JP2008068163A

JP2008068163A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2008068163A
Application number: JP2006246984A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Uchida; 寛人内田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】循環系内を流れる分散液を管理できる塗布装置を提供する。
【解決手段】循環系内の配管に含有率測定装置７０を接続し、循環系内を流れる分散液を一部サンプリングし、光学セル７１内に導入し、レーザ光７５を照射して分散液中に含まれる固体微粒子の含有率を測定する。循環系内を流れる分散液の種類を替えるときは、循環系から分散液を排出した後、溶剤を導入し、溶剤中に残存する個体微粒子の含有率を測定しながら配管内を洗浄する。洗浄後、古い個体微粒子の除去が確認された後、種類が異なる個体微粒子が分散された分散液を導入することができる。
【選択図】図６

Description

本発明はインクジェット方式のスペーサ塗布装置に係り、特に、循環式のスペーサ塗布装置に関する。

近年では、液晶表示装置のスペーサを塗布するために、インクジェットプリンタを応用したインクジェット方式のスペーサ塗布装置が用いられている。

図８(ａ)の符号１１１は、スペーサ塗布装置の一例であり、台１０５の上方位置に、保持枠１２０に取りつけられたインクヘッド１２１が配置されている。台１０５上に液晶用の基板１０７を配置し、インクヘッド１２１と基板１０７を、走査方向１０９に沿って相対的に移動させながら、インクヘッド１２１から個体微粒子(スペーサ)が分散された分散液を吐出させると、基板１０７表面の所望位置に分散液が着弾し、スペーサが配置されるように構成されている。

図７は、従来技術のスペーサ塗布装置１１１の分散液の供給系を説明するためのブロック図である。
このスペーサ塗布装１１１では、インクヘッド１２１は、複数のヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃで構成されており、各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃは、台１０５側方位置の供給タンク１３６に接続されている。

供給タンク１３６は、各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃの吐出孔の位置と同じ高さまで分散液１３８が蓄液されており、供給タンク１３６と各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃの間のバルブを開け、供給タンク１３６と各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃとを接続した状態で、加圧装置１３０によって供給タンク１３６の内部に気体を供給すると、供給タンク１３６内の圧力が上昇し、供給タンク１３６内の分散液１３８は各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃに供給される。

各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃは、回収タンク１３７に接続されており、供給タンク１３６から供給された分散液はヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃ内を流れた後、回収タンク１３７に戻るように構成されている。
回収タンク１３７と供給タンク１３６は互いに接続されており、回収タンク１３７に回収された分散液１３９を供給タンク１３６に戻すことができる。

しかし、吐出液にスペーサが均一に分散されていないと、吐出動作が不安定となり、吐出不良、吐出速度異常や吐出方向異常が生じ、また、吐出された液滴中に含まれるスペーサの個数が安定しないという問題が生じる。

そこで従来技術でも、分散液を収容する攪拌タンクに冷却手段と圧電素子による超音波発生装置とを設け、分散液を冷却しながら超音波を印加して攪拌するスペーサ塗布装置が提案されている(特開平１１ー７０２８号公報)。
しかし、分散液を吐出していない間に、攪拌タンクとインクヘッドの間の配管に分散液中のスペーサが沈降し、循環系内の分散液の個体微粒子の含有率が低下してしまう。

ヘッドモジュール内のスペーサの沈降は、ヘッドモジュール内を分散液が循環できるようにすると防止できるが(特開平２００２−７２２１８号公報）、インクに混入した異物により、分散液の吐出孔が目詰まりするという問題が生じる。

また、近年では、一台の塗布装置で他品種の基板に対応する必要があり、そのため、装置の循環系の内部を流れている分散液を、異なる種類の分散液に交換する場合がある。
このとき、配管やタンク等の循環系内に古い個体微粒子が残存すると、不良品発生の原因となってしまう。
特開２００４−５００５９号公報特開２００２−７２２１８号公報特開平１１−７０２８号公報

