JP4517830B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

この発明は、液体状の材料を射出するための複数の射出口を備え、前記射出口毎に射出圧を発生する駆動機構を備えた塗布ヘッドを用いた塗布装置に係り、特に、その塗布ヘッドの射出特性を安定化する装置に関する。

塗布ヘッドを用いた塗布装置には、塗布ヘッドに設けてある液滴を射出するための微細な射出口の目詰りを除去し、その射出特性を安定化させる、いわゆるクリーニング装置が設けられている。

一般的にクリーニング装置は、塗布ヘッドの射出口内部に滞在する射出不良の原因である変質した塗布材料を除去した後、可撓性樹脂構造物（ブレードとも言う）によりインクジェットヘッドの射出口表面を拭取る（ワイピングとも言う）方式が採用されており、具体的には、ブレード本体にブレードとインクジェットヘッドノズル面との接触面側に開口するエア吸引用貫通孔を設け、前記ノズル面の拭取り動作時に前記エア吸引用貫通孔に負圧を共有する負圧供給手段を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、ブレードを、その断面を多角形とした柱状とし、その角部の稜線で線接触による拭取り動作を行うものもある。（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−１１５０８３号公報（第５頁、第１図）

特開平７−２５０１６号公報（第５頁、第１図）

上記いずれのものも、ブレードの弾性力でインクジェットヘッド（本発明では塗布ヘッドと称している）の吐出口（本発明では射出口と称している）を拭取り、拭取り終了後にブレードが拭取る前の形状へ自然に回復する反動で、ブレードに付着した材料等が周囲に飛散する現象を防止し、かつ充分な拭取り性が得られるとしている。

しかしながら、装置への取付方法やブレードの製作誤差、さらに装置の振動や装置周辺の気流等によりその可撓性ゆえに発生し得るブレードが微動した状態での意図しない射出口との当接状態によっては、インクジェットヘッドの吐出口面とブレード角部の稜線とが線接触にならず、充分な拭取り性が得られない場合がある。

また、上記同様の状態によっては、ブレードが撓むことによりエア吸引用貫通口の吸引面形状がいびつに変形して吸引力の分布が偏り、拭取り終了後にブレードが拭取る前の形状へ自然に回復する反動で、ブレードに付着した材料等が吸引し切れずに周囲に飛散する場合がある。

さらに、材料の乾燥による固化した微粒子等の異物が拭取られる場合があり、これがブレードの弾性力やクリーニング頻度によっては拭取り時にインクジェットヘッドの射出口に対し、拭取り方向に伸びる傷を与えてしまう。この状態で拭取りを繰返すと、次第に射出口表面の疎水性膜を破壊し、インクジェットヘッドから射出した液滴が傷の方向に誘導されてしまい、射出特性の悪化を招くケースがある。

上記の係る問題を解決するためには、塗布装置におけるクリーニング装置が、射出口に意図する作用を安定して与えることが可能で、かつ、塗布ヘッド本体の射出口面に極力ダメージを与えない構成とするのが望ましく、よって本発明は、これらの構成を反映したクリーニング装置とそれを用いたインクジェット塗布装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の塗布装置は、塗布ヘッド本体内部と射出口面とその周縁部を清掃するクリーニング機構部を備え、前記塗布ヘッド本体を洗浄する洗浄剤を供給する洗浄剤供給機構部を塗布ヘッド側に設け、前記クリーニング機構部が、前記塗布ヘッド本体内部の材料及び洗浄剤を吸引排出し、前記塗布ヘッド本体内部に材料を充填するための充填機構部と、前記塗布ヘッド本体の射出口面とその周縁部表面に付着する材料や異物を吸引除去するための面清掃機構部とからなることを特徴とする。

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。すなわち、本発明におけるクリーニング装置は、塗布ヘッド本体の射出口面とその周縁部表面を直接触れること無く、付着している材料や異物を常に安定した作用で除去するため、塗布ヘッド本体の射出口面にダメージを与えずに充分なクリーニング効果を得ることが可能である。

図１に本発明の一実施例となる塗布装置本体の概略図を示す。塗布装置は、ベースとなる架台１上に門型フレーム２が設けられている。門型フレーム２にはＺ軸ステージ３が設けてあり、これはＺ軸駆動モータ４でＺ軸方向に移動可能である。このＺ軸ステージ３上には、塗布ヘッド５取り付け、θ方向に回転可能とするゴニオステージ６を備えたヘッドブラケット７が取り付けてある。さらに、門型ステージ２には塗布データの格納と前記塗布データに従い塗布ヘッド５に射出動作命令を発信する塗布ヘッド制御部８が設けてある。

門型フレーム２を構成する２本の脚部間の架台１の上面には、Ｙ軸ステージ９と、Ｙ軸駆動モータ１０が固定されている。このＹ軸ステージ９の上面には、Ｘ軸ステージ１１と、Ｘ軸駆動モータ１２が、それらの移動行程が直交するように取付けてある。そして、Ｘ軸ステージ１１の上面にはθ軸回転ユニット１３が、さらにθ軸回転ユニット１３上には吸着テーブル１４が、それぞれ取付けられいる。そして最終的に、吸着プレート１４上面中心がθ軸回転ユニット１３の回転軸となり、かつ、吸着テーブル１４上面と架台１上面とが平行となるよう位置決めされて取付けられている。

吸着テーブル１４の上面には微細な吸引穴が複数設けてある。この吸着テーブル１４上面に設けた吸引穴は真空発生装置（図示しない）と連通しており、基板２９を吸着テーブル１４上面に吸着保持することが可能である。そして塗布ヘッド５の射出口面２５（射出口面２５については後に図２によって詳細に説明する）が吸着テーブル１４上面に対して、高い平行度（例えば±０．０５ｍｍ以下）となるよう調整されて取付けられている。

上記構成により、基板２９が塗布ヘッド５に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向へ駆動可能で、かつ、吸着プレート１４上面中心を回転軸としてθ回転駆動が可能となる。また、塗布ヘッド５はＺ軸方向と、吸着テーブル１４の回転軸とは別の回転軸を中心としたθ回転の駆動が可能となる。

