JP4647665B2 - 塗布装置、分散液移動方法 - Google Patents

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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９(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が配置されており、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８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置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。
特開２００４−５００５９号公報 特開２００２−７２２１８号公報 特開平１１−７０２８号公報
従来技術の塗布装置１１１では、分散液は上記のように加圧によって各ヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃに供給されるため、気体が分散液１３８の中に溶け込みやすく、それがヘッドモジュール１２１ａ〜１２１ｃ内で気泡となって析出すると、吐出ミスが生じる場合があった。
また、分散液の供給にポンプを用いると、気体の巻き込みが生じる他、スペーサが変形したり、損傷したりするという問題がある。
上記課題を解決するため、本発明は、ヘッドモジュールと基板とを相対的に移動させ、基板上の所望位置に固体微粒子が分散された分散液を着弾させる塗布装置であって、前記ヘッドモジュールの外部に配置された第一、第二の循環タンクと、前記ヘッドモジュールに設けられたバッファータンクと、流入口が前記バッファータンクに接続された吐出室と、前記第一、第二の循環タンクと前記バッファータンクの間に設けられた主配管と、前記吐出室の流出口と前記第一、第二の循環タンクの間に設けられた戻り配管と、前記主配管に設けられ、前記第一、第二の循環タンクのうちの少なくとも一方を前記バッファータンクに接続させる供給バルブと、前記戻り配管に設けられ、前記第一、第二の循環タンクのうちの少なくとも一方を前記ヘッドモジュールに接続させる戻りバルブとを有し、前記第一、第二の循環タンクと前記バッファータンクは密閉され、前記各タンクの内部に配置された前記分散液の上部の空間の圧力が制御可能に構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記第一、第二の循環タンクに接続された給排気装置を有し、前記第一、第二の循環タンク内の前記分散液の液面の上方の空間に対し、加圧気体の供給と真空排気が可能に構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記バッファータンクには、真空ポンプとガス供給系が接続され、前記バッファータンク内の前記分散液の液面の上方の空間の圧力を制御できるように構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記ガス供給系からＨｅが供給されるように構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記第一、第二の循環タンクの間には移動用配管が設けられ、前記分散液が前記吐出室を通らずに、前記第一、第二の循環タンク間を移動可能に構成された塗布装置である。
また、本発明は、前記移動用配管に設けられ、前記固体微粒子の単体は通過させ、前記固体微粒子の凝集体は捕集する凝集体分離用フィルタを有する塗布装置である。
また、本発明は、前記移動用配管に設けられ、前記固体微粒子の単体を捕集する固体微粒子除去用フィルタを有する塗布装置である。
また、本発明は、分散液が循環タンクから吐出室に供給される配管の少なくとも一部は、通液性を有さず通気性を有し、前記分散液が通過する内管と、通気性を有さず、前記内管が挿通された外管の二重配管で構成され、前記内管と前記外管の間は真空排気可能に構成された塗布装置である。
また、本発明は、上記いずれかの塗布装置内部の循環液を移動させる分散液移動方法であって、前記第一、第二の循環タンクのうち、いずれか一方を供給元として、前記供給バルブを開状態にして前記バッファータンクに接続する際、前記供給元の循環タンク内の圧力を大気圧以下にしながら、前記供給元の循環タンクから前記バッファータンク内に前記分散液を移動させる分散液移動方法である。
また、本発明は、上記いずれかの塗布装置内部の循環液を移動させる分散液移動方法であって、前記第一、第二の循環タンクのうち、いずれか一方を回収先として、前記戻りバルブを開状態にして前記吐出室に接続する際、前記回収先の循環タンク内の圧力を大気圧よりも低くし、前記吐出室内の前記分散液を前記回収先の循環タンクに移動させる分散液移動方法である。
また、本発明は、上記いずれかの塗布装置内部の循環液を移動させる分散液移動方法であって、前記第一、第二の循環タンクのうち、いずれか一方を供給元として、前記供給バルブを開状態にして前記バッファータンクに接続し、他方を回収先として、前記戻りバルブを開状態にして前記吐出室に接続し、前記供給元の循環タンク内の前記分散液を前記バッファータンクと前記吐出室通過させて前記回収先の循環タンクに移動させる分散液移動方法である。
本発明は上記のように構成されており、
バッファータンク内の分散液の上方の空間(バッファータンク内空間)の圧力が、循環タンク内の分散液の上方の空間(循環タンク内空間)の圧力よりも低い状態で、循環タンクとバッファータンクが接続された場合に、循環タンクからバッファータンクに分散液が供給される。
循環タンクが吐出室内の分散液を吸引する力が、バッファータンクが吐出室内の分散液を吸引する力よりも大きい状態で、循環タンクと吐出室が接続された場合には、吐出室内の分散液は循環タンクに吸引される。
分散液を大気圧よりも高い圧力の気体に接触させないので、分散液中への気体の溶解が少なく、気泡発生が少ない。
分散液の移動にポンプを用いないので、ポンプによる分散液内への気体の巻き込みが無く、気泡の発生を防止できる。
また、ポンプを用いないと、分散液中に分散されている微粒子の変形や損傷が無い。
分散液を循環させることができるので沈降が生じない。
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 固体微粒子除去用フィルタを流れる分散液を説明するための図 吐出室から直接バッファータンクに分散液を戻す塗布装置を説明するための図 二重配管による脱気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
１１……塗布装置
２１……インクヘッド
２４……給排気装置
５０……シリンダ
２１ａ〜２１ｃ……ヘッドモジュール
３１Ｌ，３１Ｒ……循環タンク
