KR20040079841A - 기능액 충전 장치 및 이것을 구비한 액체방울 토출 장치,전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

기능액 충전 장치 및 이것을 구비한 액체방울 토출 장치,전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

기능액 탱크(231) 내의 기능액을 이것에 접속한 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 거쳐 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 접합한 헤드 캡(102) 측에 통액하는 통액 장치와, 통액한 기능액이 헤드 캡(102)에 도달한 것을 검출하는 검출 장치(161)와, 검출 장치(161)의 검출 결과에 의거하여, 통액 장치의 구동을 정지시키는 제어 장치(6)를 구비하며, 검출 장치(161)는 헤드 캡(102) 내 및/또는 폐액 관로(252) 내에 배열 설치한 수정 발진자(301)와, 수정 발진자(301)의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무를 검출하는 검출기(303)를 갖는다.

Description

기능액 충전 장치 및 이것을 구비한 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기{FUNCTIONAL LIQUID CHARGING DEVICE AND DROPLET EJECTING DEVICE HAVING THE SAME, MANUFACTURING METHOD OF ELECTROOPTICAL DEVICE, ELECTROOPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 기능액 탱크 내의 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 헤드 캡측에 통액(通液)함으로써, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로(流路)에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치 및 이것을 구비한 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
잉크젯 프린터(액체방울 토출 장치)의 잉크젯 헤드(기능 액체방울 토출 헤드)는 미소한 잉크방울(액체방울)을 도트 형상으로 양호한 정밀도에 의해 토출할 수 있기 때문에, 각종 제품의 제조 분야로의 응용이 기대되고 있으며, 기능 액체방울 토출 헤드에 특수한 잉크나 감광성 수지액 등의 기능액을 도입하여, 기판 등의 워크에 대하여 기능 액체방울을 양호한 정밀도로 토출시키는 액체방울 토출 장치가 생각되고 있다. 그리고, 장치의 신설(新設) 당초나 새로운 기능 액체방울 토출 헤드를 도입한 경우 등에는, 헤드 캡을 기능 액체방울 토출 헤드에 접합시켜 헤드 캡에 접속한 흡인 수단(흡인 펌프)을 구동시키는 방법이나, 기능액 탱크에 접속된 가압 송액(送液) 수단을 구동시키는 방법 등에 의해 헤드내 유로에 기능액을 충전하고 있다.
예를 들면, 흡인 펌프를 이용하는 방법에서는, 흡인 펌프를 구동하여, 기능액 탱크로부터 기능 액체방울 토출 헤드 및 헤드 캡을 통하여 기능액을 흡인하고, 헤드 캡의 하류측 바로 근방에 설치한 검출 수단에 의해 기능액을 검출하여, 흡인 펌프를 정지시키도록 하고 있다. 이 경우, 검출 수단으로서, 헤드 캡의 하류측에 연결되는 투명 도관(導管)의 도중에 포토센서를 설치하여, 포토센서에 의해 투명 도관 내를 통과하는 기능액을 외부로부터 검출하는 것이 알려져 있다.
그러나, 이러한 포토센서 등의 광학적인 검출 수단에서는, 광을 투과하는 부재의 관로(管路) 내면에 건조된 기능액이 들러붙어 있거나, 관로 외면에 먼지 등이 부착되어 있으면, 오(誤)작동이 발생하여, 검출의 신뢰성이 뒤떨어진다는 문제가 있다.
본 발명은 검출 수단의 검출자를 기능액에 직접 접촉시킴으로써, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 기능액을 정확하게 충전할 수 있는 기능액 충전 장치 및 이것을 구비한 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 실시예에서의 액체방울 토출 장치의 외관 사시도.
도 2는 본 실시예에서의 액체방울 토출 장치의 정면도.
도 3은 본 실시예에서의 액체방울 토출 장치의 우측면도.
도 4는 헤드 유닛의 평면도.
도 5의 (a)는 기능 액체방울 토출 헤드의 외관 사시도, 도 5의 (b)는 기능 액체방울 토출 헤드를 배관 어댑터에 장착했을 때의 단면도.
도 6은 흡인 유닛의 외관 사시도.
도 7은 흡인 유닛의 정면도.
도 8은 캡 둘레의 단면도.
도 9는 기능액 공급계, 기능액 회수계, 세정액 공급계 및 폐액(廢液) 회수계를 모식적으로 나타낸 계통도.
