KR101540350B1 - 잉크젯 헤드의 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 도포 장치에 있어서의 클리닝 방법, 노즐 검사 방법, 도포 제어 방법 및 성막 방법에 관한 것으로서, 본 발명은, 잉크젯 헤드를 유닛 부재로 덮고, 유닛 부재에 흡인력을 작용하게 함으로써, 세정액을 소정 시간 분사하고, 잉크젯 헤드와 유닛 부재를 약간 이격시킨 상태에서, 흡인력을 작용시켜 건조시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법, 토출 작업 후, 유로에 충전된 토출용 액재를 저휘발성의 치환재로 치환하고, 토출 작업을 개시하기 직전로 치환재를 토출용 액재로 재치환하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 제어 방법, 잉크젯 헤드로부터 분사한 액재를 착탄(着彈) 부분과 비착탄 부분의 반사율이 상이한 검사용 부재에 착탄시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 검사 방법, 전(前) 공정에서 분사한 공작물 상의 액적이 유동되지 않을 정도로 건조시키는 것을 기다려, 전 공정에 의해 착탄된 액재의 액적에 접촉 내지 일부가 겹치는 위치에 액재를 분사하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 성막 방법을 제공한다.

Description

잉크젯 헤드의 검사 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTING INK-JET HEAD}

본 발명은, 잉크젯 기록 헤드(이하 「잉크젯 헤드」라고 함)을 구비한 잉크젯 도포 장치에 있어서의 클리닝 방법, 노즐 검사 방법, 도포 제어 방법 및 성막 방법에 관한 것이며, 특히, 잉크젯 헤드의 노즐면 및 그 주변에 부착된 오염, 칩, 찌꺼기 등을 제거하기 위한 클리닝 방법, 노즐 검사 방법, 도포 제어 방법 및 성막 방법에 관한 것이다.

그리고, 본 명세서에 있어서의 잉크젯 헤드는, 특히 한정하지 않는 한, 단일 또는 복수 개의 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 말하는 것으로 한다.

잉크젯 기록 장치에 있어서, 고품질의 기록 품위를 유지하기 위해서는, 잉크젯 기록 헤드의 잉크 토출면에 남는 잉크나 찌꺼기 등을 제거할 필요가 있다.

특허 문헌 1에는, 와이핑 블레이드를 헤드의 잉크 토출면에 대향시켜 제거 동작을 행함으로써 클리닝하는 방법에 있어서, 클리닝의 성능을 올리기 위해 와이핑 블레이드의 재질, 각도, 접촉시키는 방법 등에 대한 연구가 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 토출구에 대하여 상기 블레이드의 클리닝의 회복 조작 방향의 하류 측에 잉크 흡수용 슬릿을 형성하고, 상기 블레이드에 의해 닦아낸 잉크를 복수 개의 토출구에 평행하게 슬릿형으로 형성된 흡인구를 가진 잉크 흡수용 슬릿에 의해 상기 잉크를 빨아 들임으로써 성능을 올리는 방법 등이 개시되어 있다.

특허 문헌 3에는, 스프레이 노즐로부터 잉크젯 헤드의 노즐 및 그 주변에 분사하여 상기 노즐면의 세정을 행한 후, 잉크젯 헤드의 노즐 및 그 주변에 부착되어 있는 세정액을 블레이드에 의해 닦아내는 것 등이 개시되어 있다.

특허 문헌 4에는, 소정 피치로 배열되는 복수 개의 노즐을 가지는 잉크젯 헤드를, 기판에 대하여 상대적으로 이동시켜 상기 노즐로부터 배향막의 액적(液滴)을 상기 기판 상에 토출하는 방법에 있어서, 상기 잉크젯 헤드의 상기 기판에 대하여 상대적으로 이동하는 방향이 상기 기판에 격자형으로 구성되는 화소의 배열 방향에 대하여 소정 각도 경사져 있는 것을 특징으로 하는 배향막의 액적 토출 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 5에는, 일정 간격으로 배열된 복수 개의 노즐을 각각 가지는, 단일 또는 복수 개의 잉크젯 헤드를 구비하는 헤드 지지 구조체와, 복수 개의 상기 노즐의 배열 방향과 직교하는 방향으로, 복수 개의 상기 노즐과의 사이에서, 상대적으로 이동할 수 있는 기판 반송 테이블을 가지는 기판 반송 기구를 포함하고, 복수 개의 상기 노즐로부터 박막 형성용 용액을 상기 기판 반송 테이블에 탑재된 기판의 표면 상에 분사하여 도포하여 박막을 형성하는 비접촉 방식의 박막 형성 장치에 있어서, 적어도 상기 기판 반송 테이블, 잉크젯·헤드, 및 상기 헤드 지지 구조체를 내부에 포함하는 분사 도포 성막실로서의 진공조와 감압 분위기 하에서 분사 도포 성막을 행하기 위해 상기 진공조의 내부를 감압으로 하는 감압 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치가 개시되어 있다.

특허 문헌 6에는, 잉크젯 노즐을 사용하여 배향막 재료를 액적에 의해 착탄(着彈)시키고, 이 착탄된 액적 패턴으로부터 상기 잉크젯 노즐의 비정상을 검사하는 검사 공정과, 이 검사 공정에서 액적 패턴이 소정 범위 내에 있을 때, 상기 잉크젯과 기판을 대향시키고, 이 기판 상에 상기 잉크젯 노즐을 사용하여 배향막 재료를 액적에 의해 착탄시켜 이루어지는 배향막의 성막 공정을 포함하는 배향막 형성 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 7에는, 기판의 패턴 형성 영역에 대하여 액적 토출 헤드로부터 액체 재료를 토출하는 공정을 포함하는 디바이스의 제조 방법에 있어서, 상기 패턴 형성 영역 이외의 소정 영역에 대하여 상기 액체 재료를 토출하는 브러싱 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 제2004-291364호 공보

특허 문헌 2: 일본 공개 특허 제2004-42571호 공보

특허 문헌 3: 일본 공개 특허 제2002-19132호 공보

특허 문헌 4: 일본 공개 특허 제2006-320839호 공보

특허 문헌 5: 일본 공개 특허 제2006-289355호 공보

특허 문헌 6: 일본 공개 특허 제2006-058772호 공보

특허 문헌 7: 일본 공개 특허 제2003-282245호 공보

본 발명은, 후술하는 기술적 과제를 해결할 수 있는 잉크젯 도포 장치에 있어서의 클리닝 방법, 노즐 검사 방법, 도포 제어 방법 및 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명은, 잉크젯 헤드의 세정 영역을 세정액 공급구 및 흡인구를 가지는 유닛 부재로 덮고, 흡인구로부터 흡인력을 작용하게 함으로써, 흡인구와 대향하는 세정액 공급구로부터 세정 영역에 세정액을 분사하여 세정하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법이다.

제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 세정 후, 잉크젯 헤드와 유닛 부재를 약간 이격시키고, 유닛 부재에 흡인력을 작용하게 함으로써 잉크젯 헤드의 세정 영역을 건조시키는 것을 특징으로 한다.

제3 발명은, 제1 또는 제2의 발명에 있어서, 세정액에 액재(液材)를 용해시키는 요소를 가지는 용매로 이루어지는 액체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

제4 발명은, 잉크젯 헤드가 구비한 노즐로부터 분사한 액재를 검사용 부재에 착탄(着彈)시키고, 착탄된 액적 패턴에 기초하여 상기 노즐의 비정상을 검사하는 잉크젯 헤드의 검사 방법으로서, 상기 검사용 부재가, 액재의 착탄 부분과 비착탄 부분의 반사율이 상이한 소재에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 검사 방법이다.

제5 발명은, 제4 발명에 있어서, 상기 검사용 부재가, 액재의 착탄에 의해 용해되는 필름인 것을 특징으로 한다.

제6 발명은, 잉크젯 헤드로부터의 토출 작업 후, 잉크젯 헤드 내의 유로에 충전된 토출용 액재를 저휘발성의 치환재로 치환하고, 토출 작업을 개시하기 직전에 치환재를 토출용 액재로 재치환하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 제어 방법이다.

제7 발명은, 제6 발명에 있어서, 치환재에 액재를 용해시키는 요소를 가지는 용매로 이루어지는 액체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

제8 발명은, 복수의 분사 공정에 의해 제막(製膜)을 행하는 잉크젯 제막 방법으로서, 전(前) 공정에서 분사한 공작물 상의 액적이 유동(流動)되지 않을 정도로 건조시키는 것을 기다려, 전 공정에 의해 착탄된 액재의 액적에 접촉 내지 일부가 겹치는 위치에 액재를 분사하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 제막 방법이다.

제9 발명은, 제8 발명에 있어서, 분사 공정의 횟수를 증가시켜, 1회의 분사량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

제10 발명은, 제8 또는 제9의 발명에 있어서, 막에 의해 배선 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

(1) 잉크젯 헤드의 클리닝에 있어서, 블레이드 등의 고체물이 잉크젯 헤드의 노즐 및 그 주변에 접촉되지 않기 때문에, 마모분이 발생되지 않아, 잉크젯 헤드를 클리닝하는 것이 가능해진다.