また、吸着テーブル１４前側の端面には、塗布ヘッド５の目詰り要因排除と塗布ヘッド内に塗布液の充填を行うことを目的としたクリーニング機構部１５が取付けられている。ここで、塗布ヘッド５を駆動するＺ軸駆動モータ４の下降ストロークは、少なくともクリーニング機構部１５により塗布ヘッド５がクリーニング動作のできる距離よりも、大きく移動できるように設定してある。

門型フレーム２の図中右脚部には、塗布液を収納した塗布材料ボトル１６が上下に垂直移動可能なボトルホルダ１７に取付けられている。そして、装置が起動中に塗布材料ボトル１６の液面を一定に保つよう調整することが可能となっている。また、塗布材料ボトル１６近傍には、塗布ヘッド５内部を洗浄するための洗浄用溶剤を入れた洗浄液ボトル１９が設けられている。これらは、図示しない供給手段により塗布ヘッド５へ塗布液と、洗浄液との供給を適宜、切替て行うことが可能となっている。

上記構成を有する本塗布装置は密閉室（図示しない）に格納されており、規定範囲内の温度や湿度、気圧、密閉室内気体配合率に維持され、塗布液の特性を最大限発揮できるようにしている。また、密閉室外の塗布装置近傍にはＰＣ（制御装置と言う場合もある）１８が設けてある。ＰＣ１８では、本塗布装置に付帯する構成機器の駆動制御や状態監視等を行う。

図２に本発明の一実施例となる塗布装置の塗布ヘッド底面と塗布材料供給配管系の概略図を示す。塗布ヘッド５への塗布材料の供給は、塗布ヘッド５の供給口２０に供給管２１を接続し、塗布材料ボトル１６と連通することで行う。

塗布ヘッド５からの塗布液の射出は、塗布材料ボトル１６液面と塗布ヘッド５底面との高さ差を一定範囲内に調整した後、塗布ヘッド５に内蔵する射出圧を発生する図示しない駆動機構（例えば圧電素子）によって実施される。なお、射出機構に関しては、規定の微少容量の塗布液を液滴として連続的に射出可能な機構であればその機構に制限はない。例えば、前記駆動機構の代替として塗布材料ボトル１６に圧縮気体を供給することで送液する構成としても良い。又は、塗布材料ボトル１６そのものをプラスチック等の伸縮可能な材料で構成し、ボトルを圧縮して送液する構成としても良い。ボトル圧縮による場合は、塗布材料ボトル１６の形状をシリンジ形状とすることが望ましい。

また、材料供給配管系は三方分岐部７１を備えている。三方分岐部７１の１つの口には供給管２1が接続され、他の１つの口には塗布材料ボトル１６の塗布材料供給管２２ａが開閉弁７２ａを介して接続され、残りの口には洗浄液ボトル１９から洗浄液供給管２２ｂが開閉弁７２ｂを介して接続されている。開閉弁７２ａを開き、開閉弁７２ｂを閉じることにより塗布液を塗布ヘッド５に供給する。また、開閉弁７２ａを閉じ、開閉弁７２ｂを開くことにより洗浄液を塗布ヘッド５に供給する構成となっている。なお、図２においては塗布材料ボトル１６及び洗浄剤液ボトル１９には圧縮気体を供給することで塗布ヘッド５内部流路へそれぞれの液体を送給可能な構成としてある。

以上のように、供給管２１の途中から洗浄液を、塗布ヘッド５に供給することができる構成とすることで、塗布ヘッド５を内部から自動的に洗浄することも可能にしてある。

なお、塗布ヘッドの底面は、その表面に対して疎水処理（撥水処理とも言う）を施してあるか、もしくは元来疎水性を有するオリフィスプレートが貼付けられた高い平面度を有する射出口面２４と、当該面以外の領域の全面に渡り平坦な周縁部２３とがあり、射出口面２４の内側には射出口２５が直線状に複数設けてある。本実施例で使用する塗布ヘッド５は、射出口面２４とその周縁部２３とは略同一平面であるか、射出口面２４がオリフィスプレートの厚さ（例えば０．２ｍｍ）だけ張出しているものを採用している。

図３に本発明の一実施例となる塗布装置に用いる塗布ヘッドのクリーニング機構部１５の断面図を示す。図４に塗布ヘッドのクリーニング機構部１５の上面図を示す。

本実施例によるクリーニング機構部１５は、充填機構部Ｓ１と面清掃機構部Ｓ２に分けられる。本実施例で使用するクリーニング機構部１５は、塗布ヘッドの周縁部２３に付着した材料が基板２９の意図しない領域に乗り移り、不良基板発生の原因とならないように、射出口面２４とその周縁部２３を同時にクリーニングするよう構成される。

充填機構部Ｓ１は、本体となる充填具３５と、充填具３５上面に配置され、塗布ヘッド５の周縁部２３に当接して射出口面２４を気密に覆うために配置したパッキン３０と、パッキン３０より内側に開口し材料等を吸引する吸引溝３１と、吸引溝３１に連通した継手受口３２と、継手受口３２に廃液回収配管５１を接続する継手３３とによって構成されている。

なお、パッキン３０の材質について本実施例では、硬度が適当で幅広い溶剤に耐性を有するふっ素ゴムを用いているが、使用する材料の溶媒により適宜変更して良く、例えばシリコンゴムとしても良い。また、継手受口３２や継手３３の数は、溝３１内部を均一に負圧にさせる流体の挙動に応じて複数配置しても良い。

廃液回収配管５１は２つの三方弁５０，３４を介して廃液ボトル４５に接続されている。なお、図３では三方弁３４の充填機構部側配管と面清掃具側配管のそれぞれに開閉弁５２ａ、５２ｂが設けてある。これらは、充填機構部Ｓ１が騒動しているときには、開閉弁５２ａが開いて開閉弁５２ｂが閉じ、逆に面清掃機構Ｓ２が作動しているときには、開閉弁５２ａが閉じて開閉弁５２ｂが開くように制御される。このように配管途中に開閉弁を設けた場合、三方弁３４は三方分岐配管に置き換えることも可能である。

