JP2007075753A - インク吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するための分配口とインクを貯留しておくためのマニホールドとインクを供給系統よりマニホールドへ供給するための供給口とマニホールドへ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口を備えたインク分配器を搭載したインク吐出装置において、インク凝集異物をインク分配器内部に入る直前に完全に除去し、且つインク分配器内部でエアーベント不良を起こすことなく乾燥によるインク凝集異物の発生を抑制する。
【解決手段】インク分配器の供給口にフィルターが内蔵されていることを特徴とするインク吐出装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、カラーフィルターの色パターンのようなパターンを形成するのに用いるインク吐出装置に関する。

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）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）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。
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。

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。
この方法では、インク吐出ヘッドを用いて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ると同時に、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、塗工する材料も必要量しか使用せず、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。

しかしながら、上記方式においてインク供給系で発生するインク凝集異物が問題となっている。すなわち、インク吐出ヘッドへインクを分配するためのインク分配器内部で、エアーベントが不充分でエアーがマニホールド内部に残ってしまい、その結果インクが乾燥してインク凝集異物が発生したり、またインク分配器に至るまでのインク供給配管系統でシアストレスや滞留などによりインク凝集異物が発生することがあった。そのため、そのインク凝集異物がインク吐出ヘッドに流れ込んでインク吐出ヘッドの吐出穴を塞いでしまうことでインク不吐出を引き起こしたり、インク凝集異物がインクと一緒にガラス基板に塗工されてしまい、異物欠陥を引き起こすことがあった。
特開２００１‐１２９０６９号公報

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、その課題とするところは、複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するための分配口とインクを貯留しておくためのマニホールドとインクを供給系統よりマニホールドへ供給するための供給口とマニホールドへ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口を備えたインク分配器を搭載したインク吐出装置において、インク供給配管系統でシアストレスや滞留などにより発生したインク凝集異物をインク分配器内部に入る直前に完全に除去し、且つインク分配器内部でエアーベント不良を起こすことなく乾燥によるインク凝集異物の発生を抑制することで、インク吐出ヘッドのインク不吐出及び塗工後の異物欠陥を無くすことが可能なインク吐出装置を提供することにある。

すなわち本発明は、上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するための分配口とインクを貯留しておくためのマニホールドとインクを供給系統よりマニホールドへ供給するための供給口とマニホールドへ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口を備えたインク分配器を搭載したインク吐出装置において、該インク分配器の供給口にフィルターが内蔵されていることを特徴とするインク吐出装置としたものである。

また請求項２の発明では、前記インク分配器の供給口はマニホールドの中央に、エアーベント口はマニホールドの両端にそれぞれ位置しており、該エアーベント口はそれぞれ個別にエアーを排出することが可能であることを特徴とする請求項1に記載のインク吐出装置としたものである。

以上詳細に記述してきたように、本発明に係わるインク吐出装置によれば、以下のような効果を得ることができた。
すなわち、複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するための分配口とインクを貯留しておくためのマニホールドとインクを供給系統よりマニホールドへ供給するための供給口とマニホールドへ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口を備えたインク分配器を搭載したカラーフィルターを製造するためのインク吐出装置において、インク分配器にフィルターを内蔵することで、インク供給配管系統でシアストレスや滞留などにより発生したインク凝集異物をインク分配器内部に入る前に完全に除去することができた。また、インク分配器内部でエアーベントが確実に行えるようになったため、エアー残りに起因する乾燥によるインク凝集異物の発生を抑制することができた。そのため、インク吐出ヘッドのインク凝集異物起因による不吐出や、塗工したガラス基板の異物欠陥を無くすことができた。

また、マニホールドの両端にエアーベント口を設け、それぞれ個別にエアーを排出可能とすることで、エアーの排気作業前および作業中にどこにエアーがたまったとしても、効率よくエアーを抜くことができる。

本発明の装置を具体的に示す。
図１で示す通り、本発明のインク分配器（１）の内部にはインクを貯留しておくためのマニホールド（８）が設けられており、またそのマニホールドへインクを供給するための供給口（２）や、マニホールドへ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口（３）、インクを複数のインク吐出ヘッド（７）へ分配するための分配口（９）がそれぞれ設けられている。
供給口（２）とマニホールド（８）の間にはフィルター（５１）が内蔵されている。フィルター（５１）は蓋（５２）、Oリング（５３）、メディア（５４）、底板（５５）より構成されている。また、供給口（２）には供給バルブ（５）が、エアーベント口（３）には分配器エアーベントバルブ（４ａ）と（４ｂ）がそれぞれ接続されている。（図４にフィルタ部分の拡大図を示す。）