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
ｖｓL，ｖｓR……供給バルブ
ｖｒL、ｖｒR……戻りバルブ
図９(ｂ)の符号１１は、本発明の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。
インクヘッド２１は、図１に示すように、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。
塗布装置１１は、ヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃに分散液を供給する循環系を有している。図１の符号１０は、その循環系を示しており、循環系１０には、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒが設けられている。
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。
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、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の内部で、分散液４８ａ〜４８ｃの液面の上方に空間が形成される程度に配置されている。
各バッファータンク４１ａ〜４１ｃの天井や、壁面の上部の位置には真空ポンプ５８にそれぞれ接続されている。各バッファータンク４１ａ〜４１ｃに対して真空ポンプが接続された位置は、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内部の分散液の液面よりも上方であり、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの液面よりも上方の空間を真空排気し、その空間の圧力を低下させることができるように構成されている。
また、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃの天井や壁面上部の位置には、ガス供給系５７がそれぞれ接続されている。各バッファータンク４１ａ〜４１ｃに対してガス供給系が接続された位置は、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内部の分散液の液面よりも上方であり、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの液面よりも上方の空間に、分散液に対する溶解度が小さい昇圧気体を供給し、その空間の圧力を上昇させることができるように構成されている。
バッファータンク４１ａ〜４１ｃの底面や壁面下部等の、分散液の液面よりも下方の位置には供給口が設けられており、吐出室４２ａ〜４２ｃの壁面又は天井には流入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は、その底面が、台５上に配置された基板と対面する位置に配置されている。吐出室４２ａ〜４２ｃの底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ＰBを負圧(ＰB＜(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にした場合には、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、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内にガス供給系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、３１Ｒから分散液が補充され、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の空間の圧力は一定に保たれる。
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、第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの圧力と、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の圧力の差の力により行われる。
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に沿って移動するように構成されている。基板７が静止し、保持枠２０が走査方向９に沿って移動してもよいし、保持枠２０が静止し、基板７が走査方向９に沿って移動してもよい。基板２０と保持枠２０とが同じ向き、又は異なる向きに、走査方向９に沿って移動してもよい。いずれにしろ、インクヘッド２１は保持枠２０と一緒に移動する。
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とは相対移動できる。
基板７とインクヘッド２１を相対移動させ、インクヘッド２１が基板７上の所望場所に位置したとき、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表面の所望の位置に着弾させることができる。
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、着弾した分散液中の分散溶媒が蒸発すると、固体微粒子は基板７上に定着する。
循環系１０とは別に、分散液供給系２８が設けられており、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒは、その分散液供給系２８にそれぞれ接続されている。
第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒと分散液供給系２８とを接続する配管の途中には、バルブｖ1、ｖ2が設けられており、そのバルブｖ1、ｖ2を開けると、固体微粒子が分散された分散液が、分散液供給系２８から第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに供給されるように構成されている。
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、切替装置２２Ｌ、２２Ｒを介して給排気装置２４が接続されている。給排気装置２４にはガス供給系４４と真空ポンプ(又は真空排気系)４５が設けられており、切替装置２２Ｌ、２２Ｒ内のバルブの開閉を操作することで、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。一方をガス供給系４４に接続し、他方を真空ポンプ４５に接続することもできる。
