JP6512865B2 - Liquid filling apparatus, liquid filling method and coating apparatus - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、液充填装置、液充填方法及び塗布装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a liquid filling apparatus, a liquid filling method, and a coating apparatus.
表示装置や半導体装置などを製造する場合、例えば、ガラス基板上に配向膜やカラーフィルタなどの機能性薄膜を形成するため、また、半導体ウエハ上にレジストなどの機能性薄膜を形成するため、塗布装置が用いられている。通常、塗布装置は、複数のノズルから塗布液を吐出するインクジェット方式の塗布ヘッド及びその塗布ヘッドに塗布液を充填する液充填装置などを備えている。この塗布装置は、液充填装置によりあらかじめ塗布ヘッドに塗布液を充填しておき、その充填済の塗布ヘッドと塗布対象物とを相対移動させながら、各ノズルから液滴を吐出させて塗布対象物の表面に塗布膜を形成する。 When manufacturing a display device or a semiconductor device, for example, in order to form a functional thin film such as an alignment film or a color filter on a glass substrate, or to form a functional thin film such as a resist on a semiconductor wafer An apparatus is used. Usually, the coating apparatus includes an inkjet type coating head which discharges the coating liquid from a plurality of nozzles, and a liquid filling apparatus which fills the coating liquid in the coating head. In the coating apparatus, the coating head is filled with the coating liquid in advance by a liquid filling apparatus, and droplets are discharged from the respective nozzles while the relative movement between the filled coating head and the coating target is performed. Form a coating on the surface of
前述の塗布ヘッドの各ノズルは、塗布ヘッド内の液体流路に個別に接続されている。塗布ヘッド内の液体流路は複雑な流路となっており、例えば一本の主管路や複数本の枝管路、複数個の液室などにより構成されている。このため、液充填装置により液体流路に塗布液を充填する際には、液体流路やノズルに気泡が残ることがある。これは吐出不良の原因となることから、その気泡を取り除く必要があるが、気泡除去方法としては、液体流路内の塗布液を加圧などによって強制的に送り、各ノズルから塗布液と共に気泡を排出する方法が用いられている。 Each nozzle of the above-mentioned application head is individually connected to a liquid channel in the application head. The liquid flow path in the coating head is a complicated flow path, and is constituted of, for example, one main pipe line, a plurality of branch pipe lines, a plurality of liquid chambers, and the like. Therefore, when the liquid flow path is filled with the application liquid by the liquid filling apparatus, air bubbles may remain in the liquid flow path or the nozzle. It is necessary to remove the air bubbles because this causes ejection failure. As a method for removing air bubbles, the coating liquid in the liquid flow path is forcibly fed by pressure or the like, and the air bubbles are mixed with the coating liquid from each nozzle. Methods are used.
しかしながら、前述の気泡除去方法では、液体流路の隅部(角部)に溜まった気泡を取り除くことが難しく、その気泡を塗布液と共に排出するためには、長い時間と多くの塗布液を必要とする。また、長い時間と多くの塗布液を費やしても、液体流路の隅部に溜まった気泡を排出することができず、時間や塗布液を無駄にすることがある。このため、塗布ヘッドの初期充填から安定吐出までの時間が長くなり、さらに、塗布液使用量が増加する。 However, in the above-described air bubble removal method, it is difficult to remove air bubbles accumulated at the corners (corners) of the liquid flow path, and in order to discharge the air bubbles together with the application liquid, a long time and many coating liquids are required. I assume. In addition, even if a long time and a large amount of coating solution are spent, the air bubbles accumulated in the corners of the liquid flow channel can not be discharged, which may waste time and the coating solution. For this reason, the time from the initial filling of the coating head to the stable discharge becomes long, and the amount of coating solution used further increases.
本発明が解決しようとする課題は、塗布ヘッドの初期充填から安定吐出までの時間及び塗布液使用量を抑えることができる液充填装置、液充填方法及び塗布装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a liquid filling apparatus, a liquid filling method, and a coating apparatus capable of suppressing the time from the initial filling of the coating head to the stable discharge and the use amount of the coating liquid.
実施形態に係る液充填装置は、液体が流れる液体流路及びその液体流路につながるノズルを有するインクジェット方式の塗布ヘッドに塗布液を充填する液充填装置であって、液体流路の内壁面に水を結露により付着させる非塗布液付着部と、水が内壁面に付着した液体流路に塗布液を充填する塗布液充填部とを備える。 The liquid filling apparatus according to the embodiment is a liquid filling apparatus for filling a coating liquid in an inkjet type application head having a liquid flow path through which the liquid flows and a nozzle connected to the liquid flow path. comprises a non-coating liquid applying unit to further adhere the water condensation, the coating liquid filling unit for filling the application liquid to the liquid flow path of water is adhered to the inner wall surface.
実施形態に係る液充填方法は、液体が流れる液体流路及びその液体流路につながるノズルを有するインクジェット方式の塗布ヘッドに塗布液を充填する液充填方法であって、液体流路の内壁面に水を結露により付着させる工程と、水が内壁面に付着した液体流路に塗布液を充填する工程とを有する。
The liquid filling method according to the embodiment is a liquid filling method in which a coating liquid is filled in an inkjet type application head having a liquid flow path through which the liquid flows and a nozzle connected to the liquid flow path. and a step of further attaching the water condensation, and a step of filling the coating liquid to the liquid flow path of water is adhered to the inner wall surface.