本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、循環系内を流れる分散液や溶剤中の個体微粒子を管理できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、第一の循環タンクとヘッドモジュールとを有し、溶剤に固体微粒子が分散された分散液を前記第一の循環タンクに蓄液し、前記ヘッドモジュールと基板とを相対的に移動させ、前記第一の循環タンク内の前記分散液を前記ヘッドモジュールに供給し、前記ヘッドモジュールから前記基板上の所望位置に前記分散液を着弾させる塗布装置であって、光学セルと、前記第一の循環タンクと前記ヘッドモジュールとを接続する主配管と前記光学セルとを接続する配管と、前記光学セルにレーザ光を照射するレーザ照射装置とを有する含有率測定装置を設け、前記主配管内を流れる前記分散液の一部が前記光学セルに導入され、前記光学セル内の前記分散液を透過したレーザ光によって、前記分散液中の前記固体微粒子の含有率を測定するように構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記光学セルは、前記分散液の溶剤を供給する溶剤供給系に接続された塗布装置である。
また、本発明は、前記第一の循環タンクは、前記溶剤供給系に接続された塗布装置である。
また、本発明は、前記第一の循環タンクには超音波振動子が設けられ、前記第一の循環タンクに蓄液された前記分散液に超音波が印加できるように構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記ヘッドモジュール内を流れた前記分散液が回収される第二の循環タンクを有し、前記第一、第二の循環タンクの間は、前記固体微粒子の凝集体を捕捉する凝集体分離用フィルタを介して接続され、前記第二の循環タンクから前記第一の循環タンクに、前記凝集体分離用フィルタを通過して前記分散液が移動できるように構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記凝集体分離用フィルタには超音波印加装置が接続され、前記凝集体を捕捉した前記凝集体分離フィルタに超音波が印加されるように構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記ヘッドモジュール内を流れた前記分散液が回収される第二の循環タンクを有し、前記第一、第二の循環タンクの間は、前記固体微粒子を捕捉する個体微粒子除去用フィルタを介して接続され、前記第二の循環タンクから前記第一の循環タンクに、前記個体微粒子除去用フィルタを通過させると、前記分散液中の前記溶剤が前記第一の循環タンクに移動され、前記個体微粒子が前記個体微粒子除去用フィルタに捕捉されるように構成された塗布装置である。

本発明は循環系内を流れる分散液や溶剤の一部をサンプリングし、分散液に含まれる個体微粒子の数(含有率)を測定することができる。分散液の種類を替えるときは、循環系を洗浄し、循環系に残留する固体微粒子の含有率を測定して古い固体微粒子が除去できたことを確認した後、新しい分散液中を導入できるので、新しい分散液に古い固体微粒子が混入することがなくなる。
また、分散液の吐出中でも分散液中の固体微粒子の含有率を監視できるので、固体微粒子の含有率が低下したことを発見した場合、直ちにその対策を実行することができる。

先ず、本発明の含有率測定装置が組み込まれる塗布装置の概要を説明する。
図８(ｂ)の符号１１は、そのような塗布装置の一例であり、台５上には基板７が配置されている。

台５の上方には保持枠２０が配置されている。保持枠２０には、インクヘッド２１が取りつけられている。図１は、この塗布装置１１のインクヘッド２１と分散液の循環系１０を示す図面であり、インクヘッド２１は複数のヘッドモジュール２１ａ、２１ｂ、２１ｃで構成されている。
各ヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃ内には、バッファータンク４１ａ〜４１ｃと、吐出室４２ａ〜４２ｃとがそれぞれ設けられている。

バッファータンク４１ａ〜４１ｃは、吐出室４２ａ〜４２ｃよりも上方に配置されており、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内には、溶剤中に固体微粒子が分散された分散液４８ａ〜４８ｃが蓄液されている。バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃは、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内に充満せず、バッファータンク４１ａ〜４１ｃの内部では、分散液４８ａ〜４８ｃの上方に空間が形成されている。

各バッファータンク４１ａ〜４１ｃは真空ポンプ５８にそれぞれ接続されており、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの上方の空間を真空排気し、その空間の圧力を低下させられるように構成されている。

また、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃはガス供給系５７にそれぞれ接続されており、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの上方の空間に昇圧気体を供給し、圧力を上昇させられるように構成されている。

バッファータンク４１ａ〜４１ｃの底面には供給口が設けられ、吐出室４２ａ〜４２ｃの端部には供給口が設けられている。
バッファータンク４１ａ〜４１ｃの供給口は、吐出室４２ａ〜４２ｃの流入口にそれぞれ接続されており、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液を吐出室４２ａ〜４２ｃに移動できるようになっている。
吐出室４２ａ〜４２ｃの、台５上の基板７と相対する面には多数の吐出孔が形成されており、吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液は、吐出孔で大気と接触している。

バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の空間の圧力Ｐ_Bを負圧(Ｐ_B＜(大気圧))にし、負圧の吸引力とバッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの重量とが釣り合っている状態では、吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液は吐出孔から落下せず、従って、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃも吐出室４２ａ〜４２ｃに移動しない。

