JP2004167303A - 液状体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液状体を吐出される基板そのものではなく、液状体吐出装置の構成要素が帯電することによる不都合を防止することができる液状体吐出装置を提供する。
【解決手段】基板Ｓを保持する基板保持部３２と、該基板Ｓ上に液状体を吐出する吐出ヘッド３４とを備え、前記基板保持部３２及び吐出ヘッド３４がグローブボックス１１内に収容されてなり、前記グローブボックス１１壁面から延設されたゴムグローブ（基板ハンドリング手段）１３に向けてイオン風を送るイオン発生手段５０を備えた構成とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状体吐出装置に関し、特に液状体を吐出される基板のハンドリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液状体材料を吐出する吐出ヘッドを備えた吐出装置として、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタが知られている。
インクジェットプリンタに備えられるインクジェットヘッドは、通常、液状体を貯留するキャビティと、該キャビティに連通するノズルと、前記キャビティ内に貯留された液状体を前記ノズルより吐出させるための吐出手段とを有して構成されている。また、このような吐出ヘッドには液状体を貯留する液状体タンクが接続されており、これから吐出ヘッドに液状体が供給されるようになっている。
【０００３】
また、前記のインクジェットヘッドは、近年では吐出ヘッドとして、民生用のインクジェットプリンタだけでなく工業用の吐出装置、すなわち各種デバイスの構成要素を形成するための装置としても使用されるようになってきている。例えば、液晶装置などにおけるカラーフィルタ、有機ＥＬ装置における発光層や正孔注入層、さらには各種デバイスの金属配線、マイクロレンズなどについても、その形成のために吐出ヘッドが用いられるようになってきている。
【０００４】
ここで、前記インクジェットヘッドを液晶装置などのカラーフィルタの製造に用いた場合、特に基板がガラス製であることから帯電し易く、したがってこの帯電した領域にカラーフィルタ材料を吐出した際、吐出した液滴が所望の位置と異なる方向に着弾されてしまう、いわゆる飛行曲がりが生じることがある。
そこで、このような飛行曲がりを抑え、液滴の着弾位置ずれを防止したカラーフィルタの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２８１８１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のカラーフィルタの製造方法では、単に基板そのものの帯電を防止することを目的としている。これは、あくまで基板がガラスなどの電荷が解放され難いものであることによる。
しかしながら、カラーフィルタ製造以外の各種のデバイスの製造プロセスでは、基板そのもの以外の要素、例えば、インクを基板に対して吐出するための装置部品や、インクそのものが帯電する場合があり、特に、インクの帯電はヘッドから吐出される液滴の飛行曲がりを生じさせるのみならず、インクジェットヘッド（吐出ヘッド）の駆動素子や基板上に既設された電気回路等の破壊の原因となるおそれがある。
しかして、このような基板そのもの以外の要素に対しては、これの帯電を防止する技術が提供されていないのが現状である。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液状体を吐出される基板そのものではなく、液状体吐出装置の構成要素が帯電することによる不都合を防止することができる液状体吐出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の液状体吐出装置は、基板を保持する基板保持部と、該基板上に液状体を吐出する吐出ヘッドとを備え、前記基板保持部及び吐出ヘッドが、外部から前記基板を操作するための基板ハンドリング手段を有するグローブボックス内に収容されてなる液状体吐出装置において、前記グローブボックス壁面から延設された基板ハンドリング手段に向けてイオン風を送るイオン発生手段を備えたことを特徴としている。
上記構成の液状体吐出装置によれば、吐出ヘッドから液状体を吐出される基板をハンドリングするためにグローブボックスに設けられた基板ハンドリング手段に向けてイオン風を送るようになっているので、この基板ハンドリング手段の帯電を効果的に防止することができ、前記吐出ヘッドの素子部や液状体を吐出される基板に設けられた素子等の静電破壊が防止される。従って、液状体吐出装置による製品の生産性を向上することができるとともに、その信頼性を高めることができる。
【０００９】
本発明の液状体吐出装置は、前記基板ハンドリング手段が、ゴムグローブであることを特徴とする。
本発明は、基板ハンドリング手段が帯電しやすいゴムグローブである場合にも、効率的にゴムグローブの除電を行うことができるので、使用感に優れるゴムグローブを使用して基板をハンドリングすることができ、作業効率の向上を図ることができる。
【００１０】
