JP4773763B2 - 塗布装置、スペーサ塗布装置、および印刷ヘッドの清掃方法 - Google Patents

塗布装置、スペーサ塗布装置、および印刷ヘッドの清掃方法 Download PDF

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本発明は、塗布装置に関し、特に液晶表示装置等にスペーサを配置するスペーサ塗布装置に関する。
従来より、液晶パネルの液晶を保持する基板間には、基板間の間隔を一定にするためのスペーサが挿入されている。
カラーTV用大型パネル対応では、現状ODF(液晶滴下)方式が採用されており、従来のようなボールスペーサを散布によって配置すると、液晶滴下時にボールスペーサが流されてしまうことから、フォトスペーサが現在主流となっている。
フォトスペーサは、基板全面にフォトスペーサ材料をスピン塗布した後、フォトリソグラフィ工程により、カラム状のスペーサを各ピクセルの所定位置にのみ残し、溶剤処理によって有機材料を溶解除去することで、残った有機材料がフォトスペーサとなる。欠点は、材料の無駄、フォトリソグラフィと言う高価な工程が入る事がコスト上の問題点である。また基板の大型化に伴い、スピン塗布後のフォトスペーサ材料の基板内の膜厚の均一性を取るのも難しくなってきている。
インクジェットプリンタは、インクの吐出量や配置位置の精密制御が可能であることから、インクに替え、スペーサが分散液中に分散された吐出液を吐出させ、乾燥すると基板等の処理対象物上にスペーサを配置することができる。乾燥及び熱処理によってスペーサが処理対象物の表面に固着される点や、無駄な材料が少ない点がフォトスペーサ方式よりも有利である。
しかしながらインクジェット方式では、印刷ヘッドが汚れたり、吐出液を吐出する吐出孔が詰まるという問題がある。
インクジェット方式の従来のスペーサ塗布装置では、印刷ヘッドに圧力を加えたり、又は下方から吸引し、吐出液と共にノズル詰まりの原因となる固形物や半固形物を排出しようとしていたが、ノズル詰まりを解消できず、解決が望まれていた。
スペーサの配置については、下記のような先行技術がある。
特開平11−24083号公報 特開2002−372717号公報 特開2002−72218号公報 特開2005−4094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、その目的は、印刷ヘッドの詰まりを防止できるスペーサ塗布装置に関する。
上記課題を解決するため、本発明は、吐出孔が複数形成された印刷ヘッドと、処理対象物が配置される台と、前記印刷ヘッドと前記処理対象物とを相対的に移動させる移動機構とを有し、前記吐出孔から前記処理対象物上にスペーサが分散された吐出液を吐出し、スペーサを配置するスペーサ塗布装置であって、前記印刷ヘッドと接触可能な清掃布と、前記清掃布の前記印刷ヘッドが接触される面とは反対側の面に接触可能に配置された吸引装置とを有し、前記吐出孔は、前記清掃布の表面と接触して前記吐出孔の周囲に付着した付着物が拭われ、前記清掃布の表面には前記吐出孔が接触され、前記清掃布の裏面には前記吸引装置の吸引口が接触され、前記吸引口によって、前記吐出孔から前記吐出液と固形又は半固形物が吸引され、前記固形又は半固形物は前記清掃布上に残されるように構成されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記印刷ヘッドと接触された前記清掃布は、巻き取りロールに巻き取られるように構成されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記印刷ヘッドは前記台上と前記清掃布上との間を移動するように構成されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記吸引装置は、前記清掃布に接触した状態で移動可能に構成されