JP3988628B2 - Droplet discharge device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、インクジェットプリンターが主に民生用のプリンターとして広く用いられている。このインクジェットプリンターのインクジェット方式(液滴吐出方式)を応用した産業用の液滴吐出装置(インクジェット描画装置)が提案されている。この産業用の液滴吐出装置は、例えば液晶表示装置におけるカラーフィルタや有機EL装置等を製造したり、基板上に金属配線を形成したりするのに使用される。
【0003】
産業用の液滴吐出装置では、基板等の対象物が大型になるとともに、大量生産を目的とするので、ヘッドから吐出するインク等の吐出液の消費量が非常に多くなる。
従来の液滴吐出装置では、インク消費量の増大に対応するため、装置本体外に、インクジェットヘッドにインクを供給するサブタンク(第一液室)と、サブタンクにインクを補充するメインタンク(第二液室)とを設置し、メインタンクを交換可能としている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の液滴吐出装置では、1つの色のインクに対応するメインタンクが1つしかないので、メインタンクを交換する際には、液滴吐出装置の稼動を停止せねばならず、生産量(スループット)が低下するという問題がある。また、メインタンクを大容量にすると、メインタンクの交換作業においてインクが満杯に入ったメインタンクを取り扱う場合、その重量が相当に重くなるので、作業者の負担が重く、危険を伴うという問題もある。その結果、メインタンクの大容量化には限界がある。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−150732号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大容量化とタンク交換作業の容易化との両立が図れ、また、タンクの交換時にも稼動を続行可能な液滴吐出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出装置は、液体を供給する給液装置と、
排液を回収する排液装置と、
ワークを載置可能なワーク載置部と、
前記ワーク載置部に載置されたワークに対して液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記ワーク載置部と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させる移動機構とを備え、カラーフィルタまたは有機EL表示装置を製造するのに用いる液滴吐出装置であって、
前記給液装置は、供給する液体を貯留する複数の給液タンクと、
前記複数の給液タンクにそれぞれ接続された流出流路と、
液体供給先へ向かう給液流路に、前記複数の給液タンクから選択した1つの給液タンクに対応する流出流路を接続する流路切り替え手段と、
前記各給液タンクに対し、当該給液タンク内の液量を検出する液量検出手段とを備え、
前記排液装置は、回収した排液を貯留する複数の排液タンクと、
前記複数の排液タンクにそれぞれ接続された流入流路と、
排液回収先からの排液流路に、前記複数の排液タンクから選択した1つの排液タンクに対応する流入流路を接続する流路切り替え手段と、
前記各排液タンクに対し、当該排液タンク内の液量を検出する液量検出手段とを備え、
前記複数の給液タンクには、第1の給液タンクおよび第2の給液タンクが含まれており、
前記第1の給液タンクが空になったとき、および、前記第2の給液タンクが空になったときには、それぞれ、その旨を文字、図形、音または音声で報知し、
前記第1の給液タンクが空になったときと、前記第2の給液タンクが空になったときとで、前記報知のための文字、図形、音または音声を異ならせ、前記第1の給液タンクと前記第2の給液タンクとのうちのいずれの給液タンクが空になったのかが分かるように構成されており、
前記複数の排液タンクには、第1の排液タンクおよび第2の排液タンクが含まれており、
前記第1の排液タンクが満杯になったとき、および、前記第2の排液タンクが満杯になったときには、それぞれ、その旨を文字、図形、音または音声で報知し、
前記第1の排液タンクが満杯になったときと、前記第2の排液タンクが満杯になったときとで、前記報知のための文字、図形、音または音声を異ならせ、前記第1の排液タンクと前記第2の排液タンクとのうちのいずれの排液タンクが満杯になったのかが分かるように構成されていることを特徴とする。
これにより、給液装置および排液装置の大容量化と、給液タンクおよび排液タンク交換作業の容易化との両立が図れ、また、給液タンクおよび排液タンクの交換時にも稼動を続行可能な液滴吐出装置を提供することができる。
また、各給液タンクが空になりそうなとき、これを検出することができる。
また、各排液タンクが満杯になりそうなとき、これを検出することができる。
【0008】
本発明の液滴吐出装置では、前記複数の給液タンクの少なくとも1つが交換可能であることが好ましい。
これにより、給液タンクへの液体の補充を容易に行うことができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記供給する液体は、前記液滴吐出ヘッドから吐出する液体であることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドから吐出する液体の消費量の増大に有効に対応することができる。
【0009】
本発明の液滴吐出装置では、前記供給する液体は、前記液滴吐出ヘッドのクリーニングを行うクリーニング装置で用いる洗浄液であることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドのクリーニングを行うクリーニング装置で用いる洗浄液の消費量の増大に有効に対応することができる。
【0010】
本発明の液滴吐出装置では、前記給液タンク内の液量を検出する前記各液量検出手段の検出結果に基づいて前記給液装置の前記流路切り替え手段の作動を制御する制御手段をさらに備えることが好ましい。
これにより、流路切り替え手段の切り替えを自動化することができ、省力化が図れる。
本発明の液滴吐出装置では、前記各給液タンクの内部を加圧し得る加圧手段をさらに備えることが好ましい。
これにより、加圧手段からの圧力により給液タンク内の液体を送液することができる。
【0011】
本発明の液滴吐出装置では、前記各給液タンクにそれぞれ接続された加圧経路と、
前記加圧手段からの経路に、前記複数の加圧経路から選択した1つの加圧経路を接続する加圧経路切り替え手段とをさらに備えることが好ましい。
これにより、加圧経路切り替え手段の切り替えを自動化することができ、省力化が図れる。
【0013】
本発明の液滴吐出装置では、前記複数の排液タンクの少なくとも1つが交換可能であることが好ましい。
これにより、排液タンクからの排液の回収を容易に行うことができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記排液は、前記液滴吐出ヘッドをキャッピングするキャッピング装置から回収される液体であることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドをキャッピングするキャッピング装置から回収される排液の増大に有効に対応することができる。
【0014】
本発明の液滴吐出装置では、前記排液は、前記液滴吐出ヘッドの捨て吐出および/またはドット抜け検査により吐出された液体であることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドの捨て吐出および/またはドット抜け検査により生じた排液の増大に有効に対応することができる。
本発明の液滴吐出装置では、前記各排液タンク内の液量を検出する前記各液量検出手段の検出結果に基づいて前記排液装置の前記流路切り替え手段の作動を制御する制御手段をさらに備えることが好ましい。
これにより、流路切り替え手段の切り替えを自動化することができ、省力化が図れる。
【0018】
本発明の液滴吐出装置では、前記ワーク載置部と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出することにより、前記ワークに所定のパターンを形成することが好ましい。
これにより、目的に合わせてワーク上に多彩なパターンを形成(描画)することができる。
【0019】
本発明の電気光学装置は、本発明の液滴吐出装置を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、量産に適し、製造コストの低減が図れる電気光学装置を提供することができる。
本発明の電気光学装置の製造方法は、本発明の液滴吐出装置を用いることを特徴とする。
これにより、量産に適し、製造コストの低減が図れる電気光学装置の製造方法を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を備えることを特徴とする。
これにより、量産に適し、製造コストの低減が図れる電子機器を提供することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液滴吐出装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1および図2は、それぞれ、本発明の給液装置および排液装置を備えた液滴吐出装置の実施形態を示す平面図および側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、水平な一方向(図1および図2中の左右方向に相当する方向)を「Y軸方向」と言い、このY軸方向に垂直であって水平な方向(図1中の上下方向に相当する方向)を「X軸方向」と言う。また、Y軸方向であって図1および図2中の右方向への移動を「Y軸方向に前進」、Y軸方向であって図1および図2中の左方向への移動を「Y軸方向に後退」と言い、X軸方向であって図1中の下方向への移動を「X軸方向に前進」、X軸方向であって図1中の上方向への移動を「X軸方向に後退」と言う。
【0021】
これらの図に示す液滴吐出装置(インクジェット描画装置)1は、ワークとしての基板Wに対し、例えばインクや、目的とする材料を含む機能液等の液体(吐出液)をインクジェット方式(液滴吐出方式)により微小な液滴の状態で吐出して所定のパターンを形成(描画)する装置であり、例えば液晶表示装置におけるカラーフィルタや有機EL装置等を製造したり、基板上に金属配線を形成したりするのに用いることができる産業用の液滴吐出装置である。液滴吐出装置1が対象とする基板Wの素材は、特に限定されず、板状の部材(ワーク)であればいかなるものでもよいが、例えば、ガラス基板、シリコン基板、フレキシブル基板等を対象とすることができる。また、本発明では、液滴吐出装置が対象とするワークは板状部材に限らずいかなるものでもよく、例えばレンズをワークとし、このレンズに液滴を吐出することにより光学薄膜等のコーティングを形成する液滴吐出装置などにも適用することができる。また、本発明は、比較的大型のワーク(例えば、長さ、幅がそれぞれ数十cm〜数m程度のもの)にも対応することができる比較的大型の液滴吐出装置1に特に好ましく適用することができる。