各吐出室４２ａ〜４２ｃ内には、吐出孔に対応して小部屋が形成されており、各小部屋毎にピエゾ素子が配置されている。
ピエゾ素子に電圧が印加されると、圧電効果によるピエゾ素子伸縮により、各小部屋内の分散液が加圧され、その小部屋の吐出孔から分散液が基板７表面に向けて吐出される。

吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液が吐出されるとバッファータンク４１ａ〜４１ｃから分散液４８ａ〜４８ｃが吐出された量だけ引き込まれ、補充される。
バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液の液面が低下すると、ガス供給系５７から昇圧気体が導入されるか、又は、後述する第一又は第二の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒから分散液が補充され、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の圧力は一定に保たれる。

第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒからバッファータンク４１ａ〜４１ｃへの分散液の移動は、第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の分散液２３Ｌ、２３Ｒの重量と、循環タンク３１Ｌ、３１Ｒとバッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の圧力差により行われる。

基板７と保持枠２０は、そのいずれか一方又は両方が走査方向９に沿って移動し、その結果、基板７とインクヘッド２１、即ち、基板７とバッファータンク４１ａ〜４１ｃ及び吐出室４２ａ〜４２ｃとが相対移動するように構成されている。この移動により、吐出孔が所望場所に位置したときにピエゾ素子に電圧を印加し、吐出孔から分散液を吐出させると、吐出された分散液は基板７表面の所定の位置に着弾する。
分散液中には、スペーサや顔料粒子などの固体微粒子が分散されており、分散液中の分散溶媒が蒸発すると、固体粒子は基板７上に定着する。

次に、循環系１０がヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃに分散液を供給する動作を説明する。
循環系１０は、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒを有している。第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒは、台５の側方や下方等、基板７の運搬に支障のない位置に配置されており、台５に対して静止している。

第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒは分散液供給系２８にそれぞれ接続されており、配管途中に設けられたバルブｖ₁、ｖ₂を開けると、分散液供給系２８から第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに固体微粒子が分散された分散液が供給されるように構成されている。

この図１、及び後述する各図では、バルブの開状態を白色、閉状態を黒色で表すものとすると、図１では、第一の循環タンク３１Ｌに接続されたバルブｖ₁が白色で開状態、第二の循環タンク３１Ｒに接続されたバルブｖ₂が黒色で閉状態である。

第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒには、給排気装置２４が接続されている。給排気装置２４はガス供給系４４と真空ポンプ(又は真空排気系)４５を有しており、その間のバルブを開閉することで、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒを、ガス供給系４４にも真空ポンプ４５にも個別に接続できるように構成されている。

第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒは密閉されており、その上部がガス供給系４４と真空ポンプ４５に接続されており、ガス供給系４４から昇圧気体が供給されると内部の圧力が上昇し、真空ポンプ４５で真空排気されると内部の圧力が低下するように構成されている。
第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの底部には供給口が設けられている。第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの供給口と、バッファータンク４１ａ〜４１ｃの全部の流入口の間には主配管３７が設けられている。

主配管３７の、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの供給口側には、第一、第二の供給バルブｖｓ_L、ｖｓ_Rがそれぞれ設けられ、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃの流入口側には流入バルブｖｉ_a〜ｖｉ_cがそれぞれ設けられており、第一、第二の供給バルブｖｓ_L、ｖｓ_Rのうちいずれか一方を開状態、他方を閉状態にすると共に、供給したいヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃの流入バルブｖｉ_a〜ｖｉ_cを開状態にすると、開状態の第一、第二の供給バルブｖｓ_L、ｖｓ_Rに接続された第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒが供給元、開状態の流入バルブｖｉ_a〜ｖｉ_cに接続されたバッファータンク４１ａ〜４１ｃが供給先となり、供給元と供給先とが接続される。

供給元の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒの内部空間の圧力Ｐ_Sは、昇圧気体の供給によって、バッファータンク４１ａ〜４１ｃの内部空間の圧力Ｐ_Bよりも高圧にされる(Ｐ_B＜Ｐ_S)。その結果、供給元の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒの内部の分散液２３Ｌ、２３Ｒは、圧力差によって供給先のバッファータンク４１ａ〜４１ｃに流入する。
バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内に分散液が所定量蓄液されると吐出室４２ａ〜４２ｃに供給可能な状態になる。

ここでは、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに昇圧気体を供給しても、その内部圧力Ｐ_Sは大気圧よりも大きくならないようにされている(Ｐ_S≦(大気圧))。これにより、昇圧気体が分散液中に溶解せず、気泡が発生しない。

また、上述したように、分散液の移動には圧力差が用いられ、ポンプは使用されていないので、ポンプによる気体の巻き込みも無く、気泡の発生を防止できる。また、ポンプによる圧縮や攪拌が無いので、分散液中に分散されている固体微粒子の変形や損傷も無い。