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記吸引装置は、円筒形状に巻かれた外装網と、前記外装網に挿通された円筒形状の吸引ロールと、前記吸引ロールの側面に形成された吸引口と、前記吸引ロール内に設けられ、前記吸引口に接続された吸引路とを有し、前記外装網は前記吸引ロールとは独立に回転可能に構成され、前記吸引口上に位置する部分の前記外装網に、前記清掃布が掛け渡され、前記吸引路は真空ポンプに接続されるスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、前記清掃布は、前記印刷ヘッドとの接触面に粘着性物質が配置されたスペーサ塗布装置である。
また、本発明は、塗布物を吐出する吐出孔を有する印刷ヘッドと、処理対象物が配置される台と、前記印刷ヘッドと前記処理対象物とを相対的に移動させる移動機構を有し、前記処理対象物に前記印刷ヘッドから塗布物を吐出して塗布する塗布装置であって、前記印刷ヘッドと接触可能な清掃布と、前記清掃布の前記印刷ヘッドが接触される面とは反対側の面に接触可能に配置された吸引装置とを有し、前記吐出孔は、前記清掃布の表面と接触して前記吐出孔の周囲に付着した付着物が拭われ、前記清掃布の表面には前記吐出孔が接触され、前記清掃布の裏面には前記吸引装置の吸引口が接触され、前記吸引口によって、前記吐出孔から前記吐出液と固形又は半固形物が吸引され、前記固形又は半固形物は前記清掃布上に残されるように構成された塗布装置である。
また、本発明は、塗布物を吐出する吐出孔を有する印刷ヘッドの清掃方法であって、前記印刷ヘッドを清掃布に接触させ、前記吐出孔周囲に付着した付着物を前記清掃布で拭う工程と、前記清掃布を介して前記印刷ヘッドを吸引し、吸引された固形又は半固形物を前記清掃布上に残す工程と、を有する印刷ヘッドの清掃方法である。
また、本発明は、前記印刷ヘッドと前記清掃布を相対的に移動させながら前記吸引する工程を行う印刷ヘッドの清掃方法である。
本発明は上記のように構成されており、ノズルを清掃布に押し当てると、ノズル表面の付着物は清掃布によって除去される。吸引装置を真空ポンプに接続し、清掃布を間に挟んで印刷ヘッドのノズルを吸引すると、ノズルを閉塞させる固形(半固形)物が吸引除去される。
使用後の清掃布は移動させ、汚れていない部分をノズルに接触させる。
本発明の印刷装置はノズルのクリーニングを行い、ノズルの目詰まりを防止又は解消することができるので、不良品の発生率が低下する。本スペーサ塗布装置のクリーニング機構は、スペーサ塗布装置以外の同様な印刷ヘッドを使用した、配向膜カラーフィルタ、有材発光素子、配線描画等の応用分野の塗布装置にも使用可能である。
図1(a)は、本発明のスペーサ塗布装置11の平面図、同図(b)は側面図である。
このスペーサ塗布装置11は、印刷部12を有している。
印刷部12には台20が設けられており、台20上には、X軸方向とY軸方向にそれぞれ伸びるガイドレール211、212、221〜224が配置されている。
X軸方向のガイドレール221〜224は、Y軸方向のガイドレール21、212に、それに沿って移動可能に取りつけられており、また、X軸方向のガイドレール221〜224には、ヘッド保持体23a、23bが、そのガイドレール221〜224に沿って移動可能に取りつけられている。
X軸方向のガイドレール221〜224を移動させ、その間隔を変更すると、ヘッド保持体23a、23bがX軸及びY軸と成す角度が変わる。
ヘッド保持体23a、23bには、複数の印刷ヘッド15a、15bがそれぞれ取りつけられている。ここでは、ヘッド保持体23a、23bは二個であり、複数の印刷ヘッド15a、15bが千鳥状に取りつけられているが、本発明はそれに限定されない。
台20上には処理対象物5が配置されている。印刷ヘッド15a、15bは、処理対象物5に対し、所定間隔を開けて上方に配置されている。
