検出手段が、設定された上限位置を超過したときに前記超音波伝達媒体を排出する超音波伝達媒体排出手段と、前記液面検出手段が、設定された下限位置を下回ったときに前記超音波伝達媒体を供給する超音波伝達媒体供給手段と、を設けたこと、を特徴とする。
【００１８】
この懸濁液散布装置によれば、超音波伝達槽と洗浄液槽との二段構成にしたときに、超音波伝達媒体の液面の高さを検出し上限位置（洗浄液槽の上面よりも若干低い位置）を超過したときには超音波伝達媒体を排出し、下限位置（洗浄液槽の下面よりも若干高い位置）を下回ったときには超音波伝達媒体を供給することにより、液面を適切な位置にコントロールすることができる。
【００１９】
本発明の請求項６のフラットパネルディスプレイの製造装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の懸濁液散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項７のフラットパネルディスプレイは、請求項６記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたことを特徴としている。
【００２０】
噴射ヘッドとしてスペーサビーズを混在させたインクを噴射する噴射ヘッドとして用いたときには、フラットパネルディスプレイを製造する製造装置に懸濁液散布装置を適用することができる。この場合の懸濁液は、ブラックマトリクス領域に分散配置させるスペーサビーズを混在させたインクとなる。フラットパネルディスプレイとしては、他に、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等を適用することができる。
【００２１】
本発明の請求項８の太陽電池は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の懸濁液散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項９の太陽電池は、請求項８記載の太陽電池の製造装置により製造されたことを特徴としている。
【００２２】
噴射ヘッドとして金属粒子等を混在させた懸濁液を噴射する噴射ヘッドとして用いたときには、太陽電池を製造する製造装置に懸濁液散布装置を適用することができる。太陽電池は、パネルセル内の発電電気を外部へ取り出すための金属配線や金属膜、太陽光を電気に変換するためのシリコン膜、ＩＴＯ（透明導電膜）等をガラス基板上に形成する。このときに、ナノ単位の金属粒子を懸濁液に混在させて、噴射ヘッドから懸濁液を噴射させ、ガラス基板上に金属膜の形成や金属配線の描画等を行うことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、噴射ヘッドのクリーニングを超音波洗浄により行なっていることから、噴射ヘッドに強力に固着している固化汚れを確実に洗い流すことができるようになる。また、超音波伝達層を超音波の伝達領域として、洗浄液槽をキャビテーション発生領域として、領域を分割した二槽構造としているため、洗浄液の使用量を大幅に削減することができ、液の入れ替えを速やかに完了することができる。そして、ヘッド移動制御手段が、散布ステージとクリーニングステージとの間を噴射ヘッドが移行するように制御しているため、噴射ヘッドを装着したまま超音波洗浄を行った後に、散布ステージに復帰させることができる。従って、固化汚れに対して強力なクリーニングを行なったとしても、短時間で復帰することができることから、生産効率を大幅に向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下においては、フラットパネルディスプレイの１つである液晶ディスプレイの製造装置を例示して、ヘッドクリーニング装置を説明したものである。従って、噴射ヘッドはインクジェットヘッドとして、懸濁液はインクとして、懸濁液中の粒子はスペーサビーズとして説明しているが、これに限定されない。例えば、太陽電池の製造装置に適用する場合には、懸濁液中に混在される粒子はナノ単位の金属粒子となる。
【００２５】