또한, 세정액을 사용하므로, 잉크 등의 액재가 건조한 경우 등에 있어서도, 강력한 세정력을 가지고 클리닝을 행할 수 있다.

또한, 작업 시간을 단축할 수 있어 염가로 제작할 수 있는 특징도 있다.

(2) 잉크젯 헤드 노즐의 문제점을 높은 시인성을 가지고 검출하는 것을 가능하게 하고, 특히, 투명한 액재에 있어서, 시인성을 현저하게 높이는 것이 가능하다.

(3) 잉크젯 헤드의 도포 제어에 있어서의 과제가 해결되어, 안정된 토출 동작이 가능해진다. 특히, 휘발성이 높은 액재에는 효과가 높다

(4) 잉크젯에 의한 성막에 있어서, 종래 방법과 비교하여 면 전체로서의 두께차를 작게 할 수 있다.

도 1a는 실시예 1에 관한 클리닝 기구를 구비한 장치의 전체 개략 평면도이다.
도 1b는 실시예 1에 관한 클리닝 기구를 구비한 장치의 전체 개략 측면도이다.
도 2는 실시예 1의 클리닝 기구의 한 형태를 나타낸 개요 설명도이다.
도 3은 실시예 1의 클리닝 기구의 다른 형태를 나타낸 개요 구성도이다.
도 4a는 실시예 1에 관한 세정 유닛의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4b는 실시예 1에 관한 세정 유닛의 개략 구성을 나타낸 측면 단면도이다.
도 5는 실시예 1에 관한 세정 유닛에 의한 세정 공정 및 건조 공정의 설명도이다.
도 6은 실시예 1에 관한 잉크젯 헤드의 세정 공정 및 건조 공정의 흐름도이다
도 7은 실시예 1에 관한 노즐 검사 기구의 설명도이다.
도 8은 잉크젯 헤드의 도포 제어의 실시 순서를 나타낸 흐름도이다.
도 9는 잉크젯 헤드의 작동을 설명하기 위해 간략화한 개념 구성도이다.
도 10은 도 9의 구성에서의 잉크젯 헤드의 전처리 작동의 설명도이다.
도 11은 도 9의 구성에서의 잉크젯 헤드의 후처리 작동의 설명도이다.
도 12는 종래의 후막 형성 방법과 본 발명의 후막 형성 방법의 대비 설명도이다.
도 13은 본 발명의 제막 방법에 의해 형성 가능한 배선 패턴이다.
도 14는 실시예 2에 관한 유지보수 기구의 구성도이다.
도 15는 실시예 2에 관한 색킹·플러싱 유닛을 투과적으로 나타낸 측면도이다.
도 16은 실시예 2에 관한 기기의 종류로부터 출력되는 신호 파형이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
2: 액재, 3: 세정액, 4: 사용이 끝난 세정액(폐액), 5: 부압, 6: 노즐, 7개폐 기구, 8: 신호 발생 장치, 9: 연통 부재, 10: 잉크젯 헤드, 11: 액재 토출면, 12a, 12b: 액재 보틀, 13: 세정액 보틀, 14: 공작물 테이블, 15: 퍼스널 컴퓨터(PC), 16: 조작 데스크, 19: 압력 공급 펌프, 20: 세정 유닛, 21: 액받이부, 22: 배출 밸브, 23: 클리너 립, 24: 저부 흡인구, 25: 세정액 공급구, 26: 세정액 회수구, 28: 개구, 31a, 31b: 세정액 노즐 전자 밸브, 32a, 32b: 사이드 노즐 대기 개방 밸브, 33: 공급 밸브, 34a, 34b: 부압용 전자 밸브, 35: 세정액 공급 밸브, 36: 재료 전환 밸브, 37: 이젝터, 38: 레귤레이터, 40: 폐액 탱크, 41: 수동 콕, 51: 개폐 전자 밸브, 52: 만량 센서, 61: 접촉 부재, 62: 프레임, 63: 지지 부재, 64: 장착 부재, 66: 조인트, 71: 실액, 72: 검사용 필름, 73: 플레이트, 74: 촬상 장치, 75: 반사 조명, 76: 투과 조명, 77: 촬상 장치의 시야, 78: 착탄된 실액, 81: 이송용 롤러, 82: 권취용 롤러, 101: 잉크젯 헤드 제어 박스, 102: 색킹·플러싱 유닛, 103: 캡핑 유닛, 104: 화상 카메라, 105: 액재 전환 유닛, 106: 잉크젯 제어 기판, 107: 액재 탱크, 108: 비상 정지 스위치, 109: 베이스 플레이트, 110: 빔, 112: 각종 공압 기기, 113: 유틸리티 박스, 114: 제어 박스, 121: X축 이동 기구, 122: Y축 이동 기구, 123: Z축 이동 기구, 124: θ축 회동 기구, 125: Hθ축 회동 기구, 151: 제1 밸브, 152: 제2 밸브

본 발명은, 잉크젯 도포 장치에 관한 다음의 4가지 기술 사상에 따른 것이다.

(1) 클리닝 방법 및 기구

[i] 과제

제1 기술 사상은, 잉크젯 헤드의 사출면(射出面)에 부착되는 액적(液滴)의 제거 능력이 낮은 것을 개선하는 것을 과제로 한다.

또한, 종래의 클리닝 기구는 사이즈가 크기 때문에, 새로운 소형화를 목표로 하는 것도 해결해야 할 과제이다.

또한, 종래와 같이 하드한 블레이드를 사용하지 않고 클리닝을 행하는 것도 해결해야 할 과제이다. 블레이드가 잉크젯 헤드의 노즐이나 그 주변 부분에 접촉되면, 마모분이 발생하는 문제가 있기 때문이다. 마모분이 발생하면, 노즐의 눈막힘 원인으로 되어, 주변 환경을 오염시킨다는 문제가 있다. 또한, 마모분이 발생할 우려가 있으면, 클린룸 내에서의 사용은 제한된다.

[ii] 요지

잉크젯 헤드 사출면에 부착된 액재를 제거하는 데는, 부착된 액재에, 액재를 용해하는 세정액(세정제)을 접촉시켜, 세정액에 의해 액재를 용해시키는 것이 효과적이다.

또한, 상기 사출면에는 액재를 사출하는 사출구가 형성되지만, 그 주변을 균일하게 세정액에 접촉시키는 것이 중요하다. 이것은, 사출면에 복수 개의 사출구를 가지는 잉크젯 헤드에 있어서 특히 중요하다.

제1 기술 사상은, 잉크젯 헤드 사출면의 일단으로부터 공급된 세정액이, 상기 사출면의 표면을 유동하여, 세정액이 공급되는 단으로부터 가장 먼 일단으로부터 회수하는 것이다. 세정액을 사용하여 사출면의 단으로부터 사출면에 부착된 액재를 용해하면서, 사출면의 역단(逆端)까지 유동하는 것에 의해, 사출면을 균일하게 보다 효율적으로 클리닝할 수 있다.

바람직하게는, 사출면의 일단의 복수 위치로부터 세정액을 사출면에 공급하고, 역단의 복수 위치로부터 세정액을 회수한다. 여기서, 세정액을 공급하는 위치의 수는, 세정액을 회수하는 위치의 수와 같을 필요는 없다.

보다 바람직하게는, 잉크젯 헤드 사출면의 길이 방향 측의 일단으로부터 세정액을 공급하고, 동일하게 사출면 길이 방향 측의 역단으로부터 세정액을 회수한다. 잉크젯 사출면을 세정액이 유동하는 거리가 짧아져, 세정 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다.

복수 개의 사출구를 가지는 잉크젯 헤드와 같이, 사이즈가 커지는 유닛에도 유효하다.

또한, 세정한 사출면은, 세정액에 의해 젖어 있지만, 대기 시간을 짧게 하기 위해서는 건조시키는 것이 바람직하다. 세정한 사출면의 건조 수단으로서는, 자연 건조 또는 에어 블로우에 의한 건조가, 사출면의 오염을 방지할 수 있으므로 바람직하다.

이상으로부터, 잉크젯 헤드 사출면에 액적의 부착이 없어지면, 잉크젯 헤드로부터 사출되는 액적의 양 정밀도 및 액적의 공작물 상의 착탄 위치 정밀도가 향상된다.

바람직한 모드의 세정액은, 잉크를 용해시키는 요소를 가지는 무색 용매(예를 들면, 잉크를 용해시키고 있는 주성분의 용매)로 구성된다.

그런데, 일반적으로 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크는, 염료계 또는 안료계로 분류할 수 있다. 염료란, 캐리어 매체에 의해 분자로서 분산 또는 용매화하는 착색제이다. 캐리어 매체는, 실온에서 액체 또는 고체이다. 통상 사용되는 캐리어 매체는 물 또는 물과 유기 공용매와의 혼합물이다. 물을 주성분으로 하고, 여기에 착색제 및 눈막힘 방지 등의 목적에서 글리세린 등의 습윤제를 함유한 것이 일반적이다. 캐리어 매체로서 물이 사용되는 경우, 일반적으로 그와 같은 잉크에는 내수 견뢰성(堅牢性)이 낮다는 문제점도 있다.