各印刷ヘッド15a、15bには、ノズル16a、16bがそれぞれ複数個列設されている。隣接するノズル16a、16bの間隔は一定であるが、X軸方向のガイドレール221〜224間の間隔を変更し、ヘッド保持体23a、23bのX軸及びY軸に対する角度が変更されると、ノズル16a、16bとノズル16a、16bの間の、X軸方向の距離とY軸方向の距離が変化する。
図2は、ヘッド保持体23a、23bが、X軸に垂直な方向から角度θだけ傾いた状態であり、このときのノズル16a、16b間のY軸方向の距離は、Y軸と平行なときの距離に比べ、sin(π/2−θ)(=cos(θ))倍になる。
各印刷ヘッド15a、15bには、吐出液供給装置19が接続されており、吐出液供給装置19から各印刷ヘッド15a、15bに、分散液中にスペーサが分散された吐出液が供給され、ノズル16a、16bから処理対象物5表面に吐出されるように構成されている。
図6、図7は、本発明のスペーサ塗布装置11によってスペーサを配置する処理対象物5を示している。
以下、処理対象物5がカラーフィルタである場合について説明するが、本発明の処理対象物5はカラーフィルタに限定されるものではない。
図6は、未処理の処理対象物5の表面を説明するための平面図である。カラーフィルタの場合、その表面には、R、G、Bの各色に対応した赤、緑、青の窓部55R、55G、55Bが規則正しく配置されており、各色の窓部55R、55G、55Bは、BM(ブラックマトリクス)線56によって区分けされている。
BM線56は、ここでは縦横に延設され、格子状に形成されており、BM線56の横方向Xと縦方向Yの交差する位置が、スペーサを配置するために適した吐出位置Ax,yになっている。
図6及び後述する図7では、添字のx=1〜4、y=1,2であり、A1,1からA4,2の8個の吐出位置が示されている。
ヘッド保持体23a、23bは、上述したように、X軸方向のガイドレール221〜224に沿って移動するように構成されており、処理対象物5の吐出位置Ax,yの間隔に応じてヘッド保持体23a、23bの処理対象物5に対する角度が調節され、各吐出位置Ax,yの真上位置をノズル16a、16bが通過するように構成されている。
そして、ノズル16a、16bが吐出位置Ax,y上に位置するときに吐出液が吐出されると、その吐出液は吐出位置Ax,yに着弾する。
吐出液中には、スペーサが所定の含有率(個数/体積)で含有されており、吐出位置Ax,yに一定量の吐出液が着弾すると、スペーサは、分散液中に分散された状態で処理対象物5の吐出位置Ax,y上に配置される。スペーサは、着弾した吐出液が乾燥すると吐出位置に固定される。
なお、印刷ヘッド15a、15bは移動しながら吐出液を吐出してもよいし、吐出位置Ax,y上で静止して吐出してもよい。
図7の符号50は、吐出位置Ax,y(x=1〜4,y=1,2)上に配置された一乃至複数個のスペーサを示しており、該スペーサ50は印刷ヘッド15a、15bから吐出された吐出液が乾燥されて固定されている。スペーサ50は、直径4μm〜5μmの球形の樹脂粒子や無機粒子であるが、デバイス側で必要とするギャップに応じ限定されるものではない。
各吐出位置Ax,yに所定個数のスペーサ50が配置されると、その処理対象物5は未処理の処理対象物と交換され、上記のような手順により、吐出液が吐出され、スペーサ50が配置される。
このようなスペーサ50の配置を多数枚数の処理対象物5に対して行うと、印刷ヘッド15a、15bの表面が汚れ、それが原因となってノズル16a、16bが詰まったり、吐出液中に混入したゴミがノズルを詰まらせる場合がある。
このスペーサ塗布装置11では、印刷部12の側方に清掃部13が配置されている。ガイドレール221〜224は清掃部13上まで延設されており、印刷ヘッド15a、15bは、印刷部12上の位置と清掃部13上の位置との間を移動できるように構成されている。