도 10은 급액(給液) 탱크 둘레의 외관 사시도.
도 11의 (a)는 수정(水晶) 발진자, 발진(發振) 회로, 주파수 카운터 및 제어수단을 모식적으로 나타낸 계통도, 도 11의 (b)는 수정 발진자의 평면도, 도 11의 (c)는 수정 발진자의 단면도.
도 12는 수정 발진자를 헤드 캡에 배열 설치했을 때의 단면도.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기능 액체방울 토출 헤드, 이것에 접속되는 기능액 공급계, 에어(air) 공급 수단, 및 흡인 유닛의 모식도.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기능 액체방울 토출 헤드, 이것에 접속되는 기능액 공급계, 에어 공급 수단, 및 흡인 유닛의 모식도.
도 15는 검출 수단에 의해 송신(送信)되는 기능액 검출 신호의 타임차트.
도 16은 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 액정 표시 장치의 단면도.
도 17은 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 유기 EL 장치의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 제 1 실시예의 액체방울 토출 장치
2 : 토출 수단
3 : 메인티넌스(maintenance) 수단
4 : 기능액 공급 회수 수단
5 : 에어(air) 공급 수단
6 : 제어 수단
7 : 제 2 실시예의 액체방울 토출 장치
31 : 기능 액체방울 토출 헤드
42 : 토출 노즐
44 : 노즐 형성면(노즐면)
91 : 흡인 유닛
93 : 플러싱(flushing) 유닛
101 : 캡 유닛
102 : 헤드 캡
141 : 기능액 흡인 펌프
152 : 기능액 흡인 튜브
153 : 흡인 분기(分岐) 튜브
161 : 검출 수단
162 : 캡측 압력 센서
181 : 승강(昇降) 기구
201 : 플러싱 박스
211 : 기능액 공급계
212 : 기능액 회수계
221 : 가압(加壓) 탱크
231 : 급액(給液) 탱크
241 : 급액 튜브
242 : 급액 분기 튜브
301 : 수정(水晶) 발진자
321 : 액정 표시 장치
401 : 유기 EL 장치
W : 워크(work)
본 발명의 기능액 충전 장치는 기능액 탱크에 접속한 기능 액체방울 토출 헤드에 폐액 관로에 연결되는 헤드 캡을 접합하고, 기능액 탱크 내의 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 헤드 캡측에 통액함으로써, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치로서, 기능액 탱크 내의 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 헤드 캡측에 통액하는 통액 수단과, 통액한 기능액이 헤드 캡에 도달한 것을 검출하는 검출 수단과, 검출 수단의 검출 결과에 의거하여 통액 수단의 구동을 정지시키는 제어 수단을 구비하며, 검출 수단은 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자와, 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무(有無)를 검출하는 검출기를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 통액 수단에 의해 통액을 개시하면, 기능액 탱크 내의 기능액은 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 헤드 캡측에 흐르고, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 충전된다. 한편, 통액한 기능액이 헤드 캡에 도달하고, 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에 배열 설치한 검출 수단의 수정 발진자가 기능액에 접하면, 검출 수단의 검출기가 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무를 검출한다. 그리고, 이 검출 결과에 의거하여, 제어 수단은 통액 수단의 구동을 정지시킨다. 이와 같이, 기능액이 헤드 캡에 도달한 것을 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자에 의해 검출하도록 하고 있기 때문에, 기능액을 쓸데없이 소비하지 않는다. 또한, 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에서 수정 발진자를 기능액과 직접 접촉시키도록 하고 있기 때문에, 종래의 광학적인 검출 수단과 같이 광을 투과하는 부재의 내면에 건조된 기능액이 들러붙거나 하는 것에 의해 검출 결과가 좌우되지 않아, 기능액이 헤드 캡에 도달한 것을 정확하게 검출할 수 있다.
이 경우, 제어 수단은, 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되었을 때에, 통액 수단의 구동을 정지시키는 것이바람직하다.
또한, 이 경우, 제어 수단은 통액 수단의 구동을 정지시키는 정지 신호의 출력을 소정 시간 지연시키는 지연 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 헤드 캡에 도달한 기능액이 기포를 포함하고 있어도, 헤드내 유로로부터 기포를 배출하는데 충분한 시간이 경과된 후, 제어 동작을 개시하여 통액 수단의 구동을 정지시키기 때문에, 기능액 탱크로부터 기능 액체방울 토출 헤드에 이르는 기능액 유로의 기포를 헤드내 유로로부터 확실하게 배출시킬 수 있다.