実施形態に係る塗布装置は、ステージと、液体が流れる液体流路及びその液体流路につながるノズルを有するインクジェット方式の塗布ヘッドと、塗布ヘッドに塗布液を充填する液充填装置とを備える塗布装置であって、液充填装置は、前述の実施形態のいずれか一つに係る液充填装置である。 The coating apparatus according to the embodiment includes a stage, an inkjet type coating head having a liquid flow path through which liquid flows and a nozzle connected to the liquid flow path, and a liquid filling apparatus that fills the coating head with the coating liquid. The liquid filling apparatus is a liquid filling apparatus according to any one of the above-described embodiments.
本発明の実施形態によれば、塗布ヘッドの初期充填から安定吐出までの時間及び塗布液使用量を抑えることができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the time from the initial filling of the coating head to the stable discharge and the amount of coating solution used.
(第1の実施形態)
第1の実施形態について図1乃至図4を参照して説明する。
First Embodiment
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
図1に示すように、第1の実施形態に係る塗布装置1は、塗布対象物Wを支持するステージ2と、そのステージ2上の塗布対象物Wの表面に沿う一方向(図1中ではY軸方向)にステージ2を移動させるステージ搬送部3と、ステージ2上の塗布対象物Wの表面に塗布液を個別に吐出する複数の塗布ヘッド4と、それらの塗布ヘッド4をステージ2の上方で支持する支持部5と、ステージ搬送部3や支持部5を支持する架台6と、各塗布ヘッド4に液体を充填する液充填装置7と、各部を制御する制御部8とを備えている。
As shown in FIG. 1, the coating apparatus 1 according to the first embodiment includes a
ステージ2は、塗布対象物W(例えばガラス基板や半導体ウエハなど)が載置される載置面を有しており、ステージ搬送部3上に設けられている。このステージ2には、塗布対象物Wが自重により載置されるが、これに限るものではなく、例えば、その塗布対象物Wを保持するため、静電チャックや吸着チャックなどの機構、また、ステージ2上の支持ピンにより塗布対象物Wを支持する機構を用いることが可能である。
The
ステージ搬送部3は、ステージ2を一方向のY軸方向に案内して移動させる移動機構であり、架台6上に固定されて設けられている。このステージ搬送部3は制御部8に電気的に接続されており、その駆動が制御部8により制御される。ステージ搬送部3としては、例えば、サーボモータを駆動源とする送りねじ式の移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ式の移動機構などを用いることが可能である。
The
各塗布ヘッド4は、ステージ2の上方にコラムなどの支持部5により支持されており、ステージ2上の塗布対象物Wの表面に液滴を吐出する。これらの塗布ヘッド4はそれぞれ制御部8に電気的に接続されており、それらの駆動が制御部8により制御される。塗布ヘッド4としては、インクジェット方式の塗布ヘッドを用いている。なお、塗布ヘッド4について詳しくは後述する。
Each
支持部5は、X軸方向に長尺な門型の形状に形成されており、架台6上のステージ搬送部3を跨ぐように架台6上に設けられている。この支持部5の梁部はX軸方向に平行にステージ2の載置面に対して水平にされており、支持部5の脚部は架台6の上面に固定されている。
The support 5 is formed in a gate-like shape elongated in the X-axis direction, and is provided on the gantry 6 so as to straddle the
架台6は、床面上に設置されており、ステージ搬送部3や支持部5などを床面から所定の高さ位置に支持する。架台6の上面は平面に形成されており、この架台6の上面にステージ搬送部3や支持部5などが取り付けられている。
The gantry 6 is installed on the floor surface, and supports the
液充填装置7は、その主要部が架台6内に設けられており、塗布ヘッド4内に塗布液を充填する装置である。この液充填装置7は、気泡残留がない迅速な塗布液充填のため、塗布ヘッド4に対する塗布液の充填前に、塗布液と異なる非塗布液(例えば、水、好ましくは純水、あるいは、溶媒や、塗布液と非反応性の液体など)を塗布ヘッド4内に充填し、その後、充填した非塗布液を塗布ヘッド4内から排出し、非塗布液を排出した塗布ヘッド4内に塗布液を充填する。なお、液充填装置7について詳しくは後述する。
The main part of the