図２で示す通り、インク分配器（１）の両側を挟みこむように、インクの温度を調節するための加温器（６）が設けられている。加温器（６）は温水循環装置（３１）と接続されており、その間には温水を加温器（６）へ供給するための温水供給バルブ（３２）と温水を温水循環装置（３１）へ返還するための温水返還バルブ（３３）が設けられている。
インク分配器（１）へインクを供給するための供給系統は、主に供給タンク（１１）、ポンプ（１８）、圧力制御装置（２１）から構成される。供給タンク（１１）とポンプ（１８）の間にはポンプ供給バルブ（１４）と一次フィルター（１７）が設けられている。また、ポンプ（１８）と圧力制御装置（２１）の間にはポンプ吐出バルブ（１９）が設けられている。更に、ポンプ（１８）の内部に溜まったエアーの排出はポンプエアーベントバルブ（２０）により行う。
供給タンク（１１）にはエアー加圧を行うための加圧バルブ（１６）とレギュレーター（１５）、圧力表示器（１３）が接続されている。
分配器エアーベントバルブ（４ａ）と（４ｂ）、ポンプエアーベントバルブ（２０）は排液タンク（１２）に接続されている。

ステージ（４１）には塗工されるガラス基板（４２）が載置される。インク吐出ヘッド（７）とガラス基板（４２）との間は一定の狭隙間が設けられている。
図3で示す通り、ステージ（４１）は精密駆動装置（６１）によって水平移動することができる。また、インク吐出ヘッドよりインクを予備吐出するためのメンテナンスポッド（６２）が備えられている。

本発明のカラーフィルター用インク吐出装置の実施例として、ＢＭパターニング基板にインクを塗工する場合を説明する。
塗工するインクは市販のＲインクを用い、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ＢＭパターニング品を用いた。また、一次フィルター及び分配器に内蔵されたフィルターのメディアは市販品を用いた。

以下に実際の動作を詳細に示す。
塗工前の事前準備として、インクを配管系統、インク分配器及びインク吐出ヘッドへ供給しておく必要がある。まず供給タンク（１１）にインクを充填し、加圧バルブ（１６）を開いてエアーを供給タンク（１１）内に供給し、レギュレーター（１５）と圧力表示器（１３）にてタンク内圧力を調節する。本実施例では圧力を２０ｋＰａに設定した。
次にポンプ供給バルブ（１４）を開きながらポンプ（１８）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（１８）の内部にインクを供給する。この時、一次フィルター（１７）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（１８）の内部にインクが充填されたらポンプ供給バルブ（１４）を閉じてポンプエアーベントバルブ（２０）を開き再びポンプ（１８）を作動させて、ポンプ内部に溜まったエアーを排液タンク（１２）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（１８）にインクを充填し、ポンプ吐出バルブ（１９）を開きながらポンプ（１８）を作動させることで、圧力制御装置（２１）にインクを供給する。この動作を圧力制御装置（２１）内部にインクが充填されるまで繰り返す。

圧力制御装置（２１）内部にインクが充填されたら、供給バルブ（５）及び分配器エアーベントバルブ（４ａ）と（４ｂ）を開きながらポンプ（１８）を作動させることでインク分配器（１）にインクを供給しつつ、排液タンク（１２）にエアーを排出する。インクがインク分配器（１）に供給される際に、フィルター（５１）を通過することにより、一次フィルターより後の工程で発生したインク凝集異物をインク分配器に入る直前で完全に除去することが可能である。
また、この際に分配器エアーベントバルブ（４ａ）と（４ｂ）は別々に作動させることが可能であり、それぞれのバルブの開閉を制御し一定のベントシーケンスを組むことで、交互にエアーベント動作をさせたり、片側のみ集中的にエアーベント動作をさせたりすることが可能である。本実施例では、分配器エアーベントバルブ（４ａ）を3回開閉させた後、（４ｂ）を3回開閉させ、再び（４ａ）を3回開閉させる、というように分配器内部のエアーが無くなるまで3回づつ交互に繰り返しエアーベント動作を行った。