本発明の液状体吐出装置は、前記グローブボックスの内部に複数のイオン発生手段を備えたことを特徴としている。この構成によれば、上記基板ハンドリング手段のみならず、基板やグローブボックスの本体、あるいは基板保持部、吐出ヘッドの帯電を防止することができるので、液状体吐出装置による製品の生産性をさらに向上することができるとともに、その信頼性を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の液状体吐出装置の一実施形態における全体構成を示す図であり、この図に示す液状体吐出装置１０は、吐出装置本体３０と、この吐出装置本体３０を内部に収容してなるグローブボックス１１とを備えて構成されている。前記グローブボックス１１は、その一壁面に設けられた窓部１２と、この窓部１２に開口端を固定された２本のゴムグローブ１３，１３とを備えており、窓部１２の周囲、及び窓部に固定されたゴムグローブ１３の開口端が封止されることでグローブボックスと外気とを遮断している。そして、ゴムグローブ１３，１３へ使用者Ｏの両腕を挿入することで、グローブボックス１０内部を大気解放せずに、吐出装置本体３０の操作等を行えるようになっている。
【００１２】
図２は、図１に示す吐出装置本体３０の斜視構成図である。この吐出装置本体３０は、図２に示すように、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、吐出ヘッド３４、液状体タンク３５、イオン発生手段５０等を有して構成されたもので、吐出ヘッド３４より基板Ｓに対して液状体を吐出するものである。なお、本実施形態の吐出装置本体３０では、前記基板Ｓとして易帯電性の構成要素が設けられたものも好適に用いることができ、また前記液状体として易帯電性の材料を用いることもできる。さらに、基板Ｓの形状や寸法等に特に限定はなく、図示した平板状のもの以外を用いたとしても本発明の技術範囲を逸脱するものではない。
【００１３】
ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を設置したものである。
基板移動手段３２は、本発明における基板保持部、すなわち基板Ｓを保持するための基板保持部として機能するもので、Ｙ軸方向に沿ってガイドレール３６を有したものである。このような構成のもとに、基板移動手段３２は例えばリニアモータにより、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるようになっている。スライダ３７には、θ軸用のモータが備えられている。このモータは、例えばダイレクトドライブモータからなるものであり、これのロータはテーブル３９に固定されている。このような構成のもとに、モータに通電するとロータおよびテーブル３９は、θ方向に沿って回転し、テーブル３９をインデックス（回転割り出し）するようになっている。
【００１４】
テーブル３９は、基板Ｓを位置決めし、保持するものである。すなわち、このテーブル３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｓをテーブル３９の上に吸着保持するようになっている。基板Ｓは、テーブル３９の位置決めピン（図示せず）により、テーブル３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。テーブル３９には、吐出ヘッド３４がインクを捨打ちあるいは試し打ちするためのフラッシング領域４１が設けられている。このフラッシング領域４１は、Ｙ軸方向に延びて形成されたもので、基板ＳのＸ軸方向の側方側に設けられたものである。
【００１５】
ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向に吐出ヘッド３４を保持させるスライダ４２を移動可能に保持したものである。スライダ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これにより吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。
【００１６】
吐出ヘッド３４には、揺動位置決め手段としてのモータ４３、４４、４５、４６が接続されている。そして、モータ４３を作動させると、吐出ヘッド３４はＺ軸に沿って上下動し、Ｚ軸上での位置決めが可能になっている。なお、このＺ軸は、前記のＸ軸、Ｙ軸に対しそれぞれに直交する方向（上下方向）である。また、モータ４４を作動させると、吐出ヘッド３４は図１中のβ方向に沿って揺動し、位置決め可能になり、モータ４５を作動させると、吐出ヘッド３４はγ方向に揺動し、位置決め可能になり、モータ４６を作動させると、吐出ヘッド３４はα方向に揺動し、位置決め可能になる。
【００１７】
このように吐出ヘッド３４は、スライダ４２上において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能となり、かつ、α、β、γに沿って揺動し、位置決め可能となっている。したがって、吐出ヘッド３４のインク吐出面を、テーブル３９側の基板Ｓに対する位置あるいは姿勢を、正確に制御することができるようになっている。
ここで、吐出ヘッド２は、図３（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数のキャビティ１５…とリザーバ１６とが形成されており、これらキャビティ１５…とリザーバ１６とは流路１７を介して連通している。
【００１８】
