JP6901436B2 - メンテナンストレイ - Google Patents

Description

本発明は、基板上に塗布膜を形成する塗布器を保守する際に用いられるメンテナンストレイに関するものである。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス等の基板上にレジスト液等の塗布液が塗布されたもの（塗布基板という）が使用されている。この塗布基板は、塗布液を均一に塗布する塗布装置によって形成されている。塗布装置１００は、例えば、図８に示すように、基板Ｗを載置するステージ１０１と、塗布液を吐出する塗布器１０２ａ（例えば、インクジェットヘッド）を有するガントリユニット１０２を備えており、塗布動作時には、ステージ１０１とガントリユニット１０２とを相対的に移動させつつ、塗布器１０２ａのノズルから液滴を吐出することにより基板Ｗ上に塗布膜が形成される。また、塗布装置１００には、メンテナンスユニット１０３が設けられており、所定枚数の塗布基板Ｗを形成した後、メンテナンスユニット１０３上で塗布器１０２ａのメンテナンスが行われる。すなわち、塗布器１０２ａをメンテナンスユニット１０３の直下位置（対向位置）まで移動させて、塗布器１０２ａを下降させた後、ブリード、フラッシング等のメンテナンス処理が行われる。

メンテナンスユニット１０３は、塗布器１０２ａに対してメンテナンス処理を行うものであり、各メンテナンス処理が行われるメンテナンストレイ１０４を有している。このメンテナンストレイ１０４は、洗浄液を貯留するトレイ本体部１０４ａと、洗浄液の液面を検知する液面センサ１０４ｂ（図９参照）とを有しており、トレイ本体部１０４ａに貯留される洗浄液量を液面センサ１０４ｂで管理されるようになっている。すなわち、トレイ本体部１０４ａに貯留された洗浄液の液面高さが一定の高さ位置になるように液面センサ１０４ｂにより維持されるようになっている。

具体的には、図９（ａ）に示すように、液面センサ１０４ｂは、洗浄液を貯留するトレイ本体部１０４ａの上方の対向位置に設けられており、例えば、超音波式の液面センサ１０４ｂにより上方から洗浄液の液面に向かって超音波を出力し、反射された超音波を検出することにより液面を検知するように構成されている。そして、液面センサ１０４ｂは、洗浄液の液面がトレイ本体部１０４ａの上限付近になるように設定されており、洗浄液の液面高さが設定値を満たす状態で各メンテナンス処理が行われる。すなわち、ブリード、フラッシング時には、塗布器１０２ａがトレイ本体部１０４ａの対向位置まで移動し、この位置で所定量のインクを吐出させて行われる。また、ディッピングの際には、塗布器１０２ａを下降させてノズルの一部が洗浄液内に浸漬させて行われる。それぞれのメンテナンス処理では、適切な液面高さが異なっているが、ディッピング処理の際、塗布器１０２ａが下降したときに塗布器１０２ａがトレイ本体部１０４ａの縁部に接触するのを回避するため、洗浄液の液面は、トレイ本体部１０４ａの上限付近になるように設定されており、この液面高さを維持するように液面センサ１０４ｂで管理されている。

特開２０１０−００５５４４号公報

しかし、上記メンテナンストレイ１０４では、トレイ本体部１０４ａが大型化してしまうという問題があった。すなわち、上述の通り、液面センサ１０４ｂは、トレイ本体部１０４ａの上方における対向位置に配置されているため、液面センサ１０４ｂの配置によっては、塗布器１０２ａの移動により液面センサ１０４ｂと塗布器１０２ａとが衝突する。そのため、図９（ｂ）に示すように、液面センサ１０４ｂは、塗布器１０２ａの走査領域から外れる位置に配置されることにより、塗布器１０２ａがトレイ本体部１０４ａ上に移動しても、液面センサ１０４ｂとの衝突が回避できるようになっている。