図3に清掃部13を示す。清掃部13は、支持枠41を有しており、該支持枠41の内部には、吸引ヘッド51が配置されている。吸引ヘッド51はタンク53に接続されており、タンク53は真空ポンプ54に接続されている。
吸引ヘッド51の上端には、複数の吸引口56が配置されており、真空ポンプ54を動作させ、タンク53を介して吸引ヘッド51内部を排気すると、吸引口56から大気が吸引される。
支持枠41の開口上には、清掃布42が配置されている。上記清掃布42の材料としては、天然又は合成繊維を織った布の他、多孔質のポリマーフィルムや不織布や紙も「清掃布」に含まれる。
清掃布42は、吸引ヘッド51に接触する面に粘着性物質の層を配置し、清掃布の巻き取り時にスペーサの飛散を防止することも有効である。
吸引ヘッド51は上下動可能に構成されており、吸引ヘッド51の上端を清掃布42の裏面と接触させた状態で真空ポンプ54を動作させると大気は清掃布42を通って吸引され、タンク53を通って真空ポンプ54によって排気される。
清掃布42と吸引ヘッド51は上下動可能に構成されており、保持体23a、23bと共に印刷ヘッド15a、15bを印刷部12上の位置から清掃部13上に移動させ、清掃布42上で静止させた後、清掃布42と吸引ヘッド51とを上昇させると各印刷ヘッド15a、15bのノズル16a、16bは清掃布42の表面と接触する。それにより、ノズル16a、16bの周囲に付着した付着物が清掃布42によって拭われる。
図4は、清掃布42の表面と裏面にノズル16a、16bと吸引口56がそれぞれ当接された状態を示している。
吸引ヘッド51は水平方向へ移動可能に構成されており、吸引口56を清掃布42の裏面に接触させた状態で、吸引口56から大気を吸引しながら清掃布42の裏面に沿って移動させると、ノズル16a、16bが清掃布42表面に接触した部分を通過する。吸引口56がノズル16a、16bの真裏に位置するときに、ノズル16a、16bの内部は吸引口56によって吸引される。
その吸引により、印刷ヘッド15a、15b中の吐出液と共に、ノズル16a、16b中の固形物や半固形物が吸引され、除去される。この固形物や半固形物は、例えばノズル表面で乾燥析出したインク成分やノズル表面に固着した異物である。
多数枚数を処理した場合、ノズル16a、16bが、固形(半固形)物で閉塞されていたり、ノズル径が狭められている場合があるが、それらの固形(半固形)物は吐出液と共に吸引され、取り除かれる。
このとき、清掃布42がフィルタとなり、ノズル16a、16bから取り出された固形(半固形)物は清掃布42上に残り、液体の吐出液はパイプ57を通ってタンク53に導かれ、タンク53の底面に落とされる。図3〜図4の符号58は、タンク53の底面上の吐出液を示している。この吐出液58は廃棄される。
図5に示すように、吸引ヘッド51が清掃布42の一端から他端に移動し、各ノズル16a、16bが吸引されて清掃が行われた後、清掃布42と吸引ヘッド51を降下させると印刷ヘッド15a、15bは清掃布42の表面から離される。
次いで、印刷ヘッド15a、15bが印刷部12に移動されると、処理対象物5に対するスペーサ配置を再開することができる。
他方、吸引ヘッド51は下方に移動し、清掃布42の裏面から離され、元の位置に戻される。
ノズル16a、16bと吸引ヘッド51が清掃布42から離されると、表面が印刷ヘッド15a、15bと接触した部分の清掃布42は巻き取りロール432に巻き取られる。
未使用状態の清掃布42はロール状に巻き取られており、巻き取られた分は、巻きだしロール431から繰り出され、未使用の新しい部分がノズル16a、16bや吸引ヘッド51と接触可能になる。
以上説明したように、本発明のスペーサ塗布装置11は、所望の時期にノズル16a、16bを印刷部12から清掃部13に移動させ、ノズル16a、16bの清掃が行えるので、処理対象物5を所定枚数する毎に清掃を行えば、ノズル16a、16bが閉塞せず、不良品の発生が防止できる。