三方弁５０は充填具３５内側の溝３１内を負圧状態から大気開放状態にするために、継手３３と三方弁３４との間に設けてある。また、三方弁３４を切替制御することにより、廃液を充填機構部Ｓ１から回収するか、面清掃機構部Ｓ２から回収するかを切換える。また、廃液ボトル４５には真空引き用配管が設けてあり、この真空引き用配管には真空発生装置４６が設けてある。真空発生装置４６を駆動すると廃液ボトル４５内部が負圧となり、その負圧は、三方弁３４によって充填機構部Ｓ１ないし面清掃機構部Ｓ２に選択的に送給される。また、大気開放弁４７を廃液ボトル４５と真空発生装置４６との間の真空引き用配管に設けて、大気開放することで短時間に負圧を解除することができる。この大気開放弁４７は時間が長くかかってもよい場合は設けなくとも良い。さらに、大気開放弁５０の大気導入用の配管から洗浄液を流して、周囲の配管を洗浄することも可能である。

なお、充填機構部Ｓ１と面清掃機構部Ｓ２とは、クリーニング動作後速やかに塗布ヘッド５の射出動作を実施できるよう近傍に配置し、それぞれ隣接して配置するのが望ましい。

面清掃機構部Ｓ２は、面清掃機構部取付ブラケット４８内側に設けてある。この面清掃機構部Ｓ２は、塗布ヘッド５底面のクリーニングが必要な領域毎に対応しブロック化した面清掃具４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、それらを独立して上下方向に微調整するガイド４１ａ，４１ｂ，４１ｃとからなる。また各ガイドの下面は面清掃機構取付ブラケット４８に内部にばね機構を備えたプランジャ４９ａ，４９ｂ，４９ｃを介して支持され、各ガイドの側面の摺動部（図３の斜線部）はブラケット４８の側面と上下に摺動できる構成としてある。

各面清掃具は、それぞれに吸引溝４２ａ，４２ｂ，４２ｃが設けてある。またブラケット４８にも各吸引溝に対応して廃液回収配管５１に接続する穴が設けてあり、吸引溝とブラケット４８の間は伸縮可能な配管構成としてある。各吸引溝から廃液回収配管５１に設けた三方弁３４との間には、それぞれの吸引溝からの負圧を調整するための調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃと、それらと連通する集合継手４４とが設けてある。なお、本実施例では各吸引溝４２ａ，４２ｂ，４２ｃそれぞれに対応して調整弁４３ａ，４３ｂ，４３ｃを設けた構成としたが、吸引溝４２ａにのみ調整弁４３ａを設け、他の吸引溝４２ｂ，４２ｃには調整弁を設けなくとも良い。なお、それぞれの吸引溝の上面は長円形状となっており、吸引する対象となる塗布ヘッド５底面の領域で吸引を効果的に発揮する長円幅をそれぞれ有している。

図５に、本発明の一実施例となる塗布装置に用いる塗布ヘッド底面の、面清掃が必要な領域に関する概念図を示す。本実施例での面清掃機構部Ｓ２は、塗布ヘッド５底面（面清掃の対象となる射出口面２４とその周縁部２３）を各吸引溝に対して相対的に図中矢印６４に走査することにより面清掃を実施する。このとき、各吸引溝にはそれぞれ規定の吸引力を発生させ、塗布ヘッド５に付着している液滴を吸引除去する。各吸引力は、各調整弁によって微調整され各面清掃具の上面に送給される。

塗布ヘッド５への面清掃は、塗布ヘッド５底面を合計３つの領域に分けて実施する。本実施例では、吸引溝４２ｂが面清掃を担当する領域を周縁部２３の図中上段（面積Ｗ１×Ｌ１）とし、吸引溝４２ｃが面清掃を担当する領域を周縁部２３の図中下段（面積Ｗ３×Ｌ１）、とし、そして吸引溝４２ａが面清掃を担当する領域を射出口面２４と走査方向に存在する周縁部２３の両側面（面積Ｗ２×Ｌ１）としている。ここで、Ｌ１は塗布ヘッド５の先端部Ｄ１から後端部Ｄ２までの距離であり、Ｄ３は出射口面２４の先端部であり、Ｄ４は出射口面２４の後端部である（先端部とは移動方向の先端側、後端部とは移動方向後端側をさす）。また、Ｗ２は射出口面の幅であり、Ｗ１，Ｗ３はこのＷ２を基準にヘッド幅から差引いた両側の周縁部幅を表している。ここで、特に吸引溝４２ａは面清掃中、射出口面２４とその周縁部２３との境界で吸引力を変更するよう制御される。なお、各吸引溝はそれぞれ担当の領域に対して最適な吸引力を発生させ得る幅を有している。

ところで、充填機構部Ｓ１において、塗布ヘッド５に塗布液を充填する動作中に、塗布ヘッドの射出口から吸引溝３１に塗布液が流れ出る。このとき、吸引溝３１内に意図しない負圧のゆらぎが発生する場合がある。このゆらぎ現象により、塗布液が継手受口３２内に吸引できずに周縁部２３に（特に周縁部２３と射出口面の境界付近多く）付着する現象が発生する。このように周縁部２３に付着した塗布液は、簡単に除去することはできない。

また、充填動作が完了した直後の塗布ヘッド５には、充填機構部Ｓ１内部に残留している負圧力が作用している。この残留負圧力は、充填動作中よりも威力が小さく、少なくとも充填機構部Ｓ１外部周辺よりも負の圧力である。この負圧力が、射出口面２４に対して弱い充填動作として作用し続けている。この状態では、射出口２５から塗布液が滲み出て射出口面２４に液滴として徐々に成長して行く。そして、射出口面２４の幅方向より大きい液滴に成長した段階で、射出口面２４は疎水性の加工が施されているため、液滴は周縁部２３に移動する。

以下、吸引溝３１内部が大気開放されるか、または吸引溝３１内部が常圧（充填動作前の吸引溝３１およびそれに連通している配管系の内部圧力の状態）に安定するまで上記現象が繰り返される。ここで、本来ならば充填動作が完了した直後に吸引溝３１およびそれに連通している配管系内部を大気開放するのが望ましい。しかし、大気開放した場合、大気開放による反動によって余剰の空気が吸引溝３１およびそれに連通している配管系に勢い良く流れ込んでしまい、射出口２５に空気が入り込み、充填動作の効果が得られず結果として適切ではない。