図１において、基板１はガラス等の透明性の薄板ある。基板１としては、ＴＦＴ回路が形成されたＴＦＴ基板やカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板を適用することができるが、ここでは、基板１はカラーフィルタ基板であるものとして説明する。基板１は、主に画素領域２とブラックマトリクス領域３とを有している。画素領域２はＲＧＢの各色の画素を構成する画素領域であり、画素領域２の間はブラックマトリクス領域３により区画形成されている。ブラックマトリクス領域３にはスペーサ４が格子状に均一に散布され、スペーサ４によりカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とが接合されたときに、所定間隙となるセルギャップを形成する。そして、スペーサ４により形成される両基板の間の隙間に液晶を封入することにより液晶パネルが形成される。スペーサ４は、カラーフィルタ基板側だけではなく、ＴＦＴ基板側に形成するものであってもよい。
【００２６】
図２にインク散布装置１０を示す。インク散布装置１０は、インクの散布動作を行なうためのインク散布ステージ１１と、クリーニングを行うためのクリーニングステージ１２とに分かれている。基板１に対してインクの散布を行うインク散布ステージ１１は、搬送テーブル２０とリニアモータ手段２１とＸ軸ガイド２２とＹ軸ガイド２３とインクジェット機構２４とを主に有している。インクジェット機構２４は、インクジェットヘッド２５とヘッド移動機構２６とヘッド上下機構２７とヘッド回転機構２８と揺動機構２９とを有して概略構成している。図２では、１つのインクジェットヘッドを設けた例を示しているが、インクジェットヘッドは複数であってもよい。
【００２７】
基板１は搬送テーブル２０に載置されて、真空吸着手段等で固定的に保持されている。そして、搬送テーブル２０はリニアモータ手段２１によりＸ軸ガイド２２に沿って図中のＸ方向に搬送される。搬送テーブル２０にはリニアモータ手段２１のエンコーダ付きのモータ可動子２１Ｍが具備されており、またインク散布ステージ１１のベースにはリニアモータ手段２１の固定子２１Ｆが固定されている。モータ可動子２１Ｍにより、所定ピッチで搬送テーブル２０がＸ方向に搬送される。
【００２８】
インクジェット機構２４は、制御装置Ｍ１に電気的に接続されており、制御装置Ｍ１からの指令により、ヘッド移動機構２６やヘッド上下機構２７、ヘッド回転機構２８、揺動機構２９等の各種制御を行なう。制御装置Ｍ１はコンピュータＭ２に接続されており、制御装置Ｍ１から出力される指令の内容を変更等することができるようになっている。インクジェットヘッド２５のヘッド移動機構２６は、搬送テーブル２０を跨ぐように門型をしたＹ軸ガイド２３に装着され、インクジェット機構２４全体がＹ軸ガイド２３に沿ってＹ方向に移動可能な構成となっている。ヘッド上下機構２７は上下にインクジェットヘッド２５を昇降させる機構であり、ヘッド回転機構２８はインクジェットヘッド２５を任意の角度で回転させる機構である。
【００２９】
インクジェットヘッド２５は、図３に示すように、噴射口としての多数の微小なノズル３０を所定のピッチ間隔で配列したものから構成し、各ノズル３０からスペーサビーズ入りの一定量のインクを下方に向けて間欠的に噴射する。各ノズル３０は、図４に示すように、チャンバピース３１と、圧電素子からなるアクチュエータ３２とを備えている。アクチュエータ３２に電圧を印加すると、図４の二点鎖線で示すように、アクチュエータ３２が変形して、チャンバピース３１が拡張する。その結果、図示しないインクを充填したインクタンクからインクがチャンバピース３１に吸い込まれる。そして、アクチュエータ３２への電圧の印加を停止すると、元の状態に復元して、チャンバピース３１の容積が減少して、その分のインクがノズル３０から噴射される。
【００３０】