안료란, 캐리어 매체에 불용이지만, 소립자의 형태로 분산 또는 현탁되어 있고, 자주 응집 및 침전되지 않도록 분산제의 사용에 의해 안정화되어 있는 착색제이다. 이와 같은 화합물은 많이 알려져 있고, 예를 들면, 유기 안료나 카본 블랙 등의 안료를 계면활성제나 분산제를 사용하여 미립자화하여, 물 등의 매체 중에 분산시킴으로써 착색제로서 사용하는 안료 잉크 등이 있다.

본 기술 사상은, 염료계 또는 안료계에 관계없이 적용할 수 있다. 잉크의 점도는, 수십 cps 정도의 저점도의 것이 주류이지만, 비상(飛翔) 토출할 수 있는 것이면, 수백 cps 정도의 중점도 이상의 것에도 적용할 수 있다.

그리고, 본 기술 사상은, 프린트 기판에서의 배선 패턴 인쇄, 미소 부품에의 윤활제의 도포, 옥외 내광성 표시 재료 인쇄, UV 경화 잉크 인쇄 등에 사용하는 기능성 잉크에도 적용할 수 있다.

[iii] 실시 순서

잉크젯 헤드의 클리닝은, A ~ D 공정의 순으로 행해진다(도 6 참조). 그리고, 「B. 세정 작업」은, 도 3에 기재된 구성에 있어서의 순서의 예를 설명한다.

《A. 잉크젯 헤드의 클리닝 기구에의 세트》

잉크젯 헤드(10)와 클리닝 기구의 세정 유닛(20)을 접촉시킨다. 즉, 잉크젯 헤드(10)의 하면을, 세정 유닛(20)의 중앙부에 오목형으로 형성된 액받이부(21)를 덮도록 세정 유닛(20) 상면과 접촉시킨다. 클리너 립(23)이 잉크젯 헤드(10)의 하면과 세정 유닛(20) 상면의 접촉면이 된다.

《B. 세정 작업》

1) 세정액 노즐 전자 밸브(31a, 31b)를 열어, 상기 전자 밸브(31a, 31b)를 통하여 접속된 유로를 연통시킨다.

2) 사이드 노즐 대기 개방 밸브(32a, 32b)에 의해, 대기와의 연통을 차단하고, 상기 개방 밸브(32a, 32b)를 통하여 접속되는 유로를 연통되는 위치로 한다(개방 밸브(32a)에 의해 세정 유닛(20)과 전자 밸브(31a)를 연통시키고, 개방 밸브(32b)에 의해 전자 밸브(31b)와 배출 밸브(22)를 연통시킨다).

3) 배출 밸브(22)에 의해, 이젝터(37)와 세정 유닛(20)의 액받이부(21)를 연통시키는 동시에, 부압용 전자 밸브(34a, 34b)를 연다

4) 상기 3)까지의 공정에 의해, 세정 유닛(20)의 유로에, 이젝터(37)에 의한 부압이 작용하고, 세정액 보틀(13) 내에 저류된 세정액이, 세정 유닛(20)에 공급된다.

5) 세정 유닛(20)에 공급된 세정액은, 세정액 공급구(25)로부터 잉크젯 헤드(10)에 공급된다. 세정액 공급구(25)는, 잉크젯(10) 하면의 외주와 근접하여 형성되어 있고, 세정액 공급구(25)로부터 배출된 세정액이 잉크젯 헤드(10) 하면의 외주단 근방에 효율적으로 공급된다.

6) 잉크젯 헤드(10)의 하면에 공급된 세정액은, 잉크젯 헤드(10)의 하면을 흐르고, 잉크젯(10) 하면의 세정액 공급 측과는 역단 근방에 형성된 세정액 회수구(26)로부터 다시 세정 유닛(20)에 회수되거나, 세정액 회수구(26)에 도달하기 전에 잉크젯 헤드(10) 하면으로부터 이격되고, 세정 유닛(20)의 액받이부(21)에 회수된다. 액받이부(21)는 배출 밸브(22)와 연통되어 있지만, 배출 밸브(22)는, 배출 밸브(22)를 통한 다른 유로와 액받이부(21)와의 연통을 차단하는 위치에 있으므로, 액받이부(21)에는 세정액이 모인다.

세정액 회수구(26)로부터 세정 유닛(20)에 유입된 세정액은, 배출 밸브(22) 및 이젝터(37)를 통하여, 폐액 탱크(40)에 회수된다.

7) 세정이 충분히 행해진 후에, 세정액 노즐(31a, 31b)을 닫고, 부압용 전자 밸브(34a, 34b)를 닫고, 사이드 노즐 대기 개방 밸브(32a, 32b)를 대기와 연통하도록 위치시킨다. 이로써, 세정액의 세정 유닛(20)으로의 공급을 정지하고, 액받이부(21)의 압력이 부압(負壓)으로부터 대기압으로 시프트한다.

《C.잉크젯 헤드의 클리닝 기구로부터의 이탈》

잉크젯 헤드(10) 하면을 세정 유닛(20) 상면으로부터 이격시켜, 잉크젯 헤드(10) 하면과 세정 유닛(20) 상면과의 사이에 간극을 형성한다. 이 간극은, 계속하여 행해지는 건조 작업을 행하기 위해, 적당한 기류가 생기는 거리로 한다.

《D.건조 작업》

1) 폐액 탱크(40)와 세정 유닛(20)이 연통되도록 배출 밸브(22)를 전환하여, 부압용 전자 밸브(34a, 34b)를 연다.

2) 이로써, 세정 유닛(20)의 액받이부(21)와 폐액 탱크(40)가 연통되고, 또한 액받이부(21)에는 부압이 작용하기 때문에, 액받이부(21)에 저류된 세정액이 폐액 탱크(40)에 유동하고, 폐액으로 된 세정액이 폐액 탱크(40)로 회수된다.

3) 또한, 잉크젯 헤드(10) 하면과 세정 유닛(20) 상면 사이에는, 간극이 형성되어 있고, 상기 간극으로부터 액받이부(21)의 부압을 상쇄하기 위해 대기가 액받이부(21)에 유입된다. 이 간극을 흐르는 대기는, 잉크젯 헤드(10) 하면에 부착된 세정액이 적하(滴下)되도록 즉 방울져 떨어지도록 작용하고, 적하된 세정액은 액받이부(21)에 낙하하여 폐액 탱크(40)에 회수된다. 그리고, 잉크젯 헤드(10) 하면과 세정 유닛(20)과의 거리를 조정함으로써, 기류(부압력)를 조정해도 된다.

4) 액받이부(21)에 저장된 세정액이 폐액 탱크(40)에 회수된 후에도, 이 상태를 유지하면, 상기 간극을 유동하는 공기가, 잉크젯 헤드(10) 하면을 건조시키도록 작용한다. 잉크젯 헤드(10)의 하면에는, 액재가 사출되는 사출구가 형성되어 있지만, 상기 하면에 다른 물질이 접촉되지 않게 하고 건조시키는 것이 가능하므로, 상기 사출구를 양호한 클린 상태로 유지할 수 있다.

5) 잉크젯 헤드(10)의 하면이 충분히 건조된 후에, 부압용 전자 밸브(34a, 34b)를 폐지(閉止) 위치로 작동시켜, 세정 유닛(20)의 액받이부(21)로의 부압 공급을 정지한다.

6) 그 후에, 공급 밸브(33)를 작동시키고, 잉크젯 헤드(10)와 액재 공급 보틀(12)을 연통시켜, 액재가 잉크젯 헤드(10)에 공급될 수 있도록 액재 유로를 정돈한다.

[iv] 효과

이상에서 설명한, 제1 기술 사상에 의하면, 세정액에 의해 클리닝을 행하므로, 마모분을 발생시키지 않는다.

또한, 부압의 작용으로 세정액을 분사한다는 원리이므로, 잉크젯 헤드가 세정 유닛과 밀착되어 있지 않으면 세정액이 공급되지 않는다. 따라서, 만일 잉크젯 헤드와 세정 유닛이 이격되어 버려도, 진공 파괴에 의해 세정액의 공급이 정지되어, 세정액이 세정 유닛 밖으로 분출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 건조 작업도 부압의 작용으로 행하므로, 세정 유닛의 외부가 세정액에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

(2) 노즐 검사 방법 및 기구

[i] 과제

종래, 잉크젯 도포 장치에 있어서는, 잉크젯 방식이므로 노즐의 고장이나 노즐의 방향, 노즐에서의 액재의 막힘이라는 것이 원인이며, 필요한 부분에 필요한 양의 액적을 적절히 도포할 수 없다는 과제가 있었다.

또한, 특허 문헌 6과 같이 검사용 필름에 액재를 적하하는 검사 방법에 있어서는, 착탄 후, 화상 인식 카메라에 도달하기까지 액적의 형상이 무너져 버리므로, 액적의 형상을 화상 인식해도, 양호한 정밀도로 검사를 행할 수 없었다.