充填動作完了後の塗布ヘッド５底面の状態は、射出口面２４よりもその周縁部２３に多く塗布液が付着していることが発明者らの実験によって明らかとなった。また、この状態で吸引によって液体を除去する際、以下の問題を回避する必要があった。つまり、周縁部２４に付着した液体を除去可能な吸引力を塗布ヘッド５底面全面に与えると、射出口２５付近に充填されている液体が射出口外へ飛び出してしまった。逆に、射出口面２４に付着した液体を除去可能な吸引力を塗布ヘッド５底面全面に与えると、周縁部２３に付着した液体が除去しきれなかった。そのため、いずれの場合も塗布動作時、基板２９に付着する問題が発生した。よって、塗布液充填後に吸引によって液体を除去する際、吸引除去する領域毎に異なる吸引力に調整する必要があることも同様に明らかとなった。

本実施例の充填機構部Ｓ１は、塗布ヘッド５に塗布液を充填するのに簡便かつ最適な構成である。しかし、塗布ヘッド５本体の周縁部２３に塗布液が付着することを防ぐことはできない。従って、充填動作完了後、射出口面２４の面清掃と同時に周縁部２３の面清掃も行う必要がある。

そのため、面清掃機構部Ｓ２に設けた吸引溝は、塗布ヘッド５本体の射出口面２４に付着している塗布液やゴミ等の異物を吸引するための吸引溝４２ａと、吸引溝４２ａの負圧よりも強い負圧で塗布ヘッド５本体の周縁部２３に付着している塗布液やゴミ等の異物を吸引するための吸引溝４２ｂと吸引溝４２ｃとを分けて設けた構成としたものである。

このように面清掃する領域毎に吸引溝を設け、充填動作完了後に、射出口面２４よりも強い負圧で周縁部２３を吸引することにより効果的に面清掃することが可能な構成となっている。なお、周縁部を吸引する吸引溝４２ｂ、４２ｃを連通し、これらをひとつの流路調整弁で吸引力を制御するようにしても良い。

続いて、本発明の一実施例となる塗布装置の動作について説明する。

図８に本発明の一実施例となる塗布装置の塗布動作のフローチャートを示す。まず、塗布装置を起動すると、塗布ヘッド５を保護するために設けてあるヘッド保護装置（図示していない）から取り外す（ステップ１０１）。次に、塗布ヘッド５内部を洗浄剤によって洗浄する（ステップ１０２）。

この内部洗浄の動作要領を図６、および図７を用いて以下説明する。

図６に本発明の一実施例となる塗布装置の充填機構部Ｓ１の動作概略図を示す。まず、塗布ヘッド５をクリーニング機構部１５の充填機構部Ｓ１の真下に位置するようにＸ軸ステージ９およびＹ軸ステージ１１を移動させ、θ軸回転ユニット１３により水平になるよう回転させて位置決めを実施する。その後、Ｚ軸駆動モータ４により塗布ヘッド５の周縁部２３とパッキン３０とが当接する位置（図６中のｈ３）まで下降させる。この状態で塗布ヘッド５とパッキン３０との間に位置ズレがある場合は、塗布ヘッド５を支持するゴニオステージ６を微小回転して位置合わせを行う。続いて、さらにパッキン３０をわずか潰し、外気との密閉性を確保する位置ｈ４まで塗布ヘッドを降下させる。その後、三方弁３４，５０，４７を充填機構部Ｓ１側に切り替え、かつ塗布ヘッド５側の図２に示す弁７２ａを閉じ、弁７２ｂを開放する。そして、真空発生装置４６を起動させ、廃液回収ボトル４５内を負圧にする。

この動作により吸引溝３１内が負圧になり、塗布ヘッド５の射出口２５より洗浄剤を矢印６０方向に吸引し、塗布ヘッド５内部に残存する塗布液を洗浄剤と共に吸引する。また、このとき洗浄剤ボトル１９に圧縮気体を供給すれば、塗布ヘッド５内に洗浄剤の供給がより効率よくできる。そして、一定時間経過後に塗布ヘッド側の弁７２ｂを閉じ洗浄液の供給を停止させる。その後、所定時間置いて真空発生装置４５を停止させる。そして、吸引溝３１内と廃液回収配管５１内の圧力が安定する時間の経過後に大気開放用の三方弁５０，４７を開き、吸引溝３１とそれに接続されている廃液回収配管５１内を大気開放する。この状態で、洗浄液が塗布ヘッド底面に残留しないようであれば塗布ヘッド内部の清掃はこれで終了し、ステップ（１０３）に移行する。但し洗浄液が塗布ヘッド底面に残留している場合は、次の底面清掃の工程を実行する。以下本実施例では底面清掃も行うものとしてその内容について説明する。

なお、吸引溝３１が真空状態であると、大気との差圧分の力が、塗布ヘッド５をパッキンに押し付ける方向に作用している。大気開放することによって、塗布ヘッドがパッキン３０から容易に離すことができる。Ｚ軸駆動モータ４により塗布ヘッド５を上昇させ充填機構部Ｓ１から離し、塗布ヘッド５底面と充填具底面との高さｈ１を保つ位置で停止する(図７参照）。

この高さｈ１とは、後述する充填後の塗布ヘッドの底面清掃に重要な高さであり、塗布ヘッド５底面を基準とした充填具３５上面との高さ差である。すなわち、この状態で真空発生装置４６を駆動させても充填された塗布ヘッド５内部の液体に影響を与えない高さである。さらに、影響を与えない高さの中でも最小の高さとなっている。

ここで、次の動作である面清掃を速やかに実施可能とするために、塗布ヘッド５を上昇させ、前述した規定の高さｈ１とした際、後述する規定の高さｈ２の条件が満たせるよう充填具３１の高さを調整しておくのが望ましい。

以上でヘッド内清掃動作は完了する。なお、本実施例では矢印６１の方向へＺ軸駆動モータ４により塗布ヘッド５を移動しパッキン３０に密着させ、もしくは離しているが、充填機構部本体に図示しないＺ軸駆動可能な機構を設けて移動させ、塗布ヘッド５の周縁部２３にパッキン３０を密着させ、もしくは離すようにしても良い。なお、本実施例で使用している洗浄剤は、使用する材料の溶質や顔料を洗い流せるものであれば良いが、ここでは、塗布動作で用いる材料の溶媒成分を用いている。