制御部8は、架台6内に設けられており、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータなどのコンピュータや、塗布パターンなどを含む各種情報及び各種プログラムを記憶する記憶部(いずれも図示せず)などを備えている。この制御部8は、例えば、塗布対象物Wに対して塗布を行う場合、ステージ2上の塗布対象物Wを主走査方向(Y軸方向)に移動させつつ、インクジェット方式の塗布ヘッド4から塗布液を吐出させてステージ2上の塗布対象物Wの表面に塗布するように、ステージ搬送部3及び各塗布ヘッド4を制御する。また、制御部8は、塗布ヘッド4に塗布液を充填する場合、塗布ヘッド4に対する非塗布液の充填及び排出、さらに、塗布液の充填を行うように液充填装置7を制御する。
The control unit 8 is provided in the gantry 6 and is a computer such as a microcomputer that centrally controls each unit, and a storage unit that stores various information including various application patterns and various programs (all not shown) And so on. For example, when applying the application target W, the control unit 8 applies the
次に、塗布ヘッド4及び液充填装置7について詳しく説明する。
Next, the
図2に示すように、塗布ヘッド4は、液体(非塗布液や塗布液)が流入する流入口4aと、液体が流出する流出口4bと、流入口4a及び流出口4bをつなぐ液体流路4cと、その液体流路4cにつながる複数のノズルNを有するノズルプレート4dとを備えている。この塗布ヘッド4は、ステージ2の上方からステージ2上の塗布対象物Wの表面に向けて各ノズルNから個別に液滴を吐出する。
As shown in FIG. 2, the
流入口4aは塗布ヘッド4の上面に形成されており、液体流路4cの一端の開口となる。また、流出口4bも塗布ヘッド4における流入口4aが形成された上面と同じ面にその流入口4aと反対側の端部に位置付けられて形成されており、液体流路4cの他端の開口となる。液体流路4cは屈曲する複雑な流路に構成されており、その液体流路4cの内壁面は非塗布液及び塗布液に対する親液性、少なくとも非塗布液に対する親液性(非塗布液が水である場合には親水性)を有する。ノズルプレート4dは塗布ヘッド4の下面に着脱可能に設けられており、各ノズルNは所定間隔で直線状に並ぶようにノズルプレート4dに形成されている。なお、一例として、塗布ヘッド4は各ノズルNの並び方向がX軸方向(図1中)に対して平行になるように配置されている。
The
ここで、図3に示すように、塗布ヘッド4は、ノズルN毎の液室11と、前述の液体流路4cの一部である主管路12と、その主管路12及び各液室11をつなげる複数本の枝管路13と、各液室11の容積を変化させるための可撓板14と、可撓板14を変形させる複数の圧電素子15とを備えている。なお、液体流路4cとしては、主管路12だけではなく、ノズルNや液室11、枝管路13も含まれる。各圧電素子15には、それぞれ駆動電圧が制御部8の制御に応じて印加される。この塗布ヘッド4は、吐出対象のノズルNに対応する圧電素子15により可撓板14を変形させ、吐出対象のノズルNにつながる液室11の容積を変えて、その液室11内の塗布液をノズルNから押し出して吐出する。このときの液室11、すなわち液体流路4cは塗布液によって満たされている。塗布液としては、例えば、配向膜材料や顔料、接着剤、金属や樹脂の微粒子など、塗布対象物Wの表面上に残留する溶質及びその溶質を溶解(分散)させる溶媒を含む溶液を用いることが可能である。
Here, as shown in FIG. 3, the
なお、前述の塗布ヘッド4は、液体(非塗布液又は塗布液)の充填時など、ステージ搬送部3によってステージ2が移動することで、そのステージ2の側面に設けられた液受け部(不図示)の上方に位置する。これにより、塗布ヘッド4の液体流路4cに液体を充填する際に、各ノズルNから流れ出た液体は液受け部(不図示)によって回収されることになる。このとき、流れ出る液体の量、特に塗布液の量は極力抑えられているが、回収された液体を再利用することも可能である。
The
図2に戻り、液充填装置7は、液体を貯留する加圧タンク(第1貯留部)21及び供給タンク(第2貯留部)22と、液体又は気体の流路となる複数の配管23a〜23oと、液体又は気体の流れを制御する複数の開閉弁24a〜24pとを備えている。各配管23a〜23oとしては、例えば各種パイプやチューブなどを用いることが可能である。また、各開閉弁24a〜24pとしては、例えば電磁弁やエアオペレートバルブなどを用いることが可能である。これらの開閉弁24a〜24pは、それぞれ制御部8に電気的に接続されており、それらの駆動が制御部8により制御される。
Returning to FIG. 2, the
加圧タンク21及び供給タンク22は、第1接続管23a及び第2接続管23bにより接続されており、液体の循環が可能に構成されている。第1接続管23aの途中には開閉弁24aが設けられており、第2接続管23bの途中には第1開閉弁24b及び第2開閉弁24cが設けられている。
The
第1接続管23aの一端は加圧タンク21の下面に取り付けられており、その他端は供給タンク22の下面に取り付けられている。また、第2接続管23bの一端は供給タンク22内の底部付近まで延びており、その他端は加圧タンク21内に、液体が加圧タンク21の内壁面に沿って流れていくように設けられている。これにより、第2接続管23bの一端から加圧タンク21内に流れ出た液体は、加圧タンク21の内壁面に沿って流れるため、加圧タンク21内の液面が乱れることを抑制し、液体中に気泡が発生することを抑えることが可能である。
One end of the