[ii] 요지

제2 기술 사상은, 특허 문헌 6과 같이 검사용 부재(피착체)에 액재를 적하하는 것에 의해 노즐 검사를 행하는 것이다. 특허 문헌 6과의 상위점은, 도포된 액재(액적)에 주목하는 것이 아니라, 피착체의 액재가 도포된 부분과 그 이외의 부분을 대비하는 것에 있다.

최선의 형태의 본 발명은, 피착체를 용해성을 나타내는 재질의 검사용 필름으로 구성한다. 이로써, 시인성이 좋지 않은 투명한 액재에 대해서도, 상기 액재가 착탄된 부분이 용해되어, 검사용 필름에 탁함이 생긴다(투명도가 변경되거나, 불투명하게 된다). 그러므로, 착탄된 부분의 시인성이 높아, 착탄된 부분의 검출이 용이해진다. 특히, 투명도가 높은 액체 재료를 사용한 경우의 효과는 현저하다.

액재가 착탄되는 피착체(被着體)는, 사출하는 액재에 따라 적당히 선택되지만, 중요한 것은, 액재의 착탄 부분의 반사율이 변경되는 것에 있다. 피착체의 착탄 부분이 용해되면 난반사 등에 의해 반사율이 변경되므로, 화상 처리에 의해 착탄 부분을 양호한 정밀도로 추출할 수 있다. 착탄에 의해 반사율이 변경되는 피착체와 액재의 조합이면 바람직하고, 액재가 피착체에 스며드는 모드라도 된다. 액재가 피착체에 스며드는 모드는, 용제를 주성분으로 하지 않는 액체 재료, 예를 들면, 물을 용매로 하는 액체 재료에 있어서 특히 효과적이다.

피착체는, 액재의 착탄 순간부터 신속하게 용해되는 것(또는 스며드는 것)이 바람직하다. 피착체의 상면에 착탄된 액재가 유지되는 시간이 길면, 착탄 흔적 직경이 커져 버리기 때문이다. 바람직하게는, 용해 시에 퍼지는 재질이 아니고, 아래쪽으로 빠지도록 녹아들어가는(또는 스며드는) 재질의 피착체를 사용한다. 예를 들면, 톨루엔을 용매로 하는 액체 재료에는, 폴리스티렌계의 필름이 바람직하다. 피착체는, 액재의 착탄에 의해 피착체의 배면까지 용해가 도달하지 않는 두께로 하는 것이 바람직하다.

피착체는 투명한 것으로 하는 것이 바람직하지만, 반드시 투명할 필요는 없고, 착색되어 있어도 된다. 중요한 것은, 착탄 부분과 비착탄 부분의 식별성이 양호한 것이다. 피착체는, 단일재로 구성된 것은 물론, 표면이 코팅되어 있는 것, 복수의 필름으로 층상에 형성되어 있는 것도 포함된다.

피착체에 착탄된 액재의 식별에는, CCD 카메라 등의 촬상 장치나, 레이저 센서 등의 센싱 장치를 사용할 수 있다.

화상 처리로서는, 예를 들면, 착탄 부분을 포함하는 촬상 시야의 화상에 대하여 에지 추출이나 2진수화를 행하고, 이로써, 착탄 부분을 추출한다.

[iii] 실시 순서

노즐의 검사 공정을, 도 7의 (a)에 나타낸 구성에서의 순서의 예로 설명한다.

1) 권취용 롤러(82)를 회전시키고, 잉크젯 헤드(10)의 아래쪽에 새로운 검사용 필름(72)을 위치시킨다. 여기서, 잉크젯 헤드(10)의 아래쪽에 위치하는 검사용 필름(72)은, 플레이트(73)에 의해 위치결정되고, 잉크젯 헤드(10)와의 거리가 정확하게 유지된다.

2) 잉크젯 헤드(10)로부터 실액(實液)(71)을 토출하고, 검사용 필름(72)의 상면에 착탄시킨다. 착탄에 의해, 검사용 필름(72)은 용해되고, 착탄의 흔적이 남겨진다.

3) 또한, 권취용 롤러(82)를 회전시켜, 검사용 필름(72)의 착탄 위치를, 촬상 장치(74)의 위쪽에 위치시킨다.

4) 촬상 장치(74)에 의해, 검사용 필름(72)을 촬상한다. 그리고, 촬상 장치(74)에 의한 촬상은, 검사용 필름(72)을 정지시켜 행해도 되고, 검사용 필름(72)을 이동시킨 상태에서 행해도 된다.

5) 촬상 장치(74)에 의해 취득한 화상 데이터에 기초하여 잉크젯 헤드(10)의 상태를 검사한다. 착탄 흔적의 「누락」 및 「직경」으로부터 눈막힘을 검사할 수 있어, 착탄 위치의 어긋남으로부터 비상(飛翔) 불량을 검사할 수 있다.

(3) 도포 제어 방법

[i] 과제

잉크젯 헤드 노즐의 눈막힘 등의 문제점의 발생을 방지하고, 안정된 잉크 토출 동작을 실현함으로써 원하는 정밀도를 가지는 것을 과제로 한다.

액재 토출 동작 정지 시에 있어서는, 잉크젯 헤드의 사출구 근방의 유로가 건조되어, 액재의 증점화나 액재로부터의 고형분의 석출(析出)에 의해 눈막힘이나 토출된 액재의 비행 휨이 생겨 안정된 토출 동작이 행해지지 않는다는 과제가 있다.

또한, 액재의 토출 안정성이 악화되면, 원하는 정밀도를 요하는 제품을 제조할 수 없게 되는 문제가 있고, 양산 프로세스에 있어서는, 하나의 공작물에 대한 토출 작업으로부터 다음의 공작물에 대한 토출 작업까지, 공작물 반출, 다음 공작물의 반입·위치 결정, 얼라인먼트 처리 등의 처리가 필요해진다. 이 동안, 잉크젯 헤드는, 토출 작업을 행하지 않고 대기시키지 않으면 안되지만, 대기에 의해 잉크젯 헤드에 충전된 액재에 건조가 생기기 쉽다는 과제가 있다.

[ii] 요지

제3 기술 사상은, 토출 작업 후, 잉크젯 헤드 내의 유로에 충전된 토출용 액재를, 휘발성이 낮은 액재(치환재)로 치환하고, 토출 작업을 개시하기 직전에 치환재를 토출용 액재로 재치환하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 치환재는, 액재에 대하여 용해 작용을 가지는 액체나, 세정 작용을 가지는 액체가 바람직하다.

바람직하게는, 치환재를 잉크젯 헤드 내의 유로에 충전한 후에, 액재를 사출하는 사출구가 형성되는 잉크젯 헤드 하면을 세정하는 세정 공정을 부가한다.

상기 치환재의 충전 및 세정 공정을 거친 잉크젯 헤드에는, 액재가 잔류하고 있지 않고, 토출 작업 대기 중에 있어서도, 액재의 증점화나 액재로부터의 고형분의 석출의 염려가 없다. 따라서, 전술한 과제의 발생을 근본적으로 배제할 수 있다.

본 기술 사상에 의하면, 뜻하지 않은 트러블 등에 의해 토출 작업 대기 시간이 장시간에 걸쳐서도, 고형 성분의 석출·고화, 노즐의 눈막힘이 없다. 또한, 액재는, 토출 작업 직전에 잉크젯 헤드 내에 충전되므로, 신선한 액재를 공작물에 적용할 수 있다.

[iii]

실시 순서

도포 작업은, 다음과 같은 순서로 행해진다. 먼저, 잉크젯 헤드의 하면에 장착된 캡핑(capping) 유닛을 분리한다. 캡핑 유닛은, 잉크젯 헤드 하면에 형성되는 사출구를 클린하게 유지하고, 상기 사출구와 연통되는 잉크젯 헤드 내의 유로에 충전되는 유체(치환재)의 불필요한 증발을 방지하기 위해, 도포 작업의 대기 시에 장착되는 것이다.

캡핑 유닛의 이탈 후에, 잉크젯 헤드 내에 사출하는 액재를 충전한다. 상기 액재 충전 전의 잉크젯 헤드 내의 유로는, 치환재라는 액재와는 상이한 유체물이 충전되어 있다. 치환재는, 먼저 설명한 바와 같이, 액재를 용해하는 작용을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은, 액재 충전 작업은, 잉크젯 헤드의 상기 사출구를 색킹(sacking)·플러싱(flushing) 유닛으로 덮고, 부압을 인가하여 잉크젯 헤드 내의 치환재를 흡인하여 배출시킨 후에, 동일하게 흡인 동작에 의해 잉크를 충전하는 것이다. 즉, 잉크젯 헤드가 구비한 노즐을 유닛 부재로 덮고, 부압을 발생시켜 액체를 흡인하는 유지보수 방법에 있어서, 유닛 부재 및 부압 발생 기구와 연통되는 폐액 탱크와, 잉크젯 헤드와 연통되는 저점성 액체 저류부와, 잉크젯 헤드와 연통되는 잉크 저류부와, 잉크젯 헤드와 저점성 액체 저류부 또는 잉크 저류부를 택일적으로 연통시키는 액체 전환 기구를 설치하고, 저점성 액체 저류부와 잉크젯 헤드를 연통시키고, 부압을 유닛 부재에 발생시켜 잉크젯 헤드에 저점성 액체를 충전하고, 이어서, 잉크 저류부와 잉크젯 헤드를 연통시켜 잉크젯 헤드에 잉크를 충전하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 유지보수 방법을 실시한다.