次に、吐出室４２ａ〜４２ｃよりも下流側を説明する。
吐出室４２には流出口が設けられており、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの上部には流出口が設けられている。吐出室４２の流出口と第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの流入口との間には戻り配管３８が設けられている。
戻り配管３８の、吐出室４２ａ〜４２ｃの流出口側には流出バルブｖｏ_a〜ｖｏ_cがそれぞれ設けられ、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの流入口側には、第一、第二の戻りバルブｖｒ_L、ｖｒ_Rがそれぞれ設けられている。

第一、第二の供給バルブｖｓ_L、ｖｓ_Rのうち、いずれか一方が開状態、他方が閉状態のときに、閉状態の供給バルブｖｓ_L又はｖｓ_Rが接続された循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒが回収先となり、その回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒの戻りバルブｖｒ_L又はｖｒ_Rを開状態にすると、吐出室４２ａ〜４２ｃと回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒは接続される。

このとき、吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液が吐出孔で大気と接触している状態であれば、回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒの内部の圧力Ｐ_Rを大気圧よりも低くすると(Ｐ_R＜(大気圧))、吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液は回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒに移動する。

回収側の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒの圧力と、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の圧力の圧力差を制御し、吐出室４２ａ〜４２ｃの流出口の圧力が流入口の圧力よりも低くなるようにすれば、吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液を、回収先の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに移動させることができる。

なお、ここでは、流出バルブｖｏ_a〜ｖｏ_cは三方弁であり、吐出室４２ａ〜４２ｃと第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの間を接続する他、吐出室４２ａ〜４２ｃとドレインの間も接続できるように構成されており、ドレインの接続すれば、バッファータンク４１ａ〜４１ｃや吐出室４２ａ〜４２ｃの内部の分散液や後述する溶剤を排出することができる。

また、この塗布装置１１では、上記バッファータンク４１ａ〜４１ｃに、内部の分散液４８ａ〜４８ｃの液面の高さを検出する高さセンサと、分散液４８ａ〜４８ｃの上方の空間の圧力を測定する圧力センサとが設けられており、液面の変化や圧力変化を検出し、液面高さが一定になるように、第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒから分散液を内部に補充したり、また、圧力が一定になるように、ガス供給系５７からの昇圧気体の導入や、真空ポンプ５８によるバッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の気体の真空排気を制御しており、これにより、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液が４８ａ〜４８ｃが、吐出室４２ａ〜４２ｃの吐出孔から落下することを防止されている。

吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液の一部又は全部が回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒに移動する場合、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液が吐出室４２ａ〜４２ｃに移動し、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの液面が低下し、内部空間の圧力が低下する。
ここでは、供給元の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒ内の分散液がバッファータンク４１ａ〜４１ｃに移動される。

このように、供給元の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒ内の分散液は、バッファータンク４１ａ〜４１ｃと吐出室４２ａ〜４２ｃを通って回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒに移動される。

図２は、第一の循環タンク３１Ｌが供給元、第二の循環タンク３１Ｒが回収先となったとき(第一の供給バルブｖｓ_Lと第二の戻りバルブｖｒ_Rが開状態、第二の供給バルブｖｓ_Rと第一の戻りバルブｖｒ_Lが閉状態)に分散液が流れる状態が示されている。分散液は、第一の循環タンク３１Ｌから第二の循環タンク３１Ｒに向けて流れる。

図２及び後述する図３〜図５は、分散液又は溶剤の流れを説明するための図面であり、分散液又は溶剤が流れる配管を実線、他の配管を破線で示してある。
図３は、図２とは逆に、第一の供給バルブｖｓ_Lと第二の戻りバルブｖｒ_Rが閉状態、第二の供給バルブｖｓ_Rと第一の戻りバルブｖｒ_Lが開状態であって、第二の循環タンク３１Ｒが供給元、第一の循環タンク３１Ｌが回収先になって分散液が流れる場合である。分散液が流れていれば、固体微粒子の沈降が生じない。

次に、第一、第二の循環タンク３１Ｌ，３１Ｒの間を分散液が直接移動する経路について説明する。
第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの間は、主配管３７や戻り配管３８とは別に、移動用配管３９が設けられている。