加圧タンク21には、液体供給管23c、大気開放管23d、気体供給管23e及び液体排出管23fが接続されている。液体供給管23cの途中には開閉弁24dが設けられており、大気開放管23dの途中には開閉弁24eが設けられており、気体供給管23eの途中には開閉弁24fが設けられており、液体排出管23fの途中には開閉弁24gが設けられている。なお、液体供給管23cの一端は加圧タンク21内に、前述の第2接続管23bの加圧タンク21側の端部と同様、液体が加圧タンク21の内壁面に沿って流れていくように設けられている。
A
供給タンク22には、液体供給管23g、大気開放管23h、気体供給管23i及び液体排出管23jが接続されている。液体供給管23gの途中には開閉弁24hが設けられており、大気開放管23hの途中には開閉弁24iが設けられており、気体供給管23iの途中には開閉弁24jが設けられており、液体排出管23jの途中には開閉弁24kが設けられている。なお、液体供給管23gの一端は供給タンク22内に、前述の第2接続管23bの加圧タンク21側の端部と同様、液体が供給タンク22の内壁面に沿って流れていくように設けられている。
A
ここで、加圧タンク21には、液体供給管23cから非塗布液の一例として水A1又は塗布液の一例としてインクA2が供給され、供給タンク22にも液体供給管23gから、加圧タンク21に供給された液体と同じ液体、すなわち水A1又はインクA2が供給される。なお、非塗布液の一例として水A1及び塗布液の一例としてインクA2を用いているが、これに限るものではなく、他の液体を用いることも可能である。例えば、非塗布液としては、インクA2に含まれる水A1、すなわち塗布液に含まれる溶媒を用いているが、溶媒以外にも、塗布液と非反応性の液体などを用いることができる。
Here, water A1 as an example of a non-coating liquid or ink A2 as an example of a coating liquid is supplied to the
また、供給タンク22内の液面高さは、塗布ヘッド4への塗布液充填後、通常、塗布ヘッド4のノズル面(図2中の下面)の高さとの水頭差B1が所定値(例えば、同じ高さを0とすると−10mm程度)となり、塗布ヘッド4内の液体が負圧により各ノズルNから漏れ出さないように設定されている。なお、塗布ヘッド4のノズルNから塗布液が吐出されると、そのノズルNにつながる液室11が減圧するため、その液室11につながる枝管路13内の塗布液が液室11に引き込まれる。これにより、液室11は常に塗布液により満たされるため、液滴を連続して吐出することが可能となる。
Further, as for the liquid level in the
第2接続管23bには、開閉弁24bに並列に開閉弁24lが循環管23kにより接続されている。また、循環管23kには、開閉弁24b及び開閉弁24lに並列に塗布ヘッド4が流入管23l及び流出管23mにより接続されている。なお、図2では、例示のため、塗布ヘッド4が一つしか示されていないが、他の塗布ヘッド4も前述と同様に並列に接続されている。流入管23lの一端は循環管23kの途中(循環管23kにおける開閉弁24lより上流側)に接続されており、その他端が塗布ヘッド4の流入口4aに接続されている。また、流出管23mの一端は循環管23kの途中(循環管23kにおける開閉弁24lより下流側)に接続されており、その他端が塗布ヘッド4の流出口4bに接続されている。
An on-off valve 24l is connected to the
流入管23lの途中には開閉弁24mが設けられており、流出管23mの途中には開閉弁24nが設けられている。さらに、流入管23lの途中(流入管23lにおける開閉弁24mより下流側)には交換流入管23nが接続されており、流出管23mの途中(流出管23mにおける開閉弁24nより上流側)には交換流出管23oが接続されている。交換流入管23nの途中には開閉弁24oが設けられており、交換流出管23oの途中には開閉弁24pが設けられている。交換流入管23n及び交換流出管23oは、塗布ヘッド交換時の液使用量削減のため、交換後の塗布ヘッド4内の液体流路4cに容器(不図示)内の水を充填し、その後、充填した水を液体流路4cから排出する場合に用いられる(詳しくは後述する)。このとき、水の充填や排出のためには、例えばガス圧を用いることが可能である。
An open /
なお、液体(水A1やインクA2)の充填や排出のための手段としては、前述のように気体を用いる手段に限るものではなく、例えば、液体に圧をかけるため、加圧タンク21や供給タンク22内に圧力をかける加圧ポンプを設けることや配管の途中に送液ポンプを設けることも可能であり、また、水頭差を用いることも可能であり、各種手段を用いることができる。
The means for filling or discharging the liquid (water A1 or ink A2) is not limited to the means using gas as described above, and, for example, to apply pressure to the liquid, the
次に、前述の液充填装置7が行う液充填処理について図4を参照して説明する。塗布装置1の制御部8が各種情報及び各種プログラムに基づいて液充填処理を実行する。ここで、塗布ヘッド4に対する液充填準備として、塗布ヘッド4は液受け部(不図示)上に位置しており、全開閉弁24a〜24pが閉状態にされている(図2参照)。また、加圧タンク21及び供給タンク22は水A1を貯留していない状態である。なお、水A1はインクA2よりも粘度が低い液である。
Next, the liquid filling process performed by the above-described
