JP2005262089A

JP2005262089A - インクジェット塗布装置

Info

Publication number: JP2005262089A
Application number: JP2004078467A
Authority: JP
Inventors: Kunio Sato; 国雄佐藤; Yoshinari Suzuki; 能成鈴木
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】基板の移動手段の加速区間と減速区間を使用することで、インクジェット塗布装置の小型化を可能とする。
【解決手段】吐出周期間隔または塗布基板の移動距離に基づいて塗布信号を発生する塗布信号発生手段と、塗布信号の発生周期を検出する塗布信号発生周期検出手段と、検出した塗布周期によって塗布量を制御する塗布量制御手段と、を備え、基板の移動手段の加速区間と減速区間も使用して記録ヘッドから液滴を吐出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の塗布面に液滴を吐出塗布するインクジェット方式の装置に関するものである。

たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に機能性薄膜を形成するための成膜プロセスがある。このプロセスでは、基板に液滴を吐出してその板面に配向膜などの機能性薄膜を形成する塗布装置が用いられることがある。

この塗布装置は、基板を所定方向に移動する移動手段と、基板の上面側に配置されたインクジェット方式の複数のヘッドを有し、これらヘッドには基板の移動方向に対して交差する方向に沿って一定の間隔で複数のノズルが形成されている。上記各ノズルからは液滴が基板に向けて一定の周波数で吐出される。各ノズルから吐出された液滴はノズルの間隔とほぼ同じ間隔で基板に付着することになる。このとき、基板は所定の速度で移動されているので、基板の板面にはその移動方向に沿って一定の間隔で液滴が付着することになる。基板の板面に付着した液滴は、流動して基板の全面にわたって付着するから、この基板の板面に機能性薄膜が形成されるようになっている。

基板を移動する手段には、停止した状態から所定の速度に到達するまでに加速区間が存在し、また、所定の速度から停止するまでに減速区間が存在し、特に、移動手段の小型化のためには加速区間と減速区間の長さは無視できない。

前記したように、基板を所定方向に移動する移動手段は、基板を所定の速度で移動するので、ノズルから吐出される液滴の吐出周波数は一定でよいが、基板の移動手段の加速区間・減速区間を使用する場合には、液滴の吐出周波数が一定であると、基板上に付着する液滴の間隔が一定にならないので、最終的に塗布ムラが発生する。

また、基板の移動距離に基づいて吐出すると、基板上に付着する液滴の間隔が一定になるが、基板の加速区間・減速区間では吐出周波数が異なるため、基板に付着した液滴の乾燥時間が異なり、塗布ムラとなる。

特開２００２−２７３８６９号公報

本発明は、インクジェット塗布装置の小型化のために、基板の移動手段の加速区間・減速区間を使用すると、塗布ムラが発生する点を解決することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、移動される基板の塗布面に対してインクジェット方式のヘッドに設けられた複数のノズルから液滴を吐出塗布する塗布装置において、基板に塗布する塗布信号を発生する塗布信号発生手段と、塗布信号の要求タイミングを決定する塗布信号発生タイミング決定手段と、塗布信号の発生周期によって塗布量を変更する塗布量制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、前記塗布信号発生タイミング決定手段は、基板の移動距離または所定の時間間隔に基づいて塗布信号要求信号を発生することを特徴とする。

さらに、前記塗布量制御手段は、インクジェット方式のヘッドに供給する駆動電圧の形状で塗布量を制御することを特徴とする。

本発明のインクジェット塗布装置は、塗布基板の移動距離当たりの塗布量と吐出周波数が一定になるので、基板上に均一な厚さの機能性薄膜を形成することが可能となる。

インクジェット塗布装置の小型化を図るという目的を、基板上の塗布品質を損なわずに実現した。

図１は、本発明装置の一実施例の構成図である。

本発明の塗布装置は、基板１を所定方向（Ｘ方向）に移動する移動ステージ２と、基板１の上面側に配置されたインクジェット方式の４個のヘッド３〜６を有し、これらヘッド３〜６には基板１の移動方向（Ｘ方向）に対して交差する方向に沿って一定の間隔で複数のノズルが形成されている。４個のヘッド３〜６は、基板１の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に移動する移動ステージ７に配置され、複数のノズルから基板１に液滴を付着させる。各ヘッド３〜６は、可撓性の接続ケーブル８〜１１によって各ヘッド駆動回路１２〜１５と接続される。

図２は、図１に示した構成図における信号の流れを示す全体接続図である。

塗布信号発生回路１６、塗布信号周期検出回路１７、塗布量制御回路１８、移動ステージ駆動回路１９〜２０である。

移動ステージ制御回路２１からのスタート信号２２により、移動ステージ駆動回路１９がＸ方向移動ステージ２を駆動すると、Ｘ方向移動ステージ２の移動によって、Ｘ方向移動ステージ２に設置されたエンコーダ（図示せず）からエンコーダ信号２３が発生する。