【0022】
この液滴吐出装置1は、装置本体2と、基板テーブル(ワーク載置部)3と、複数の液滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)111を有するヘッドユニット11と、液滴吐出ヘッド111のメンテナンスをするメンテナンス装置12と、タンクユニット13と、基板Wにガスを吹き付けるブロー装置14と、基板テーブル3の移動距離を測定するレーザー測長器15と、制御装置16と、ドット抜け検出ユニット19とを備えている。
【0023】
液滴吐出ヘッド111から吐出する液体としては、特に限定されず、カラーフィルタのフィルタ材料を含むインクの他、例えば以下のような各種の材料を含む液体(サスペンション、エマルション等の分散液を含む)とすることができる。・有機EL(electroluminescence)装置におけるEL発光層を形成するための発光材料。・電子放出装置における電極上に蛍光体を形成するための蛍光材料。・PDP(Plasma Display Panel)装置における蛍光体を形成するための蛍光材料。・電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料。・基板Wの表面にバンクを形成するためのバンク材料。・各種コーティング材料。・電極を形成するための液状電極材料。・2枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料。・金属配線を形成するための液状金属材料。・マイクロレンズを形成するためのレンズ材料。・レジスト材料。・光拡散体を形成するための光拡散材料。
【0024】
図2に示すように、装置本体2は、床上に設置された架台21と、架台21上に設置された石定盤22とを有している。石定盤22の上には、基板テーブル3が装置本体2に対しY軸方向に移動可能に設置されている。基板テーブル3は、リニアモータ101の駆動により、Y軸方向に前進・後退する。基板Wは、基板テーブル3上に載置される。
【0025】
液滴吐出装置1では、基板テーブル3と同程度の大きさの比較的大型の基板Wから、基板テーブル3より小さい比較的小型の基板Wまで、様々な大きさおよび形状の基板Wを対象にすることができる。基板Wは、原則としては基板テーブル3と中心を一致させるように位置決めした状態で液滴吐出動作をすることが好ましいが、比較的小型の基板Wの場合には、基板テーブル3の端に寄せた位置に位置決めして液滴吐出動作をしてもよい。
【0026】
図1に示すように、基板テーブル3のX軸方向に沿った2つの辺の付近には、それぞれ、基板Wに対する液滴吐出(描画)前に液滴吐出ヘッド111から捨て吐出(フラッシング)された吐出液滴を受ける描画前フラッシングユニット104が設置されている。描画前フラッシングユニット104には、吸引チューブ(図示せず)が接続されており、捨て吐出された吐出液は、この吸引チューブを通り、後述する排液装置18により回収される。
【0027】
基板テーブル3のY軸方向の移動距離は、移動距離検出手段としてのレーザー測長器15により測定される。レーザー測長器15は、装置本体2に設置されたレーザー測長器センサヘッド151、プリズム152およびレーザー測長器本体153と、基板テーブル3に設置されたコーナーキューブ154とを有している。レーザー測長器センサヘッド151からX軸方向に沿って出射したレーザー光は、プリズム152で屈曲してY軸方向に進み、コーナーキューブ154に照射される。コーナーキューブ154での反射光は、プリズム152を経て、レーザー測長器センサヘッド151に戻る。液滴吐出装置1では、このようなレーザー測長器15によって検出された基板テーブル3の移動距離(現在位置)に基づいて、液滴吐出ヘッド111からの吐出タイミングが生成される。
【0028】
また、装置本体2には、ヘッドユニット11を支持するメインキャリッジ102が、基板搬送テーブル3の上方空間においてX軸方向に移動可能に設置されている。複数の液滴吐出ヘッド111を有するヘッドユニット11は、リニアモータとガイドとを備えたリニアモータアクチュエータ103の駆動により、メインキャリッジ102とともにX軸方向に前進・後退する。
【0029】
本実施形態の液滴吐出装置1では、液滴吐出ヘッド111のいわゆる主走査は、基板テーブル3をY軸方向に移動しつつ、レーザー測長器15を用いて生成した吐出タイミングに基づいて、液滴吐出ヘッド111の駆動(吐出液滴の選択的吐出)を行う。また、これに対応して、いわゆる副走査は、ヘッドユニット11(液滴吐出ヘッド111)のX軸方向への移動により行われる。
【0030】
また、装置本体2には、基板W上に吐出された液滴を半乾燥させるブロー装置14が設置されている。ブロー装置14は、X軸方向に沿ってスリット状に開口するノズルを有しており、基板Wを基板テーブル3によりY軸方向に搬送しつつ、このノズルより基板Wへ向けてガスを吹き付ける。本実施形態の液滴吐出装置1では、Y軸方向に互いに離れた個所に位置する2個のブロー装置14が設けられている。
【0031】
メンテナンス装置12は、架台21および石定盤22の側方に設置されている。このメンテナンス装置12は、ヘッドユニット11の待機時に液滴吐出ヘッド111をキャッピングするキャッピングユニット121と、液滴吐出ヘッド111のノズル形成面をワイピングするクリーニングユニット122と、液滴吐出ヘッド111の定期的なフラッシングを受ける定期フラッシングユニット123と、重量測定ユニット125とを有している。
【0032】
また、メンテナンス装置12は、Y軸方向に移動可能な移動台124を有しており、キャッピングユニット121、クリーニングユニット122、定期フラッシングユニット123および重量測定ユニット125は、移動台124上にY軸方向に並んで設置されている。ヘッドユニット11がメンテナンス装置12の上方に移動した状態で移動台124がY軸方向に移動することにより、キャッピングユニット121、クリーニングユニット122、定期フラッシングユニット123および重量測定ユニット125のいずれかが液滴吐出ヘッド111の下方に位置し得るようになっている。ヘッドユニット11は、待機時にはメンテナンス装置12の上方に移動し、キャッピング、クリーニング(ワイピング)および定期フラッシングを所定の順番で行う。
【0033】
キャッピングユニット121は、複数の液滴吐出ヘッド111のそれぞれに対応するように配置された複数のキャップとこれらキャップを昇降させる昇降機構とを有している。各キャップには、吸引チューブ(図示せず)が接続されており、キャッピングユニット121は、各キャップで各液滴吐出ヘッド111のノズル形成面を覆うとともに、ノズル形成面に形成されたノズルから吐出液を吸引することができる。このようなキャッピングを行うことにより、液滴吐出ヘッド111のノズル形成面が乾燥するのを防止したり、ノズル詰まりを回復(解消)したりすることができる。
【0034】
キャッピングユニット121によるキャッピングは、ヘッドユニット11の待機時や、ヘッドユニット11に吐出液を初期充填する際、吐出液を異種のものに交換する場合にヘッドユニット11から吐出液を排出する際、洗浄液によって流路を洗浄する際などに行われる。
キャッピングユニット121によるキャッピング中に液滴吐出ヘッド111から排出された吐出液は、前記吸引チューブを通り、後述するキャッピング排液装置17により回収され、再利用に供される。ただし、流路の洗浄時に回収した洗浄液は再利用しない。
【0035】
クリーニングユニット122は、洗浄液(例えば、吐出液を溶解可能な溶剤など)を含ませたワイピングシートをローラーにより走行させ、このワイピングシートにより液滴吐出ヘッド111のノズル形成面を拭き取り、清掃するよう作動するものである。
定期フラッシングユニット123は、ヘッドユニット11の待機時のフラッシングに使用されるものであり、液滴吐出ヘッド111が捨て吐出した吐出液滴を受けるものである。定期フラッシングユニット123には、吸引チューブ(図示せず)が接続されており、捨て吐出された吐出液は、この吸引チューブを通り、後述する排液装置18により回収される。
【0036】
重量測定ユニット125は、基板Wに対する液滴吐出動作の準備段階として、液滴吐出ヘッド111からの1回の液滴吐出量(重量)を測定するのに利用するものである。すなわち、基板Wに対する液滴吐出動作前、ヘッドユニット11は、重量測定ユニット125の上方に移動し、各液滴吐出ヘッド111の全吐出ノズルから1回または複数回液滴を重量測定ユニット125に対し吐出する。重量測定ユニット125は、吐出された液滴を受ける液受けと、電子天秤等の重量計とを備えており、吐出された液滴の重量を計測する。または、液受けを取り外して装置外部の重量計で計測してもよい。後述する制御装置16は、その重量計測結果に基づいて、吐出ノズルにおける1回の吐出液滴の量(重量)を算出し、その算出値が予め定められた設計値に等しくなるように、液滴吐出ヘッド111を駆動するヘッドドライバの印加電圧を補正する。
【0037】
ドット抜け検出ユニット19は、石定盤22上における基板テーブル3の移動領域と重ならない場所であって、ヘッドユニット11の移動領域の下方に位置する場所に固定的に設置されている。ドット抜け検出ユニット19は、液滴吐出ヘッド111のノズルの目詰まりが原因となって生じるドット抜けを検出するものであり、例えばレーザー光を投光・受光する投光部および受光部を備えている。ドット抜け検出を行う際には、ヘッドユニット11がドット抜け検出ユニット19の上方空間をX軸方向に移動しつつ、各ノズルから液滴を捨て吐出し、ドット抜け検出ユニット19は、この捨て吐出された液滴に対し投光・受光を行って、目詰まりしているノズルの有無および個所を光学的に検出する。この際に液滴吐出ヘッド111から吐出された吐出液は、ドット抜け検出ユニット19が備える受け皿に溜まり、この受け皿の底部に接続された吸引チューブ(図示せず)を通って、後述する排液装置18により回収される。
【0038】
タンクユニット13は、ラック(棚)131を有し、このラック131には、後述する第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402、第1の洗浄液タンク501、第2の洗浄液タンク502、第1の排液タンク(第1の再利用タンク)171、第2の排液タンク(第2の再利用タンク)172、第1の排液タンク181(第1の廃液タンク)および第2の排液タンク(第2の廃液タンク)182が、それぞれ、交換可能(着脱可能)に設置されている(図9参照)。
【0039】
このような液滴吐出装置1(制御装置16を除く)は、好ましくは、チャンバ装置9により、温度および湿度が管理された環境下に置かれている。チャンバ装置9は、液滴吐出装置1を収納するチャンバ(隔離された空間)91と、チャンバ91の外部に設置された温度調整装置92とを有している。温度調整装置92は、公知のエアーコンディショナー装置を内蔵しており、温度および湿度を調節した空気(温調空気)を生成する。この温調空気は、導入ダクト93を通ってチャンバ91の天井裏911に送り込まれる。この温調空気は、天井裏911からフィルタ912を透過して、チャンバ91の主室913に導入される。