上記実施例では、台20上のガイドレール211、212、221〜224とモータが移動機構となり、印刷ヘッド15a、15bを移動させていたが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば、X−Yステージ上に処理対象物を配置し、処理対象物5を移動させて液を吐出させ、且つ、清掃時には印刷ヘッド15a、15bを清掃部13に移動させるようにしてもよい。要するに、スペーサ塗布の際には、処理対象物5と印刷ヘッド15a、15bのいずれか一方又は両方を移動させることで、処理対象物5と印刷ヘッド15a、15bを相対的に移動させればよい。
なお、上記例では清掃布42を上下動させて印刷ヘッド15a、15bを清掃布42に接触・離間させたが、印刷ヘッド15a、15bを上下動可能に構成して清掃布42の表面に接触・離間させてもよい。
図8(a)の清掃部113は、本発明の印刷装置に設けられた清掃部の他の例を示している。
この清掃部113は、円筒状の吸引ヘッド151を有している。吸引ヘッド151は水平に配置されており、巻き出しロール1431に巻き取られている清掃布142は、吸引ヘッド151の側面に掛け渡され、巻き取りローラ1432に巻き取られるように構成されている。
吸引ヘッド151の平面図を同図(b)に示す。
吸引ヘッド151は、網が円筒状に丸められた外装網156と、該外装網156内に挿通された円筒状の吸引ローラ152とを有している。外装網156は円筒状の構造体に多数の貫通孔を設けて構成してもよい。
吸引ローラ152の側面図を図8(c)に示す。外装網156は、吸引ローラ152とは独立して回転可能に構成されている。
吸引ローラ152の側面の一部には、吸引ローラ152の長手方向に沿って溝から成る吸引口153が設けられている。吸引ローラ152の内部には、吸引ローラ152内の空洞である吸引路155が設けられている。吸引口153はその底部で吸引路155に接続されている。
吸引ヘッド151は、吸引口153の開口を上部に向けて配置されており、外装網156に清掃布142を掛け渡した状態で印刷ヘッド15a、15bを吸引口153上の清掃布142に押し当てると、吸引口153の内部空間は、印刷ヘッド15a、15bによって閉塞される。
吸引路155は、真空ポンプ154に接続されており、その真空ポンプ154を動作させると、吸引口153の内部空間は真空排気され、減圧雰囲気になる。
その結果、印刷ヘッド15a、15bのノズル16a、16b中の吐出液は、外装網156の網目と清掃布142の布目を介して吸引される。
このとき、印刷ヘッド15a、15b中の吐出液と共にノズル16a、16b中の固形物や半固形物が吸引され、除去される。除去された固形物や半固形物は、清掃布142に付着する。
清掃後、印刷ヘッド15a、15bを清掃布から離間させ、巻き取りロール1432を回転させると、外装網156が回転し、清掃布142が巻き取られ、固形物や半固形物が付着していない清浄な領域が吸引口153の上部に送られる。
なお、印刷ヘッド15a、15bを清掃布142に接触させた状態で清掃布142を移動させ、外装網156と一緒に回転する清掃布142の表面で印刷ヘッド15a、15bの表面を清掃布142で擦ることもできる。また、印刷ヘッド15a、15bをローラーの回転軸に垂直な方向からヘッド表面が吸引ヘッド151上の清掃布で擦るように水平移動させる事で、ヘッドの清掃を行っても良い。
本発明のスペーサ塗布装置の一例 (a):平面図、(b):側面図 そのヘッドの傾きを説明するための図 清掃部を説明するための図(1) 清掃部を説明するための図(2) 清掃部を説明するための図(3) 処理対象物を説明するための図(1) 処理対象物を説明するための図(2) (a)〜(d):他の清掃部を説明するための図
符号の説明
5……処理対象物
11……スペーサ塗布装置
13、113……清掃部
15a、15b……印刷ヘッド
16a、16b……ノズル
42、142……清掃布
50……スペーサ