ヘッド内清掃が終了すると、次に充填動作に移る。充填動作では、まず先のヘッド内清掃動作と同様に塗布ヘッド５を充填装置Ｓ１の上部に移動移動し、充填装置のパッキン３０を押しつぶす位置まで塗布ヘッド５を降下する。このとき先の清掃動作と同じく降下を２段階に分けて行う。その状態で塗布ヘッド５の塗布材料供給管２２ａに設けてある開閉弁７２ａを開く。洗浄液供給管２２ｂの開閉弁７２ｂは閉じたままとする。

その後、図３に示す三方弁５０、３４，及び４７を充填具側に切換える。そして、真空発生装置４６を起動させ、廃液回収ボトル４５内を負圧にする。これにより、塗布ヘッド内には塗布液が流れ込む。なおこの時、塗布材料ボトル１６に圧縮気体を導入して充填時間を短縮することも可能である。そして所定時間経過後に真空発生装置４６を停止させる。

そして、吸引溝３１内と廃液回収配管５１内の圧力が安定する時間の経過後に大気開放用の三方弁５０，４７を開き、吸引溝３１とそれに接続されている廃液回収配管５１内を大気開放する。この動作により、吸引溝３１内が大気状態となり、充填機構から塗布ヘッドを簡単に分離することができる。

図１３に、面清掃機構部Ｓ２の動作中の概略図を示す。図１３（ｃ）ないし（ｆ）は、塗布ヘッド５の上部から見た図であり、面清掃具の動作を説明するために、あえて塗布ヘッド５底面（射出口面２４とその周縁部２３）の輪郭のみを破線で示してある。なお、本図では、充填機構部Ｓ１の図記を省略してあるが、面清掃中、双方の高さ位置関係は常に図７の状態となっているのは言うまでもない。

以下、充填機構部Ｓ１での充填動作によって発生した塗布ヘッド５底面に付着した液滴６２を吸引除去するための、面清掃機構部Ｓ２の動作について説明する。

まず、充填動作完了の状態、すなわち塗布ヘッド５が図７の如く規定の高さｈ１で停止してある状態から、塗布ヘッド５を、規定の速度で矢印６４の方向へ平行移動させる。予め、三方弁３４を面清掃機構部Ｓ２側に切替え、充填機構部側の開閉弁５２ａを閉じ、面清掃機構部側の開閉弁５２ｂを開き、真空発生装置４６の駆動準備を行っておく。吸引溝が、塗布ヘッド５の面清掃開始位置Ｐ１に達した時点（図１３（ａ）、（ｃ））で、真空発生装置４６を駆動し、面清掃を開始する。

ここで、塗布ヘッド５の平行移動時、その途中で吸引溝４２ａからの吸引力はその対面に射出口面２４がある場合のみ、吸引溝４２ｂないし４２ｃからの吸引力よりも弱くなるよう調整する必要がある。吸引力を調整するタイミングは、射出口面２４とその周縁部２３との境界面である図１３（ｅ）に示した吸引力変更位置Ｐ３と、同様に境界面である図１３（ｆ）に示した吸引力変更位置Ｐ４である。Ｐ３の位置に塗布ヘッド５が到達した際に、吸引溝４２ａからの吸引力を弱くし、また、Ｐ４の位置に塗布ヘッド５が到達した際に、吸引溝４２ａからの吸引力を元の状態に戻す。

面清掃中は、塗布ヘッド５底面と面清掃具の平坦部との間隔を、面清掃の効果が最も発揮される規定の高さｈ２で維持する。本実施例では、塗布ヘッド５底面に対して面清掃する領域毎に、複数の面清掃具を設けてある。そのため、面清掃の効果が最も発揮される規定の高さが、面清掃具毎にそれぞれ異なることがあり得る。ここでは、前記間隔の調整が最も重要となる射出口面２４の面清掃を担当する面清掃具４０ａの平坦部と、塗布ヘッド５底面との間隔を規定の高さｈ２と定義する。他の面清掃具は面清掃具４０ａの平坦部を基準に、その担当する面清掃領域に対して最大の効果を発揮できるように、ガイド４１ｂないし４１ｃで予め微調整しておく。

なお、規定の高さｈ２は、塗布ヘッド５底面に付着した液滴６２の液滴高さｈ０よりも大きくなるよう調整されている。本実施例では、液滴高さｈ０の検出方法は規定していない。例えば、塗布ヘッド５前面から底面を撮像し、任意の画像認識手段によって水滴高さｈ０を検出し、面清掃機構部に反映するようにしても良い。また、集束光による物体検出センサによって液滴高さｈ０を検出するようにしても良い。

面清掃終了位置Ｐ２に達し（図１３（ｂ）、（ｄ））、さらにそれを越えた時点で、真空発生装置４６を停止させる。以上で充填動作時の面清掃は完了である。

塗布ヘッド５内部への材料の充填動作が完了すると、塗布装置は塗布動作前処理の工程に移る（ステップ１０４）。図９に、本発明の一実施例となる塗布装置の、塗布動作前工程のフローチャートを示す。まず、塗布装置の吸着テーブル１４上に基板２９が搬入される（ステップ４０１）。基板２９が吸着テーブル１４上に搬入されると、真空発生装置（図示しない）を駆動して吸着テーブル１４に設けた複数の吸着孔に負圧が供給され、基板２９はこの吸引力で吸着テーブル１４上に固定される（ステップ４０２）。その後吸着テーブル１４の下側に設けてあるＹ軸ステージ９、Ｘ軸ステージ１１およびθ軸回転ユニット１３を駆動して位置決めを行う（ステップ４０３）。

以上で塗布動作前処理が終了し、塗布動作を行う（ステップ１０５）。塗布動作が終了すると、塗布装置は塗布動作後処理の工程に移る（ステップ１０６）。図１０に、本発明の一実施例となる塗布装置の塗布動作後工程のフローチャートを示す。吸着テーブル１４に負圧を供給している真空発生装置（図示しない）を停止し、吸着テーブル１４内部に残存する負圧を大気開放等で打消す。これにより基板２９の固定を解除し（ステップ６０１）、基板２９を塗布装置の外に搬出（ステップ６０２）する。