図4に示すように、水A1の充填が塗布ヘッド4に対して行われ(ステップS1)、水A1の充填完了後、その水A1の排出が塗布ヘッド4に対して行われ(ステップS2)、さらに、水A1の排出完了後、インクA2の充填が塗布ヘッド4に対して行われる(ステップS3)。これにより、塗布ヘッド4に対するインクA2の充填前に、水A1が塗布ヘッド4内に充填され、その後、充填された水A1が塗布ヘッド4内から排出されてから、水A1が排出された塗布ヘッド4内にインクA2が充填されることになる。
As shown in FIG. 4, the filling of the water A1 is performed to the coating head 4 (step S1), and after the filling of the water A1 is completed, the discharging of the water A1 is performed to the coating head 4 (step S2) Furthermore, after the discharge of the water A1 is completed, the filling of the ink A2 is performed on the application head 4 (step S3). As a result, the water A1 is filled into the
ステップS1の水A1の充填(非塗布液充填工程)では、図2中の開閉弁24e、24i、24a、24d及び24hが開状態にされる。これに応じて、水A1が液体供給管23cから加圧タンク21に流れ込み、液体供給管23gから供給タンク22に流れ込み、各タンク21及び22の液面高さがそれぞれ所定高さとなると、開閉弁24dや24h、24a、24iが閉状態にされる。例えば、供給タンク22内の液面の所定高さは、供給タンク22内の水A1が塗布ヘッド4の液体流路4cや配管を満たすことが可能な量になる高さである。次いで、開閉弁24c、24l、24n、24m及び24jが開状態にされる。これに応じて、気体(一例としてN2)が供給タンク22内に流れ込み、そのガス圧によって供給タンク22内の水A1が第2接続管23bに押し出される。押し出された水A1は、第2接続管23bの一部、循環管23kの一部及び流入管23lを流れ、塗布ヘッド4の流入口4aから塗布ヘッド4内の液体流路4cに流れ込み、その塗布ヘッド4内の液体流路4cに充填される。その後、液体流路4cの主管路12を通り塗布ヘッド4の流出口4bから流れ出た水A1は、流出管23m、循環管23kの一部及び第2接続管23bの一部を通り、加圧タンク21内に流れ込む。また、主管路12につながる枝管路13を通過した水A1は液室11及びノズルNまで流れ、そのノズルNから漏れ出す。この漏れ出した水A1は、塗布ヘッド4の下方の液受け部(不図示)により回収される。なお、液使用量削減のためには、回収した水A1を再利用することも可能である。
In the filling of the water A1 in step S1 (non-coating liquid filling step), the on-off
ここで、前述の非塗布液充填では、開閉弁24e、24c、24l及び24nを開状態にしておき、塗布ヘッド4の主管路12を通過した水A1を加圧タンク21内に戻しているが、これに限るものではなく、開閉弁24e、24c、24l及び24nを閉状態にしておき、塗布ヘッド4の各ノズルNから水A1を漏れ出させつつ、液体流路4cに水A1を充填するようにしても良い。また、供給タンク22内の液面高さが前述の所定高さより低いような場合には、液体供給管23gからの水A1の供給以外にも、開閉弁24i、24a及び24fだけを開状態とし、気体(一例としてN2)のガス圧により加圧タンク21から供給タンク22に水A1を供給し、供給タンク22内の液面高さを所定高さにすることも可能である。さらに、加圧タンク21が供給タンク22よりも高い位置に設置されている場合には、水A1の自重だけで供給することもできる。
Here, in the non-coating liquid filling described above, the open /
ステップS2の水A1の排出(非塗布液排出工程)では、水A1の充填完了後(充填開始から所定充填時間が経過した後)、開閉弁24jは開状態に維持され、気体が供給タンク22内に流れ込んでおり、供給タンク22内に残る水A1はガス圧によって第2接続管23bに押し出される。その後、供給タンク22内の水A1が無くなると、気体が第2接続管23bの一部、循環管23kの一部及び流入管23lを流れ、塗布ヘッド4の流入口4aから塗布ヘッド4内の液体流路4cに流れ込む。この気体の流れによって塗布ヘッド4の液体流路4c内の水A1は、前述と同じように、加圧タンク21内に流れ込んだり、各ノズルNから漏れ出したりし、塗布ヘッド4内の液体流路4cから水A1が排出される。このとき、第2接続管23b、循環管23k、流入管23l及び流出管23kなども水A1が排出された状態となる。ここで、塗布ヘッド4の液体流路4cの内壁面は水A1により濡れた状態となり、次工程で、内壁面が濡れた状態の液体流路4cに対してインクA2の充填が行われることになる。この液体流路4cの内壁面が濡れた状態とは、液体流路4c内が水A1により満たされて水A1が液体流路4cの内壁面に接触している状態ではなく、液体流路4c内の水A1が排出されて水A1が液体流路4cの内壁面に付着している状態(例えば内壁面に部分的に付着している状態)である。液体流路4cの内壁面に付着している水A1の周囲には空気が存在している。