第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒが、給排気装置２４に接続された位置は、天井か、又は壁面の上部であり、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の分散液２３Ｌ、２３Ｒの液面よりも上方である。
第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒは密閉されており、切替装置２２Ｌ、２２Ｒによってガス供給系４４に接続され、ガス供給系４４から昇圧気体が供給されると、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの内部の空間の圧力が上昇する。
切替装置２２Ｌ、２２Ｒによって、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒが真空ポンプ４５に接続され、真空ポンプ４５によって、分散液２３Ｌ、２３Ｒの液面よりも上部の空間の気体が排気されると、液面よりも上部の空間の圧力は低下する。
第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの底面、又は底面に近い位置であって、分散液２３Ｌ、２３Ｒの液面よりも下方位置には供給口が設けられている。
各バッファータンク４１ａ〜４１ｃには、それぞれ流入口が設けられており、各バッファータンク４１ａ〜４１ｃの流入口と、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの供給口との間は、主配管３７によって接続されている。図では、供給口は、主配管の先端である。
主配管３７の経路上の、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの供給口に近い位置には、第一、第二の供給バルブｖｓL、ｖｓRがそれぞれ設けられ、第一、第二の供給バルブｖｓL、ｖｓRよりも各バッファータンク４１ａ〜４１ｃの流入口に近い位置には流入バルブｖｉa〜ｖｉcがそれぞれ設けられており、第一、第二の供給バルブｖｓL、ｖｓR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ｖｉa〜ｖｉcを開状態にすると、開状態にされた第一、第二の供給バルブｖｓL、ｖｓR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ｖｉa〜ｖｉc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ように構成されている。
循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの内部空間の圧力ＰSは、昇圧気体の供給によって制御可能であり、供給元となる第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの内部空間の圧力Ｐsを、バッファータンク４１ａ〜４１ｃの内部空間の圧力ＰBよりも予め高圧にしておくと(Ｐ B＜ＰS)、供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの内部の分散液２３Ｌ、２３Ｒは、主配管３７を通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内の分散液４８ａ〜４８ｃが所定量まで蓄液されると、分散液をバッファータンク４１ａ〜４１ｃから吐出室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ＰSは大気圧よりも大きくしないでおき(ＰS≦(大気圧))、昇圧気体が分散液中に熔解しないようにされている。
吐出室４２ａ〜４２ｃ内が分散液で充満された状態では、基板７の表面に吐出液を吐出することができる。
次に、吐出室４２ａ〜４２ｃよりも下流側を説明する。
吐出室４２ａ〜４２ｃには流出口がそれぞれ設けられており、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒにはそれぞれ流入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。図では、流入口は戻り配管３８の先端である。
戻り配管３８の、吐出室４２ａ〜４２ｃの流出口に近い位置には流出バルブｖｏa〜ｖｏcがそれぞれ設けられており、流出バルブｖｏa〜ｖｏcよりも、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの流入口に近い位置には、第一、第二の戻りバルブｖｒL、ｖｒRがそれぞれ設けられている。
戻りバルブｖｒL、ｖｒRは、第一、第二の循環タンクのうち、少なくとも一方をヘッドモジュールに接続させるバルブであり、第一、第二の供給バルブｖｓL、ｖｓR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ｖｓL又はｖｓRに接続された第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒが回収先となり、その回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの戻りバルブｖｒL又はｖｒRを開状態にし、所望の流出バルブｖｏa〜ｖｏcを開状態にすると、開状態の流出バルブｖｏa〜ｖｏcに接続された吐出室４２ａ、４２ｂ又は４２ｃが返却元となり、返却元の吐出室４２ａ、４２ｂ又は４２ｃと回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒとが接続される。全部の流出バルブｖｏa〜ｖｏcが開状態であれば、各吐出室４２ａ〜４２ｃが返却元となる。
このとき、各吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液が吐出孔内において大気と接触している状態であれば、回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの内部の圧力ＰRを大気圧よりも低くすると(ＰR＜(大気圧))、返却元の吐出室４２ａ〜４２ｃ内の分散液は回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに移動することができる。
回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの圧力を、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の圧力よりも低くし、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内で分散液を流入口から流出口に向かって流し、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ｖｏa〜ｖｏcは三方弁であり、流出バルブｖｏa〜ｖｏcは吐出室４２ａ〜４２ｃを第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに接続する他、吐出室４２ａ〜４２ｃをドレインにも接続することができる。