上記動作が終了すると、塗布動作を実施した基板すなわち処理基板の枚数が規定枚数に達したかどうかを判定する（ステップ１０７）。ここで規定枚数に達しているときは、前述したクリーニング動作（ステップ１０２）と同様に塗布ヘッド５のクリーニングを実行（ステップ１０９）し、その後、塗布ヘッド５にヘッド保護装置（図示しない）を取付け（ステップ１１０）、塗布装置の塗布動作を終了する。

なお、上記ステップ１０７において、処理基板の枚数が規定枚数に達していないときは、続いて、現状の塗布ヘッド５がクリーニングを行う必要のあるか否かを判定する（ステップ１０８）。

塗布ヘッド５を繰返し運転し続けると、任意の射出口で射出不能となる現象すなわち目詰りが発生する。本実施例では、クリーニング直後から目詰り発生に到るまでの塗布装置の塗布作業間における、目詰りによる射出不良によって起因する不良基板が発生しない限界の処理枚数に達したか否かを判定基準とする。また、このように規定の処理枚数を判定基準としても良いが、別の手段として例えば、別に設けた塗布ヘッド５の射出状態確認手段（図示しない）を用いて塗布ヘッド５の射出不能となった射出口が規定数を上回ったか否かを判定基準としても良いし、また、同様に塗布ヘッド５の一射出口当りの液滴量が規定値を下回ったか否かを判定基準としても良い。

ここで、クリーニングを行う必要のあると判定されたならば、充填動作（ステップ１０３）へ、達していないときは塗布動作前処理の工程（ステップ１０４）へ戻り、前述した動作要領に従って塗布動作を行う。

図８で示した塗布工程では、塗布ヘッド５の内部洗浄を塗布装置起動時、および塗布動作終了時に行うようにしているが、塗布動作終了時に内部洗浄を実施しておき、次回の塗布装置起動時は内部洗浄を実施せず、つまりステップ１０２を省略しても良い。

塗布動作終了後、塗布ヘッド５を長時間使用しない場合で、塗布動作で用いる材料の溶媒成分や洗浄剤の蒸発温度が低い、すなわち揮発し易いものであれば、例えばエチレングリコール等、常温もしくは密閉室内温度で容易に揮発しないものを塗布ヘッド５内部に充填しても良い。
図１１に、本発明の他実施例となる塗布装置に用いるクリーニング装置の、さらに面清掃機構部Ｓ２Ｘの側面図を、図１２に同様に上面図をそれぞれ示す。本図は、前述図３ないし図４に示す面清掃機構部Ｓ２側面に、倣い機構部７０を設けたものである。本実施例における倣いとは、ステップ１０２ないし１０３（図８参照）において面清掃を実施する際、塗布ヘッド５の平行移動を利用し、面清掃の動作時のみ、面清掃機構部Ｓ２を自動的に規定の高さｈ２（図７参照）に維持することである。
倣い機構部は、倣い具７０と、高さ固定具６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄとによって構成される。面清掃機構部Ｓ２Ｘにおける面清掃具４０ａの幅は面清掃具４０ｂ、４０ｃを組合せたときの幅と同一である。また、面清掃具４０ａには両側面に、面清掃具４０ｂ、４０ｃには一方の側面に、それぞれ嵌穴（図示しない）が設けられ、高さ固定具と嵌合うようになっている。本実施例での高さ固定具と嵌穴は、例えばボルトとボルト穴のように締付けによって固定可能なものによって構成されている。なお、この倣い具を適用しても、各面清掃具、各プランジャ、その他配管系の位置関係は、面清掃機構部Ｓ２からの変更は無い。

図１４に、本発明の他実施例となる塗布装置に用いるクリーニング装置の、さらに面清掃機構部Ｓ２Ｘにて用いる倣い具の形状図を示す。倣い具７０には、塗布ヘッド５の進入方向側に、緩やかに上昇する丘陵面（傾斜面）７１ａが形成されている。反対に、塗布ヘッド５の進出方向側にも緩やかに下降する丘陵面７１ｂが形成されている。また、それら丘陵の頂部には、平坦部７２が形成されている。７３ａ、７３ｂは倣い具７０を面清掃具に取付けた際、高さ方向を調整するための長穴である。

なお、本実施例において、図１２に示すように、倣い具７０には以下の特徴がある。平坦部７２の長さＬＸは、面清掃具４０ａと４０ｂの平坦部の、長さ方向の総和Ｌｄよりも両端に等しく大きくなるようにしてある。また、この平坦部の長さは面清掃具４０ａ，４０ｂ，４０ｃのヘッド移動方向の吸引溝４２ａ，４２ｂ，４２ｃの開始点から終了点までの距離より長く設けてある。そして、丘陵面７１ａ、７１ｂの角度は絶対値として同一としてある。

倣い具７０は、面清掃機構部Ｓ２Ｘの両側面に、各高さ固定具と、対応する各嵌穴とによって共締めされ取付けられる。その際、平坦部７２と代表する面清掃具の平坦部（面清掃具４０ａの平坦部のことであり、定義の詳細は図６の説明文を参照）とが規定の高さｈ２（図７ないし図１１（ｂ）参照）となるようにする。取付け後、各面清掃具と倣い具７０は一体となり、各プランジャが許容する高さ範囲内で上下可能となる。また、倣い具７０は、倣い機構部として作用するために、周縁部２３の最外周面に接触することになる。なお、倣い具７０は、面清掃具に取付け、その取付け面から目視した際に，面清掃具の平坦部近辺を覆い隠す大きさとなるようにしてある。

続いて、倣い機構部を設けた面清掃機構部Ｓ２Ｘの面清掃動作を図１１を用いて説明する。前述図８において、本塗布装置の動作ステップが、ステップ１０２ないし１０３に達し、充填機構部Ｓ１によって充填動作が完了し、塗布ヘッド５が図７の如き状態となる。この時、塗布ヘッド５底面と面清掃具４０ａが略同一平面Ｆに位置しているものとする。