In the discharge of the water A1 in step S2 (non-coating liquid discharge step), after the filling of the water A1 is completed (after the predetermined filling time has elapsed from the start of filling), the on-off
ステップS3のインクA2の充填(塗布液充填工程)では、水A1の排出完了後(排出開始から所定排出時間が経過した後)、開閉弁24j、24m、24n、24l及び24cが閉状態にされ、開閉弁24eは開状態のまま、開閉弁24iが開状態にされ、その後、加圧タンク21及び供給タンク22内の水A1がインクA2に交換される。まず、開閉弁24g及び24kが開状態にされ、加圧タンク21内の水A1が液体排出管23fを通って排出され、供給タンク22内に水A1が残っていたならば、残っていた水A1が液体排出管23jを通って排出される。加圧タンク21内の水A1が完全に排出された後、開閉弁24e及び24gが閉状態にされ、開閉弁24a及び24fが開状態にされると、第1接続管23a内に残る水A1がガス圧によって供給タンク22内に流れ込み、液体排出管23jを通って排出される。その排出後、開閉弁24f及び24kが閉状態にされ、開閉弁24e、24d及び24hが開状態にされる。これに応じて、インクA2が液体供給管23cから加圧タンク21に流れ込み、液体供給管23gから供給タンク22に流れ込み、各タンク21及び22の液面高さがそれぞれ所定高さとなると、開閉弁24d、24h、24a及び24iが閉状態にされる。なお、液使用量削減のためには、加圧タンク21及び供給タンク22から排出した水A1をタンク(不図示)などによって回収し、再利用することも可能である。次いで、液交換後、前述の非塗布液充填と同様、ガス圧による充填手順で、塗布ヘッド4内にインクA2が充填される。なお、塗布ヘッド4に対するインクA2の充填後、供給タンク22の液面高さは、塗布ヘッド4のノズル面高さとの水頭差B1が所定値となるように調整される。
In the filling of the ink A2 in the step S3 (coating liquid filling step), after the discharge of the water A1 is completed (after the predetermined discharge time has elapsed from the discharge start), the on-off
このような液充填処理によれば、塗布ヘッド4の液体流路4cにインクA2を充填する前に、液体流路4cに水A1を充填し、その後、充填した水A1を液体流路4cから排出することによって、液体流路4c内の各隅部にインクA2よりも粘度が低い水A1を付着させ、その付着後に液体流路4c内にインクA2を充填する。つまり、液体流路4cにインクA2を充填する前に、インクA2が行き渡り難く空気が残り易い隅部にあらかじめ水A1を付着させておく。これにより、液体流路4cにインクA2を供給したとき、インクA2が液体流路4cの隅部に行き渡らなかったとしても、その隅部には水A1が付着しているため、空気が隅部に閉じ込められることを防止することが可能となり、インクA2の充填後、隅部に気泡が残ることを抑えることができる。さらに、非塗布液としてインクA2の溶媒である水A1を用いることで、インクA2は非塗布液に馴染みやすくなる。このため、塗布ヘッド4の液体流路4cに供給されたインクA2は、液体流路4cの隅部に付着した非塗布液に接すると、この非塗布液と混ざりあい、隅部まで広がるため、隅部に空気が残ることを確実に抑えることができる。
According to such a liquid filling process, before the
ここで、水A1は前述の充填及び排出後に液体流路4cの隅部(角部)に付着しているが、液体流路4cの隅部に直接付着したり、あるいは、液体流路4cの内壁面(隅部を含む領域)に一度付着し、その後、水A1の排出時の気体の流れによって隅部に向かって移動又は広がり、隅部に付着したりする。液体流路4cの内壁面は親水性を有しているため、水1は内壁面に広がりやすく、隅部まで行き渡り易い。
Here, the water A1 adheres to the corner (corner) of the
また、インクA2の粘度が10mPa・sを超えると、液体流路4cの隅部に気泡が残留する割合が増加することが実験によりわかっているが、このような粘度のインクA2を用いた場合でも、例えば、液体流路4cの隅部にインクA2よりも粘度が低い水A1を供給しておくことで、インクA2の充填時に気泡が残ることを効果的に防ぐことができる。なお、非塗布液は、塗布液よりも粘度が低い液に限られるものではないが、隅部に確実に非塗布液を行き渡らせるためには粘度が低い方が好ましい。
In addition, it is known from experiments that the ratio of air bubbles remaining at the corners of the
なお、塗布ヘッド4の液体流路4cに水A1を充填した後、引き続きインクA2を充填する、すなわち水A1を充填した状態の液体流路4cにインクA2を充填すると、水A1とインクA2が混ざり合い、インクA2の濃度が薄くなる。このインクA2の濃度低下を防止するためには、充填した水A1を液体流路4cから排出し、その排出後、液体流路4c内が水A1により満たされておらず、液体流路4cの内壁面が水A1により濡れている状態、すなわち水A1が内壁面に付着している状態の液体流路4cにインクA2を充填することが重要である。インクA2の濃度が薄くなると、インクA2の中に含まれている溶質の割合が少なくなるので、形成しようとする機能性膜の膜厚が所望の膜厚にならなったり、機能性膜の機能が絶縁性である場合には、所望の電気抵抗値が得られなかったりという、不具合が生じてしまう。