クリーニングステージ１２について説明する。クリーニングステージ１２はインクジェットヘッド２５のクリーニングを行なうステージであり、超音波洗浄槽３５をクリーニングステージ１２に設けている。図５乃至図７に示すように、超音波洗浄槽３５は、洗浄液槽４０と超音波伝達槽５０との二段構成になっている。洗浄液槽４０はインクジェットヘッド２５のサイズに適した小型の槽であり、細長の形状をした槽になっており、槽の深さはインクジェットヘッド２５とほぼ同程度の浅い槽になっている。洗浄液槽４０にはインクジェットヘッド２５を洗浄するための洗浄液４１が充填されている。洗浄液４１としては、ＩＰＡやエチレングリコール等を使用することができるが、インクジェットヘッド２５から噴射されるインクと同じインクを洗浄液４１として使用することが望ましい。ただし、インクジェットヘッド２５から噴射するインクはスペーサビーズを分散させているが、洗浄液４１にはスペーサビーズを分散させない液体のみのインクを使用するものとする。
【００３１】
洗浄液槽４０は、洗浄液４１を排出するための洗浄液排出口４２と、洗浄液４１を供給するための洗浄液供給口４３とを備えている。洗浄液排出口４２は排出配管４４に接続され、洗浄液供給口４３は供給配管４５に接続されている。排出配管４４は排出ポンプ４６とフィルタ４７とを備えており、洗浄液槽４０の洗浄液４１を吸引して、不純物をフィルタ４７により除去する。不純物としては、主にスペーサビーズ等の粒子がある。排出配管４４の一端は、回収タンク４８の液面の上部位置に臨んでおり、不純物が除去された洗浄液４１は回収タンク４８に回収される。回収タンク４８の洗浄液４１には供給配管４５の一端が浸漬されており、この供給配管４５には供給ポンプ４９を設けている。供給ポンプ４９の吸引作用により、回収タンク４８に回収されている不純物が除去された洗浄液４１が、洗浄液供給口４３から再び洗浄液槽４０に戻される。以上により、洗浄液４１の液循環系が構成される。
【００３２】
超音波伝達槽５０について説明する。超音波伝達槽５０は、洗浄液槽４０よりも大型の槽であり、内部に超音波伝達媒体としての純水５１が充填されている。また、超音波伝達槽５０の下部には超音波固定子５２を備えており、純水５１の液面位置に洗浄液槽４０を設けている。洗浄液槽４０は長手方向の端部において、それぞれ支持部材５３により支持・固定されて、洗浄液槽４０の深さ方向においてほぼ中間に純水５１の液面が位置するような関係で固定されている。
【００３３】
純水５１は、超音波固定子５２から放射される超音波を洗浄液槽４０に伝達するための媒体であるが、超音波の伝達に適した媒体であれば、純水以外の任意の媒体を適用することができる。ただし、純水５１はあくまでも超音波を伝達する媒体であり、実際に超音波による洗浄を行うのは洗浄液４１である。このため、キャビティを発生させないために、純水５１には脱気した媒体を用いることが望ましい。超音波固定子５２は、多数の超音波振動子を備えた超音波発振手段であり、各超音波振動子は上方に向けて超音波を放射する。従って、超音波固定子５２から放射された超音波は、純水５１を介して、洗浄液槽４０の内部の洗浄液４１にまで伝達される。純水５１は脱気した媒体であるためキャビテーションは発生せず、洗浄液槽４０に充填された洗浄液４１でキャビテーションが発生する。
【００３４】
超音波伝達槽５０には、純水排出口５４と純水供給口５５とを設けてあり、それぞれ配管に接続されている。純水排出口５４からは純水５１を排出できるようになっており、純水供給口５５からは純水５１を供給できるようになっている。純水排出口５４及び純水供給口５５に接続される各配管にポンプ、フィルタ、回収タンクを設けておくことにより、洗浄液４１と同様に純水５１を循環式の入れ替え機構とすることができる。
【００３５】
また、超音波伝達槽５０の側部には液面検出槽５６を設けている。液面検出槽５６は、連通管５７と検出センサ５８と純水排出口５９とを備えており、連通管５７において超音波伝達槽５０と液面検出槽５６とは連通している。従って、液面検出槽５６の水位と超音波伝達槽５０の水位とは一致する。検出センサ５８は、純水５１の液面の高さを検出するためのセンサであり、フロートと磁石とを用いて液面を検出するセンサや一対の導電性電極を用いて液面を検出するセンサ等の任意のセンサを適用することができる。検出センサ５８が液面検出槽５６の液面の高さを検出することで、超音波伝達槽５０の液面の高さを検出することができる。また、液面検出槽５６に溜まった純水５１を排出するための純水排出口５９を設けてある。
【００３６】