この状態から、面清掃機構部Ｓ２を塗布ヘッド５の面清掃開始位置Ｐ１（図１３参照）へ平行移動する。三方弁３４を面清掃機構部Ｓ２側に切替え、充填機構部側の開閉弁５２ａを閉じ、面清掃機構部側の開閉弁５２ｂを開く。ここで真空発生装置４６を起動し、面清掃機構部Ｓ２を規定の速度で矢印６４の方向へ移動させる（図１３参照）。

ここで、図１１（ａ）の如く塗布ヘッド５の進入方向側の端面Ｃ１と、丘陵面７０ａとが線接触し、この状態のままさらに塗布ヘッド５が矢印６４の方向へ平行移動すると、この接触したときの力はガイド４１ａ、４１ｂ、４１ｃによって矢印６４に対して垂直の移動力に変換され、プランジャ４９ａ、４９ｂ、４９ｃを押込む。

結果的に、塗布ヘッド５の端面Ｃ１と丘陵面７０ａとが線接触している間、各面清掃具は同時に、自動的に下降する。なお、各プランジャの押込みストロークは、前記下降量よりも大きく設定してある。

やがて、塗布ヘッド５の端面Ｃ１が、丘陵面７１ａと平坦部７２との境界線に到達する。端面Ｃ１が平坦部７２領域内を超え、塗布ヘッド５周縁部２３が平坦部７２と接触している間（図１１（ｂ）参照）、面清掃具はそのままの位置を維持する。その間、面清掃機構部Ｓ２Ｘは、塗布ヘッド５底面の面清掃が必要な領域に対して面清掃を実施する。まず、塗布ヘッド５の面清掃開始位置Ｐ１に達した時点で、真空発生装置４６によって吸引力を各面清掃具の吸引溝に発生させ、水滴６２の吸引除去を開始する。また、同様に面清掃力変更位置Ｐ３、Ｐ４に達した時点で、吸引溝４２ａからの吸引力を流路調整弁４３ａによって逐次可変させる。そして、面清掃終了位置Ｐ４に達した時点で、真空発生装置４６を停止させる。

面清掃が終了し、塗布ヘッド５がそのまま平行移動を続けると、今度は塗布ヘッド５の進入方向とは逆側の端面Ｃ２が、平坦部７２と丘陵面７１ｂとの境界線に到達する。ここで、端面Ｃ２と、丘陵面７１ｂとが線接触し、この状態のままさらに塗布ヘッド５が矢印６４の方向へ平行移動すると、プランジャ４９ａ、４９ｂ、４９ｃのバネ復元力によって端面Ｃ２と丘陵面７１ｂとを常に線接触させる作用が働き、結果的に面清掃具が上昇する（図１１（ｃ）参照）。やがて、塗布ヘッド５と丘陵面７１ｂとが離れ、面清掃機構部Ｓ２Ｘが元の状態に戻る。

各プランジャが完全に復元し、塗布ヘッド５が規定の平行位置に到達した時点で、面清掃は完了となる。

以上のように、倣い具７０の各丘陵面を塗布ヘッド５底面が伝うように移動することで、塗布ヘッド５底面と各面清掃具の平坦面とが、規定の高さ、すなわち面清掃効果が最大に発揮し得る規定の高さｈ２を維持することが可能となる。この倣い機構部は、例えば、製作誤差やヘッド取付誤差により塗布ヘッド５底面の平面度の誤差が大きいものや、充填動作完了後、何らかの理由で規定の高さｈ２に到達する前に塗布ヘッド５が平行移動を開始したときのための安全装置となる。安全装置として機能させるためには、少なくとも塗布ヘッド５が、パッキン３０を押潰した後の規定の高さｈ４（図５参照）の状態で平行移動が開始してしまった時、端面Ｃ１が丘陵面７１ａに接触可能となるように、面清掃機構部Ｓ２Ｘの位置を調整しておくと良い。

なお、倣い具７０の材質は、本実施例では繰返し運転に耐え、かつ丘陵面に潤滑性があり、塗布ヘッド５底面に傷を付けないといった特性を有する素材、例えば四ふっ化エチレン樹脂（商品名：テフロン）を使用しているが、上記特性を満たしていれば他の素材を使用しても良い。

図１５に、本発明の他実施例となる塗布装置に用いるクリーニング装置の、さらに面清掃機構部Ｓ２Ｘに用いる倣い具の、他の形状概略図を示す。また、図１８に、同じく他の形状を用いた場合の動作概念図を示す。前述した倣い具７０の形状は、図１５に示した構成としても、面清掃効果を発揮することができる。

本図は、前述の図１４の倣い具７０を分割し、各面清掃具を塗布ヘッド５底面に合わせて独立に動作させるようにした倣い具に関する図である。図１５において、それぞれ、丘陵面８１ａ、８１ｂ、平坦部８２（倣い具８０）、丘陵面８６ａ、８６ｂ、平坦部８７（倣い具８５）、丘陵面９１ａ、９１ｂ、平坦部９２（倣い具９０）が設けられている。本形状では、倣い具８０は面清掃具４０ｂに、倣い具８５は面清掃具４０ｃに、それぞれ１つずつ取付けられることになる。また、各丘陵面に共通の角度θＷは、塗布ヘッドの端面Ｃ１（図１１参照）が各丘陵面に線接触した際に、スムーズに各面清掃具が下降可能な角度に調整されている。倣い具８０、８５、９０に合わせて、面清掃具４０ａ、４０ｂ、４０ｃの形状を変更する。すなわち、倣い具の取付け面から目視した際に，面清掃具の平坦部近辺を覆い隠す形状となるようにする。また、それぞれの倣い具を面清掃具に取り付ける際、倣い具の各平坦部と面清掃具の上面（吸引溝が設けられている面）とを、規定の高さｈ２となるようにする。

倣い具８０、８５、９０を設けた面清掃機構部は、図１８に示す如く、各面清掃具それぞれに、独立して規定の高さ（図７、図１３参照）ｈ２ａ、ｈ２ｂ、ｈ２ｃを与えることが可能であるため、塗布ヘッド５底面に対して、より一層の面清掃効果が得られる。