이러한 경우, 제어 수단은, 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되지 않을 때에, 그 취지를 통지하는 통지 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되지 않을 때에는, 어떠한 원인에 의해 기포의 배출이 불충분하다고 판단할 수 있기 때문에, 이상(異常)을 통지하여 오퍼레이터에게 주의를 환기시킨다.
이러한 경우, 통액 수단은 기능액 탱크에 접속되어 기능액 탱크 내의 기능액을 가압 송액하는 가압 송액 수단인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 가압 송액 수단에 의해 기능 액체방울 토출 헤드에 접속된 기능액 탱크를 가압함으로써, 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 충전할 수 있다.
마찬가지로, 통액 수단은 폐액 관로를 통하여 기능액 탱크 내의 기능액을 흡인하는 흡인 수단인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 흡인 수단에 의해 헤드 캡을 통하여 기능액을 기능액 탱크로부터 흡인함으로써, 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 충전할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 기능액 충전 장치는 복수의 공급 관로를 통하여 기능액 탱크에 각각 접속한 복수의 기능 액체방울 토출 헤드에 복수의 폐액 관로에 각각 연결되는 복수의 헤드 캡을 접합하고, 기능액 탱크 내의 기능액을 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 복수의 헤드 캡측에 송액함으로써, 각 기능 액체방울 토출 헤드의 각 헤드내 유로에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치에 있어서, 기능액 탱크에 접속되어, 기능액 탱크 내의 기능액을 가압 송액하는 가압 송액 수단과, 복수의 공급 관로에 각각 개재하여 설치된 복수의 관로 폐색(閉塞) 수단과, 송액한 기능액이 복수의 헤드 캡에 도달한 것을 각각 검출하는 복수의 검출 수단과, 복수의 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 기능액이 도달한 헤드 캡 순서로 헤드 캡에 대응하는 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 제어 수단을 구비하며, 각 검출 수단은 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자와, 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무를 검출하는 검출기를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
마찬가지로, 본 발명의 다른 기능액 충전 장치는 복수의 공급 관로를 통하여 기능액 탱크에 각각 접속한 복수의 기능 액체방울 토출 헤드에 복수의 폐액 관로에 각각 연결되는 복수의 헤드 캡을 접합하고, 기능액 탱크 내의 기능액을 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 복수의 헤드 캡측에 흡인함으로써, 각 기능 액체방울 토출 헤드의 각 헤드내 유로에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치에 있어서, 폐액 관로를 통하여 기능액 탱크 내의 기능액을 흡인하는 흡인 수단과, 복수의 폐액 관로에 각각 개재하여 설치된 복수의 관로 폐색 수단과, 흡인한 기능액이 복수의 헤드 캡에 도달한 것을 각각 검출하는 복수의 검출 수단과, 복수의 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 기능액이 도달한 헤드 캡 순서로 헤드 캡에 대응하는 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 제어 수단을 구비하며, 각 검출 수단은 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자와, 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무를 검출하는 검출기를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 제어 수단이, 복수의 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 기능액이 도달한 헤드 캡 순서로 헤드 캡에 대응하는 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키기 때문에, 예를 들어, 단일 가압 송액 수단 또는 단일 흡인 수단을 이용하여도, 각 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 기능액을 정확하게 충전할 수 있고, 또한, 기능액을 쓸데없이 소비하지 않는다. 이 경우, 검출 수단은, 각 헤드 캡 내 및/또는 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자가 기능액과 직접 접촉함으로써, 광학적인 검출 수단과 같이 광을 투과하는 부재의 내면에 건조된 기능액이 들러붙거나 하는 것에 의해 검출 결과가 좌우되지 않아, 기능액이 헤드 캡 내에 도달한 것을 캡마다 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.
이러한 경우, 제어 수단은, 각 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되었을 때에, 각 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 것이 바람직하다.
또한, 이 경우, 제어 수단은 각 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 폐색 신호의 출력을 소정 시간 지연시키는 지연 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 기포의 존재에 의해 검출기의 「있음」 신호가 단속적(斷續的)으로 출력되는 단계에서는 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키지 않는다. 즉, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로로부터 기포를 배출하는데 충분한 시간이 경과된 후, 제어 동작을 개시하여 폐쇄 수단을 폐색 동작시키기 때문에, 기포를 헤드내 유로로부터 확실하게 배출시킬 수 있다.