各キャビティ１５とリザーバ１６の内部とは液状体で満たされるようになっており、これらの間の流路１７はリザーバ１６からキャビティ１５に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート１２には、キャビティ１５から液状体を噴射するための孔状のノズル１８が縦横に整列した状態で複数形成されている。一方、振動板１３には、リザーバ１６内に開口する孔１９が形成されており、この孔１９には液状体タンク３５が供給チューブ２４（図２参照）を介して接続されている。
【００１９】
また、振動板１３のキャビティ１５に向く面と反対の側の面上には、図３（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１、２１間に挟持され、通電により外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたもので、本発明における液状体の吐出手段として機能するものである。
【００２０】
このような構成のもとに圧電素子２０が接合された振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ１５の容積を増大させる。すると、キャビティ１５内とリザーバ１６内とが連通しており、リザーバ１６内に液状体が充填されている場合には、キャビティ１５内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ１６から流路１７を介して流入する。
そして、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。よって、キャビティ１５も元の容積に戻ることから、キャビティ１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル１８から液状体の液滴２２が吐出される。
【００２１】
なお、吐出ヘッドの吐出手段としては、前記の圧電素子（ピエゾ素子）２０を用いた電気機械変換体以外でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式や、帯電制御型、加圧振動型といった連続方式、静電吸引方式、さらにはレーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用で液状体を吐出させる方式を採用することもできる。
【００２２】
液状体タンク３５は、図２に示したように吐出ヘッド３４の近傍に配置されたもので、吐出によって形成する構成要素の液状材料（液状体）を貯留したものである。この液状体タンク３５には、その内部、あるいはその外側にヒータ（図示せず）が設けられていてもよい。このヒータは、貯留している液状体を加熱するためのもので、特に液状体が高粘性のものの場合などに、加熱することで粘度を低くし、液状体タンク３５から吐出ヘッド３４への液状体の流入を容易にできるようにするものである。
【００２３】
本実施形態の液状体吐出装置１０には、図１に示すように、イオン発生手段５０が設けられている。このイオン発生手段５０は、イオン風を発生させるもの、例えばイオナイザーやイオン送風機によって構成することができる。ここで、イオン風とは、放電針先端でコロナ放電により生じたイオンに、空気やＮ２を吹き付けてイオンの流れとしたものである。なお、本発明におけるイオン発生手段５０は、上記の放電針を多数備えることで、十分な量のイオンを送ることができるように構成されている。
このイオン発生手段５０によれば、基板Ｓをハンドリングするために窓部１２に設けられたゴムグローブ１３，１３の除電を効率よく行うことができるので、電荷を溜めやすい材料から構成されるゴムグローブ１３の帯電を効果的に防止でき、ゴムグローブ１３に滞留した電荷によって基板Ｓや吐出ヘッド３４に設けられた素子が静電破壊されるのを効果的に防止することができる。この構成により、本実施形態の構成による液状体吐出装置は、長時間稼働に耐える、信頼性の高い液状体吐出装置とされている。
【００２４】
イオン発生手段５０については、前記各部材に対して十分均等にイオン風を吹き付けることができるよう、これを移動させる移動手段に取り付けておき、この移動手段の動作によりゴムグローブ１３の長さ方向に沿って移動させるようにしてもよい。
また、前記イオン発生手段５０の配置は、図示した位置に限定されず、ゴムグローブ１３，１３に適切にイオン風を送ることができるならば、グローブボックス１１内の任意の位置に配置することができる。また、本発明に係る吐出装置１０では、グローブボックス１１内の複数の位置にイオン発生手段を設けることができ、このような構成とするならば、ゴムグローブ１３のみならず、吐出装置本体３０や基板Ｓの帯電も効果的に抑えることができ、これらの部材の帯電による吐出ヘッド３４や基板Ｓの素子の静電破壊が極めて生じ難い液状体吐出装置とすることができる。
【００２５】
また、イオン発生手段５０のイオン風による除電は、ゴムグローブ１３，１３に対して非接触であることから、基板Ｓのハンドリングに支障を来すことがなく、極めて好ましい除電方法となる。また、イオン風を送る（吹き付ける）ことによる電荷の中和は、ゴムグローブ１３による基板Ｓのハンドリングを行う前に行うのはもちろん、ハンドリング中にも行うようにするのが好ましい。
【００２６】