x,y……吐出位置

Claims (9)

  1. 吐出孔が複数形成された印刷ヘッドと、
    処理対象物が配置される台と、
    前記印刷ヘッドと前記処理対象物とを相対的に移動させる移動機構とを有し、
    前記吐出孔から前記処理対象物上にスペーサが分散された吐出液を吐出し、スペーサを配置するスペーサ塗布装置であって、
    前記印刷ヘッドと接触可能な清掃布と、
    前記清掃布の前記印刷ヘッドが接触される面とは反対側の面に接触可能に配置された吸引装置とを有し、
    前記吐出孔は、前記清掃布の表面と接触して前記吐出孔の周囲に付着した付着物が拭われ、
    前記清掃布の表面には前記吐出孔が接触され、前記清掃布の裏面には前記吸引装置の吸引口が接触され、
    前記吸引口によって、前記吐出孔から前記吐出液と固形又は半固形物が吸引され、前記固形又は半固形物は前記清掃布上に残されるように構成されたスペーサ塗布装置。
  2. 前記印刷ヘッドと接触された前記清掃布は、巻き取りロールに巻き取られるように構成された請求項1記載のスペーサ塗布装置。
  3. 前記印刷ヘッドは前記台上と前記清掃布上との間を移動するように構成された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載のスペーサ塗布装置。
  4. 前記吸引装置は、前記清掃布に接触した状態で移動可能に構成された請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のスペーサ塗布装置。
  5. 前記吸引装置は、円筒形状に巻かれた外装網と、
    前記外装網に挿通された円筒形状の吸引ロールと、
    前記吸引ロールの側面に形成された吸引口と、
    前記吸引ロール内に設けられ、前記吸引口に接続された吸引路とを有し、
    前記外装網は前記吸引ロールとは独立に回転可能に構成され、
    前記吸引口上に位置する部分の前記外装網に、前記清掃布が掛け渡され、
    前記吸引路は真空ポンプに接続される請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のスペーサ塗布装置。
  6. 前記清掃布は、前記印刷ヘッドとの接触面に粘着性物質が配置された請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載のスペーサ塗布装置。
  7. 塗布物を吐出する吐出孔を有する印刷ヘッドと、
    処理対象物が配置される台と、
    前記印刷ヘッドと前記処理対象物とを相対的に移動させる移動機構を有し、前記処理対象物に前記印刷ヘッドから塗布物を吐出して塗布する塗布装置であって、
    前記印刷ヘッドと接触可能な清掃布と、
    前記清掃布の前記印刷ヘッドが接触される面とは反対側の面に接触可能に配置された吸引装置とを有し、
    前記吐出孔は、前記清掃布の表面と接触して前記吐出孔の周囲に付着した付着物が拭われ、
    前記清掃布の表面には前記吐出孔が接触され、前記清掃布の裏面には前記吸引装置の吸引口が接触され、
    前記吸引口によって、前記吐出孔から前記吐出液と固形又は半固形物が吸引され、前記固形又は半固形物は前記清掃布上に残されるように構成された塗布装置。
  8. 塗布物を吐出する吐出孔を有する印刷ヘッドの清掃方法であって、
    前記印刷ヘッドを清掃布に接触させ、前記吐出孔周囲に付着した付着物を前記清掃布で拭う工程と、
    前記清掃布を介して前記印刷ヘッドを吸引し、吸引された固形又は半固形物を前記清掃布上に残す工程と、
    を有する印刷ヘッドの清掃方法。
  9. 前記印刷ヘッドと前記清掃布を相対的に移動させながら前記吸引する工程を行う請求項8記載の印刷ヘッドの清掃方法。
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