次に、洗浄液槽４０の洗浄液４１の液循環系について説明する。洗浄液槽４０において、インクジェットヘッド２５は洗浄液４１に浸漬して超音波洗浄がされて固化汚れが洗浄されるが、洗浄時に剥離されたスペーサビーズは洗浄液４１に分散してしまい、また超音波洗浄を行っているために洗浄液４１の内部で攪拌された状態になる。従って、次にインクジェットヘッド２５の超音波洗浄を行うときには、スペーサビーズが混じった洗浄液４１により洗浄を行うことになる。そうすると、インクジェットヘッド２５に再度スペーサビーズ入りの洗浄液４１が付着し、これが乾燥して固化汚れとなった固着してしまう。
【００３７】
このために、洗浄液槽４０には洗浄液４１の入れ替えを行なうための液循環系を設けている。洗浄液４１にスペーサビーズが分散されたときには、洗浄液排出口４２より洗浄液４１を排出し、スペーサビーズが混ざっていない新たな洗浄液４１を洗浄液供給口４３から供給することにより、常にスペーサビーズが混ざっていない洗浄液４１によりインクジェットヘッド２５の洗浄を行うことができる。特に、洗浄液排出口４２から排出された洗浄液４１は、フィルタ４７によりスペーサビーズが除去されて回収タンク４８に回収され、再び洗浄液槽４０に戻すような循環式の機構を採用しているため、洗浄液４１の再利用を図ることができる。
【００３８】
洗浄液槽４０の洗浄液４１の入れ替えのタイミングとしては、インクジェットヘッド２５にスペーサビーズが再付着することを回避するという観点から、１回の超音波洗浄を行うたびに行なうことが望ましい。１回の洗浄を行ったときには、綺麗な洗浄液４１に交換して、スペーサビーズが再付着しないようにする。特に、超音波伝達槽５０と洗浄液槽４０との二段構成にすることにより、洗浄液槽４０を小型の槽にしているため、洗浄液槽４０に充填される洗浄液４１の量は非常に少ない。このため、液の交換を速やかに完了することができるため、生産効率が低下するおそれもない。なお、液循環系を用いているのは、洗浄液４１にスペーサビーズを分散させていないインクを用いているからであり、ＩＰＡやエチレングリコール等を洗浄液４１として用いる場合には、液循環系を用いて再利用を図るのではなく、一度使用した洗浄液を排液として処理する。
【００３９】
次に、超音波洗浄槽３５の洗浄液槽４０と超音波伝達槽５０との二段構成について説明する。超音波固定子５２とインクジェットヘッド２５とが直近に位置していると、超音波の伝搬効率が悪くなり、効果的にキャビテーションを発生させることができなくなる。例えば、超音波固定子５２の近傍でキャビテーションが発生すると、発生したキャビテーションの作用により超音波固定子５２の超音波振動子に影響を与え、超音波の放射能力が低下するといったことがある。このため、ある程度の間隔を設ける必要がある。そこで、超音波固定子５２とインクジェットヘッド２５との間隔を広げるために、洗浄液槽４０を大型化することにより、例えば超音波伝達槽５０の全部を洗浄液４１により充填することにより、効果的にキャビテーションを発生させることは可能である。しかし、この場合には大量の洗浄液４１を必要とし、また洗浄液４１を液循環系により循環可能にしているため、大量の洗浄液４１を入れ替えなければならなくなる。その結果、液の入れ替えに大幅な時間を要し、生産効率が大きく低下するというデメリットもある。
【００４０】
そこで、洗浄液槽４０をキャビテーション発生領域として狭小の領域に設定し、超音波伝達槽５０を伝達領域として広範な領域として設定する。キャビテーション発生領域としては、インクジェットヘッド２５のヘッド面およびノズル３０の内部を洗浄するのに必要最小限の領域でよいため、洗浄液槽４０は限定的な狭小な領域、例えばインクジェットヘッド２５と同程度または若干大きいサイズを有するものであればよい。一方、伝達領域としての超音波伝達槽５０は、キャビテーションを発生させるために必要な距離を確保するために、大型の槽として構成する。インクジェットヘッド２５から洗い落とされたスペーサビーズは、洗浄液槽４０の槽により区画形成されているため、純水５１に混じることはない。従って、インクジェットヘッド２５の洗浄を行うたびに純水５１を交換する必要性はなくなり、非常に少ない容量の洗浄液槽４０の洗浄液４１だけを入れ替えるだけで足りることになる。このため、洗浄液４１の使用量を少なくすることができ、入れ替えに要する時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００４１】