【0040】
チャンバ91内には、隔壁914、915により別室916が設けられており、タンクユニット13は、この別室916内に設置されている。隔壁914には、主室913と別室916とを連通する連通部(開口)917が形成されている。別室916には、排気ダクト94が接続されている。主室913に導入された温調空気は、連通部917を通過して別室916に流入した後、排気ダクト94を通過してチャンバ装置9の外部に排出される。
【0041】
このようなチャンバ装置9によって液滴吐出装置1の周囲の温度および湿度が管理されることにより、温度変化による基板Wや装置各部の膨張・収縮が原因となって誤差が生じるのを防止することができ、基板W上に吐出液滴によって描画(形成)されるパターンの精度をより高くすることができる。また、タンクユニット13も温度および湿度が管理された環境に置かれるので、吐出液の粘度等も安定し、吐出液滴によるパターンの形成(描画)をより高精度に行うことができる。また、チャンバ91内へのチリ、ホコリ等の侵入を防止することができ、基板Wを清浄に維持することができる。
なお、チャンバ91内には、空気以外のガス(例えば窒素、二酸化炭素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等の不活性ガスなど)を温度調節して供給・充填し、このガスの雰囲気中で液滴吐出装置1を稼動することとしてもよい。
【0042】
チャンバ91の外部には、液滴吐出装置1の各部の作動を制御する制御装置(制御手段)16が設置されている。制御装置16は、CPU(Central Processing Unit)と、液滴吐出装置1の制御動作を実行するためのプログラム等の各種プログラムおよび各種データを記憶(格納)する記憶部とを有しており、液滴吐出装置1の各部の作動を制御する。
【0043】
図3は、図1および図2に示す液滴吐出装置における架台、石定盤および基板テーブルを示す平面図、図4は、図1および図2に示す液滴吐出装置における架台、石定盤および基板テーブルを示す側面図である。
図4に示すように、架台21は、アングル材等を方形に組んで構成された枠体211と、枠体211の下部に分散配置された複数の支持脚212とを有している。石定盤22は、無垢の石材で構成され、その上面は、高い平面度を有している。この石定盤22により、周囲の環境条件や振動等の影響を防ぎ、基板テーブル3およびヘッドユニット11が高精度に移動することができる。
【0044】
石定盤22の上には、Y軸方向移動機構としてのリニアモータ101およびエアスライダ108が設置されている。基板テーブル3は、エアスライダ108によりY軸方向に円滑に移動可能に支持され、リニアモータ101の駆動によりY軸方向に移動する。また、基板テーブル3の下部には、θ軸回転機構105が設けられており、これにより、基板テーブル3は、基板テーブル3の中心を通る鉛直なθ軸を回転中心として所定範囲で回動可能になっている。
また、図3に示すように、基板テーブル3には、載置された基板Wを吸着して固定するための複数の吸引口(吸引部)332が形成されている。
【0045】
図5は、図1および図2に示す液滴吐出装置におけるヘッドユニットおよびX軸方向移動機構を示す平面図、図6は、図5中の矢印A方向から見た側面図、図7は、図5中の矢印B方向から見た正面図である。なお、図5および図7においては、設置された機器の一部の図示を省略する。
これらの図に示すように、装置本体2は、石定盤22の上に設置された4本の支柱23と、これらの支柱23により支持されたX軸方向に沿って延びる互いに平行な2本の桁(梁)24および25とをさらに有している。基板テーブル3は、桁24および25の下を通過可能になっている。
【0046】
図5に示すように、桁24および25には、メインキャリッジ102と、カメラキャリッジ106とがそれぞれ桁24および25の間に架け渡されるようにして設置されている。桁24には、メインキャリッジ102およびカメラキャリッジ106の共通のX軸方向移動機構として、リニアモータアクチュエータ103が設置されている。メインキャリッジ102と、カメラキャリッジ106とは、それぞれ、リニアモータアクチュエータ103と、桁25に設けられたリニアガイドとの案内により、X軸方向に円滑に移動可能に設置されている。メインキャリッジ102と、カメラキャリッジ106とは、リニアモータアクチュエータ103の駆動により、それぞれ独立してX軸方向に移動する。
【0047】
メインキャリッジ102には、ヘッドユニット11が支持されている。ヘッドユニット11がメインキャリッジ102とともにX軸方向に移動することにより、液滴吐出ヘッド111の副走査が行われる。ヘッドユニット11には、吐出液を供給するための配管(図示せず)や、配線ケーブル(図示せず)等がそれぞれ接続されている。また、ヘッドユニット11は、メインキャリッジ102に対し着脱可能になっている。
カメラキャリッジ106には、基板Wの所定の個所に設けられたアライメントマークを画像認識するための認識カメラ107が設置されている。認識カメラ107は、カメラキャリッジ106から下方に吊り下げられた状態で支持されている。なお、認識カメラ107は、他の用途に用いてもよい。
【0048】
図8は、図1および図2に示す液滴吐出装置におけるヘッドユニットの構成および液滴吐出動作を模式的に示す平面図である。図8に示すように、液滴吐出ヘッド111のノズル形成面には、液滴が吐出される多数の吐出ノズル(開口)が一列または二列以上に並んで形成されている。液滴吐出ヘッド111は、電圧の印加により変位(変形)する圧電素子を有し、この圧電素子の変位(変形)を利用して、吐出ノズルに連通するように形成された圧力室(液室)内の圧力を変化させることよって液滴を吐出ノズルから吐出するように構成されたものである。なお、液滴吐出ヘッド111は、このような構成に限らず、例えば、吐出液をヒータで加熱して沸騰させ、その圧力によって液滴を吐出ノズルから吐出するように構成されたものなどでもよい。
ヘッドユニット11には、この液滴吐出ヘッド111が複数個(以下の説明では12個として説明する)設置されている。これらの液滴吐出ヘッド111は、6個ずつ二列に副走査方向(X軸方向)に並ぶとともに、ノズル列が副走査方向に対し所定角度傾斜するような姿勢で配置されている。
【0049】
なお、このような配列パターンは一例であり、例えば、各ヘッド列における隣接する液滴吐出ヘッド111同士を90°の角度を持って配置(隣接ヘッド同士が「ハ」字状)したり、各ヘッド列間における液滴吐出ヘッド111を90°の角度を持って配置(列間ヘッド同士が「ハ」字状)したりしてもよい。いずれにしても、複数個の液滴吐出ヘッド111の全吐出ノズルによるドットが副走査方向において連続していればよい。
【0050】
さらに、液滴吐出ヘッド111は、副走査方向に対し傾斜した姿勢で設置されていなくてもよく、また、複数個の液滴吐出ヘッド111が千鳥状、階段状に配設されていてもよい。また、所定長さのノズル列(ドット列)を構成できる限り、これを単一の液滴吐出ヘッド111で構成してもよい。また、メインキャリッジ102に複数のヘッドユニット11が設置されていてもよい。
【0051】
ここで、制御装置16の制御による液滴吐出装置1の全体の作動について簡単に説明する。液滴吐出装置1が備える基板位置決め装置(説明省略)の作動により基板テーブル3上に載置(給材)された基板Wが所定の位置に位置決め(プリアライメント)されると、基板テーブル3の各吸引口332からのエアー吸引により、基板Wは、基板テーブル3に吸着・固定される。次いで、基板テーブル3およびカメラキャリッジ106がそれぞれ移動することにより、認識カメラ107が基板Wの所定の個所(1箇所または複数箇所)に設けられたアライメントマークの上方に移動し、このアライメントマークを認識する。この認識結果に基づいて、θ軸回転機構105が作動して基板Wのθ軸回りの角度が補正されるとともに、基板WのX軸方向およびY軸方向の位置補正がデータ上で行われる(本アライメント)。
【0052】
以上のような基板Wのアライメント作業が完了すると、ヘッドユニット11を停止した状態で、基板テーブル3の移動により基板Wを主走査方向(Y軸方向)に移動させつつ、各液滴吐出ヘッド111から基板Wへの選択的な液滴吐出動作を行う。このとき、液滴吐出動作は、基板テーブル3の前進(往動)中に行っても、後退(復動)中に行っても、前進および後退の両方(往復)で行ってもよい。また、基板テーブル3を複数回往復させて、液滴吐出動作を複数回繰り返し行ってもよい。以上の動作により、基板W上の、所定の幅(ヘッドユニット111により吐出可能な幅)で主走査方向に沿って伸びる領域に、液滴の吐出が終了する。
【0053】
その後、メインキャリッジ102を移動させることにより、ヘッドユニット111を前記所定の幅の分だけ副走査方向(X軸方向)に移動させる。この状態で、前述した動作と同様に、基板Wを主走査方向に移動させつつ、各液滴吐出ヘッド111から基板Wへの選択的な液滴吐出動作を行う。そして、この領域への液滴吐出動作が終了したら、ヘッドユニット111をさらに前記所定の幅の分だけ副走査方向(X軸方向)に移動させた状態として、基板Wを主走査方向に移動させつつ、同様の液滴吐出動作を行う。これを、数回繰り返すことで、基板Wの全領域に液滴吐出が行われる。このようにして、液滴吐出装置1は、基板W上に所定のパターンを形成(描画)する。
【0054】
図9は、図1および図2に示す液滴吐出装置におけるタンクユニットを示す斜視図、図10は、図1および図2に示す液滴吐出装置における給液装置および排液装置を模式的に示す配管系統図、図11は、液量検出手段の構成を模式的に示す図である。以下、これらの図および図6に基づいて、液滴吐出装置1における吐出液供給装置(給液装置)4、洗浄液供給装置(給液装置)5、キャッピング排液装置17および排液装置18について説明する。
【0055】
まず、液滴吐出ヘッド111から吐出する吐出液を供給する吐出液供給装置4について説明する。図10に示すように、吐出液供給装置4は、吐出液を貯留する第1の吐出液タンク(給液タンク)401および第2の吐出液タンク(給液タンク)402と、第1の吐出液タンク401に接続された流出配管(流出流路)403と、第2の吐出液タンク402に接続された流出配管(流出流路)404と、三方弁(流路切り替え手段)405と、第1の吐出液タンク401および第2の吐出液タンク402内に加圧気体を供給する加圧手段406と、第1の吐出液タンク401に接続された加圧配管(加圧経路)407と、第2の吐出液タンク402に接続された加圧配管(加圧経路)408と、三方弁(加圧経路切り替え手段)409とを有している。
【0056】
加圧手段406としては、例えば、加圧された窒素ガス等の気体を供給する加圧気体供給源が使用される。三方弁409には、加圧手段406からの配管(経路)410と、加圧配管407および408とがそれぞれ接続されている。三方弁409は、配管410と加圧配管407とを接続する状態と、配管410と加圧配管408とを接続する状態とを切り替え可能になっている。これにより、第1の吐出液タンク401または第2の吐出液タンク402の内部を加圧手段406により選択的に加圧することができる。三方弁409は、アクチュエータ(図示せず)により、自動で切り替わるようになっている。