主配管３７や戻り配管３８に設けられた各バルブを閉じて、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒとバッファータンク４１ａ〜４１ｃの間の接続や、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒと吐出室４２ａ〜４２ｃ間の接続を遮断し、第一の循環タンク３１Ｌの内部と、第二の循環タンク３１Ｒの内部との間に圧力差を設けた状態で移動用配管３９に設けられたバルブを開けると、高圧力の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒから、低圧力の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒに向けて分散液が流れる。
移動用配管３９の途中には、凝集体分離用フィルタ４７と、固体微粒子除去用フィルタ４９とが設けられている。

分散液中に分散された固体微粒子は、配管中を流れる間や、循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ等のタンク中に蓄液されている間に凝集し、粒径の大きな凝集体を形成する場合があるが、固体微粒子除去用フィルタ４９の目は、固体微粒子の大きさよりも大きいが、固体微粒子の凝集体よりも小さく成型されており、凝集体は凝集体分離用フィルタ４７に捕集され、除去されるようになっている。
更に、凝集体分離用フィルタ４７は超音波印加装置４６に接続されており、凝集体分離用フィルタ４７に超音波が印加されるように構成されている。

凝集体分離用フィルタ４７に超音波が印加されると、それに捕集された凝集体に超音波が印加され、分離して固体微粒子単体となる。その固体微粒子は凝集体分離用フィルタ４７を通過できるから、分散液は移動用配管３９内を流れる間に再生される。

図４は、分散液が、移動用配管３９内を第二の循環タンク３１Ｒから第一の循環タンク３１Ｌに向け、凝集体分離用フィルタ４７を通って流れている状態を示している。回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒに回収された分散液を再生しながら供給元の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒに戻すことができる。

この塗布装置１１では、溶剤供給系２９が、バルブを介して第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに接続されており、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃや各配管３７〜３９内の分散液をドレインに排出した後、そのバルブを開け、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに溶剤を供給し、分散液と同様に循環させれば、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃや各配管３７〜３９内は洗浄され、微粒子が除去される。ここでは、溶剤供給系２９が供給する溶剤は、固体微粒子を分散させている分散液と同じ液体が用いられている。

分散液をドレインに排出する前に、固体微粒子除去用フィルタ４９によって微粒子を除去して循環させれば、先ず、分散液の分散溶媒によって配管内が洗浄され、次いで、その分散溶媒の排出後、洗浄液による洗浄を行えば、洗浄液を節約することができる。

なお、バッファータンク４１ａ〜４１ｃには、バルブを介してガス供給系５７が接続されている。台５の側方位置には洗浄装置６が設けられており、インクヘッド２１を基板７上から洗浄装置６上に移動させ、洗浄装置６によって吐出孔を閉塞させた状態で洗浄液や分散溶媒を循環させることもできる。

また、インクヘッド２１を基板７上から洗浄装置６上に移動させた後、ガス供給系５７とバッファータンク４１ａ〜４１ｃの間のバルブを開け、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内にパージガスを導入し、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の圧力を大気圧と同じか、それ以上の圧力にすると、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液や洗浄液を、各ヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃの吐出孔から洗浄装置６中に排出させることができる。

以上説明したように、本発明の塗布装置１１では、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒのうち、一方を供給元、他方を回収先として、供給元の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒから、回収先の循環タンク３１Ｒ又は３１Ｌまで分散液を流すことができる。このとき、吐出室４２ａ〜４２ｃを通って分散液を流すことができる。
さらには回収先の循環タンク３１Ｒから供給元の循環タンク３１Ｌに、凝集体分離用フィルタ４７を通して戻すこともできる。

また、回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒの分散液が増加したら、今度は、その循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒを供給元にして、吐出室４２ａ〜４２ｃに分散液を流すことができる。
これらにより循環系１０内に分散液を循環させ、固体微粒子の吐出室４２ａ〜４２ｃ内や配管内への沈降を防止することができる。

第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内には、超音波振動子３３Ｌ、３３Ｒがそれぞれ配置されており、超音波発生装置３４Ｌ、３４Ｒから各超音波振動子３３Ｌ、３３Ｒにそれぞれ超音波を印加し、超音波振動させると第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の分散液が超音波振動し、固体微小粒子の凝集体は分離される。

また、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内には、磁石からなる回転子５５Ｌ、５５Ｒがそれぞれ配置されている。第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの底面には、回転子５５Ｌ、５５Ｒと磁気的に結合されたスターラ５６Ｌ、５６Ｒが配置されており、スターラ５６Ｌ、５６Ｒを動作させると回転子５５Ｌ、５５Ｒは所望速度で回転し、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の分散液が攪拌される。これにより、固体微小粒子の沈降が防止される。