이러한 경우, 제어 수단은, 각 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되지 않을 때에, 그 취지를 통지하는 통지 수단을 갖고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후 소정 시간이 경과되어도, 기능액이 헤드 캡 내에 도달하지 않을 경우에는, 어떠한 이상이 발생하였다고 생각할 수 있기 때문에, 이것을 통지하도록 한다.
이러한 경우, 기능액 탱크에 접속되고, 기능액 탱크로부터 폐액 관로에 이르는 기능액의 전체 유로에 세정액을 통액하여, 전체 유로를 세정하는 세정액 공급 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 기능 액체방울 토출 헤드의 교환 시나 기능액의 교환 시 등에서, 세정액 공급 수단에 의해, 기능액 탱크로부터 폐액 관로에 이르는 기능액의 전체 유로 내에 세정액을 통액하여, 이것을 세정할 수 있다. 이 때문에, 상기 전체 유로에서 기능액의 들러붙음 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 기능액에 직접 접촉하는 수정 발진자를 적절히 세정할 수 있어, 오검출을 방지할 수 있다.
본 발명의 액체방울 토출 장치는 상기한 기능액 충전 장치와, 워크에 대하여 기능 액체방울 토출 헤드를 상대적으로 이동시키면서 기능 액체방울을 토출시켜, 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부(成膜部)를 형성하는 묘화 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 기능액을 적절히 충전할 수 있는 동시에, 기능액 충전 시에 소비하는 기능액을 삭감할 수 있는 기능액 충전 장치를 구비하고 있기 때문에, 액체방울 토출 장치의 러닝 코스트(running cost)를 삭감할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 상기한 액체방울 토출 장치를 이용하여, 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치는 상기한 액체방울 토출 장치를 이용하여, 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성한 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 워크에 대하여 기능액의 다채로운 토출을 가능하게 하는 액체방울 토출 장치를 이용하여 제조되기 때문에, 전기 광학 장치 자체를 효율적으로 제조할 수 있게 된다. 또한, 전기 광학 장치(디바이스)로서는, 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro-Luminescence) 장치, 전자 방출 장치, PDP(Plasma Display Panel) 장치 및 전기 영동 표시 장치 등을 생각할 수 있다. 또한, 전자 방출 장치는 소위 FED(Field Emission Display) 장치를 포함하는 개념이다. 또한, 전기 광학 장치로서는, 금속 배선 형성, 렌즈 형성, 레지스트 형성 및 광확산체 형성 등을 포함하는 장치를 생각할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는 상기한 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해 제조한 전기 광학 장치 또는 상기한 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 한다.
이 경우, 전자 기기로서는, 소위 플랫(flat) 패널 디스플레이를 탑재한 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 이외에, 각종 전기 제품이 이것에 해당된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명을 적용한 액체방울 토출 장치(1)의 외관 사시도, 도 2는 본 발명을 적용한 액체방울 토출 장치(1)의 정면도, 도 3은 본 발명을 적용한 액체방울 토출 장치(1)의 우측면도이다. 상세한 것은 후술하지만, 이 액체방울 토출 장치(1)는 특수한 잉크나 발광성 수지액 등의 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 도입하여, 기판 등의 워크(W)에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성하는 것이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 액체방울 토출 장치(1)는 기능액을 토출하기 위한 토출 수단(2)(묘화 수단)과, 토출 수단(2)의 메인티넌스를 행하는 메인티넌스 수단(3)과, 토출 수단(2)에 기능액을 공급하는 동시에 불필요해진 기능액을 회수하는 기능액 공급 회수 수단(4)과, 각 수단을 구동 제어하기 위한 압축 에어를 공급하는 에어 공급 수단(5)(가압 송액 수단)을 구비하고 있다. 그리고, 이들 각 수단은 제어 수단(6)에 의해 상호 관련되어 제어되고 있다. 