【0057】
三方弁405には、ヘッドユニット11側へ向かう給液配管(給液流路)411と、流出配管403および404とがそれぞれ接続されている。三方弁405は、給液配管411と流出配管403とを接続する状態と、給液配管411と流出配管404とを接続する状態とを切り替え可能になっている。これにより、第1の吐出液タンク401または第2の吐出液タンク402から選択的に吐出液を給液配管411に供給することができる。三方弁405は、アクチュエータ(図示せず)により、自動で切り替わるようになっている。
【0058】
図6に示すように、三方弁405から伸びる給液配管411の他端は、メインキャリッジ102上に設置された二次タンク412に接続されている。可撓性を有する給液配管411の途中には、メインキャリッジ102とともに移動する二次タンク412の移動に合わせて給液配管411の二次タンク412側の部分が移動可能となるように給液配管411を中継する中継部413が設けられている。
【0059】
二次タンク412には、12個の液滴吐出ヘッド111の各々に対応する12本の分岐配管414の一端がそれぞれ接続されており、これらの分岐配管414の他端は、ヘッドユニット11に設けられた、各液滴吐出ヘッド111に対応する12個の流入口112にそれぞれ接続されている。なお、図6中では、見易くするため、12本の分岐配管414のうちの2本のみを図示する。
【0060】
各分岐配管414の途中には、遮断弁415が設けられている。給液配管411を通った吐出液は、二次タンク412に流入し、二次タンク412内で圧力調整された後、各分岐配管414を通って各液滴吐出ヘッド111に供給される。遮断弁415は、二次タンク412内の圧力を調整する負圧制御ユニットが何らかの原因で機能しない場合、分岐配管414の流路を遮断し、二次タンク412より低い位置にある液滴吐出ヘッド111に二次タンク412から吐出液が流れ続けて液滴吐出ヘッド111から漏出するのを防止する。
【0061】
図9に示すように、吐出液供給装置4の第1の吐出液タンク401および第2の吐出液タンク402は、それぞれ、タンクユニット13に設置されている。タンクユニット13は、複数のタンクを支持するラック(棚)131を有しており、第1の吐出液タンク401および第2の吐出液タンク402は、それぞれ、ラック131に着脱可能に設置されている。これにより、第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402が空になったとき、これらを取り外して交換、補充することができる。第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402の交換は、チャンバ91の別室916の外壁に設けられた扉918を開くことにより、チャンバ91の外部から行うことができる(図1参照)。第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402の個々の容量は、特に限定されないが、交換作業の容易化と、吐出液供給装置4全体としての容量確保との両立を考慮する観点から、1〜10リットル程度であるのが好ましく、3〜5リットル程度であるのがより好ましい。
【0062】
図11(a)に示すように、吐出液供給装置4は、第1の吐出液タンク401の内部の液量を検出する液量検出手段416をさらに有している。液量検出手段416は、第1の吐出液タンク401の外部において鉛直方向に沿って設けられ、その内腔が第1の吐出液タンク401内に連通した光透過性を有するチューブ417と、第1の吐出液タンク401の底部付近においてチューブ417を挟んで対向するように設置された投光部418および受光部419とで構成されている。この液量検出手段416は、受光部419での受光光量の変化により、第1の吐出液タンク401内の液量が減少して所定の下限レベルE(空の状態)になったとき、これを検出することができる。液量検出手段416の検出結果は、制御装置16に入力される。
また、吐出液供給装置4は、第2の吐出液タンク402の内部の液量を検出する同様の液量検出手段420を有している。液量検出手段420は、第2の吐出液タンク402内の液量が減少して所定の下限レベルEになったとき、これを検出し、その検出結果を制御装置16に入力する。
【0063】
このような吐出液供給装置4は、図10に示す状態では、加圧手段406により第1の吐出液タンク401内が加圧され、この圧力により第1の吐出液タンク401内の吐出液は、流出配管403および給液配管411内を通って送出され、液滴吐出ヘッド111に供給される。
そして、第1の吐出液タンク401内の吐出液が消費されていき、液量検出手段416が第1の吐出液タンク401が空になったのを検出すると、制御装置16は、その検出結果に基づいて、三方弁405および三方弁409をそれぞれ切り替える。これにより、加圧手段406が第2の吐出液タンク402内を加圧するとともに、この圧力により第2の吐出液タンク402内の吐出液が、流出配管404および給液配管411内を通って送出され、液滴吐出ヘッド111に供給される状態に切り替わる。
【0064】
第2の吐出液タンク402から吐出液が供給されている間に、作業者は、空になった第1の吐出液タンク401をラック131から取り外し、吐出液を再充填した後、ラック131に戻す。その後、液量検出手段420が第2の吐出液タンク402が空になったのを検出すると、制御装置16は、三方弁405および三方弁409をそれぞれ切り替え、第1の吐出液タンク401から吐出液を供給する状態に切り替える。そして、第1の吐出液タンク401から吐出液が供給されている間に、作業者は、空になった第2の吐出液タンク402をラック131から取り外して吐出液を再充填する。
【0065】
制御装置16は、第1の吐出液タンク401が空になったとき、および、第2の吐出液タンク402が空になったときには、それぞれ、その旨を報知し、タンクの交換(吐出液の補充)を作業者に促すのが好ましい。この報知の方法としては、操作パネル(図示せず)に文字または図形などを表示したり、音または音声を出したりする方法が挙げられる。また、第1の吐出液タンク401が空になったときと、第2の吐出液タンク402が空になったときとで、報知のための文字、図形、音または音声等を異ならせ、いずれの吐出液タンクが空になったのかが分かるようにするのが好ましい。
【0066】
以上説明したような吐出液供給装置4は、第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402の2つを切り替えながら使用するので、全体として大容量化が図れ、液滴吐出装置1の大型化に伴う吐出液消費量の増大に有効に対応することができる。また、第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402の各々の容量を過大にすることなく、全体の大容量化が図れるので、第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402の重量(特に充填時の重量)が重くなり過ぎるのを回避することができ、タンク交換作業時の作業者の負担を軽減することができる。
【0067】
また、第1の吐出液タンク401、第2の吐出液タンク402の交換(補充)を交互に行うことにより、液滴吐出装置1の稼動を停止することなく、吐出液を補充することができる。よって、生産効率の向上が図れ、高い生産量(スループット)が得られる。また、吐出液の初期充填時などの大量に吐出液を消費する際にも、タンク交換作業による時間のロスが無い。
【0068】
なお、本発明では、吐出液タンク(給液タンク)を3個以上設け、これらのうちから選択した1つの吐出液タンク(給液タンク)から吐出液が供給されるように切り替えて使用することにしてもよい。また、三方弁405のような流路切り替え手段や、三方弁409のような加圧経路切り替え手段は、自動で切り替わるよう構成されたものに限らず、手動で切り替えるものでもよい。また、吐出液を送液する方法は、吐出液タンク内を加圧する方法に限らず、吸引ポンプによって吸引することにより送液してもよい。
【0069】
次に、液滴吐出ヘッド111のクリーニングを行うクリーニングユニット(クリーニング装置)122で用いる洗浄液を供給する洗浄液供給装置5について説明するが、前記吐出液供給装置4と同様の事項については説明を省略する。図10に示すように、洗浄液供給装置5は、ラック131に着脱可能に設置された、洗浄液を貯留する第1の洗浄液タンク(給液タンク)501および第2の洗浄液タンク502と、第1の洗浄液タンク501に接続された流出配管(流出流路)503と、第2の洗浄液タンク502に接続された流出配管(流出流路)504と、流出配管503および504とクリーニングユニット122への給液配管(給液流路)511とがそれぞれ接続された三方弁(流路切り替え手段)505と、第1の洗浄液タンク501および第2の吐出液タンク502内に加圧気体を供給する加圧手段506と、第1の洗浄液タンク501に接続された加圧配管(加圧経路)507と、第2の洗浄液タンク502に接続された加圧配管(加圧経路)508と、加圧配管507および508と加圧手段506からの配管(経路)510とがそれぞれ接続された三方弁(加圧経路切り替え手段)509と、第1の洗浄液タンク501および第2の洗浄液タンク502の残液量を検出する液量検出手段(図示せず)とを有している。
【0070】
加圧手段506としては、例えば、加圧された窒素ガス等の気体を供給する加圧気体供給源が使用される。また、加圧手段406と加圧手段506とを別個に設けず、共用してもよい。給液流路511からクリーニングユニット122へ供給された洗浄液は、クリーニングユニット122に設置されたノズルより噴射され、液滴吐出ヘッド111のノズル形成面を拭き取るワイピングシートに含浸する。
このような洗浄液供給装置5は、吐出液供給装置4と同様に、三方弁505および509の切り替えにより、第1の洗浄液タンク501、第2の洗浄液タンク502の2つを切り替えながら使用するので、吐出液供給装置4と同様の効果を発揮する。
【0071】
次に、液滴吐出ヘッド111をキャッピングするキャッピングユニット(キャッピング装置)121からの排液(吐出液)を回収するキャッピング排液装置17について説明するが、前記吐出液供給装置4と同様の事項については説明を省略する。図10に示すように、キャッピング排液装置17は、ラック131に着脱可能に設置された、キャッピングユニット121から回収した排液を貯留する第1の排液タンク171および第2の排液タンク172と、第1の排液タンク171に接続された流入配管(流入流路)173と、第2の排液タンク172に接続された流入配管(流入流路)174と、三方弁(流路切り替え手段)175とを有している。三方弁175には、キャッピングユニット121からの排液配管(排液流路)176と、流入配管173および174とがそれぞれ接続されている。三方弁175は、排液配管176と流入配管173とを接続する状態と、排液配管176と流入配管174とを接続する状態とを切り替え可能になっている。これにより、キャッピングユニット121からの排液を第1の排液タンク171または第2の排液タンク172内に選択的に導入することができる。三方弁175は、アクチュエータ(図示せず)により、自動で切り替わるようになっている。