図１〜図５の符号７０は、分散液中の固体微粒子の含有率(固体微粒子の個数／分散液の容積)、及び粒度分布を測定する含有率測定装置である。
含有率測定装置７０の内部を図６に示す。この含有率測定装置７０は、光学セル７１と、レーザ照射装置７３と、ピストン７２と、流入量制御装置７９とを有している。

流量制御装置７９の流入側は、分散液導入配管３６と溶剤導入配管３５によって、主配管３７と溶剤供給系５１にそれぞれ接続され、流出側は共通配管８５によって、光学セル７１の流入側に接続されている。
分散液導入配管３６と溶剤導入配管３５には、それぞれ測定バルブｖ₃と希釈バルブｖ₄が設けられている。

光学セル７１の出口側はピストン７２に接続されており、測定バルブｖ₃と希釈バルブｖ₄を開け、ピストン７２によって光学セル７１内の気体を真空排気すると、主配管３７を流れる分散液の一部と、溶剤供給系５１が供給する溶剤とが、流入量制御装置７９を通り、流入量制御装置７９内で混合された後、光学セル７１内に導入される。

流入量制御装置７９では、分散液導入配管３６と溶剤導入配管３５にそれぞれ可変バルブが設けられており、流入量制御装置７９内を流れる分散液の流量と溶剤の流量とがそれぞれ制御でき、分散液と溶剤とを所望の混合比で混合できるように構成されている。

溶剤供給系５１が供給する溶剤を希釈液とし、流入量制御装置７９によって、分散液と溶剤とを所望の混合割合で混合し、主配管３７内を流れる分散液が、溶剤供給系２９が供給する溶剤で希釈された状態で、光学セル７１に導入することができる。

光学セル７１の側方には、プリズム７７が配置されており、プリズム７７とは反対側には第一、第二の光学ディテクタ７６、７８が配置されている。
光学セル７１の壁面の全部又は一部は、レーザ光７４を透過させる材料で構成されており、レーザ照射装置７３が射出し、プリズム７７で反射されたレーザ光８１が光学セル７１に垂直に入射すると、一部は透過し、他の一部は散乱される。

第一の光学ディテクタ７６は、プリズム７７に対し、光学セル７１の真裏に位置しており、光学セル７１の壁面と光学セル７１内を流れる分散液を垂直に透過した透過光８２が第一の光学ディテクタ７６に入射すると、その透過光８２の強度が測定される。

また、第二の光学ディテクタ７８は、透過光８２の進行方向からはずれた位置に配置されており、光学セル７１内で散乱され、生成された散乱光８３が入射すると、その散乱光８３の強度が測定される。

レーザ照射装置７３が射出したレーザ光７４の強度は予め分かっており、その射出強度と透過光８２の透過強度と散乱光８３の散乱強度とから、光学セル７１内を流れる希釈された分散液に含まれる微粒子の含有率と、粒子の粒径分布を測定することができる。
希釈率は予め分かっているから、希釈前の分散液に含まれる微粒子の含有率も分かる。

この塗布装置１１では、内部を流れている分散液を、異なる材料の微粒子が分散された分散液や、異なる粒径の微粒子が分散された分散液に交換する場合がある。
そのとき、先ず、配管３７〜３９中にある分散液や、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃ中にある分散液を除去し、配管３７〜３９やタンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃを洗浄した後、新たな種類の分散液を各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃに充填する必要がある。

上記測定装置７０は、そのような分散液の交換に用いられる。
分散液の交換工程を説明すると、先ず、二台の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒのうち、少なくともいずれか一方の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒには、ドレインが設けられている。ここでは、第二の循環タンク３１Ｒにドレインが設けられており、分散液や溶剤が供給されていない状態で、循環タンクのドレインや、吐出室４２ａ〜４２ｃのドレインから、第二の循環タンク３１Ｒやインクヘッド２１の内部及び、主配管３７や戻り配管３８の内部の分散液を排出する。

第一の循環タンク３１Ｌ内の分散液は、吐出室４２ａ〜４２ｃのドレインから排出し、また、バイパスは移管５３によって第二の循環タンク３１Ｒに移動させ、第二の循環タンク３１Ｒのドレインから排出する。

各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃの内部や、各配管３７、３８の内部にある分散液をドレインから排出した後、溶剤供給系２９から溶剤を導入し、分散液に替えて溶剤を循環させ、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃの壁面や、各配管３７〜３９の壁面に付着していた分散液を洗浄、除去し、ドレインから排出する。
このとき、主配管３７内を流れる溶剤を、含有率測定装置７０の光学セル７１内に一部を導入する。
導入されたサンプリング液中のスペーサの含有率が小さい場合には、溶剤による希釈は行わず、直接含有率を測定する。