本発明の塗布装置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の液面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、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内部の液面の変化や液面よりも上方の空間の圧力変化を検出し、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行なっており、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第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、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に移動する。この場合、バッファータンク４１ａ〜４１ｃ内の分散液４８ａ〜４８ｃの液面が低下し、バッファータンク４１ａ〜４１ｃの内部空間の圧力が低下する。
この場合、供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の分散液をバッファータンク４１ａ〜４１ｃに移動させることができるから、供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内から、バッファータンク４１ａ〜４１ｃと、吐出室４２ａ〜４２ｃを通って、回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに分散液を移動させることができる。この間、バッファータンク４１ａ〜４１ｃの内部空間の圧力を所定値に維持することができる。
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ｖｓLと第二の戻りバルブｖｒRが開状態、第二の供給バルブｖｓRと第一の戻りバルブｖｒL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３２Ｒに向けて流れる。
図２及び後述する図３〜図５は、分散液の流れを説明するための図面であり、分散液が流れる配管を実線で示し、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ｖｓLと第二の戻りバルブｖｒRが閉状態、第二の供給バルブｖｓRと第一の戻りバルブｖｒL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。
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には、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の分散液２３Ｌ、２３Ｒ液の液面よりも低い位置に第一、第二の移動口が設けられており、第一、第二の移動口のは、主配管３７や戻り配管３８とは別の、移動用配管３９によって接続され、移動用配管３９によって、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの内部が接続されている。ここでは、第一、第二の移動口は、移動用配管３９の先端で構成されている。
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の間の主配管３７による接続や、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒと吐出室４２ａ〜４２ｃ間の戻り配管３８による接続を遮断する。
移動用配管３９には、開閉バルブ２６が設けられており、この開閉バルブ２６を閉状態にし、給排気装置２４によって、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、高圧力側の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒを移動元、低圧力側の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒを移動先とし、開閉バルブ２６を開けると、移動元の第一、又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒから、移動先の第一、又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに向けて分散液が流れる。
移動用配管３９の途中には、フィルタ装置２５が配置されている。フィルタ装置２５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とを有している。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は、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの間に並列に配置されており、何れか一方のフィルタ(４７又は４９)、又は両方のフィルタ(４７、４９)を通って、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの間で、分散液が移動できるように構成されている。
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、凝集体分離用フィルタ４７のフィルタの目は、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、分散液が凝集体分離用フィルタ４７を通過する際に、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、凝集体分離用フィルタ４７に捕集された凝集体が分離し、固体微粒子単体となって凝集体分離用フィルタ４７を通過するようになり、凝集体が分解されるので、分散液は移動用配管３９内を流れる間に再生されることになる。
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。回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに回収された分散液を再生しながら供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに戻すことができる。