【0072】
図11(b)に示すように、キャッピング排液装置17は、第1の排液タンク171の内部の液量を検出する液量検出手段177をさらに有している。液量検出手段177は、第1の排液タンク171の外部において鉛直方向に沿って設けられ、その内腔が第1の排液タンク171内に連通した光透過性を有するチューブ178と、第1の排液タンク171の頂部付近においてチューブ178を挟んで対向するように設置された投光部179および受光部170とで構成されている。この液量検出手段177は、受光部170での受光光量の変化により、第1の排液タンク171内の液量が増大して所定の上限レベルF(満杯の状態)になったとき、これを検出することができる。液量検出手段177の検出結果は、制御装置16に入力される。また、キャッピング排液装置17は、第2の排液タンク171の内部の液量を検出する同様の液量検出手段177をさらに有している。
【0073】
このようなキャッピング排液装置17では、図10に示す状態では、キャッピングユニット121からの排液は、図示しない吸引ポンプに吸引され、第1の排液タンク171内に導入される。そして、第1の排液タンク171内の排液が蓄積していき、液量検出手段177が第1の排液タンク171が満杯になったのを検出すると、制御装置16は、その検出結果に基づいて、三方弁175を切り替え、排液が第2の排液タンク172内に導入される状態に切り替える。
【0074】
制御装置16は、第1の排液タンク171が満杯になったとき、および、第2の排液タンク172が満杯になったときには、それぞれ、その旨を例えば前記と同様の方法で報知し、タンクの交換(排液の回収)を作業者に促すのが好ましい。キャッピング排液装置17により回収された排液は、比較的清浄な状態の吐出液であるので、再利用に供される。
【0075】
以上説明したようなキャッピング排液装置17は、第1の排液タンク171、第2の排液タンク172の2つを切り替えながら使用するので、全体として大容量化が図れ、液滴吐出装置1の大型化に伴う排液量の増大に有効に対応することができる。また、第1の排液タンク171、第2の排液タンク172の各々の容量を過大にすることなく、全体の大容量化が図れるので、第1の排液タンク171、第2の排液タンク172の重量(特に満杯時の重量)が重くなり過ぎるのを回避することができ、タンク交換作業時の作業者の負担を軽減することができる。
また、第1の排液タンク171、第2の排液タンク172の交換(回収)を交互に行うことにより、液滴吐出装置1の稼動を停止することなく、排液を回収することができる。よって、生産効率の向上が図れ、高い生産量(スループット)が得られる。
【0076】
次に、描画前フラッシングユニット104、定期フラッシングユニット123およびドット抜け検出ユニット19において液滴吐出ヘッド111より捨て吐出された排液(吐出液)を回収する排液装置18について説明するが、前記キャッピング排液装置17と同様の事項については説明を省略する。図10に示すように、排液装置18は、ラック131に着脱可能に設置された(図9中には表れていない)、捨て吐出された排液を貯留する第1の排液タンク181および第2の排液タンク182と、第1の排液タンク181に接続された流入配管(流入流路)183と、第2の排液タンク182に接続された流入配管(流入流路)184と、三方弁(流路切り替え手段)185とを有している。三方弁185には、描画前フラッシングユニット104、定期フラッシングユニット123およびドット抜け検出ユニット19からの排液配管(排液流路)186と、流入配管183および184とがそれぞれ接続されている。また、排液装置18は、さらに、第1の排液タンク181および第2の排液タンク182の内部の液量をそれぞれ検出する液量検出手段(図示せず)を有している。
このような排液装置18によれば、前記キャッピング排液装置17と同様の効果が得られる。排液装置18により回収された排液は、廃棄または再利用に供される。
【0077】
以上述べたように、本発明によれば、吐出液タンク、洗浄液タンク等の給液タンクや、排液タンクの交換時にも液滴吐出装置の稼動を続行することができるので、生産効率が向上し、高い生産量(スループット)が得られ、基板の量産に適し、製造コスト低減が図れる。また、各々のタンクを大容量化することなく全体としての大容量化が図れるので、タンク交換作業時の作業者の負担を増大することなく、液滴吐出装置の大型化に伴う給液量や排液量の増大に有効に対応することができる。
【0078】
以上、本発明の液滴吐出装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、給液装置、排液装置および液滴吐出装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、タンク内の液量を検出する液量検出手段は、前記実施形態では、液量(液位)が所定の下限レベルまたは上限レベルになったのを検出するものであるが、本発明における液量検出手段は、液量(液位)の変化を常時検出可能なものであってもよい。
【0079】
また、液量検出手段の構成は、図示の構成に限らず、例えば、タンク内に設けたフロート(浮子)の高さによって液量を検出する構成や、タンクの重量を測定することによって液量を検出する構成や、タンクから流出またはタンクに流入する流量を積算流量計で測定することによって液量を検出するものなど、いかなる構成のものでもよい。
【0080】
また、本発明における液滴吐出装置は、ヘッドユニット(液滴吐出ヘッド)を装置本体に対し固定とし、基板(ワーク)をY軸方向およびX軸方向にそれぞれ移動させることにより、主走査および副走査を行うよう構成されたものでもよい。また、これと逆に、基板(ワーク)を装置本体に対し固定とし、ヘッドユニット(液滴吐出ヘッド)をY軸方向およびX軸方向にそれぞれ移動させることにより、主走査および副走査を行うよう構成されたものでもよい。すなわち、本発明における液滴吐出装置は、ワーク載置部と液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させるよう構成されたものであればよい。
例えば、Y軸方向移動機構、X軸方向移動機構は、リニアモータに代えて、例えばボールネジ(送りネジ)などでもよい。
【0081】
また、本発明の電気光学装置は、以上説明したような本発明の液滴吐出装置を用いて製造されたことを特徴とする。本発明の電気光学装置の具体例としては、特に限定されないが、例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置などが挙げられる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法は、本発明の液滴吐出装置を用いることを特徴とする。本発明の電気光学装置の製造方法は、例えば、液晶表示装置の製造方法に適用することができる。すなわち、各色のフィルタ材料を含む液体を本発明の液滴吐出装置を用いて基板に対し選択的に吐出することにより、基板上に多数のフィルタエレメントを配列してなるカラーフィルタを製造し、このカラーフィルタを用いて液晶表示装置を製造することができる。この他、本発明の電気光学装置の製造方法は、例えば、有機EL表示装置の製造方法に適用することができる。すなわち、各色の発光材料を含む液体を本発明の液滴吐出装置を用いて基板に対し選択的に吐出することにより、EL発光層を含む多数の絵素ピクセルを基板上に配列してなる有機EL表示装置を製造することができる。
また、本発明の電子機器は、前述したようにして製造された電気光学装置を備えることを特徴とする。本発明の電子機器の具体例としては、特に限定されないが、前述したようにして製造された液晶表示装置や有機EL表示装置を搭載したパーソナルコンピュータや携帯電話機などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液滴吐出装置の実施形態を示す平面図。
【図2】 本発明の液滴吐出装置の実施形態を示す側面図。
【図3】 架台、石定盤および基板テーブルを示す平面図。
【図4】 架台、石定盤および基板テーブルを示す側面図。
【図5】 ヘッドユニットおよびX軸方向移動機構を示す平面図。
【図6】 図5中の矢印A方向から見た側面図。
【図7】 図5中の矢印B方向から見た正面図。
【図8】 ヘッドユニットの構成および液滴吐出動作を示す模式的平面図。
【図9】 タンクユニットを示す斜視図である。
【図10】 給液装置および排液装置を模式的に示す配管系統図である。
【図11】 液量検出手段の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
4……吐出液供給装置、401……第1の吐出液タンク、402……第2の吐出液タンク、403……流出配管、404……流出配管、405……三方弁、406……加圧手段、407……加圧配管、408……加圧配管、409……三方弁、410……配管、411……給液配管、5……洗浄液供給装置、501……第1の洗浄液タンク、502……第2の洗浄液タンク、503……流出配管、504……流出配管、505……三方弁、506……加圧手段、507……加圧配管、508……加圧配管、509……三方弁、510……配管、511……給液配管、17……キャッピング排液装置、171……第1の排液タンク、172……第2の排液タンク、173……流入配管、174……流入配管、175……三方弁、176……排液配管、18……排液装置、181……第1の排液タンク、182……第2の排液タンク、183……流入配管、184……流入配管、185……三方弁、186……排液配管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ink jet printers have been widely used mainly as consumer printers. An industrial liquid droplet ejection apparatus (inkjet drawing apparatus) using the inkjet system (liquid droplet ejection system) of this inkjet printer has been proposed. This industrial droplet discharge device is used, for example, for manufacturing a color filter, an organic EL device or the like in a liquid crystal display device, or for forming a metal wiring on a substrate.
[0003]