After the
ここで、液充填装置7につながる塗布ヘッド4を交換する場合には、交換対象の塗布ヘッド4に対応する開閉弁24m、24n、24o及び24pが閉状態にされてから(あるいはそれらの閉状態が確認されてから)、交換対象の塗布ヘッド4が取り外されて交換される。その後、交換された塗布ヘッド4に対応する開閉弁24oが開状態にされ、容器(不図示)内の水が交換流入管23n及び流入管23lの一部を流れ、交換された塗布ヘッド4内の液体流路4cに充填される。その後、開閉弁24pが開状態にされ、充填された水が塗布ヘッド4内の液体流路4cから排出され、流出管23mの一部及び交換流出管23oを流れる。このような水の充填及び排出後には、前述の塗布液充填と同じように、交換された塗布ヘッド4に対応する開閉弁24m及び24nなどが開状態にされ、塗布ヘッド4の液体流路4cにインクA2が充填される。これにより、交換された塗布ヘッド4の液体流路4c、流入管23lの一部及び流出管23mの一部にのみインクA2を充填すれば良く、インクA2の使用量及び充填時間を抑えることができる。なお、塗布ヘッド4を交換するためには、流入管23lと流出管23mから塗布ヘッド4を切り離す必要があるため、流入管23lにおける交換流入管23nと流入口4aとの間、及び、流出管23mにおける流出口4bと交換流出管23oとの間に、それぞれ着脱式の継手を設けておくと良い。
Here, when the
また、液充填装置7につながる塗布ヘッド4のノズルプレート4dを交換する場合には、交換対象の塗布ヘッド4のノズルプレート4dを取り外し、その後、取り付けるノズルプレート4dを容器(不図示)内の水に浸漬させて取り出し、その取り出したノズルプレート4を塗布ヘッド4の下面に取り付ける。このようなノズルプレート4dの浸漬及び取り出しによる水の充填及び排出後には、前述の塗布液充填と同じように、ノズルプレート4dが交換された塗布ヘッド4に対応する開閉弁24m及び24nなどが開状態にされ、ノズルプレート4dの各ノズルNにインクA2が充填される。これにより、交換されたノズルプレート4dの各ノズルNにのみインクA2を充填すれば良く、インクA2の使用量及び充填時間を抑えることができる。ノズルプレート4dを取り外す前に、開閉弁24m、24n、24o及び24pが閉じていることを確認しておくのも、ヘッド交換時と同じである。
When replacing the
前述のように、液充填装置7が備える加圧タンク21や供給タンク22、配管23a〜23o、開閉弁24a〜24pなどが、塗布ヘッド4の液体流路4cに非塗布液を充填する非塗布液充填部及び液体流路4cに充填された非塗布液を液体流路4cから排出する非塗布液排出部、すなわち液体流路4cの隅部に非塗布液を付着させる非塗布液付着部として機能する。さらに、加圧タンク21や供給タンク22、配管23a〜23o、開閉弁24a〜24pなどは、塗布ヘッド4の液体流路4cに塗布液を充填する塗布液充填部としても機能する。
As described above, the
以上説明したように、第1の実施形態によれば、塗布ヘッド4の液体流路4cに塗布液を供給する前に、液体流路4cに非塗布液を充填し、その後、充填した非塗布液を液体流路4cから排出することによって、液体流路4cの隅部に非塗布液を付着させてから、その非塗布液が付着した液体流路4cに塗布液を充填することが可能となる。つまり、液体流路4cに塗布液を充填する前に、塗布液が行き渡り難く空気が残り易い隅部にあらかじめ非塗布液を付着させておくことができ、液体流路4cに塗布液を供給したとき、塗布液が液体流路4cの隅部に行き渡らなかったとしても、その隅部には非塗布液が付着しているため、空気が隅部に閉じ込められることを防止することができる。これにより、塗布ヘッド4内に気泡を残留させずに迅速に塗布液充填を行うことが可能となり、従来のように液体流路4cの隅部に溜まった気泡を塗布液の供給によって取り除く気泡除去を行う必要が無くなるので、塗布ヘッド4の初期充填から安定吐出までの時間及び塗布液使用量を抑えることができる。
As described above, according to the first embodiment, before supplying the coating liquid to the
インクジェット方式の塗布ヘッド4の場合、液体流路4c内、特に、液室11の隅部に気泡が溜まった場合、気泡の圧縮性によってノズルNから塗布液を吐出させるための圧力が吸収されてしまい、不吐出等の吐出不良の発生の原因となる。また、主管路12や枝管路13の隅部に気泡が溜まった場合でも、塗布対象物Wに対する塗布処理中に、塗布液が吐出されることによって液体流路4c内に生じる塗布液の流れに乗って、溜まっていた気泡が移動し、液室11の隅部やノズルN内に付着して溜まってしまうことがあり、この場合、やはり、上述の吐出不良の発生の原因になる。このようなことがあるため、液体流路4c内の隅部に気泡が溜まらないように塗布液を充填することが重要である。
In the case of the inkjet
(第2の実施形態)
第2の実施形態について図5を参照して説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態との相違点(冷却部31)について説明し、その他の説明は省略する。
Second Embodiment
The second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, only the difference (cooling unit 31) from the first embodiment will be described, and the other descriptions will be omitted.