ところが、液面センサ１０４ｂが塗布器１０２ａの走査領域から外れる配置位置に配置されるに伴って、トレイ本体部１０４ａは、液面センサ１０４ｂの配置位置まで延長して形成する必要がある。すなわち、トレイ本体部１０４ａは、メンテナンス処理が、塗布器１０２ａとほぼ同じ大きさのトレイ本体部１０４ａで十分であっても、液面センサ１０４ｂが配置される位置を含む延長部分αが必要になる。その結果、トレイ本体部１０４ａが大型化してしまうため、トレイ本体部１０４ａを満たすために必要以上の洗浄液が必要となるとともに、塗布装置１００全体が大型化するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、メンテナンストレイのトレイ本体部の液面を検知する液面センサを備える場合でも、トレイ本体部が大型化するのを回避できるメンテナンストレイを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明のメンテナンストレイは、塗布液を吐出する塗布器のメンテナンスを行うメンテナンストレイであって、所定量の洗浄液が貯留されるトレイ本体部と、前記トレイ本体部に貯留された洗浄液の液面を検知する液面センサと、を有しており、前記液面センサは、前記トレイ本体部に貯留された洗浄液の浸漬範囲内に設けられ、洗浄液に浸漬された状態で洗浄液の液面を検知するように形成されており、前記液面センサは、少なくとも２つ設けられ、それぞれの液面センサの閾値が異なるように設定されており、さらにそれぞれ検知条件も異なるように設定されていることを特徴としている。

上記課題を解決するために本発明のメンテナンストレイによれば、液面センサがトレイ本体部に貯留された洗浄液の浸漬範囲内に設けられているため、メンテナンストレイが塗布装置に設けられた場合に、塗布器の移動により液面センサと塗布器とが衝突するのを回避することができる。したがって、従来のように、液面センサが塗布器の走査領域から外れる位置に配置されることによるトレイ本体の延長部分を設ける必要がないため、トレイ本体部が必要以上に大型化することによる洗浄液の浪費が抑えられ、塗布装置全体が大型化するのを抑えることができる。そして、トレイ本体部の洗浄液が液面センサにとって誤検知を生じやすい環境になった場合に、複数の液面センサの判定結果の組み合わせにより、正常な判定を行うことができる。

また、上記メンテナンストレイの具体的な態様としては、前記液面センサは、前記トレイ本体部の底壁部に取り付けられ、その底壁部から垂直に延びて設けられている構成にすることができる。

本発明によれば、メンテナンストレイのトレイ本体部の液面を検知する液面センサを備える場合でも、トレイ本体部が大型化するのを回避することができる。

本発明のメンテナンストレイを備えた塗布装置の側面図である。 上記塗布装置の正面図である。 メンテナンストレイをＸ軸方向から見た図である。 メンテナンストレイをＹ軸方向から見た図である。 液面センサを示す図であり、（ａ）は先端部分内を光が進む状態を示す図であり、（ｂ）は先端部分に照射された光が外部に屈折した状態を示す図である。 液面センサ１つのみで着色された洗浄液を検知させた実験結果をまとめた表である。 液面センサ２つ使用して着色された洗浄液を検知させた実験結果をまとめた表である。 従来のメンテナンストレイを備えた塗布装置を示す側面図である。 液面センサと塗布器との関係を示す図であり、（ａ）は、側方（Ｙ軸方向）から見た図、（ｂ）は上方（Ｚ軸方向）から見た図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明のメンテナンストレイを備える塗布装置の側面図、図２は、前記塗布装置の正面図、図３は、メンテナンストレイをＸ軸方向から見た図である。

図１〜図３に示すように、塗布装置１は、基板Ｗ上に所定パターンの塗布膜を形成するものであり、基板Ｗを載置するためのステージ２と、このステージ２に対し特定方向に移動可能に構成される塗布ユニット３とを備えている。

なお、以下の説明では、塗布ユニット３が移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。また、本実施形態では、塗布ユニット３が移動する例について説明するが、固定された塗布ユニット３に対してステージ２及びメンテナンスユニット４が移動するものであってもよい。

ステージ２は、ロボットハンド等により搬入された基板Ｗを載置するものである。このステージ２には、基板保持手段が設けられており、この基板保持手段により基板Ｗが保持されるようになっている。具体的には、ステージ２の表面に形成された複数の吸引孔が形成されており、この吸引孔に吸引力を発生させることにより基板Ｗをステージ２の表面に吸着させて保持できるようになっている。