主配管３７内を流れる溶剤に含まれるスペーサの個数が、第一の基準値よりも大きい場合、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃの内部や、各配管３７〜３９の内部を流れる溶剤を排出し、新しい溶剤を導入し、循環、洗浄し、含有率測定装置７０によって、主配管３７内から導入したサンプリング液の含有率が第一の基準値を下回るまで、溶剤の排出と導入・循環による洗浄を繰り替えす。

移動用配管３９には、凝集体分離用フィルタ４７と並列に、固体微粒子除去用フィルタ４９が設けられており、移動用配管３９に設けられたバルブを操作することにより、移動用配管３９内を流れる分散液は凝集体分離用フィルタ４７を通らず、固体微粒子除去用フィルタ４９を流せるようになっている。

図５は、溶剤が、第一の循環タンク３１Ｌから、バッファータンク４１ａ〜４１ｃと吐出室４２ａ〜４２ｃを通って第二の循環タンク３１Ｒに流れた後、移動用配管３９の固体微粒子除去用フィルタ４９を通り、第二の循環タンク３１Ｒから第一の循環タンク３１Ｌに戻る状態を示している。

固体微粒子除去用フィルタ４９の目は分散液中に含まれる微粒子の大きさよりも小さいものが用いられており、溶剤中に残留する微粒子は、固体微粒子除去用フィルタ４９を通過できず、固体微粒子除去用フィルタ４９に全部捕集される。

次に、一旦溶剤をドレインに排出し、新しい溶剤を溶剤供給系２９から導入し、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃ、吐出室４２ａ〜４２ｃ、配管３７〜３９の内部を洗浄し、固体微粒子除去用フィルタ４９を通して、固体微粒子を除去する。
このとき、含有率測定装置７０によって主配管３７内を流れる溶剤中の個体微粒子の含有率を測定し、一定値以下になるまで、洗浄と固体微粒子の除去を繰り返す。

一定値以下になった後、塗布装置１１内を流れる溶剤を排出した後、新しい分散液を第一、又は第二の循環タンク３１Ｌ，３１Ｒ内に導入し、バッファータンク４１ａ〜４１ｃや吐出室４２ａ〜４２ｃに供給する。

新しい分散液が供給された供給元の循環タンク３１Ｌ、又は３１Ｒから、回収先の循環タンク３１Ｌ又は３１Ｒにバッファータンク４１ａ〜４１ｃや吐出室４２ａ〜４２ｃを通って分散液を移動させ、回収先の循環タンク３１Ｌ、又は３１Ｒから、供給元の循環タンク３１Ｌ、又は３１Ｒに分散液を戻し、再度、バッファータンク４１ａ〜４１ｃや吐出室４２ａ〜４２ｃに流す。

このように、新しい分散液の循環を行いながら、含有率測定装置７０によって循環する分散液中の個体微粒子の含有率測定を行い、規定の範囲に適合していることが確認されたら、分散液の交換作業を終了する。

なお、上記実施例では、含有率測定装置７０は、塗布装置１１内の循環系１０とインクヘッド２１の洗浄や、循環系１０やインクヘッド２１内にある分散液を交換する際に使用したが、それに限定されるものではない。

含有率測定装置７０によって分散液中の個体微粒子の含有率を測定すれば、分散液の含有率異常が分かるので、異常を検出した場合には分散液を循環させたり、分散液が流れる配管を揺動させ、沈降していた個体微粒子を再分散させることができる。

また、含有率測定装置７０によれば、分散液中に分散している粒子の粒径分布が分かるので、固体微粒子の凝集体の発生量が多い場合、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の超音波振動子３３Ｌ、３３Ｒに、超音波発生装置３４Ｌ、３４Ｒから超音波を印加し、凝集体を固体微粒子単体に分離させることができる。

また、凝集体分離用フィルタ４７に超音波印加装置４６から超音波を印加しながら、凝集体分離用フィルタ４７に分散液を流し、凝集体を固体微粒子単体に分離させることができる。
分散液の含有率や粒径分布の測定は、分散液を吐出しながらでも行うことができる。

なお、含有率測定装置７０によって、主配管３７内の分散液の含有率を測定する前に、含有率測定装置７０の測定精度の検査を行うことができる。
例えば、光学セル７１に、スペーサ分散性評価機構(不図示)を接続し、固体微粒子の含有率が既知である分散液を光学セル７１に流し、レーザを照射して分散率を測定し、測定値の誤差から、精度を見ることができる。