上記構成の液状体吐出装置を用いることで、基板Ｓのハンドリング時にゴムグローブの電荷により基板Ｓが帯電するのを効果的に防止することができるので、基板Ｓの帯電により基板Ｓ上にアクティブ素子等が設けられている場合には、その素子の静電破壊を防止することができる。また、易帯電性の液状体を用いて基板Ｓ上の構成要素が形成されている場合にも、その構成要素が帯電され難くすることができる。したがって、易帯電性の液状体によって形成される構成要素、例えば金属配線が帯電するのも効果的に防止することができ、従って、この構成要素（金属配線）の帯電に起因して吐出ヘッド３４が破壊されてしまうなどの不都合が生じることもない。
【００２７】
なお、前記実施形態では、基板Ｓに設けられる易帯電性の構成要素としてＴＦＴなどのアクティブ素子を、また易帯電性の材料からなる液状体として金属コロイド材料などの金属配線材料を例示したが、本発明はこれらに限定されることなく、易帯電性の構成要素、あるいは易帯電性の材料からなる液状体として他の種々のものも適用することができる。具体的には、易帯電性の構成要素としては、前記した金属配線や各種のメモリ素子、有機ＥＬ素子、有機ＴＦＴ素子などを挙げることができ、易帯電性の材料からなる液状体としては、導電性微粒子を分散させてなる液状体や、導電性の樹脂材料、例えば導電性カラーフィルタ材料などを挙げることができる。また、本発明は、前記構成要素や液状体として、易帯電性のものを用いた場合に大きな効果を得ることができるが、それ以外の構成要素や液状体に用いても良いのは勿論である。
【００２８】
次に、本発明の液状体吐出装置の適用例として、有機ＥＬ装置の製造例について説明する。
図４は、前記吐出装置により一部の構成要素が製造された有機ＥＬ装置の側断面図であり、まずこの有機ＥＬ装置の概略構成を説明する。
図４に示すようにこの有機ＥＬ装置本体３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子本体３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は、ＴＦＴ等からなるアクティブ素子が基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列して構成されたものである。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には封止用基板３７１が積層されている。
【００２９】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置本体３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００３０】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物（液状体）を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（液状体）を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００３１】
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第１吐出工程と、発光層形成工程における第２吐出工程とで前記の吐出装置本体３０を用いている。
この有機ＥＬ装置本体３０１の製造において、各構成要素形成のための吐出に先立ち、基板３１１、すなわち回路素子部３２１や画素電極３３１といった易帯電性の構成要素を形成した基板３１１を基板保持部３２に対して配置する作業を行うに際して、ゴムグローブ１３，１３にイオン発生手段５０からイオン風を送りゴムグローブ１３，１３の除電を行ってから、あるいは除電を行いながら基板３１１のハンドリングを行う。これにより、基板３１１が帯電するのを防止することができ、また基板の帯電による吐出ヘッド３４の静電破壊を防止することができるので、得られる有機ＥＬ装置本体３０１の生産性を向上し、かつその信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の液状体吐出装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の吐出装置本体の斜視構成図である。
【図３】図３は、吐出ヘッドの概略構成図である。
【図４】図４は、有機ＥＬ装置の側断面図である。
【符号の説明】
１０…液状体吐出装置、１１…グローブボックス、１３…ゴムグローブ（基板ハンドリング手段）、３０…吐出装置本体、３２…基板移動手段（基板保持部）、３４…吐出ヘッド、５０…イオン発生手段、Ｓ…基板（基板）

Claims (3)

1. 基板を保持する基板保持部と、該基板上に液状体を吐出する吐出ヘッドとを備え、
   前記基板保持部及び吐出ヘッドが、外部から前記基板を操作するための基板ハンドリング手段を有するグローブボックス内に収容されてなる液状体吐出装置において、
   前記グローブボックス壁面から延設された基板ハンドリング手段に向けてイオン風を送るイオン発生手段を備えたことを特徴とする液状体吐出装置。
2. 前記基板ハンドリング手段が、ゴムグローブであることを特徴とする請求項１記載の液状体吐出装置。
3. 前記グローブボックスの内部に複数のイオン発生手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の液状体吐出装置。

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