マニホールド（８）内部のエアーが完全に抜けたら分配器エアーベントバルブ（４ａ）と（４ｂ）を両方閉じて、インク吐出ヘッド（７）へインクを供給する。この時ステージ（４１）は図３で示す通り待機位置（Ａ）に位置しており、インク吐出ヘッドの直下にはメンテナンスポッド（６２）があって、この上でインクを吐出させる。
インク吐出ヘッド（７）にインクが完全に充填されたら、ポンプ（１８）の動作を止めてポンプ吐出バルブ（１９）を閉じ、供給バルブ（５）は開いたままで圧力制御装置（２１）により配管内部の圧力を調節する。
また、インクが配管内に充填された時点で、温水循環装置（３１）を作動させて温水供給バルブ（３２）及び温水返還バルブ（３３）を開き、温水を加温器（６）に循環させることでインク分配器（１）内部のインクを加温し、所望のインク温度に到達するまで待機する。本実施例ではインクの温度を５０℃に設定した。インク温度が設定値に達したら、塗工待機状態となる。

塗工待機状態になると、ステージ（４１）上に図示されない基板搬送ロボットによりガラス基板（４２）が載置され、真空吸着される。前記作業と並行して、インク吐出ヘッド（７）よりメンテナンスポッド（６２）にインクを予備吐出し、真空吸着及び予備吐出動作が終わると、ステージ（４１）は塗工終了位置（C）の方向に一定の速度で水平移動を開始する。本実施例では移動速度を５０ｍｍ／ｓに設定した。
その際、塗工開始位置（Ｂ）に達した時点でインク吐出ヘッドよりインクを吐出し、ガラス基板（４２）に塗工を開始する。ステージ（４１）が塗工終了位置（Ｃ）まで移動するとインクの吐出を停止し、その後ステージ（４１）を停止させて、塗工終了となる。塗工が終了すると、ステージ（４１）は再び待機位置（Ａ）まで水平移動し、次のガラス基板がステージに移載されるまで待機する。
ステージ（４１）が待機位置（Ａ）まで移動すると、塗工されたガラス基板（４２）の吸着を解除し、再び図示されない基板搬送ロボットによりガラス基板は回収される。
以上でガラス基板への塗工の一サイクルが終了する。

上記塗工サイクルをガラス基板１００枚に対して連続処理した結果、インク凝集異物起因によるインク吐出ヘッドの不吐出は発生せず、また塗工後のガラス基板を検査した結果、インク凝集異物による異物欠陥は見られなかった。

ＥＬディスプレイの発光材料のパターン形成や回路基板の回路パターン形成に用いることができる。

本発明に係わるインク分配器の断面を表した説明図である。 本発明に係わるインク吐出装置を斜視で表した説明図である。 本発明に係わるインク吐出装置の動作を側面で表した説明図である。 本発明に係わるフィルタ部分の拡大図である。

符号の説明

１・・・インク分配器
２・・・供給口
３・・・エアーベント口
４ａ、４ｂ・・・分配器エアーベントバルブ
５・・・供給バルブ
６・・・加温器
７・・・インク吐出ヘッド
８・・・マニホールド
９・・・分配口
１１・・・インクタンク
１２・・・排液タンク
１３・・・圧力表示器
１４・・・ポンプ供給バルブ
１５・・・レギュレーター
１６・・・加圧バルブ
１７・・・一次フィルター
１８・・・ポンプ
１９・・・ポンプ吐出バルブ
２０・・・ポンプエアーベントバルブ
２１・・・圧力制御装置
３１・・・温水循環装置
３２・・・温水供給バルブ
３３・・・温水返還バルブ
４１・・・ステージ
４２・・・ガラス基板
５１・・・フィルター
５２・・・蓋
５３・・・Oリング
５４・・・メディア
５５・・・底板
６１・・・精密駆動装置
６２・・・メンテナンスポッド
Ａ・・・待機位置
Ｂ・・・塗工開始位置
Ｃ・・・塗工終了位置

Claims (2)

1. 複数のインク吐出ヘッドへインクを分配供給するための分配口とインクを貯留しておくためのマニホールドとインクを供給系統よりマニホールドへ供給するための供給口とマニホールドへ溜まったエアーを排出するためのエアーベント口を備えたインク分配器を搭載したインク吐出装置において、該インク分配器の供給口にフィルターが内蔵されていることを特徴とするインク吐出装置。
2. 前記インク分配器の供給口はマニホールドの中央に、エアーベント口はマニホールドの両端にそれぞれ位置しており、該エアーベント口はそれぞれ個別にエアーを排出することが可能であることを特徴とする請求項1に記載のインク吐出装置。

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