図5に示すように、第2の実施形態に係る液充填装置7では、塗布ヘッド4を冷却する冷却部31が塗布ヘッド4に設けられている。この冷却部31は、塗布ヘッド4を冷却して液体流路4c内の水分を結露させ、液体流路4cの内壁面に非塗布液(水)を付着させる非塗布液付着部として機能する。冷却部31としては、塗布ヘッド4に直接接触して塗布ヘッド4を冷却するもの、あるいは、塗布ヘッド4に対して冷気を送風して塗布ヘッド4を冷却するものなどを用いることが可能である。
As shown in FIG. 5, in the
この冷却部31によれば、塗布ヘッド4内の液体流路4cの内壁面に非塗布液を付着させることが可能となるため、塗布ヘッド4内の液体流路4cに水A1を充填してから排出する工程(非塗布液充填工程及び非塗布液排出工程)は不要となる。このため、加圧タンク21及び供給タンク22には水A1は供給されず、インクA2のみが供給されることになる。
According to this
このような液充填装置7によれば、塗布ヘッド4の液体流路4cにインクA2を供給する前に、塗布ヘッド4が冷却部31により冷却されると、液体流路4c内の水分が結露し、液体流路4cの内壁面に水A1が付着する(非塗布液付着工程)。その付着後に液体流路4c内にインクA2が充填される(塗布液充填工程)。つまり、液体流路4cにインクA2を充填する前に、インクA2が行き渡り難く空気が残り易い隅部にあらかじめ水A1が付着している。これにより、液体流路4cにインクA2を供給したとき、インクA2が液体流路4cの隅部に行き渡らなかったとしても、その隅部には水A1が付着しているため、空気が隅部に閉じ込められることを防止することが可能となり、インクA2の充填後、隅部に気泡が残ることを抑えることができる。
According to the
なお、非塗布液付着部としては、前述の冷却部31に替えて、塗布ヘッド4を加熱する加熱部(不図示)を用いることも可能である。この場合には、第1の実施形態と同じ手順で塗布ヘッド4内の液体流路4cに少量(蒸気を生じさせることが可能な量)の非塗布液が供給され、その後、加熱部は、液体流路4c内に供給された非塗布液を熱によって蒸発させ、液体流路4cの内壁面に非塗布液を付着させる。加熱部としては、塗布ヘッド4に直接接触して塗布ヘッド4を加熱するヒータ、あるいは、塗布ヘッド4に対して温風を送って塗布ヘッド4を加熱するものなどを用いることが可能である。また、塗布ヘッド4の流入口4aに非塗布液の蒸気を送り込む蒸気部(不図示)を設け、流入口4aから液体流路4c内に直接、非塗布液の蒸気を供給することも可能である。
In addition, it is also possible to change to the above-mentioned
以上説明したように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第2の実施形態によれば、非塗布液付着工程及び塗布液充填工程の二工程だけを行えば良く、より迅速に、すなわち水を排出する工程を必要としない分だけ速く、塗布ヘッド4内に気泡を残留させずに塗布液充填を行うことが可能となる。ただし、第2の実施形態においても、塗布ヘッド4内の液体流路4cの内壁面に非塗布液が大量に付着した場合など、必要に応じて非塗布液排出工程を行った方が良い場合もある。
As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, according to the second embodiment, only the two steps of the non-coating liquid attaching step and the coating liquid filling step may be performed, and the coating head can be quicker, that is, faster by the amount not requiring the step of discharging water. It becomes possible to carry out the filling of the coating liquid without leaving air bubbles in 4. However, also in the second embodiment, when a large amount of non-coating liquid adheres to the inner wall surface of the
(他の実施形態)
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
(Other embodiments)
While certain embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
例えば、加圧タンク21と供給タンク22それぞれに、非塗布液、塗布液を自動的に供給する機構を設けても良い。また、非塗布液専用の加圧タンクと供給タンク、および、塗布液専用の加圧タンクと供給タンクを設け、各供給タンクを第2接続管23bに切り替え接続可能に設けても良い。非塗布液専用のタンクから塗布液専用のタンクに切り替えるときには、塗布ヘッドの液体流路や配管内(特に、排出管23mや循環管23k内)に残った非塗布液を、前もって、非塗布液専用の加圧タンクに回収しておき、塗布液に非塗布液が混ざることを防止するようにすると良い。
For example, the pressurizing
また、供給タンク22に液体供給管23gを設けなくても良い。供給タンク22に液体供給管23gを設けない場合には、非塗布液や塗布液を加圧タンク21に一旦供給し、加圧タンク21からガス圧や自重によって供給タンク22へ供給するようにすれば良く、供給タンク22の非塗布液や塗布液が減ったら加圧タンク21から補給し、加圧タンク21の非塗布液や塗布液が減ったら液体供給管23cから補給すれば良い。
Further, the
1 塗布装置
4 塗布ヘッド
4c 液体流路
7 液充填装置
21 加圧タンク
22 供給タンク
23a〜23o 配管
24a〜24p 開閉弁
31 冷却部
N ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記液体流路の内壁面に水を結露により付着させる非塗布液付着部と、
前記水が前記内壁面に付着した前記液体流路に前記塗布液を充填する塗布液充填部と、
を備えることを特徴とする液充填装置。 A liquid filling apparatus for filling a coating liquid in a coating head of an ink jet type having a liquid flow path through which liquid flows and a nozzle connected to the liquid flow path,
And a non-coating liquid applying unit to more adhere to the condensation water on the inner wall surface of said liquid flow path,
A coating solution filling section for filling the coating solution in the liquid flow path in which the water adheres to the inner wall surface;
A liquid filling apparatus comprising:
前記液体流路の内壁面に水を結露により付着させる工程と、
前記水が前記内壁面に付着した前記液体流路に前記塗布液を充填する工程と、
を有することを特徴とする液充填方法。 A liquid filling method for filling a coating liquid in an ink jet type application head having a liquid flow path through which liquid flows and a nozzle connected to the liquid flow path,
A step to more adhere to the condensation water on the inner wall surface of said liquid flow path,
Filling the coating solution in the liquid flow path in which the water adheres to the inner wall surface;
A liquid filling method characterized by comprising:
前記液充填装置は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の液充填装置であることを特徴とする塗布装置。 An application apparatus comprising: an inkjet type application head having a stage, a liquid flow path through which liquid flows, and a nozzle connected to the liquid flow path, and a liquid filling apparatus for filling the application head with the application liquid,
The coating apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the liquid filling apparatus is the liquid filling apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
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