잉크젯 헤드에 사출되는 액재가 충전된 후에는, 액재를 공작물과는 다른 소정 위치에 사출시켜, 확실하게 사출되는지 확인한다(예비 동작). 특히, 잉크젯 헤드에 복수 개의 사출구를 가지는 경우에는, 모든 사출구로부터 액재가 사출되는지 확인할 필요가 있다. 이 확인 작업에 있어서, 모든 사출구로부터 액재가 사출되지 않은 경우에는, 잉크젯 헤드에 충전된 액재를 모두 배출하고, 재차 충전한다. 치환재를 액재로 치환한 방법으로 행해진다.

재충전된 후에는, 재차 예비 동작시켜, 모든 사출구로부터 액재가 사출되는 것을 확인한다. 모든 사출구로부터 액재가 사출되고 있는 것이 확인되면, 잉크젯 헤드와 공작물이 탑재된 테이블을 상대 이동시켜, 공작물 상의 도포 위치에 잉크젯 헤드를 배치하여, 도포 작업을 행한다.

소정의 도포 작업이 완료되면, 공작물은, 언로더라는 공작물 수납 장치에 배출된다. 이 공작물의 배출이 행해지고 있는 동안, 잉크젯 헤드에 대하여, 앞의 요령으로, 잉크젯 내의 유로에 충전되어 있는 액재를 배출하고, 치환재를 충전하는 작업을 행한다. 이 작업에 의해, 잉크젯 헤드의 유로 내의 액재가 치환재로 치환된다. 치환재가 액재를 용해하는 작용을 가지는 경우에는, 만일 유로 내에 약간 액재가 잔류하고 있어도, 상기 충전된 치환재에 용해되지 않아, 잉크젯 헤드의 유로 내에서 액재가 고체화되지 않는다.

치환재의 충전은, 잉크젯 헤드 내의 유로를 조용하게 용해 세정할 수도 있다. 치환재 충전 작업이 완료된 후에는, 잉크젯 헤드 하면을 클리닝한다. 클리닝은, 상기한 제1 기술 사상에서 설명한 세정액을 사용한 방법에 의해 행하는 것이 바람직하다. 노즐 클리닝까지 완료되면, 잉크젯 헤드는, 그 내부 외부 모두 세정되게 되어, 액재가 부착되지 않은 클린한 상태로 된다.

클리닝이 완료된 후에는, 노즐 유닛 하면에 캡핑 유닛을 장착하고, 치환재의 휘발을 방지한다. 이상의 공정을 공작물마다 반복한다.

(4) 성막 방법

[i] 과제

종래의 잉크젯을 사용한 성막법에는 다음의 2가지 과제가 있다. 하나는 높이 방향(막두께)의 과제이며, 또하나는 수평 방향의 과제이다. 전자는, 성막면의 단부 주변이 솟아오르는 코히스테인 현상을 해결하지 못하므로, 균일한 막두께로 성막할 수 없다는 과제이다. 후자는, 성막면의 단부(에지)에 스며듦이 생기고, 명료한 에지 라인을 형성할 수 없다는 과제이다.

특허 문헌 4에는, 액적끼리를 연결하여 일체가 되는 것에 의해 배향막의 막두께가 불균일하게 형성되는 것의 문제점을 해결하기 위해, 기판을 소정 각도 경사지게 하는 것이 개시되지만, 막두께가 불균일하다는 과제는 근본적으로는 해결되고 있지 않다.

그리고, 코히스테인 현상은, 저점도의 용액으로 보여지는 현상이며, 액정 표시 소자의 배향막에서는 치명적이 된다. 배향막의 경우, 주성분인 폴리이미드는 용해되기 어렵기 때문에, 용재로서 γ부틸락톤, N-메틸피롤리돈 또는 부틸셀로솔브(butylcellosolve) 등이 대량으로 이용되어 저점도로 분사 도포되므로, 코히스테인 현상이 생기기 쉽다.

[ii] 요지

본 발명자는, 액유동이 일어나지 않도록 도포하면 전체적으로 균일한 막두께로 성막할 수 있는 것, 잉크젯 헤드로부터 토출되고, 공작물 표면에 착탄된 복수 개의 액적끼리가 결합되면, 에지 라인이 스며드는 발견하고, 제4 기술 사상을 창작했다.

제4 기술 사상은, 잉크젯 헤드에 의한 제1 사출 동작에 의해 공작물 상에 사출한 후, 상기 사출에 의해 착탄된 액재의 액적에 접촉되는 위치 또는 겹치는 위치로 사출을 행할 때는, 공작물 상의 액적이 유동되지 않을 정도의 건조 상태(물질의 이동이 멈추는 반건조 상태를 포함함)에 이르는 것을 기다리고, 그 후에 사출을 행하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 제1 사출 동작에 의해 공작물 상에 사출된 제1 액적의 건조 후이면, 제2 사출 동작 이후에 있어서 제1 액적의 접촉 위치 또는 겹치는 위치로 사출한 경우에도, 제2 이후의 액적은 공작물 상에 있어서 유체적(流體的)으로 결합되지 않는다. 즉, 제1 사출 동작에 의해 사출된 액적(제1 액적)은 건조된 상태에 있으므로, 제2 사출 동작 이후에 사출된 액적(제2 액적)의 접촉에 의해, 이른바 액적끼리가 결합하여 하나의 액적을 형성하는 현상과 같은 유체적인 결합은 보여지지 않는다.

한편, 종래와 같이 제1 액적과 제2 액적이 유체적으로 결합하는 경우에 있어서는, 코히스테인 현상이 보다 현저하게 나타나므로 중앙부의 막두께와 비교하여 막변 에지부의 막두께는 두께가 증가되게 된다. 즉, 결합 전의 한 방울의 중앙부의 막두께와 변 에지부의 막두께와의 두께차와 비교하여 액적끼리가 결합하여 형성된 액적의 중앙부 막두께와 변 에지부의 막두께와의 두께차보다 커지게 된다. 그러나, 액적끼리가 결합되어 하나의 액적을 형성하는 경우, 액재의 유동에 의해 높이 레벨이 단일화되므로, 결합 후에 그 접촉 영역 또는 중첩 영역을 관찰하는 것은 불가능하다.

이 점, 본 기술 사상에 있어서는, 하나의 사출 동작마다 건조하여 막을 형성하므로, 면 전체적로서의 두께차를, 종래의 유체 결합이 생기는 방법과 비교하여 작게 할 수 있다.

도 12는 막형성에 있어서의 종래의 사출 방법과 본 발명의 방법과의 비교도이다. 도 12의 (a)는, 공작물 상에 사출된 액재가 결합하여 한 모양으로 되는 것을 나타내는 종래의 방법을 나타내고, 도 12의 (b)는, 공작물 상에 제1 사출에 의해 사출된 제1 액적군의 각 액적은 인접하는 다른 액적과 이격되어 배치되고, 그 후 각 액적의 간극을 메우도록 사출하는 구체적인 막형성 방법을 예시하고 있다. 도 12의 (b)에서는, 제1 액적군의 사출 위치에 대하여 우측으로 사출하는 제2 사출, 제1 액적군의 사출 위치에 대하여 아래쪽으로 사출하는 제3 사출, 제1 액적군의 사출 위치에 대하여 우측 경사 아래쪽으로 사출하는 제4 사출을 행하고 있다. 여기서, 제2 사출, 제3 사출, 제4 이후의 사출에 있어서도, 각각의 전(前)공정의 사출에 의해 형성된 액적의 유동이 억제되는 정도로 건조한 상태로 된 후에, 후공정의 사출이 행해지는 것은 물론이다.

그리고, 본 기술 사상이 도 12에 예시된 사출 위치의 순서에 한정되지 않는 것은 물론이다. 복수 회의 사출 공정(분사 공정)에 의해 공작물의 전체면에 균일하게 도포가 행해지도록 한 규칙성이 있는 사출 위치이면 된다. 따라서, 사출 공정의 횟수도 3회 이하라도 되고, 5회 이상이어도 된다. 사출 공정의 횟수를 증가시켜, 1회의 사출 공정당의 도포량을 감소시키면 공작물 표면의 요철이 작아진다. 공작물 표면의 요철과 도포량에는 상관 관계가 있기 때문이다. 또한, 도포량을 감소시키면 건조 시간이 짧아진다는 효과도 있다.

또한, 잉크젯 유닛이 복수 개의 사출구를 가지는 경우에는, 제1 사출 동작에 의해 사출되는 복수 개의 액적(제1 액적군)끼리는, 공작물 상에 있어서 떨어진 위치에 착탄하고, 액적끼리는 접촉되지 않는다. 이 경우에도, 제2 사출 동작으로 사출되는 복수 개의 액적(제2 액적군)은, 제1 액적군이 유동되지 않을 정도 건조한 후에 행함으로써, 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.