ここで、洗浄液槽４０の下面の素材としては、音響インピーダンスが純水５１と近いものを用いることが望ましい。超音波は純水５１から洗浄液槽４０の下面を通過して洗浄液４１に伝達されるため、純水５１と洗浄液槽４０とでは音響インピーダンスが異なり、超音波の反射が生じるためである。このため、できる限り音響インピーダンスが近い素材を用いることにより、超音波の伝達効率の損失をできる限り抑制する。
【００４２】
次に、液面検出について説明する。例えば、純水５１を超音波伝達槽５０に充填するときに、純水５１の供給量が不足し、または過剰に供給することがある。この場合には、純水５１の供給量を適切にコントロールしなければならない。超音波伝達槽５０に充填されている純水５１の液面は、洗浄液槽４０の下面と上面との間になければならない。洗浄液槽４０の下面よりも下回ると、超音波固定子５２から放射された超音波は、純水５１から空気層を経由して洗浄液槽４０にまで伝搬しなければならないため、洗浄液槽４０の洗浄液４１に超音波を殆ど伝達させることができない。また、洗浄液槽４０の上面を超過すると、洗浄液４１に純水５１が混入してしまう。このため、純水５１の液面が適正な位置になるように、液面位置を検出するための検出センサ５８を設けている。検出センサ５８は、予め決められた上限位置と下限位置との間を適正範囲として認識しており、上限位置を超過したときには純水排出口５４から純水５１を排出し、下限位置を下回ったときには純水供給口５５から純水５１を供給する。上限位置としては洗浄液槽４０の上面よりも僅かに低い位置に設定し、下限位置としては洗浄液槽４０の下面よりも僅かに高い位置に設定する。これにより、純水５１の液面を適正な位置にコントロールすることができるようになる。
【００４３】
次に、インクジェットヘッド２５の動作について説明する。インクジェットヘッド２５は、通常は、基板１に対してインクを散布するインク散布動作を行っている。インク散布動作を行っていると、インクジェットヘッド２５のヘッド面やノズル３０にインクの液膜が付着する。インク散布動作を行っている間は、インクジェットヘッド２５のヘッド面やノズル３０は比較的湿潤状態に保たれていることから、付着した液膜は乾燥しにくい。しかし、インクジェットヘッド２５を休止している場合等、インクを噴射していない時間が長くなると、インク成分が蒸発して乾燥する。インクは粘性の高いスペーサビーズを混在させた液体であるため、液膜が乾燥すると、スペーサビーズが固化汚れの塊となってヘッド面やノズル３０の内部で強い密着力で固着する。そして、繰り返してインクを噴射することから、固化汚れがノズル３０の大部分を塞ぐサイズにまで成長し、最終的にはノズル３０の全部を塞ぐほどに成長する。そうすると、インクの飛散方向の変化やインクの不吐出といった状態になる。
【００４４】
このため、固化汚れが大きくなる前に、固化汚れを除去するクリーニングを行なう。通常は、インクジェットヘッド２５をインク散布装置１０から取り外して、専用の洗浄装置等においてインクジェットヘッド２５のクリーニングを行い、確実に固化汚れを洗い流して、良好な状態にする。そして、クリーニングが完了した後に再びインク散布装置１０にインクジェットヘッド２５を装着するが、基板１に散布されるインクには極めて高い着弾精度が要求されるため、取り付けの調整作業に多くの時間が費やされることになる。調整作業を行っている間はインク散布装置１０を稼動することができないことから、生産効率が大きく低下する。
【００４５】