また、移動用配管３９に設けられた開閉バルブ２６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、凝集体分離用フィルタ４７と並列に設けられた固体微粒子除去用フィルタ４９を通るようにすることができる。
図５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、固体微粒子除去用フィルタ４９を通って流れてい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く、固体微粒子は固体微粒子除去用フィルタ４９を通過できない。従って、分散液が固体微粒子除去用フィルタ４９を通る際に、固体微粒子は、固体微粒子除去用フィルタ４９に全部捕集される。
塗布装置１１は、複数種類の分散液、例えば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対応する必要がある。
固体微粒子除去用フィルタ４９を用い、分散液を交換する手順を説明すると、塗布装置１１内を循環し、インクヘッド２１から吐出される分散液を交換する際には、先ず、配管３７〜３９中にある分散液や、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃ中にある分散液をドレイン等から除去し、配管３７〜３９やタンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃを洗浄した後、分散液供給系２８から、新たな種類の分散液を第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに供給する必要がある。
この塗布装置１１では、溶剤供給系２９が、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒのいずれか一方、又は両方に接続されている。この例では、第一の循環タンク３１Ｌに接続されており、各タンク３１Ｌ、３１Ｒ、４１ａ〜４１ｃやヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃや各配管３７〜３９内の分散液をドレインに排出した後、別の分散液を第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに配置する前に、
溶剤供給系２９と第一の循環タンク３１Ｌの間のバルブを開け、第一の循環タンク３１Ｌに溶剤供給系２９から洗浄液を供給し、分散液に替えて洗浄液を、バッファータンク４１ａ〜４１ｃとヘッドモジュール２１ａ〜２１ｃを通して第二の循環タンク３１Ｒに移動させ、第二の循環タンク３１Ｒから、移動用配管３９を通して、洗浄液を、第一の循環タンク３１Ｌに戻す。
このように、第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒのいずれか一方又は両方に洗浄液(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。
洗浄液をドレンから排出した後、新しい分散液を第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに配置すれば、交換前の分散液の固体微粒子が、交換した分散液中に混入することがない。
分散液をドレインに排出し、洗浄液に交換する前に、固体微粒子除去用フィルタ４９によって、交換対象の分散液の微粒子を除去し、分散溶媒を循環させれば、先ず、分散液の分散溶媒によって配管内が洗浄される。次に、その分散溶媒を排出した後、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。
また、この例では、配管途中にフィルタ装置２５が配置された移動用配管３９に対して並列に、フィルタ装置２５を迂回して、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒを接続する、迂回用配管４０が設けられている。
迂回用配管４０には、開閉バルブ２７が設けられており、その開閉バルブ２７が閉じられた状態では、迂回用配管４０には分散液は流れず、移動用配管３９の開閉バルブ２６が閉じられた状態で、迂回用配管４０の開閉バルブが開けられると、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒ内の空間の圧力差により、分散液が迂回用配管４０内を流れる。迂回用配管４０が接続された第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの迂回口も、第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの液面よりも下方に位置されている。
なお、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、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、吐出孔を閉塞させない状態で、戻り配管３８の流出バルブｖｏa〜ｖｏcを閉じ、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、供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒから、回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒまで、さらには供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに戻るまで、バッファータンク４１ａ〜４１ｃと吐出室４２ａ〜４２ｃを通って分散液を流すことができるので、固体微粒子が吐出室４２ａ〜４２ｃ内や配管内へ沈降することを防止することができる。
回収先の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの分散液が増加したら、今度は、その第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒを供給元にして、バッファータンク４１ａ〜４１ｃを介して吐出室４２ａ〜４２ｃに分散液を流すことができるし、凝集体分離用フィルタ４７を通して、分散液を、供給元の第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒに戻すことができる。
また、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は防止され、形成されてしまった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３５Ｌ、３５Ｒがそれぞれ配置されている。第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの底面よりも下方には、回転子３５Ｌ、３５Ｒと磁気的に結合されたスターラ３６Ｌ、３６Ｒが配置されており、スターラ３６Ｌ、３６Ｒを動作させると回転子３５Ｌ、３５Ｒ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。