공작물 상의 액적의 건조는, 자연 건조해도 되지만, 공작물을 탑재하는 테이블의 온도를 상승시킴으로써, 보다 신속하게 건조시키는 것이 가능하다.

액적을 건조시키기 위한 온도는, 액재의 종류나, 피치, 사출량 등의 조건에 따라 적당히 조정되지만, 예를 들면, 실험 환경 온도(예를 들면, 15 ~ 25℃)로부터 플러스 150℃까지의 범위로 하고, 바람직하게는, 실험 환경 온도로부터 플러스 100℃까지의 범위로, 보다 바람직하게는, 실험 환경 온도로부터 플러스50℃까지의 범위로 설정된다.

또한, 액적이 유동되지 않을 정도로 건조시키기 위한 건조 시간에 대해서도, 스테이지 온도, 액재의 종류, 피치, 사출량 등의 조건에 따라 적당히 조정되지만, 예를 들면, 착탄으로부터 20 ~ 100초 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한, 본 발명의 성막 방법은, 종래의 성막 방법과 비교하여, 변 에지부의 스며나오는 양을 적게 할 수 있으므로, 액정 표시 소자의 배향막 형성을 시작으로 하는 다양한 용도에 적용할 수 있다. 본 발명의 성막 방법은, 도 13에 나타낸 바와 같은, 기판 상에 미세한 배선 패턴을 형성하는 것에도 바람직하다. 즉, 종래의 성막 방법은 스며나오는 양이 많아, 배선끼리가 이어져 버릴 우려가 있기 때문에, 미세한 패턴을 고밀도로 형성할 수 없었지만, 본 발명의 성막 방법에 의하면, 미세한 배선을 고밀도로 형성하는 것이 가능해진다. 이것은, 본 발명의 성막 방법에서는, 가로 방향(수평 방향)의 퍼짐량을 대폭 감소시키는 것이 가능하기 때문이다(후술하는 실시예 3에서는 종래의 성막 방법과 비교하여 확대량은 약 1/10이었다). 본 발명의 성막 방법은, 특히, 막두께가 수nm ~ 수십㎛이 되는 박막의 형성에 바람직하다.

또한, 본 발명의 성막 방법은, 막두께를 제어하는 것도 용이하다. 종래의 성막 방법에 있어서는, 착탄 후의 액재와 다음에 사출된 액재가 결합되고, 일정한 액적으로 되어 형성되고, 가로 방향(수평 방향)으로 퍼져 버리므로, 막두께를 컨트롤하는 것은 어려웠다. 이 점, 본 발명의 성막 방법은, 착탄 후의 유동 상태에 있지 않은 액재에 대하여, 다음의 액재를 사출시켜 퇴적시켜 감으로써 막두께를 증가시킴으로써, 퇴적 횟수를 제어함으로써 막두께를 용이하게 컨트롤할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

본 실시예의 클리닝 기구는, 잉크젯 헤드(1)에 세정액(12)을 분사하는 기능과 에어를 분사하는 기능을 가지는 세정부(2)를 구비한다.

도 1a는, 본 실시예의 클리닝 기구를 구비한 장치의 전체 개략 평면도이며, 도 1b는, 동 장치의 전체 개략 측면도이다.

본 실시예의 장치는, 잉크젯 헤드(10)와 그 아래쪽에 위치하면 공작물 테이블(14)을 상대 이동시키면서 도포를 행하는 잉크젯 도포 장치이다.

잉크젯 헤드(10)는, 빔(110)에 Z축 이동 기구(123) 및 Hθ축 이동 기구(125)를 사이에 두고 장착되어 있다.

공작물 테이블(14)은, 진공 흡착식의 공작물 테이블이다. 공작물 테이블(14)에는 온도 조절 옵션을 부가해도 된다.

잉크젯 헤드(10)와 공작물 테이블(14)의 상대 이동이나 잉크젯 헤드(10)의 클리닝 등의 작동의 제어는, 도포 장치의 가로로 설치된 조작 데스크(16) 상의 퍼스널 컴퓨터(PC)(15)로 행할 수 있다.

도 2는 본 실시예의 클리닝 기구의 한 형태를 나타낸 개요 설명도이다.

도 2 중, 부호(42)는 CDA(클린 드라이 에어)로부터의 압축 에어이며, 부호 43은 CDA 흡입구 개폐 볼 밸브이며, 부호 44는 배기 에어 개폐 볼 밸브이며, 부호 45는 배기 필터(옵션)이다.

도 3은 본 실시예의 클리닝 기구의 다른 형태를 나타낸 개요 구성도이다.

세정 유닛(20)은, 잉크젯 헤드(10)의 세정 시에 세정액이 주변으로 비산되는 것을 방지하기 위한 부품이다. 세정 유닛(20)은, 잉크젯 헤드(10)의 노즐면 및 그 주변을 그 아래쪽으로부터 덮도록 개구된 상자형 등의 형상으로 구성된다. 세정 유닛(20)은, 세정액 등의 내약성(耐藥性)을 고려한 재질을 사용할 필요로부터, 예를 들면, 스테인레스나 테플론(등록상표) 등을 사용하여 구성된다.

세정액에는, 잉크젯 헤드(10)의 노즐면이나 그 주변에 부착된 잉크를 완전히 씻어내도록, 잉크를 용해시키고 있는 요소를 가지는 무색 용매(잉크를 용해시키고 있는 주성분의 용매)를 사용하고 있다.

도 4a는, 세정 유닛(20)의 구성을 나타낸 평면도이며, 도 4b는, 세정 유닛(20)의 개략 구성을 나타낸 측면 단면도이다.

세정 유닛(20)은, 잉크젯 헤드(10)와 맞닿는 클리너 립(23)의 중앙에 개구(28)가 형성되어 있고, 그 장변의 둘레부에 복수 개의 세정액 공급구(25)와 복수 개의 세정액 회수구(26)가 대향하여 설치되어 있다.

도 5의 (a)는, 클리닝 시를 설명하는 도면이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 세정 유닛(20)은, 잉크젯 헤드(10)와 맞닿고, 세정액이 세정액 공급구(25)로부터 잉크젯 헤드(10) 하면의 외주단 근방에 분사되어, 세정액 회수구(26) 및 액받이부(21)로부터 회수되는 것에 의해 클리닝이 행해진다.

도 5의 (b)는, 건조 시를 설명하는 도면이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 클리닝 종료 후에는, 잉크젯 헤드(10)와 세정 유닛(20)을 약간(예를 들면, 3mm) 이격시켜, 이들 간극을 흐르는 대기에 의해, 잉크젯 헤드(10)에 부착된 세정액을 날려 버려, 잉크젯 헤드(10) 및 세정 유닛(20)을 건조시킨다. 세정 유닛(20)은, 저부 흡인구(24)를 구비하고 있고, 흡인된 폐액은, 폐액 탱크(40)에 저류된다.

이상에 설명한 본 실시예에 있어서의 잉크젯 헤드(10)의 세정 공정 및 건조 공정도의 흐름도를 도 6에 나타낸다.

그런데, 세정 유닛(20) 내에 부압이 생기게 하는 경우, 잉크젯 헤드(10)의 하면(헤드면)과 세정 유닛(20)의 밀착성이 중요하다. 여기서, 헤드면에 대한 세정 유닛(20)의 경사가 크면 간극이 생긴다는 문제가 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 헤드면의 경사에 추종할 수 있도록 한 구조로 함으로써, 세정 유닛(20)의 밀착성 및 밀봉성을 확실한 것으로 하는 것을 가능하게 하였다. 즉, 세정 유닛(20)을 지지하는 지지 부재를 연화(軟化) 탄성체로 구성함으로써, 헤드면의 경사에 추종할 수 있도록 한 자유도를 갖게 하여, 밀봉성을 유지하는 것을 가능하게 하였다.

또한, 세정 유닛(20)은, 이것을 잉크젯 헤드(10)에 접촉 내지 비접촉시키는 개폐 기구를 가진다. 개폐 기구는, 승강용으로서 일반적으로 사용되는 수동형이나 볼나사형이나 리니어형 등의 이동 스테이지를 사용하여 구성할 수 있고, 예를 들면, 이동 스테이지의 제작 메이커로는 스루가 세이키사 제조나 THK사 제조의 것이 개시되어 있다.

《노즐 검사 기구》

본 실시예의 노즐 검사 기구는, 도 7에 나타낸 바와 같이 구성된다.

먼저, 잉크젯 헤드(10)를, 검사용 필름이 배치되는 검사 영역으로 이동시킨다. 검사 영역에서는, 잉크젯 헤드(10)가 구비하는 각 잉크젯 노즐의 상태의 검사가 행해진다.

검사 영역에는, 잉크젯 헤드(10)의 아래쪽을 횡단하도록 이동하는 투명한 검사용 필름(72)이 설치되어 있다. 검사용 필름(72)은, 실액(71)에 대하여 용해성이 있는 필름이다. 검사용 필름(72)은 이송용 롤러에 롤형으로 감겨지고 있고, 권취용 롤러에 의해 권취됨으로써, 항상 새로운 검사용 필름(72)을 검사에 사용하는 것이 가능하게 되어 있다.