そこで、インクジェットヘッド２５をインク散布装置１０に装着したままクリーニングを行う。インクジェットヘッド２５は常時はインク散布ステージ１１に位置しており、クリーニングを行なうときのみクリーニングステージ１２に移行する。クリーニングを行なうときには、制御装置Ｍ１からインクジェット機構２４に対して信号を出力し、インクジェット機構２４がヘッド移動機構２６を制御して、Ｙ軸ガイド２３に沿って移動する。これにより、インクジェット機構２４はＹ方向、つまりインク散布ステージ１１からクリーニングステージ１２に移動する。そして、クリーニングステージ１２、つまり洗浄液槽４０の上部に位置したときに、インクジェット機構２４は、インクジェットヘッド２５を、ヘッド回転機構２８により姿勢を９０度回転してから、ヘッド上下機構２７によりインクジェットヘッド２５を下降させる。このとき、少なくともインクジェットヘッド２５のヘッド面が洗浄液４１に浸かる位置にまで下降させる。
【００４６】
そして、制御装置Ｍ１は、インクジェットヘッド２５を洗浄液４１に浸漬させた状態で、超音波固定子５２の各超音波振動子を駆動する制御を行なう。各超音波振動子からは超音波が放射され、純水５１を伝搬して洗浄液槽４０の洗浄液４１にまで伝達される。インクジェットヘッド２５に固着している固化汚れは、洗浄液４１に浸漬されて溶解力が作用しており、しかも超音波によるキャビテーション効果が発生し、その衝撃波によりインクジェットヘッド２５に固着している固化汚れには強い剥離力が作用する。このため、固化汚れが強力に密着していたとしても、インクジェットヘッド２５から剥離されて洗い流されることになる。以上により、インクジェットヘッド２５のクリーニングは完了する。
【００４７】
クリーニングが完了した後に、制御装置Ｍ１はインクジェット機構２４に対して、インク散布ステージ１１の復帰に備えるための指令を出力する。この指令に基づいて、ヘッド上下機構２７によりインクジェットヘッド２５が上昇する。これにより、復帰に備えるための動作を完了する。
【００４８】
以上により、インクジェットヘッド２５をインク散布装置１０から取り外すことなく、インク散布ステージ１１からクリーニングステージ１２に移行させて、超音波洗浄を行った後に、クリーニングステージ１２からインク散布ステージ１１に復帰させることができるようになる。
【００４９】
次に、超音波洗浄以外の洗浄を行う機構を備えた総合的なクリーニングステージ１２について説明する。図８及び図９は、クリーニングステージ１２を構成するクリーニングユニットＣＵを示している。クリーニングユニットＣＵは、吸引機構Ｃ１と洗浄機構Ｃ２と超音波洗浄機構Ｃ３とを備えて構成され、各機構はステージ本体６０の内部に配置されている。各機構のうち超音波洗浄機構Ｃ３は、前述してきた超音波による洗浄機構である。
【００５０】
吸引機構Ｃ１は、インクジェットヘッド２５に液膜となって付着しているインクを非接触で吸引除去する機構である。図８及び図９に示すように、吸引機構Ｃ１は、主に吸引ブロック６１からなり、吸引ブロック６１にスリット６２を形成している。また、吸引ブロック６１は連結部材６３に接続されており、連結部材６３にはスライダ６４を取り付けている。ステージ本体６０の外壁にはガイドレール６５を設けてあり、スライダ６４はガイドレール６５に沿って移動可能なように構成している。また、スライダ６４を移動させるための送りねじ手段６６を設けている。ガイドレール６５は、図中のＸ方向に平行に設けているため、送りねじ手段６６によりスライダ６４がガイドレール６５を移動することにより、吸引ブロック６１はＸ方向に移動する。また、吸引ブロック６１はＸ方向に移動するため、超音波洗浄機構Ｃ３の超音波伝達槽５０や洗浄液槽４０等と干渉しないように、ステージ本体６０よりも若干高い位置に吸引ブロック６１を配置する。
【００５１】
洗浄機構Ｃ２は、主に概略矩形の洗浄ブロック７１からなり、洗浄ブロック７１には所定深さの溝７２が形成されている。洗浄ブロック７１の上面には側壁部としての所定高さを有するＯリング７３を設けており、溝７２を囲むようにＯリング７３を配置している。溝７２の底面には複数箇所に吸引孔７４を設けており、溝７２の側面には液供給孔７５を設けている。また、液供給孔７５には液供給配管７６が接続され、液供給配管７６を適宜の液供給機構に接続する。
【００５２】