また、塗布ユニット３は、基板Ｗ上に塗布液を吐出して塗布膜を形成するものである。この塗布ユニット３は、図１，図２に示すように、塗布液を吐出する塗布器３０と、この塗布器３０を保持するガントリ部３１とを有しており、Ｘ軸方向に移動可能に形成されている。具体的には、ステージ２のＹ軸方向端部には、Ｘ軸方向に延びるレールが設置されており、ガントリ部３１がこのレールにスライド自在に取り付けられている。そして、脚部３１ａにはリニアモータが取り付けられており、このリニアモータを駆動制御することにより、塗布ユニット３がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止できるようになっている。本実施形態では、ステージ２と、ステージ２の外側に設置されるメンテナンスユニット４とに移動できるようになっている。

また、ガントリ部３１は、Ｙ軸方向に離れて設けられる脚部３１ａと、これらの脚部３１ａを連結し、Ｙ軸方向に延びるビーム部３１ｂとで形成されており、脚部３１ａとビーム部３１ｂとでＸ軸方向から見て門型形状に形成されている。ガントリ部３１には、ビーム部３１ｂを昇降させる昇降機構が設けられており、昇降機構を作動させることによりビーム部３１ｂが脚部３１ａに対して昇降動作できるように形成されている。そして、ビーム部３１ｂには塗布器３０が取り付けられており、ビーム部３１ｂを昇降動作させることにより塗布器３０が基板Ｗに対して接離できるようになっている。これにより、塗布動作中には、ステージ２上の基板Ｗに対して適切な高さ位置に位置することができると共に、塗布器３０を洗浄する場合には、メンテナンスユニット４に対して適切な高さ位置に適宜調節できるようになっている。

また、塗布器３０は、塗布液を吐出して基板Ｗ上に塗布膜（膜パターン）を形成するものである。この塗布膜は、局所的な所定形状のパターンや一様な膜厚の矩形状の全面パターンも含まれる。本実施形態では、塗布器３０は、インクジェットヘッドが用いられており、複数のノズルがステージ２側に向く姿勢で設けられている。また、塗布器３０は、ビーム部３１ｂに沿ってＹ軸方向に移動できるように形成されている。したがって、ガントリ部３１をＸ軸方向に移動することにより塗布器３０がＸ軸方向に移動し、塗布器３０がビーム部３１ｂに沿ってＹ軸方向に移動することにより、ステージ２上の基板Ｗに対して所定位置にノズルを位置させることができる。すなわち、基板Ｗに対して塗布器３０を相対的に移動させて、設定された基板Ｗの着弾位置にノズルを正確に位置させることができる。そして、着弾位置でノズルから液滴を吐出させることにより、基板Ｗ上に一様な均一厚さの塗布膜が基板Ｗ全面、又は、所定の配線パターン等、精度よく形成することができるようになっている。

また、塗布装置には、塗布器３０をメンテナンスするためのメンテナンスユニット４が設けられている。このメンテナンスユニット４は、塗布器３０に対してメンテナンスを行うメンテナンストレイ４０を有している。このメンテナンストレイ４０は、ステージ２のＸ軸方向端部側に設けられており、このメンテナンストレイ４０上で塗布器３０の吐出不良を防止するために定期的なメンテナンスが行われる。具体的には、塗布器３０の一部を洗浄液内に浸漬させてノズルを洗浄するディッピング処理、ノズルから一定量の塗布液を吐出するブリード処理、フラッシング処理等が行われる。

メンテナンストレイ４０は、図３、図４に示すように、洗浄液を貯留するトレイ本体部４１を有している。トレイ本体部４１は、矩形平面形状の底壁部４１ａと、この底壁部４１ａから直交して鉛直方向に延びる側壁部４１ｂとを有しており、底壁部４１ａを側壁部４１ｂが囲うように固定されることにより、一方に開口する容器形状を有している。このトレイ本体部４１は、ボックス形状内に一定量の塗布液が収容できるように形成されている。そして、トレイ本体部４１は、一方向に延びる形状を有しており、長手方向寸法が塗布器３０の長手方向寸法（正確には、ノズルが配置されるノズル配置面３０ａの長手方向寸法）よりも大きくなるように形成されている。そして、トレイ本体部４１は、トレイ本体部４１の長手方向がＹ軸方向に一致するように配置されている。したがって、塗布器３０をトレイ本体部４１の位置で停止させ塗布器３０を下降させると、塗布器３０の下面部分（ノズル配置面部分）がトレイ本体部４１に収容され、トレイ本体部４１に貯留された洗浄液に塗布器３０の一部が浸漬できるようになっている。