잉크젯 헤드(10)로부터 착탄된 액적은, 촬상 장치(74)에 의해 촬상된다. 촬상 장치(74)는, 일반적으로 알려져 있는 CCD 카메라 등으로 구성할 수 있다. 도 7의 (a)는, 촬상 장치를 2대의 화상 인식 카메라(영역 센서)로 구성한 모드를 나타낸 것이며, 도 7의 (b)는, 촬상 장치(74)를 라인 센서에 의해 구성한 모드를 나타내고 있다. 도 7의 (b)에서는, 반사 조명(75)과 투과 조명(76)을 병용함으로써, 인식성을 높이고 있다. 어느 모드를 선택할 것인가는 설계 사항이며, 검사용 필름(72)의 폭이나 검출 정밀도 등의 요소에 따라 결정된다.

검사용 필름(72)에 있어서, 실액(71)의 착탄이 이어진 경우나 착탄 위치에 소정 위치와 비교하여 어긋남이 생긴 경우에는, 노즐 검사 기구는, 노즐 막힘 등의 불비가 있다고 하여, 에러 정보를 표시한다.

도 9는 잉크젯 헤드(10)의 작동을 설명하기 위해 간략화한 개념 구성도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 잉크젯 헤드(10)는, 액재 전환 유닛(105)을 통하여 실액(사출하는 액재)과 세정액을 선택적으로 연통 가능하다.

공작물 테이블 측면의 내측에는 3개의 유닛이 배치된다. 3개의 배치된 유닛은, 도 9의 좌측으로부터 우측을 향하여, 잉크젯 헤드 유로 내의 액재를 치환재로 치환하거나, 또는 치환재를 액재로 치환하기 위한 부압을 발생하는 색킹·플러싱 유닛(102), 노즐 하면을 세정하는 세정 유닛(20), 노즐 하면을 캡하는 캡핑 유닛(103)이다.

도 10은 도 9의 구성에서의 잉크젯 헤드(10)의 전(前)처리 작동의 설명도이다. 도 10에 나타낸 6개의 도면에 대하여 설명한다. 그리고, 전환 유닛(105)에 있어서, 실선은 연통 상태를 나타내고, 파선은 차단 상태를 나타내고 있다.

*[10-1]

잉크젯 헤드(10)의 하면에 캡핑 유닛(103)이 장착되고, 또한 전환 유닛에 의해 세정액과 연통된 상태를 나타낸 도면이다. 도포 작업 대기 시의 상태이다.

[10-2]

도포 작업을 위해, 잉크젯 헤드(10)로부터 캡핑 유닛(103)이 이탈된 상태를 나타낸 도면이다. 전환 유닛(105)은, 잉크젯 헤드(10)와 세정액을 연통시키는 위치에 있다.

[10-3]

잉크젯 헤드(10)가 색킹·플러싱 유닛(102)에 세팅된 상태를 나타낸 도면이다.

[10-4]

잉크젯 헤드(10)가 색킹·플러싱 유닛(102)에 세팅된 후, 전환 유닛(105)에 의해 액재와 잉크젯 헤드(10)가 연통되는 위치로 바뀐다. 그 후, 색킹·플러싱 유닛(102)에 부압을 작용시킴으로써, 잉크젯 헤드(10) 내에서의 액체의 치환 동작(충전 동작)이 행해진다.

[10-5]

액재가 잉크젯 헤드(10) 유로 내에 충전된 후에, 색킹·플러싱 유닛(102) 상에서 예비 동작을 행하는 것을 나타낸 도면이다. 이 예비 동작은, 촬상 장치나 센싱 장치에 의해, 잉크젯 헤드(10)로부터 액재가 확실하게 사출되는 것을 확인하는 작업이 아니고, 잉크젯 헤드(10) 유로 내의 액재를 본 사출 작업 전에 행하는 예비 유동 작업이다. 노즐 검사를 위한 확인 작업을 행하는 경우에는, 사전에 예비 유동 작업을 행하는 것이 바람직하다. 물론, 확인 작업에 있어서의 사출에 의해, 예비 유동 작업을 겸하는 것도 가능하다.

[10-6]

잉크젯 헤드(10)를 이동시키면서 도포 작업을 행하고 있는 상태를 나타낸 도면이다.

도 11은 도 9의 구성에 있어서의 잉크젯 헤드(10)의 후처리 작동의 설명도이다.

도 11에 나타낸 6개의 도면에 대하여 설명한다.

[11-1]

도포 작업의 종료 후, 잉크젯 헤드(10)가 색킹·플러싱 유닛(102) 상에 이동하는 상태를 나타낸 도면이다.

[11-2]

잉크젯 헤드(10)가 색킹·플러싱 유닛(102)에 세트되고, 액재 전환 유닛(105)이 잉크젯 헤드(10)와 세정액이 연통되는 위치로 바뀐 상태를 나타낸 도면이다.

[11-3]

잉크젯 헤드(10) 내에서의 액체의 치환 작업이 종료되고, 잉크젯 헤드(10)가 색킹·플러싱 유닛(102)으로부터 떨어져 나온 상태를 나타낸 도면이다.

[11-4]

잉크젯 헤드(10)가 세정 유닛(20)에 세트되어 세정 작업이 행해지는 것을 나타낸 도면이다. 액재 전환 유닛(105)은, 잉크젯 헤드(10)와 세정액이 연통되는 위치를 유지한다.

[11-5]

세정 공정 후에, 잉크젯 헤드(10)가, 캡핑 유닛(103) 상으로 이동하는 것을 나타낸 도면이다.

[11-6]

잉크젯 헤드(10) 하면에, 캡핑 유닛(103)이 장착된 것을 나타낸 도면이다. 캡핑 유닛(103)의 장착에 의해, 사출구가 클린으로 유지되고, 또한 잉크젯 헤드(10) 내의 유로에 충전되는 치환재의 불필요한 증발을 방지할 수 있다.

실시예 2

도 14는 본 실시예의 잉크젯 도포 장치의 유지보수 기구의 구성도이다.

잉크젯 헤드(10)는, 복수 개의 노즐(6)을 가지고, 연통 부재(9)에 의해 연통된 제1 탱크(12)에 저류되는 잉크(2)를 토출하여 요소 등을 행하는 것이다. 잉크젯 헤드(10)의 유지보수는, 노즐(6)을 색킹·플러싱 유닛(102)으로 덮고, 색킹·플러싱 유닛(102) 내에 부압을 발생시켜, 흡인한 잉크 등을 색킹·플러싱 유닛(102)과 연통 부재(9)에 의해 연통되는 폐액 탱크(40)에 배출함으로써 행한다. 색킹·플러싱 유닛(102)과 잉크젯 헤드(10)의 접촉은, 개폐 기구(7)에 의해 자동적으로 행해진다. 개폐 기구(7)는, 잉크젯 헤드(10)를 상대 이동시키는 것이어도 되고, 색킹·플러싱 유닛(102)을 상대 이동시키는 것이어도 된다. 그리고, 산업분야에 따라서는, 색킹·플러싱 유닛(102)을 수동으로 개폐하도록 구성해도 된다.

본 실시예의 유지보수 기구는, 상기 공지의 구성에, 잉크젯 헤드(10)와 연통 부재(9)에 의해 연통된 제2 탱크(13)와, 잉크젯 헤드(10)와 제1 탱크(12) 또는 제2 탱크(13)와의 연통을 택일적으로 전환하는 액체 전환 유닛(105)을 부가한 것이다. 제2 탱크(13)에는, 유지보수 개시 시에 최초에 유입되는 저점성 액체인 세정액(3)이 저류되어 있다. 본 실시예에 있어서는, 세정액(3)에, 잉크(2)를 녹이는 용매를 사용하였다. 이로써, 잉크(2)가 유로 내에서 굳어져 있는 경우라도 용해할 수 있다.

또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 색킹·플러싱 유닛(102)은, 헤드면의 경사에 추종할 수 있도록 한 자유도를 갖게 하는 것이 가능해지도록 구성되어 있다.

헤드면과 맞닿는 접촉 부재(21)는 경화(硬化) 탄성체인 쇼어 A 경도 40 ~ 80도(바람직하게는 50 ~ 70도)(JISK 6253 규격)의 고무로 구성되며, 프레임(22)의 상면에 접착 또는 나사 고정 등으로 장착된다.

프레임(62)은, 접착 또는 나사 고정 등으로 고착된 연화 탄성 부재(예를 들면, 고무 또는 스프링)로 구성된 지지 부재(63)에 의해 지지된다. 지지 부재(63)는, 잉크젯 헤드(1)의 노즐면의 장착 오차(3차원적 경사)에 대하여 추종 가능하도록, 침입도가 40 ~ 80(바람직하게는50 ~ 70도)의 것이 된다. 지지 부재(63)는, 판형의 장착 부재(64)에 고착된다. 프레임(62)의 저면부에는, 적어도 하나 이상의 흡인용 관통공인 저부 흡인구(24)와 연통 부재(9)를 접속할 수 있는 조인트(66)가 설치된다.

이상과 같이 구성되는 본 실시예의 색킹·플러싱 유닛(102)에 의하면, 노즐면의 경사에 영향을 받지 않고, 완전한 밀착성 및 밀봉성을 확보할 수 있다.