図１６に、本発明の他実施例となる塗布装置に用いるクリーニング装置の、さらに面清掃機構部Ｓ２Ｘに用いる倣い具の、倣いの対象となる部位に関する概念図である。本図は、本実施例による面清掃動作中の倣い状態を、塗布ヘッド５の進行方向から見た図である。

本実施例で述べた倣い機構部は、図１６（ａ）に示す如く、塗布ヘッド５底面のうち、周縁部２３の最外周面を伝って動作するよう構成されている。ここで、この最外周面に対しても面清掃動作が必要な場合、図１６（ｂ）に示す如く、ヘッドブラケット７底面に倣い機構部を作用させることで、塗布ヘッド５底面全面を面清掃することが可能である。

図１６（ｂ）は、倣い具７０のみを、その形状を拡張した例である。この場合、ヘッドブラケット７底面と塗布ヘッド５底面（少なくとも射出口面２４ないしその周縁部２３）とが可能な限り平行となるようにする。

なお、本実施例では、倣い機構を作用させる面にヘッドブラケット７底面を利用したが、ヘッドブラケット７底面に限らず、塗布ヘッド５底面と限りなく平行な面を有する機器、部材を新設し、それに倣い機構を作用させても良いのは言うまでもない。

図１７に、本発明の他実施例となる塗布装置に用いるクリーニング装置の、さらに面清掃機構部Ｓ２Ｘに用いる倣い具の、塗布ヘッド５底面以外の面を倣いの対象とした場合の倣い動作概略図を示す。本図はまた、前述図１６（ｂ）の状態を正面から見た図である。

本図での規定の高さｈ１、ｈ２の定義は、前述図１１と同一である。倣い具７０をｈ２だけヘッドブラケット７より突出した状態として、ヘッドブラケット７により倣い具７０を押し下げる構成としたものである。そのため、ヘッドブラケット部が倣い具の傾斜に沿って移動して倣い具を押し下げ、スムーズに倣い具に沿って移動可能となる。また、ヘッド端面部まで清掃することが可能となる。その他、面清掃機構部の動作要領は、前述図７、図１１、図１３と同一となる。なお、この例は、今まで述べた全ての倣い具を用いた面清掃機構部Ｓ２Ｘに適用が可能である。

これら述べた全ての実施例において、規定の位置に到達したか否かの判定手段や、面清掃を行う位置に到達したか否かの判定手段については、本発明では特に規定していない。例えば、塗布動作に用いる絶対位置座標に規定の位置をプリセットしておき、その位置座標に塗布ヘッド５が到達したか否かによって判定しても良い。他にも、移動速度と移動に要した時間との関係から求められる結果的な移動距離またはカウント数から判定しても良いし、または、フォトセンサ等の物体検出手段や、ＣＣＤカメラ等の画像認識手段（いずれも図示しない）によって塗布ヘッド５の移動状態または位置を監視し、判定しても良い。

本発明の一実施例となる塗布装置本体の概略図である。 塗布ヘッド底面と塗布材料供給配管系の概略図である。 塗布ヘッドのクリーニング装置の概略断面図である。 塗布ヘッドのクリーニング装置の上面図である。 本発明の一実施例となる塗布装置に用いる塗布ヘッド底面の、面清掃が必要な領域に関する概念図である。

符号の説明

１…架台、２…門型フレーム、３…Ｚ軸ステージ３、４…Ｚ軸駆動モータ４、５…塗布ヘッド、６…ゴニオステージ、７…ヘッドブラケット、８…塗布ヘッド制御部、９…Ｙ軸ステージ、１０…Ｙ軸駆動モータ、１１…Ｘ軸ステージ、１２…Ｘ軸駆動モータ、１３…θ軸回転ユニット、１４…吸着プレート、１５…クリーニング装置、１６…塗布材料ボトル、１７…ボトルホルダ、１９…洗浄液ボトル、１８…ＰＣ、２９…基板、２０…供給口、２１…供給管、２３…周縁部、２４…射出口面、２５…射出口、７１…三方分岐部、７２ａ…開閉弁、７２ｂ…開閉弁、Ｓ１…充填機構部、Ｓ２…面清掃機構部、３０…パッキン、３１…充填具の溝、３２…継手受口、３３…継手、３４…三方弁、３５…充填具、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ…面清掃具、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ…ガイド、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ…吸引溝、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ…流路調整弁、４４…集合継手、４５…廃液ボトル、４６…真空発生装置、４８…面清掃機構部取付ブラケット、４９ａ、４９ｂ、４９ｃ…プランジャ、５０…大気開放弁、５１…廃液配管、５２ａ…充填機構部側の開閉弁、５２ｂ…面清掃機構部側の開閉弁、７０…倣い具、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ…止め具。

Claims (2)

1. テーブル面上に載置された基板上に塗布液を塗布するため、塗布液を射出する複数の射出口を備え、前記射出口毎に射出圧を発生する駆動機構を備えた塗布ヘッドと、前記塗布ヘッド内部に塗布液を供給するために塗布材料ボトルからの供給配管と、塗布ヘッド内部を洗浄する洗浄剤を供給するために洗浄液ボトルからの供給配管とを三方分岐部を介して塗布ヘッドに接続し、前記塗布材料ボトルと三方分岐部間と、洗浄剤ボトルと三方分岐部間とに開閉弁を設けてそれぞれの液を切り替え供給できるように構成し、前記テーブル側に前記塗布ヘッド内部に塗布液の充填と塗布ヘッド内部を清掃した洗浄剤を吸引するための充填機構部と、前記塗布ヘッドの射出口面とその周縁部表面に付着した塗布液や異物を除去するために吸引機構を備えた面清掃機構部とを設け、前記面清掃機構部は、前記塗布ヘッドの射出口面と、周縁部とをそれぞれ別々に吸引清掃する吸引溝を有する複数の清掃具を備え、前記吸引溝には吸引力を可変して作用できることを特徴とする塗布装置。
2. 前記面清掃機構部に、面清掃中において前記塗布ヘッド本体の射出口面と前記複数の吸引溝との距離をそれぞれ規定の高さに保つ倣い機構部を備えたことを特徴とする、請求項１記載の塗布装置。

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