また、トレイ本体部４１の長手方向端部には、洗浄液供給部４５と、オーバーフロー部４２とが設けられている。洗浄液供給部４５は、トレイ本体部４１に洗浄液を供給するものであり、配管がトレイ本体部４１の長手方向における側壁部４１ｂに接続されている。この配管は、洗浄液供給源に接続されており、この配管を通じて設定量の洗浄液がトレイ本体部４１に供給されるようになっている。

また、オーバーフロー部４２は、トレイ本体部４１に供給される洗浄液の液面を一定に保つためのものである。このオーバーフロー部４２は、洗浄液供給部４５に対して長手方向反対側に設けられており、トレイ本体部４１に収容される洗浄液の量が一定量を超えると排出されるようになっている。具体的には、オーバーフロー部４２は、側壁部４１ｂの一部を切り欠いて形成された切欠部４２ａによって形成されており、切欠部４２ａの下方部分がトレイ本体部４１に貯留される洗浄液の上限値になるように設定されている。したがって、洗浄液供給部４５からトレイ本体部４１に洗浄液が供給され、洗浄液が切欠部４２ａの下方部分に達すると、切欠部４２ａから洗浄液が流れ出ることにより、トレイ本体部４１に貯留される洗浄液の量が一定に保たれるようになっている。なお、切欠部４２ａから流れ出た洗浄液は、廃液トレイ４３に貯留され廃液ポート４４を通じて排出されるようになっている。

また、メンテナンストレイ４０は、液面センサ５を有しており、トレイ本体部４１の底壁部４１ａに取り付けられている。この液面センサ５は、トレイ本体部４１の洗浄液が設定量供給されているか否かを監視するものである。本実施形態では、液面センサ５には、光ファイバ式のセンサが使用されている。この光ファイバ式センサは、図５（ａ）に示すように、センサ本体５１から先端部分５２に向かって照射された光が先端部分５２で反射され、センサ本体５１内部の受光部５３で受光するようになっている。仮に、先端部分５２に液（本実施形態では洗浄液）が接触すると先端部分５２における光の屈折率が変化する。そのため、図５（ｂ）に示すように、センサ本体５１からの光が先端部分５２で反射されず、先端部分５２と洗浄液との界面で屈折して外部側（洗浄液側）に進むため、センサ本体５１内部の受光部５３で受光できなくなる。このように、センサ本体５１内部の受光部５３における受光量の変化により、先端部分５２で液が接触したことを検知することができるようになっている。

本実施形態では、光ファイバ式センサが２本設けられており（図３参照）、トレイ本体部４１の底壁部４１ａに取り付けられている。具体的には、液面センサ５は、先端部分５２を上側にして底壁部４１ａから垂直方向に延びる姿勢で設けられており、トレイ本体部４１の長手方向に並べて配置されている。そして、先端部分５２の高さ位置は、液面の上限値になるように設定されている。すなわち、先端部分５２は、切欠部４２ａから洗浄液が排出される液面高さ位置に設定されている。そのため、トレイ本体部４１に洗浄液が供給され上限値に達すると、液面センサ５の先端部分５２に洗浄液が接触することにより洗浄液の液面が検知され、トレイ本体部４１内に洗浄液が上限値まで供給されたことが検知されるようになっている。このように、液面センサ５は、トレイ本体部４１の内部に設けられており、トレイ本体部４１に洗浄液が供給されると、液面センサ５は洗浄液の浸漬範囲内になるように設けられている。