본 실시예의 부압 발생 기구는, 신호 발생 장치(8)와, 압력 공급 펌프(19)와, 레귤레이터(38)와, 이젝터(37)로 구성되고, 폐액 탱크(40)를 통하여 색킹·플러싱 유닛(102)과 연통된다. 그리고, 부압 발생 기구에는, 에어음을 흡수하는 소음기(消音器)를 부가해도 된다.

신호 발생 장치(8)는, 복수 개의 패턴의 시간과 전압의 신호 파형을 설정, 등록, 또한 복수 개의 등록된 패턴으로부터 어느 하나의 패턴만을 선택·출력할 수 있다. 레귤레이터(38)는, 신호 발생 장치(8)의 신호 파형의 전압에 따라 압력의 공급이 가능하다. 신호 발생 장치(8)는, 예를 들면, 펄스 발생기나 PC 등으로 구성해도 된다.

이젝터(37)는, 레귤레이터(38)로부터 공급된 압력에 따라 부압을 발생할 수 있다. 레귤레이터(38) 및 이젝터(37)는, 시판 중인 공압(空壓) 기기에 의해 구성할 수 있다.

레귤레이터(38)에 의해 이젝터(37)에 의해 발생하는 부압을 제어하지 않아도, 레귤레이터(38)로부터는 일정압을 유지한 채, 이젝터(37)의 폐기 측에 설치한 조리개 밸브의 열림량을 조정함으로써, 부압을 제어해도 된다.

본 실시예의 부압 발생기구는, 색킹·플러싱 유닛(102) 내에 발생시킨 부압을 완만하게 대기압으로 되돌리는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시예에서는, 미리 설정된 신호 파형을 발하는 신호 발생 장치(8)에 의해, 색킹·플러싱 유닛(102) 내의 부압의 변화를 완만하게 생기게 함으로써, 기포의 재혼입을 방지하는 것을 가능하게 하였다.

설정하는 신호 파형은, 색킹·플러싱 유닛(102) 내의 부압이 완만하게 변화하는 것이면, 직선적이어도 곡선적이어도 되고, 정밀하게 단계적으로 변화하는 신호 파형이어도 된다. 곡선적인 파형으로서는, 예를 들면, 도 16에 나타낸 바와 같은 Sin 파형을 들 수 있다. 도 16의 (a)에 나타낸 바와 같이, 신호 발생 장치(8)로부터 출력하는 신호 파형을 Sin 파형이라고 하면, 레귤레이터(38)로부터 공급되는 압력이 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이 변화되고, 이젝터(37)의 부압이 도 16의 (c)와 같이 되어, 잉크젯 헤드(10)의 노즐(6) 선단의 메니스커스에 진동을 부여하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 있어서의 도포 제어 방법은, 도 8의 좌측 도면의 플로차트에 나타낸 순서에 따라 실시된다. 먼저, 액재 도포 장치에 전원을 투입하고(개시), 액재 도포 장치가 이니셜라이즈 동작(초기 동작)을 행한다. 이 후에, 생산하는 제품(품종)에 이러한 장치 파라미터를 설정한다(데이터 설정). 이 장치 파라미터는, 공작물 사이즈, 도포 영역, 사출 조건 등이다. 이들이 완료되면, 생산을 행하는 준비가 갖추어진다.

다음에, 공작물이 로더라고 하는 공작물 공급 장치로부터, 액재 도포 장치의 스테이지에 공급된다. 스테이지에 탑재된 공작물은, 스테이지 상에서 위치결정된 후, 공작물 상의 도포 위치를 확인하고, 액재 도포 장치와 공작물 상의 도포 위치의 상대 위치 어긋남을 보정한다(얼라인먼트). 이 보정은, 공작물 위치를 CCD 카메라 등의 촬상 장치 및 촬상된 화상을 화상 처리에 의해 행한다. 이 때, 스테이지를 회전이동시키는 물리적인 보정에 더하여, 로봇의 이동에 관한 프로그램의 좌표 위치를 보정하는 프로그램 보정이 행해진다. 여기까지의 처리에 의해, 장치의 테이블 상에 위치결정된 공작물 상의 소정의 도포 위치에 정확하게 도포를 행하기 위한 준비가 갖추어진다. 이상의 보정 처리가 종료하면, 도포 작업을 개시한다.

실시예 3

본 실시예의 성막 방법은, 착탄이 끝난 액적이 유동되지 않을 정도로 건조 시킨 후에, 다음의 액적을 사출하여 착탄시킴으로써 막을 형성하는 잉크젯 도포 방법이다. 액재에는, 폴리이미드 용액을 사용하고, 기판은 유리 기판을 사용하였다.

폴리이미드 용액은, 반도체의 절연층이나 액정 패널의 절연막을 형성하기 위한 것이다. 유리 기판은, 착탄된 액재를 유동되지 않을 정도로 건조시키기 위해, 온도 조정 가능한 스테이지에 탑재하였다.

[비교예]

종래의 잉크젯 도포 방법에 의해, 25mm 각(角)의 도포 영역에 대하여, 30pl/액적, 70미크론 피치로 도포했는 데, 다음과 같은 상황이었다.

(A) 가로 방향(수평 방향): 규정된 도포 영역에 대하여, 0.5 ~ 1.0mm 정도 외주가 넓어졌다.

(B) 세로 방향(높이 방향): 도포 영역 중앙부에서는, 80 ~ 85nm이며, 변 에지부에서는 1000nm 정도의 높이였다.

[실시예 3]

본 실시예의 잉크젯 도포 방법에 의해, 동일하게 25mm 각의 도포 영역에 대하여, 8pl/액적, 4회 찍음, 70미크론 피치에 의해 도포했던 바, 다음과 같은 상황이었다.

(A) 가로 방향(수평 방향): 규정의 도포 영역에 대하여, 0.05 ~ 0.1㎜ 정도 외주가 넓어졌다.

(B) 세로 방향(높이 방향): 도포 영역 중앙부에서는, 80nm~ 100nm이며, 변 둘레부에 있어서는 80nm~ 100nm정도의 높이였다.

이상과 같이, 본 실시예의 성막 방법은, 비교예에 나타낸 종래의 성막 방법과 비교하여, 유리한 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 보다 구체적으로는, 본 실시예의 방법은, 막에 형성되는 요철(凹凸)을 저감할 수 있어, 막 전체면의 고저차를 감소시키고, 또한 변 에지부의 비어져 나옴량도 적어진다는 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명은 잉크젯 프린터에 한정되지 않고, 정밀 분무·주입 장치(코팅 장치를 포함함), 정밀 도포 장치 등 각종의 잉크젯 기록에 적용할 수 있다. 잉크젯식 패터닝, 예를 들면, 유기 EL 디스플레이 패널이나 대형 컬러 패널의 인쇄, 산업용 마킹 등에 사용하기 위한 도포 장치·묘화 장치·인쇄 장치에의 적용도 가능하다.

잉크젯 기록 방법에 대해서도 피에조식 등의 기계 변환 방식, 저항 발열 제트식 등의 기포 발생 방식에 관계없이 적용할 수 있다.

또한, 렌즈 제조업계에 있어서의 렌즈의 착색 공정에서의 이용, 대형 인쇄 업계에 있어서의 포스터나 건재 가식(加飾)에서의 이용도 가능하다.

Claims (12)

1. 잉크젯 헤드가 가지는 노즐에서 분사한 액재를, 액재의 착탄에 의해 용해되고 액재의 착탄 지점의 반사율이 변화하는 재질에 의해 구성되는 검사용 부재에 착탄시켜, 상기 검사용 부재의 반사율의 변화에 기초하여 상기 노즐의 이상 여부를 검사하는 잉크젯 헤드의 검사 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검사용 부재가, 착탄한 액재가 스며드는 재질로 구성되는, 잉크젯 헤드의 검사 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 검사용 부재가, 필름인, 잉크젯 헤드의 검사 방법.
4. 잉크젯 헤드가 가지는 노즐에서 분사한 액재를, 액재의 착탄에 의해 용해되고 액재의 착탄 지점의 반사율이 변화하는 재질에 의해 구성되는 검사용 부재에 착탄시켜, 상기 검사용 부재의 반사율의 변화에 기초하여 상기 노즐의 이상 여부를 검사하는 잉크젯 헤드의 검사 장치로서,
   상기 검사용 부재와,
   상기 검사용 부재에 착탄한 액재를 식별하기 위한 촬상 장치 또는 센싱 장치와,
   착탄 지점을 포함한 촬상 화상으로부터 착탄 지점을 추출하는 화상 처리 장치
   를 포함하는 잉크젯 헤드의 검사 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 검사용 부재를 이송하는 검사용 부재 권취용 롤러를 더 포함하는, 잉크젯 헤드의 검사 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 검사용 부재가, 착탄한 액재가 스며드는 재질로 구성되는, 잉크젯 헤드의 검사 장치.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 검사용 부재가, 필름인, 잉크젯 헤드의 검사 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 검사용 부재가, 필름인, 잉크젯 헤드의 검사 장치.
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