In an industrial liquid droplet ejection apparatus, an object such as a substrate becomes large and is intended for mass production, so that the amount of ejection liquid such as ink ejected from the head is very large.
In the conventional droplet discharge device, in order to cope with an increase in ink consumption, a sub tank (first liquid chamber) for supplying ink to the ink jet head and a main tank (second tank) for supplying ink to the sub tank are provided outside the device main body. A liquid chamber) and the main tank can be replaced (for example, see Patent Document 1).
[0004]
However, since the droplet discharge device described in
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-150732 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a droplet discharge device that can achieve both a large capacity and easy tank replacement work, and can continue operation even when the tank is replaced.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Such an object is achieved by the present invention described below.
The droplet discharge device of the present invention includes a liquid supply device for supplying a liquid,
A drainage device for collecting the drainage;
A workpiece placement unit capable of placing a workpiece;
A droplet discharge head for discharging droplets to the workpiece placed on the workpiece placement unit;
A droplet discharge device that includes a moving mechanism that relatively moves the workpiece placement unit and the droplet discharge head, and is used to manufacture a color filter or an organic EL display device,
The liquid supply device includes a plurality of liquid supply tanks for storing liquids to be supplied;
An outflow passage connected to each of the plurality of liquid supply tanks;
A flow path switching means for connecting an outflow flow path corresponding to one liquid supply tank selected from the plurality of liquid supply tanks to the liquid supply path toward the liquid supply destination;
For each of the liquid supply tanks, a liquid amount detection means for detecting the amount of liquid in the liquid supply tank,
The drainage device includes a plurality of drainage tanks for storing the collected drainage,
An inflow channel connected to each of the plurality of drainage tanks;
A flow path switching means for connecting an inflow path corresponding to one drainage tank selected from the plurality of drainage tanks to a drainage path from the drainage collection destination;
With respect to each drainage tank, provided with a liquid amount detection means for detecting the liquid amount in the drainage tank,
The plurality of liquid supply tanks include a first liquid supply tank and a second liquid supply tank,
When the first liquid supply tank is emptied and when the second liquid supply tank is emptied, the fact is notified by letters, figures, sounds or sounds, respectively.
When the first liquid supply tank is emptied and when the second liquid supply tank is emptied, the notification character, figure, sound, or voice is made different, and the first liquid supply tank is emptied. It is configured so that it can be understood which one of the liquid supply tank and the second liquid supply tank is empty,
The plurality of drainage tanks include a first drainage tank and a second drainage tank,
When the first drainage tank is full and when the second drainage tank is full, respectively, this is notified by letters, figures, sounds or voices,
When the first drainage tank is full and when the second drainage tank is full, the notification character, figure, sound, or voice is different, and the first drainage tank is full. It is configured so that it can be determined which one of the drainage tank and the second drainage tank is full.
As a result, the capacity of the liquid supply device and the drainage device can be increased and the replacement work of the liquid supply tank and the drainage tank can be facilitated, and the operation can be continued when the liquid supply tank and the drainage tank are replaced. A possible droplet discharge device can be provided.
Moreover, when each liquid supply tank is likely to become empty, this can be detected.
In addition, when each drainage tank is likely to become full, this can be detected.
[0008]
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that at least one of the plurality of liquid supply tanks is replaceable.
Thereby, replenishment of the liquid to a liquid supply tank can be performed easily.
In the droplet discharge device according to the aspect of the invention, it is preferable that the liquid to be supplied is a liquid discharged from the droplet discharge head.
Thereby, it is possible to effectively cope with an increase in consumption of liquid discharged from the droplet discharge head.
[0009]
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that the liquid to be supplied is a cleaning liquid used in a cleaning device that cleans the droplet discharge head.