また、２つの液面センサ５は、それぞれ異なった検知感度に設定されている。すなわち、２つの液面センサ５の受光量の閾値が異なるように設定されており、さらにそれぞれ検知条件も異なるように設定されている。具体的には、一方の液面センサ５（液面センサ５ａという）は、他方の液面センサ５よりも受光量の閾値が低く設定されており、閾値よりも小さい受光量で反応するように設定されている。また、他方の液面センサ５（液面センサ５ｂという）は、液面センサ５ａの閾値よりも高く設定されており、閾値よりも大きい受光量で反応するように設定されている。これら液面センサ５ａ、液面センサ５ｂにより洗浄液に色が着色した場合でも精度よく液面を検知することができる。なお、液面センサ５ａ、液面センサ５ｂは、それぞれ区別する必要がない場合は、単に液面センサ５と称す。

通常、ディスプレイに使用されるカラーフィルタ、量子ドット基板Ｗは、基板Ｗ上に有色インクを塗布して製造される。そのため、塗布器３０がメンテナンストレイ４０上でメンテナンス処理が行われると、トレイ本体部４１の洗浄液が着色される。そして、洗浄液が着色された状態では、着色された洗浄液自体が光を反射する。そのため、センサ本体５１から先端部分５２に向かって照射された光が先端部分５２で屈折して外部側（洗浄液側）に進んだ場合でも、洗浄液の色によっては、その光がインクの色によって反射され、反射された光が受光部５３で受光される。その結果、トレイ本体部４１に洗浄液が貯留されている場合でも、着色された洗浄液によって反射された光の受光量が閾値を超えることにより洗浄液が上限値に達していないと判断される問題が発生する。この問題を設定の異なる液面センサ５を２つ使用することにより解消することができる。

ここで、図６の表は、液面センサ５ａのみで着色された液を検知させた実験結果である。液面センサ５ａは、受光量の閾値が３００ルクスに設定され、閾値より小さい場合にＯＮするように設定されている。すなわち、トレイ本体部４１に洗浄液が貯留されていない場合の受光量を基準に、その受光量に満たない値を閾値として設定している。そして、液面センサ５ａがＯＮのときに、トレイ本体部４１に洗浄液が貯留されていると判断される。

トレイ本体部４１に洗浄液がない状態では、液面センサ５ａの受光部５３における受光量が４００ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＦＦとなり、トレイ本体部４１に洗浄液なしと判定される。

トレイ本体部４１に無色透明の洗浄液を供給したところ、液面センサ５ａの受光部５３における受光量が２００ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＮになる。したがって、トレイ本体部４１に洗浄液が存在すると判定される。

トレイ本体部４１に赤色に着色された洗浄液を供給したところ、液面センサ５ａの受光部５３における受光量が２０ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＮになる。したがって、トレイ本体部４１に洗浄液が存在すると判定される。

トレイ本体部４１に白色に着色された洗浄液を供給したところ、液面センサ５ａの受光部５３における受光量が９００ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＦＦになる。すなわち、この場合は、実際にはトレイ本体部４１に洗浄液は存在するものの、トレイ本体部４１に洗浄液は存在しないと判定され誤判定が生じる。すなわち、トレイ本体部４１の洗浄液が白色に着色された場合には、着色された洗浄液によって反射された光が受光部５３で受光されてしまうことにより、トレイ本体部４１に洗浄液が貯留されている場合でも、洗浄液が上限値に達していないと判断され、洗浄液の供給が停止されないという問題が生じる。

次に、図７の表は、２つの液面センサ５を用いて着色された液を液面センサ５で検知させた実験結果である。本実施形態では、液面センサ５ａは、受光量の閾値が３００ルクスに設定され、閾値以下でＯＮするように設定されている。液面センサ５ｂは、受光量の閾値が６００ルクスに設定され、閾値以上でＯＮするように設定されている。すなわち、トレイ本体部４１に洗浄液が貯留されていない場合の受光量を基準に、その上下の受光量を閾値として設定している。そして、どちらかの液面センサ５がＯＮになればトレイ本体部４１に洗浄液が存在すると判定する。この設定条件で、図６の場合と同様に、トレイ本体部４１が洗浄液なしの場合、洗浄液の色が無色の場合、赤色の場合、白色の場合について、それぞれ液面が検知できるか否か実験を行った。