このエンコーダ信号２３が発生すると、塗布信号周期検出回路１７は、塗布信号発生回路１６に各記録ヘッド３〜６の塗布信号２４を要求する。

塗布信号発生回路１６からの塗布信号２４は、塗布信号周期検出回路１７を通って、塗布量制御回路１８に出力される。塗布量制御回路１８は、記録ヘッド（塗布ヘッド）３〜６を駆動するヘッド駆動回路１２〜１５に駆動波形と吐出データを供給し、記録ヘッド３〜６から液滴が吐出される。

図３（ａ）は、Ｘ方向の移動ステージ２とＹ方向の移動ステージ７の移動時間ｔと移動速度Ｖとの関係を示す図である。

各移動ステージは、停止した状態（時間ｔ０）から加速しながら移動し、時間ｔ１で所定の移動速度Ｖ０に達し、時間ｔ２まで移動速度Ｖ０を保持し、減速しながら停止する（時間ｔ３）。すなわち、移動ステージは、加速区間Ａ、等速区間Ｂ、減速区間Ｃ、停止区間Ｄの４つの区間を有する。

例えば、図３の場合、加速区間Ａの時間を１とすると、等速区間Ｂの時間が２、減速区間Ｃの時間が１、停止区間Ｄの時間が１となり、加速区間Ａと等速区間Ｂと減速区間Ｃを足した移動区間は４で、１サイクル区間に占める等速区間Ｂの割合は２／５と小さい。塗布装置の小型化のためには、移動ステージの小型化が必須であるが、移動速度Ｖ０を得るためには、加速区間Ａと減速区間Ｃに相当する長さが必要で、加速区間Ａと減速区間Ｃが全体の長さに占める割合は、移動ステージの長さが短いほど大きくなる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の動作時における移動時間と吐出周期との関係を示す図である。

基板上に同一ピッチで液滴を吐出するためには、移動ステージの加速区間では吐出周期が減少し、等速区間では吐出周期が一定になり、減速区間では吐出周期が増加する。すなわち、移動ステージの加速区間と減速区間とでは等速区間に比較して吐出周期が長くなるため、基板上のＸ方向に付着して配置される液滴の間の時間間隔が長くなる。

従って、移動ステージの加速区間と減速区間と、等速区間では液滴の乾燥時間が異なり、最終的に乾燥して薄膜になった時にに塗布ムラが発生することになる。

そこで、本発明では、図３（ｂ）に示すように、移動ステージの加速区間と減速区間では、乾燥時間が長くなるのを防止するために、等速区間と同じ時間間隔で吐出するように、吐出周期優先で吐出動作を行うようにし、等速区間では移動距離優先で吐出動作を行うようにする。

図４は、図２に示した塗布周期検出回路１７の構成図である。

スタート信号２２によりタイマ２７は時間を計数し、等速区間の液滴吐出時間間隔に相当する時間になったら、塗布信号要求信号発生回路２８にトリガ信号を出力する。一方、エンコーダ信号２３により移動距離計数回路２８は等速区間の液滴吐出距離間隔に相当する距離になったら、塗布信号要求信号発生回路２８にトリガ信号を出力する。図３に示した、移動ステージの加速区間と減速区間では、タイマ２７のトリガ信号が優先され、等速区間では、移動距離計数回路２８のトリガ信号が優先されて、塗布信号要求信号発生回路２８は塗布信号要求信号２５を発生する。

なお、塗布信号要求信号発生回路２８が受け付けるトリガ信号の優先度の割合は、優先度調整信号３０により適宜調整することが可能であり、記録ヘッド３〜６から吐出される塗布液の乾燥の早さの違いに応じた対応が可能となる。

前記したように、移動ステージの加速区間と減速区間とでは、等速区間の液滴吐出時間間隔に相当する時間で液滴が吐出されるため、基板上に配置される液滴の間隔は、等速区間より小さくなり、薄膜の塗布厚が大きくなる。そこで、図２に示す塗布量制御回路１８は、加速区間と減速区間では等速区間よりも液滴の吐出量が小さくなるように制御する。

移動ステージの加速区間と減速区間も液滴を吐出して薄膜形成でき、小型の装置で大面積の基板に均一な薄膜を形成する用途にも適用できる。

本発明の一実施の形態に係る塗布装置の構成図である。図１に示した構成図における信号の流れを示す全体接続図である。移動ステージの移動時間と移動速度との関係を示す図である。図２に示した塗布周期検出回路１７の構成図である。

符号の説明

２はＸ方向移動ステージ、３〜６は記録ヘッド、１６は塗布信号発生回路、１７は塗布信号周期検出回路、１８は塗布量制御回路、２７はタイマ、２８は移動距離計数回路、２９は塗布信号要求信号発生回路である。

Claims

移動される基板の塗布面に対してインクジェット方式のヘッドに設けられた複数のノズルから液滴を吐出塗布する塗布装置において、基板に塗布する塗布信号を発生する塗布信号発生手段と、塗布信号の要求タイミングを決定する塗布信号発生タイミング決定手段と、塗布信号の発生周期によって塗布量を変更する塗布量制御手段とを備えたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
前記塗布信号発生タイミング決定手段は、基板の移動距離または所定の時間間隔に基づいて塗布信号要求信号を発生することを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布装置。
前記塗布量制御手段は、インクジェット方式のヘッドに供給する駆動電圧の形状で塗布量を制御することを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布装置。