Accordingly, it is possible to effectively cope with an increase in consumption of the cleaning liquid used in the cleaning device that cleans the droplet discharge head.
[0010]
In the droplet discharge device of the present invention, the control means for controlling the operation of the flow path switching means of the liquid supply device based on the detection result of each liquid amount detection means for detecting the liquid amount in the liquid supply tank It is preferable to further provide.
Thereby, the switching of the flow path switching means can be automated and labor saving can be achieved.
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable to further include a pressurizing unit capable of pressurizing the inside of each liquid supply tank.
Thereby, the liquid in a liquid supply tank can be sent with the pressure from a pressurization means.
[0011]
In the droplet discharge device of the present invention, a pressure path connected to each of the liquid supply tanks,
It is preferable to further include a pressure path switching means for connecting one pressure path selected from the plurality of pressure paths to the path from the pressure means.
As a result, the switching of the pressurizing path switching means can be automated and labor saving can be achieved.
[0013]
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that at least one of the plurality of drainage tanks is replaceable.
Thereby, the collection | recovery of the drainage from a drainage tank can be performed easily.
In the droplet discharge device of the present invention, it is preferable that the drainage liquid is a liquid recovered from a capping device that caps the droplet discharge head.
Accordingly, it is possible to effectively cope with an increase in the amount of drainage collected from the capping device that capping the droplet discharge head.
[0014]
In the liquid droplet ejection apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the drainage liquid is a liquid ejected by discarding liquid ejection and / or dot dropout inspection by the liquid droplet ejection head.
Thereby, it is possible to effectively cope with an increase in the amount of drainage generated by the discard discharge of the droplet discharge head and / or the dot dropout inspection.
In the droplet discharge device of the present invention, the control means for controlling the operation of the flow path switching means of the drainage device based on the detection result of the liquid volume detection means for detecting the liquid amount in the drainage tank It is preferable to further comprise.
Thereby, the switching of the flow path switching means can be automated and labor saving can be achieved.
[0018]
In the liquid droplet ejection apparatus according to the present invention, a predetermined pattern is formed on the workpiece by ejecting liquid droplets from the liquid droplet ejection head while relatively moving the work placement unit and the liquid droplet ejection head. It is preferable to do.
Thereby, various patterns can be formed (drawn) on the workpiece according to the purpose.
[0019]
The electro-optical device of the present invention is manufactured using the droplet discharge device of the present invention.
Accordingly, it is possible to provide an electro-optical device that is suitable for mass production and can reduce the manufacturing cost.
The electro-optical device manufacturing method of the present invention is characterized by using the droplet discharge device of the present invention.
Accordingly, it is possible to provide a method of manufacturing an electro-optical device that is suitable for mass production and can reduce manufacturing costs.
An electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention.
As a result, an electronic device suitable for mass production and capable of reducing the manufacturing cost can be provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a droplet discharge device of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are a plan view and a side view, respectively, showing an embodiment of a droplet discharge device provided with a liquid supply device and a liquid discharge device of the present invention. Hereinafter, for convenience of explanation, one horizontal direction (a direction corresponding to the left and right direction in FIGS. 1 and 2) is referred to as a “Y-axis direction”, which is perpendicular to the Y-axis direction and is in a horizontal direction ( The direction corresponding to the vertical direction in FIG. 1 is referred to as “X-axis direction”. Further, the movement in the Y-axis direction in the right direction in FIGS. 1 and 2 is “advance in the Y-axis direction”, and the movement in the Y-axis direction in the left direction in FIGS. 1 and 2 is “Y "Reverse in the axial direction", the movement in the X-axis direction and downward in FIG. 1 is "forward movement in the X-axis direction", and the movement in the X-axis direction and upward in FIG. Say “Axis Backward”.
[0021]
A droplet discharge device (inkjet drawing device) 1 shown in these drawings applies, for example, a liquid (discharge liquid) such as ink or a functional liquid containing a target material to a substrate W as a workpiece by an inkjet method (droplet). This is a device that forms (draws) a predetermined pattern by discharging in the form of small droplets by a discharge method). For example, a color filter or an organic EL device in a liquid crystal display device is manufactured, or a metal wiring is formed on a substrate. It is an industrial droplet discharge device that can be used for forming. The material of the substrate W targeted by the
[0022]
The
[0023]
The liquid ejected from the
[0024]
As shown in FIG. 2, the apparatus
[0025]
The
[0026]
As shown in FIG. 1, in the vicinity of two sides along the X-axis direction of the substrate table 3, the liquid is discharged (flushed) from the
[0027]
The moving distance of the substrate table 3 in the Y-axis direction is measured by a laser
[0028]
In addition, a
[0029]
In the
[0030]
The apparatus
[0031]
The
[0032]
In addition, the
[0033]
The
[0034]
Capping by the
Discharged liquid discharged from the
[0035]
The
The
[0036]
The
[0037]
The dot
[0038]
The
[0039]
Such a droplet discharge device 1 (excluding the control device 16) is preferably placed in an environment in which the temperature and humidity are controlled by the chamber device 9. The chamber device 9 includes a chamber (isolated space) 91 that stores the
[0040]
A
[0041]
By controlling the temperature and humidity around the
The
[0042]
Outside the
[0043]
3 is a plan view showing the gantry, the stone surface plate, and the substrate table in the droplet discharge device shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is the gantry, the stone surface plate in the droplet discharge device shown in FIGS. It is a side view which shows a substrate table.
As shown in FIG. 4, the
[0044]
On the
As shown in FIG. 3, the substrate table 3 is formed with a plurality of suction ports (suction portions) 332 for sucking and fixing the placed substrate W.
[0045]
5 is a plan view showing the head unit and the X-axis direction moving mechanism in the droplet discharge device shown in FIGS. 1 and 2, FIG. 6 is a side view seen from the direction of arrow A in FIG. 5, and FIG. It is the front view seen from the arrow B direction in FIG. 5 and FIG. 7, illustration of a part of the installed equipment is omitted.
As shown in these drawings, the apparatus
[0046]
As shown in FIG. 5, the
[0047]
A
The
[0048]
FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the head unit and the droplet discharge operation in the droplet discharge apparatus shown in FIGS. As shown in FIG. 8, on the nozzle formation surface of the
The
[0049]
Note that such an arrangement pattern is an example. For example, adjacent droplet discharge heads 111 in each head row are arranged with an angle of 90 ° (adjacent heads are in a “C” shape) The droplet discharge heads 111 between the head rows may be arranged with an angle of 90 ° (the heads between the rows are in a “C” shape). In any case, it is sufficient that dots formed by all the discharge nozzles of the plurality of droplet discharge heads 111 are continuous in the sub-scanning direction.
[0050]
Furthermore, the droplet discharge heads 111 do not have to be installed in a posture inclined with respect to the sub-scanning direction, and a plurality of droplet discharge heads 111 may be arranged in a staggered or stepped manner. . Further, as long as a nozzle row (dot row) having a predetermined length can be configured, it may be configured by a single
[0051]
Here, the overall operation of the
[0052]
When the alignment operation of the substrate W as described above is completed, each
[0053]
Thereafter, by moving the
[0054]
9 is a perspective view showing a tank unit in the droplet discharge device shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 10 is a schematic view of a liquid supply device and a drain device in the droplet discharge device shown in FIGS. FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration of the liquid amount detection means. Hereinafter, based on these drawings and FIG. 6, the discharge liquid supply device (liquid supply device) 4, the cleaning liquid supply device (liquid supply device) 5, the capping
[0055]
First, the discharge
[0056]
As the pressurizing means 406, for example, a pressurized gas supply source that supplies a gas such as pressurized nitrogen gas is used. A pipe (path) 410 from the pressurizing means 406 and pressurizing
[0057]
The three-
[0058]
As shown in FIG. 6, the other end of the
[0059]
One end of twelve
[0060]
A
[0061]
As shown in FIG. 9, the first
[0062]
As shown in FIG. 11A, the discharge
In addition, the discharge
[0063]
In the state shown in FIG. 10, the discharge
When the discharge liquid in the first
[0064]
While the discharge liquid is being supplied from the second
[0065]
When the first
[0066]
The discharge
[0067]
Further, by alternately exchanging (replenishing) the first
[0068]
In the present invention, three or more discharge liquid tanks (supply tanks) are provided, and the discharge liquid is switched so that the discharge liquid is supplied from one discharge liquid tank (supply tank) selected from these. It may be. Further, the flow path switching means such as the three-
[0069]
Next, the cleaning
[0070]
As the pressurizing means 506, for example, a pressurized gas supply source that supplies a gas such as pressurized nitrogen gas is used. Further, the pressurizing unit 406 and the pressurizing
Since such a cleaning
[0071]
Next, the
[0072]
As shown in FIG. 11 (b), the
[0073]
In such a
[0074]
When the
[0075]
Since the
Further, by alternately exchanging (collecting) the
[0076]
Next, the
According to such a
[0077]
As described above, according to the present invention, since the operation of the droplet discharge device can be continued even when the liquid supply tank such as the discharge liquid tank and the cleaning liquid tank and the drainage tank are replaced, the production efficiency is improved. In addition, a high production volume (throughput) can be obtained, which is suitable for mass production of substrates and can be reduced in manufacturing cost. In addition, since the capacity of each tank can be increased without increasing the capacity of each tank, the amount of liquid supply accompanying the increase in the size of the droplet discharge device can be increased without increasing the burden on the operator during tank replacement work. It is possible to effectively cope with an increase in the amount of drainage.