インクジェットヘッド２５のクリーニングを行なうときには、インクジェットヘッド２５の状態に応じて、吸引機構Ｃ１と洗浄機構Ｃ２と超音波洗浄機構Ｃ３とのうち、何れの機構によりクリーニングを行なうかの選択をする。図８及び図９に示しているように、洗浄機構Ｃ２と超音波洗浄機構Ｃ３とはＹ方向に隣接した位置に設け、また超音波洗浄機構Ｃ３と吸引機構Ｃ１とはＹ方向においてほぼ同じ位置に設けてある。従って、何れの機構によるクリーニングを行なうのであっても、インクジェット機構２４をクリーニングステージ１２にまで移動させたときに、Ｙ方向における移動量を若干変えるだけで、任意の機構によるクリーニングを行なうような位置に配置することができる。これらの移動制御は、制御装置Ｍ１が行なう。
【００５３】
まず、インクジェットヘッド２５に液膜が付着している程度であれば、吸引機構Ｃ１により液膜除去のクリーニングを行うようにする。この場合には、インク散布ステージ１１からクリーニングステージ１２の吸引機構Ｃ１の上部位置、つまり吸引ブロック６１の上部位置にインクジェットヘッド２５を移動させる。そして、ヘッド回転機構２８により向きを９０度変えた後に、吸引ブロック６１との間に僅かに隙間を設ける程度にまで、ヘッド上下機構２７によりインクジェットヘッド２５を下降させる。そして、スリット６２から吸引力を作用させながら、吸引ブロック６１をＸ方向に移動させる。インクジェットヘッド２５のうち特に液膜が付着するのはノズル３０近傍であり、吸引ブロック６１をスライドさせながら吸引すると、ノズル３０の内側に付着した液膜まで除去できるため、効果的に液膜の除去を行うことができる。
【００５４】
また、洗浄機構Ｃ２や超音波洗浄機構Ｃ３によるクリーニングは、固化汚れに洗浄液を供給して行うため、クリーニング完了後にはインクジェットヘッド２５に洗浄液が付着する。そこで、洗浄液を供給するクリーニングを行った後に、吸引機構Ｃ１によりインクジェットヘッド２５に付着した洗浄液を吸引除去するようにすれば、よりクリーニング効果を高めることができるようになる。
【００５５】
次に、インクジェットヘッド２５にある程度の大きさの固化汚れが固着している場合、例えば、インクの不吐出や急激な飛散方向の変化を起こさないが、基板１上のインクの着弾位置にずれを生じさせるような固化汚れが固着している場合には、洗浄機構Ｃ２により洗浄を行う。まず、インク散布ステージ１１からクリーニングステージ１２の洗浄機構Ｃ２の上部位置、つまり溝７２の上部位置にまでインクジェットヘッド２５を移動させ、ヘッド回転機構２８により９０度向きを変えた後に、Ｏリング７３との間に僅かに隙間を設ける程度にまで、ヘッド上下機構２７によりインクジェットヘッド２５を下降させる。
【００５６】
そして、液供給孔７５から洗浄液（洗浄液槽４０に充填される洗浄液４１と同じ）を大量に供給して、溝７２から溢れ出した洗浄液がインクジェットヘッド２５に固着した固化汚れを溶解することにより、固化汚れの洗浄を行う。つまり、吸引機構Ｃ１とは異なり、洗浄機構Ｃ２では、洗浄液の分解力により固化汚れを洗い流すクリーニングを行う。このとき、インクジェット機構２４に備えられる揺動機構２９によりインクジェットヘッド２５を揺動させながら洗浄を行えば、固化汚れに衝撃力を作用させることができ、効果的に洗浄を行うことができるようになる。
【００５７】
また、ヘッド上下機構２７によりインクジェットヘッド２５をＯリング７３に当接する位置にまで下降させることにより、溝７２とＯリング７３とインクジェットヘッド２５とにより、密閉空間が形成される。そして、吸引孔７４から吸引を行なって負圧吸引力を発生させると共に、インクジェットヘッド２５の各ノズル３０からインクを吐出することにより、固化汚れに対して吐出するインクによる溶解力を作用させて、負圧吸引力により剥離力を作用させる。これにより、固化汚れの洗浄を行うこともできる。
【００５８】
また、液供給孔７５から洗浄液を供給して溝７２に溜めておく。そして、Ｏリング７３にインクジェットヘッド２５を当接させて密閉空間を形成した後に、インクジェットヘッド２５の各ノズル３０から吸引力を作用させる。そうすると、密閉空間には負圧吸引力が発生し、溝７２に溜まっていた洗浄液は各ノズル３０に吸い込まれ、インクジェットヘッド２５に固着した固化汚れに洗浄液が供給されて溶解力を作用し、同時に負圧吸引力により剥離力が作用する。これにより、固化汚れの洗浄を行うことができる。
【００５９】