トレイ本体部４１に洗浄液がない状態では、液面センサ５の受光部５３における受光量が４００ルクスであるため、液面センサ５ａ、液面センサ５ｂ共にＯＦＦとなりトレイ本体部４１に液面は検知されず、洗浄液なしと判定される。

トレイ本体部４１に無色透明の洗浄液を供給したところ、液面センサ５の受光部５３における受光量が２００ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＮになり、液面センサ５ｂはＯＦＦになる。したがって、トレイ本体部４１に洗浄液が存在すると判定される。

トレイ本体部４１に赤色に着色された洗浄液を供給したところ、液面センサ５の受光部５３における受光量が２０ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＮになり、液面センサ５ｂはＯＦＦになる。したがって、トレイ本体部４１に洗浄液が存在すると判定される。

トレイ本体部４１に白色に着色された洗浄液を供給したところ、液面センサ５の受光部５３における受光量が９００ルクスであるため、液面センサ５ａはＯＦＦになり、液面センサ５ｂはＯＮになる。したがって、トレイ本体部４１に洗浄液が存在すると判定される。このように、検知感度の異なる２つの液面センサ５を用いることにより、洗浄液が着色された場合であっても誤検知することなく洗浄液の液面を検知することができる。

以上より、本実施形態におけるメンテナンストレイ４０によれば、液面センサ５がトレイ本体部４１に貯留された洗浄液の浸漬範囲内に設けられているため、メンテナンストレイ４０が塗布装置に設けられた場合でも、塗布器３０の移動により液面センサ５と塗布器３０とが衝突するのを回避することができる。したがって、従来のように、液面センサ５が塗布器３０の走査領域から外れる位置に配置されることによるトレイ本体部４１の延長部分を設ける必要がないため、トレイ本体部４１を必要以上に大型化するのを抑えることができ、塗布装置全体が大型化するのを抑えることができる。そして、トレイ本体部４１の洗浄液が液面センサ５にとって誤検知を生じやすい環境になった場合に、複数の液面センサ５の判定結果の組み合わせにより、正常な判定を行うことができる。

また、上記実施形態では、液面センサ５を２つ設ける例について説明したが、検知感度の異なる液面センサ５を２つ以上設けて着色された洗浄液を検出するものであってもよい。

また、上記実施形態では、トレイ本体部４１の底壁部４１ａから垂直方向に延びて設ける例について説明したが、トレイ本体部４１の側壁部４１ｂに設けるものであってもよい。この場合、洗浄液の上限位置が液面センサ５の先端部分５２の位置になるように設けることにより、洗浄液の液面を検出することができる。

また、上記実施形態では、塗布器３０としてインクジェット方式を例に説明したが、インクジェット方式に限らず、スリットノズルを有する塗布器３０であってもよい。すなわち、洗浄液でメンテナンスを行うことにより、着色された洗浄液の液面を検知する必要のあるメンテナンスユニット４であれば適用することができる。

１ 塗布装置
２ ステージ
３ 塗布ユニット
４ メンテナンスユニット
５ 液面センサ
３０ 塗布器
４０ メンテナンストレイ
４１ トレイ本体部
４１ａ 底壁部
４１ｂ 側壁部
４２ オーバーフロー部
４２ａ 切欠部

Claims (2)

1. 塗布液を吐出する塗布器のメンテナンスを行うメンテナンストレイであって、
   所定量の洗浄液が貯留されるトレイ本体部と、
   前記トレイ本体部に貯留された洗浄液の液面を検知する液面センサと、
   を有しており、
   前記液面センサは、前記トレイ本体部に貯留された洗浄液の浸漬範囲内に設けられ、洗浄液に浸漬された状態で洗浄液の液面を検知するように形成されており、
   前記液面センサは、少なくとも２つ設けられ、２つの液面センサの閾値が異なるように設定されており、さらにそれぞれ検知条件も異なるように設定されている
   ことを特徴とするメンテナンストレイ。
2. 前記液面センサは、前記トレイ本体部の底壁部に取り付けられ、その底壁部から垂直に延びて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のメンテナンストレイ。

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