含有率測定装置７０の運転を休止する場合は、光学セル７１内の分散液を排出した後、光学セル７１内に溶剤を流し、固体微粒子を洗浄・除去した後、溶剤を充満させておくことが望ましい。
また、光学セル７１や、光学セル７１に接続された共通配管８５に超音波発信器を接続し、光学セル７１を洗浄するときに超音波を印加できるように構成してもよい。

カラーフィルタ形成用の顔料分散インク、スペーサ形成に使用するスペーサ分散液、導電体・誘電体・半導体・発光材料・電子放出材料などの各種機能性固体を分散させた溶液等の溶液を吐出する塗布装置に適用できる。全面塗布用に用いてもよいし、所定箇所にだけ吐出し、パターンを形成してもよい。
スペーサを吐出する塗布装置の場合、液晶ディスプレーのカラーフィルタ基板とアレイ基板間にスペーサを配置するスペーサ吐出装置にも用いることができる。

本発明の一例の塗布装置の循環系を示す図分散液が第一の循環タンクから第二の循環タンクに流れる経路を説明するための図分散液が第二の循環タンクから第一の循環タンクに流れる経路を説明するための図凝集体分離用フィルタを流れる分散液を説明するための図溶剤が固体微粒子除去用フィルタを流れる場合を説明するための図固体微粒子の濃度を測定する装置を説明するための図従来技術の塗布装置の分散液の循環経路を説明するための図 (ａ)：従来技術の塗布装置の外観 (ｂ)：本発明の塗布装置の外観の一例

符号の説明

７……基板
１０……循環系
１１……塗布装置
２１……インクヘッド
２４……給排気装置
２１ａ〜２１ｃ……ヘッドモジュール
３１Ｌ，３１Ｒ……循環タンク
３３Ｌ……超音波振動子
３７……主配管
３８……戻り配管
３９……移動用配管
４１ａ〜４１ｃ……バッファータンク
４２ａ〜４２ｃ……吐出室
４６……超音波印加装置
４７……凝集体分離用フィルタ
４９……固体微粒子除去用フィルタ
５７……ガス供給系
５８……真空ポンプ
７０……含有率測定装置
７１……光学セル
７３……レーザ照射装置
７４、７５……レーザ光
ｖｓ_L，ｖｓ_R……供給バルブ
ｖｒ_L、ｖｒ_R……戻りバルブ

Claims

第一の循環タンクとヘッドモジュールとを有し、
溶剤に固体微粒子が分散された分散液を前記第一の循環タンクに蓄液し、前記ヘッドモジュールと基板とを相対的に移動させ、前記第一の循環タンク内の前記分散液を前記ヘッドモジュールに供給し、前記ヘッドモジュールから前記基板上の所望位置に前記分散液を着弾させる塗布装置であって、
光学セルと、
前記第一の循環タンクと前記ヘッドモジュールとを接続する主配管と前記光学セルとを接続する配管と、
前記光学セルにレーザ光を照射するレーザ照射装置とを有する含有率測定装置を設け、
前記主配管内を流れる前記分散液の一部が前記光学セルに導入され、前記光学セル内の前記分散液を透過したレーザ光によって、前記分散液中の前記固体微粒子の含有率を測定するように構成された塗布装置。
前記光学セルは、前記分散液の溶剤を供給する溶剤供給系に接続された請求項１記載の塗布装置。
前記第一の循環タンクは、前記溶剤供給系に接続された請求項２記載の塗布装置。
前記第一の循環タンクには超音波振動子が設けられ、前記第一の循環タンクに蓄液された前記分散液に超音波が印加できるように構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の塗布装置。
前記ヘッドモジュール内を流れた前記分散液が回収される第二の循環タンクを有し、
前記第一、第二の循環タンクの間は、前記固体微粒子の凝集体を捕捉する凝集体分離用フィルタを介して接続され、前記第二の循環タンクから前記第一の循環タンクに、前記凝集体分離用フィルタを通過して前記分散液が移動できるように構成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の塗布装置。
前記凝集体分離用フィルタには超音波印加装置が接続され、前記凝集体を捕捉した前記凝集体分離フィルタに超音波が印加されるように構成された請求項４記載の塗布装置。
前記ヘッドモジュール内を流れた前記分散液が回収される第二の循環タンクを有し、
前記第一、第二の循環タンクの間は、前記固体微粒子を捕捉する個体微粒子除去用フィルタを介して接続され、前記第二の循環タンクから前記第一の循環タンクに、前記個体微粒子除去用フィルタを通過させると、前記分散液中の前記溶剤が前記第一の循環タンクに移動され、前記個体微粒子が前記個体微粒子除去用フィルタに捕捉されるように構成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の塗布装置。