また、単にインクジェットヘッド２５からインクを吐出するだけでも、インクジェットヘッド２５に固着した固化汚れに対して溶解力を作用させて、また剥離力を作用させる洗浄を行うことができるようになる。つまり、洗浄機構Ｃ２によるクリーニングは、インクジェットヘッド２５に固着した固化汚れに対して、インクや洗浄液（スペーサビーズが混在されていないインク）を供給することにより、固化汚れを溶解させて、同時にエネルギーを与えることにより、洗い流すクリーニングになる。
【００６０】
吸引機構Ｃ１と洗浄機構Ｃ２とにより定期的にクリーニングしていれば、インクジェットヘッド２５をある程度良好な状態に維持することができる。ただし、洗浄機構Ｃ２によるクリーニングでは洗い流せないほど強い密着力で固化汚れがインクジェットヘッド２５に固着している場合には、超音波洗浄機構Ｃ３によるクリーニングを行うようにする。
【００６１】
吸引機構Ｃ１は、単に吸引力を作用させながら吸引ブロック６１を移動するだけであるため、最も短時間且つ簡単にクリーニングを完了することができるが、固化汚れのクリーニングには適していない。洗浄機構Ｃ２は、洗浄液を供給しながらエネルギーを与えることにより、固化汚れを洗い流すことができるが、吸引機構Ｃ１によるクリーニングよりは時間を要し、また固化汚れの密着強度によっては除去できない場合がある。超音波洗浄機構Ｃ３は、インクジェットヘッド２５を洗浄液槽４０に浸漬させているため、固化汚れに対して溶解力を作用させることができ、さらに超音波のキャビテーション効果による強力な衝撃力により剥離力を作用させることができるため、最も高いクリーニング効果を発揮する。ただし、固化汚れを確実に剥離させるために、吸引機構Ｃ１や洗浄機構Ｃ２と比べて、クリーニングに要する時間が長くなる。
【００６２】
つまり、吸引機構Ｃ１と洗浄機構Ｃ２と超音波洗浄機構Ｃ３とでは、それぞれクリーニングの度合いが、軽度と中度と強度とに分類することができ、インクジェットヘッド２５の汚れの度合いによって適宜の洗浄機構を選択することができる。そして、全ての機構において、インクジェットヘッド２５はインク散布装置１０から取り外すことなく行なわれるため、インクジェットヘッド２５の状態に応じて適切な洗浄を行うことができ、同時に生産効率を向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】スペーサが散布される基板の構成説明図である。
【図２】インク散布ステージの全体構成を示す外観図である。
【図３】インクジェットヘッドの先端部を示す構成説明図である。
【図４】インクジェットヘッドを構成するノズルの断面図である。
【図５】外槽および洗浄槽の横断面図である。
【図６】外槽および洗浄槽の縦断面図である。
【図７】外槽および洗浄槽の上面図である。
【図８】クリーニングユニットの外観図である。
【図９】クリーニングユニットの上面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    基板                    １０    インク散布装置
１１    インク散布ステージ            １２    クリーニングステージ
２４    インクジェット機構            ２５    インクジェットヘッド
３５    超音波洗浄槽                ４０    洗浄液槽
４１    洗浄液                    ４２    洗浄液排出口
４３    洗浄液供給口                ５０    超音波伝達槽
５１    純水                    ５２    超音波固定子
５６    液面検出槽
【図１】
2009214032.tif 000003
【図２】
2009214032.tif 000004
【図３】
2009214032.tif 000005
【図４】
2009214032.tif 000006
【図５】
2009214032.tif 000007
【図６】
2009214032.tif 000008
【図７】
2009214032.tif 000009
【図８】
2009214032.tif 000010
【図９】
2009214032.tif 000011