なお、上記各配管３７〜４０、特に、主配管３７のうちの分散液が第一、第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒから吐出室４２ａ〜４２ｃに供給される部分の全部又は一部を二重配管とし、二重配管の内部を流れる分散液を脱気することができる。二重配管とする部分は、分散液が吐出される直前、即ち、バッファ室４１ａ〜４１ｃと吐出室４２ａ〜４２ｃの間に配置することが望ましい。
図７の符号６０は、脱気用の二重配管を示している。この二重配管６０は、内管６１と、内管６１の周囲に位置し、内管６１の側面を取り囲む外管６２を有している。内管６１は、外管６２の内部に挿入された状態になっている。
内管６１は、通気性を有するが通液性は有さない樹脂(ＰＴＦＡ等)で構成されており、外管６２は、通気性も通液性も有さない金属(ＳＵＳ)製の管で構成されている。内外管６１，６２は柔軟性を有しており、曲げることができる。
内管６１端部と外管６２端部の間には他の配管と接続するための接続部材６９1、６９2が設けられており、内管６１と外管６２の間の隙間空間６３は、内管６１の両端位置で、接続部材６９1，６９2によって閉塞され、密閉されている。
外管６２には排気孔６４が設けられており、該排気孔６４は真空ポンプ６８に接続され、隙間空間６３を真空排気できるように構成されている。
内管６１の、両端６６1、６６2の一方から他方に向けて内部を分散液が流れる際、隙間空間６３を真空排気すると、分散液に溶解している気体が、内管６１を通って隙間空間６３に吸引され、分散液から除去される。
なお、上述した昇圧気体にはＨｅガスが用いられており、Ｈｅガスは溶解度が低いので、気泡の発生が抑制されている。
また、上記説明では、供給バルブｖｓL，ｖｓRは二個設けたが、第一、第二の循環タンク３１Ｌ，３１Ｒのいずれか一方、又は両方を主配管３７に接続できれば、バルブの数は一個でも、三個以上であてもよい。
同様に、戻りバルブｖｒL、ｖｒRも二個に限定されるものではなく、第一、第二の循環タンク３１Ｌ，３１Ｒのいずれか一方、又は両方を戻り配管３８に接続できれば、バルブの数は問わない。
なお、図６に示すように、気体巻き込みのないポンプ５４ａ〜５４ｃを、吐出室４２ａ〜４２ｃよりも下流の戻り配管３８と、バッファー室４１ａ〜４１ｃと第一又は第二の循環タンク３１Ｌ、３１Ｒの間の主配管３７の間に接続し、吐出室４２ａ〜４２ｃ内を流れ、吐出室４２ａ〜４２ｃから排出された分散液を、戻り配管３８から主配管３７に戻すことで、吐出室４２ａ〜４２ｃから排出された分散液をバッファータンク４１ａ〜４１ｃに戻すこともできる。
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。

Claims (11)

  1. ヘッドモジュールと基板とを相対的に移動させ、基板上の所望位置に固体微粒子が分散された分散液を着弾させる塗布装置であって、
    前記ヘッドモジュールの外部に配置された第一、第二の循環タンクと、
    前記ヘッドモジュールに設けられたバッファータンクと、
    流入口が前記バッファータンクに接続された吐出室と、
    前記第一、第二の循環タンクと前記バッファータンクの間に設けられた主配管と、
    前記吐出室の流出口と前記第一、第二の循環タンクの間に設けられた戻り配管と、
    前記主配管に設けられ、前記第一、第二の循環タンクのうちの少なくとも一方を前記バッファータンクに接続させる供給バルブと、
    前記戻り配管に設けられ、前記第一、第二の循環タンクのうちの少なくとも一方を前記ヘッドモジュールに接続させる戻りバルブとを有し、
    前記第一、第二の循環タンクと前記バッファータンクは密閉され、前記各タンクの内部に配置された前記分散液の上部の空間の圧力が制御可能に構成された塗布装置。
  2. 前記第一、第二の循環タンクに接続された給排気装置を有し、前記第一、第二の循環タンク内の前記分散液の液面の上方の空間に対し、加圧気体の供給と真空排気が可能に構成された請求項１記載の塗布装置。
  3. 前記バッファータンクには、真空ポンプとガス供給系が接続され、前記バッファータンク内の前記分散液の液面の上方の空間の圧力を制御できるように構成された請求項１記載の塗布装置。
  4. 前記ガス供給系からＨｅが供給されるように構成された請求項３記載の塗布装置。
  5. 前記第一、第二の循環タンクの間には移動用配管が設けられ、前記分散液が前記吐出室を通らずに、前記第一、第二の循環タンク間を移動可能に構成された請求項１記載の塗布装置。
  6. 前記移動用配管に設けられ、前記固体微粒子の単体は通過させ、前記固体微粒子の凝集体は捕集する凝集体分離用フィルタを有する請求項５記載の塗布装置。
  7. 前記移動用配管に設けられ、前記固体微粒子の単体を捕集する固体微粒子除去用フィルタを有する請求項５記載の塗布装置。
  8. 分散液が循環タンクから吐出室に供給される配管の少なくとも一部は、通液性を有さず通気性を有し、前記分散液が通過する内管と、通気性を有さず、前記内管が挿通された外管の二重配管で構成され、前記内管と前記外管の間は真空排気可能に構成された請求項１記載の塗布装置。
  9. 請求項１記載の塗布装置内部の循環液を移動させる分散液移動方法であって、
    前記第一、第二の循環タンクのうち、いずれか一方を供給元として、前記供給バルブを開状態にして前記バッファータンクに接続する際、
    前記供給元の循環タンク内の圧力を大気圧以下にしながら、前記供給元の循環タンクから前記バッファータンク内に前記分散液を移動させる分散液移動方法。
  10. 請求項１記載の塗布装置内部の循環液を移動させる分散液移動方法であって、
    前記第一、第二の循環タンクのうち、いずれか一方を回収先として、前記戻りバルブを開状態にして前記吐出室に接続する際、
    前記回収先の循環タンク内の圧力を大気圧よりも低くし、前記吐出室内の前記分散液を前記回収先の循環タンクに移動させる分散液移動方法。
  11. 請求項１記載の塗布装置内部の循環液を移動させる分散液移動方法であって、
    前記第一、第二の循環タンクのうち、いずれか一方を供給元として、前記供給バルブを開状態にして前記バッファータンクに接続し、
    他方を回収先として、前記戻りバルブを開状態にして前記吐出室に接続し、
    前記供給元の循環タンク内の前記分散液を前記バッファータンクと前記吐出室通過させて前記回収先の循環タンクに移動させる分散液移動方法。
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