[0078]
As described above, the embodiment of the droplet discharge device of the present invention has been described, but the present invention is not limited to this, and each part constituting the liquid supply device, the liquid discharge device, and the droplet discharge device includes: It can be replaced with any structure capable of performing the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
In the present embodiment, the liquid amount detecting means for detecting the liquid amount in the tank detects that the liquid amount (liquid level) has reached a predetermined lower limit level or upper limit level. The liquid amount detection means may be capable of always detecting a change in the liquid amount (liquid level).
[0079]
In addition, the configuration of the liquid amount detection means is not limited to the configuration shown in the figure, for example, a configuration for detecting the liquid amount by the height of a float (float) provided in the tank, or a liquid amount by measuring the weight of the tank Any configuration may be used, such as a configuration for detecting the amount of liquid, or a method for detecting the amount of liquid by measuring the flow rate flowing out from or into the tank with an integrating flow meter.
[0080]
In the droplet discharge device according to the present invention, the head unit (droplet discharge head) is fixed with respect to the device main body, and the substrate (workpiece) is moved in the Y-axis direction and the X-axis direction, respectively. It may be configured to perform scanning. Conversely, the substrate (work) is fixed to the apparatus main body, and the head unit (droplet discharge head) is moved in the Y-axis direction and the X-axis direction, respectively, so that main scanning and sub-scanning are performed. It may be configured. In other words, the droplet discharge device according to the present invention may be any device that is configured to relatively move the workpiece mounting portion and the droplet discharge head.
For example, the Y-axis direction moving mechanism and the X-axis direction moving mechanism may be, for example, a ball screw (feed screw) instead of the linear motor.
[0081]
The electro-optical device of the present invention is manufactured using the droplet discharge device of the present invention as described above. Specific examples of the electro-optical device of the present invention are not particularly limited, and examples thereof include a liquid crystal display device and an organic EL display device.
In addition, the electro-optical device manufacturing method of the present invention uses the droplet discharge device of the present invention. The electro-optical device manufacturing method of the present invention can be applied to, for example, a liquid crystal display device manufacturing method. That is, a liquid containing a filter material of each color is selectively discharged onto the substrate using the droplet discharge device of the present invention, thereby producing a color filter having a large number of filter elements arranged on the substrate. A liquid crystal display device can be manufactured using a color filter. In addition, the electro-optical device manufacturing method of the present invention can be applied to, for example, an organic EL display device manufacturing method. That is, an organic material in which a large number of pixel pixels including an EL light emitting layer are arranged on a substrate by selectively discharging a liquid containing a light emitting material of each color onto the substrate using the droplet discharge device of the present invention. An EL display device can be manufactured.
According to another aspect of the invention, there is provided an electronic apparatus including the electro-optical device manufactured as described above. Specific examples of the electronic apparatus of the present invention are not particularly limited, and examples thereof include a personal computer and a mobile phone on which the liquid crystal display device and the organic EL display device manufactured as described above are mounted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a droplet discharge device of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing an embodiment of a droplet discharge device of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a gantry, a stone surface plate, and a substrate table.
FIG. 4 is a side view showing a gantry, a stone surface plate, and a substrate table.
FIG. 5 is a plan view showing a head unit and an X-axis direction moving mechanism.
6 is a side view seen from the direction of arrow A in FIG.
7 is a front view seen from the direction of arrow B in FIG.
FIG. 8 is a schematic plan view showing a configuration of a head unit and a droplet discharge operation.
FIG. 9 is a perspective view showing a tank unit.
FIG. 10 is a piping system diagram schematically showing a liquid supply device and a drainage device.
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a configuration of a liquid amount detection unit.
[Explanation of symbols]
4 ... Discharge
Claims (12)
排液を回収する排液装置と、
ワークを載置可能なワーク載置部と、
前記ワーク載置部に載置されたワークに対して液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記ワーク載置部と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させる移動機構とを備え、カラーフィルタまたは有機EL表示装置を製造するのに用いる液滴吐出装置であって、
前記給液装置は、供給する液体を貯留する複数の給液タンクと、
前記複数の給液タンクにそれぞれ接続された流出流路と、
液体供給先へ向かう給液流路に、前記複数の給液タンクから選択した1つの給液タンクに対応する流出流路を接続する流路切り替え手段と、
前記各給液タンクに対し、当該給液タンク内の液量を検出する液量検出手段とを備え、
前記排液装置は、回収した排液を貯留する複数の排液タンクと、
前記複数の排液タンクにそれぞれ接続された流入流路と、
排液回収先からの排液流路に、前記複数の排液タンクから選択した1つの排液タンクに対応する流入流路を接続する流路切り替え手段と、
前記各排液タンクに対し、当該排液タンク内の液量を検出する液量検出手段とを備え、
前記複数の給液タンクには、第1の給液タンクおよび第2の給液タンクが含まれており、
前記第1の給液タンクが空になったとき、および、前記第2の給液タンクが空になったときには、それぞれ、その旨を文字、図形、音または音声で報知し、
前記第1の給液タンクが空になったときと、前記第2の給液タンクが空になったときとで、前記報知のための文字、図形、音または音声を異ならせ、前記第1の給液タンクと前記第2の給液タンクとのうちのいずれの給液タンクが空になったのかが分かるように構成されており、
前記複数の排液タンクには、第1の排液タンクおよび第2の排液タンクが含まれており、
前記第1の排液タンクが満杯になったとき、および、前記第2の排液タンクが満杯になったときには、それぞれ、その旨を文字、図形、音または音声で報知し、
前記第1の排液タンクが満杯になったときと、前記第2の排液タンクが満杯になったときとで、前記報知のための文字、図形、音または音声を異ならせ、前記第1の排液タンクと前記第2の排液タンクとのうちのいずれの排液タンクが満杯になったのかが分かるように構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。A liquid supply device for supplying liquid;
A drainage device for collecting drainage;
A workpiece placement unit capable of placing a workpiece;
A droplet discharge head for discharging droplets to the workpiece placed on the workpiece placement unit;
A droplet discharge device that includes a moving mechanism that relatively moves the workpiece placement unit and the droplet discharge head, and is used to manufacture a color filter or an organic EL display device,
The liquid supply device includes a plurality of liquid supply tanks for storing liquids to be supplied;
An outflow passage connected to each of the plurality of liquid supply tanks;
A flow path switching means for connecting an outflow flow path corresponding to one liquid supply tank selected from the plurality of liquid supply tanks to the liquid supply path toward the liquid supply destination;
For each of the liquid supply tanks, a liquid amount detection means for detecting the amount of liquid in the liquid supply tank,
The drainage device includes a plurality of drainage tanks for storing the collected drainage,
An inflow channel connected to each of the plurality of drainage tanks;
A flow path switching means for connecting an inflow path corresponding to one drainage tank selected from the plurality of drainage tanks to a drainage path from the drainage collection destination;
With respect to each drainage tank, provided with a liquid amount detection means for detecting the liquid amount in the drainage tank,
The plurality of liquid supply tanks include a first liquid supply tank and a second liquid supply tank,
When the first liquid supply tank is emptied and when the second liquid supply tank is emptied, the fact is notified by letters, figures, sounds or sounds, respectively.
When the first liquid supply tank is emptied and when the second liquid supply tank is emptied, the notification character, figure, sound, or voice is made different, and the first liquid supply tank is emptied. It is configured so that it can be understood which one of the liquid supply tank and the second liquid supply tank is empty,
The plurality of drainage tanks include a first drainage tank and a second drainage tank,
When the first drainage tank is full and when the second drainage tank is full, respectively, this is notified by letters, figures, sounds or voices,
When the first drainage tank is full and when the second drainage tank is full, the notification character, figure, sound, or voice is different, and the first drainage tank is full. A liquid droplet ejection apparatus configured to recognize which one of the drainage tank and the second drainage tank is full.
前記加圧手段からの経路に、前記複数の加圧経路から選択した1つの加圧経路を接続する加圧経路切り替え手段とを備える請求項6に記載の液滴吐出装置。A pressure path connected to each of the liquid supply tanks;
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 6, further comprising: a pressure path switching unit that connects one pressure path selected from the plurality of pressure paths to the path from the pressure unit.
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