도시는 생략했지만, 그 이외에도, 워크(W)의 위치를 인식하는 워크 인식 카메라나, 토출 수단(2)의 헤드 유닛(21)(후술함)의 위치 확인을 행하는 헤드 인식 카메라, 각종 인디케이터(indicator) 등의 부대 장치가 설치되어 있으며, 이들도 제어 수단(6)에 의해 제어되고 있다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 토출 수단(2) 및 메인티넌스 수단(3)의 플러싱 유닛(93)(후술함)은 앵글재를 사각형으로 조립하여 구성한 가대(架臺)(11)의 상부에 고정시킨 우측 정반(定盤)(12) 위에 배열 설치되어 있고, 기능액 공급 회수 수단(4) 및 에어 공급 수단(5)의 대부분은 가대(11)에 첨설(添設)된 기대(機臺)(13)에 일체로 구성되어 있다. 기대(13)에는 대소(大小) 2개의 수용실이 형성되어 있으며, 큰 쪽의 수용실(14)에는 기능액 공급 회수 수단(4)의 탱크류가 수용되고, 작은 쪽의 수용실(15)에는 에어 공급 수단(5)의 주요부가 수용되어 있다. 또한, 기대(13) 위에는 후술하는 기능액 공급 회수 수단(4)의 급액 탱크(231)(기능액 탱크)를 탑재하는 탱크 베이스(17) 및 기대(13)의 길이 방향(즉, X축 방향)으로 슬라이딩 가능하게 지지된 이동 테이블(18)이 설치되어 있고, 이동 테이블(18) 위에는 메인티넌스 수단(3)의 흡인 유닛(91)(후술함) 및 와이핑 유닛(92)(후술함)을 탑재하는 공통 베이스(16)가 고정되어 있다.
이 액체방울 토출 장치(1)는, 토출 수단(2)의 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 메인티넌스 수단(3)에 의해 보수(保守)시키면서, 기능액 공급 회수 수단(4)의 급액 탱크(231)로부터 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 기능액을 공급하는 동시에, 기능 액체방울 토출 헤드(31)로부터 워크(W)에 기능액을 토출시키는 것이다. 이하, 각 수단에 대해서 설명한다.
토출 수단(2)은 기능액을 토출하는 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 복수 갖는 헤드 유닛(21)과, 헤드 유닛(21)을 지지하는 메인 캐리지(22)와, 워크(W)를 탑재하고, 워크(W)를 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 대하여 주사시키는 X·Y 이동 기구(23)를 갖고 있다.
도 4 및 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛(21)은 복수(12개)의 기능 액체방울 토출 헤드(31)와, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 탑재하는 서브 캐리지(51)와, 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 노즐 형성면(44)(노즐면)을 하면(下面)으로 돌출시켜 서브 캐리지(51)에 부착하기 위한 헤드 지지 부재(52)로 구성되어 있다. 12개의 기능 액체방울 토출 헤드(31)는 6개씩으로 이분(二分)되고, 워크(W)에 대하여 기능액의 충분한 도포 밀도를 확보하기 위해 소정 각도 경사지게 서브 캐리지(51)에 배열 설치되어 있다. 이분된 6개의 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)는 부(副)주사 방향(Y축 방향)에 대하여 상호 어긋나게 배열 설치되고, 부주사 방향에서 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 토출 노즐(42)이 연속(일부 중복)되게 되어 있다. 또한, 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 전용(專用) 부품으로 구성하거나 하여, 워크(W)에 대하여 기능액의 충분한 도포 밀도를 확보할 수 있을 경우는, 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 억지로 경사지게 세트할 필요는 없다.
도 5의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 기능 액체방울 토출 헤드(31)는 소위 2연(連)의 것이며, 2연의 접속 바늘(33)을 갖는 기능액 도입부(32)와, 기능액 도입부(32)에 연결되는 2연의 헤드 기판(34)과, 기능액 도입부(32)의 아래쪽에 연결되고, 내부에 기능액으로 충전되는 헤드내 유로가 형성된 헤드 본체(35)를 구비하고 있다. 각 접속 바늘(33)은 배관 어댑터(36)를 통하여 기능액 공급 회수 수단(4)의 급액 탱크(231)에 접속되어 있고, 기능액 도입부(32)는 각 접속 바늘(33)로부터 기능액의 공급을 받게 되어 있다. 헤드 본체(35)는 2연의 펌프부(41)와, 다수의 토출 노즐(42)을 형성한 노즐 형성면(44)을 갖는 노즐 형성 플레이트(43)를 갖고 있으며, 기능 액체방울 토출 헤드(31)에서는 펌프부(41)의 작용에 의해 토출 노즐(42)로부터 기능 액체방울을 토출하게 되어 있다. 또한, 노즐 형성면(44)에는 다수의 토출 노즐(42)로 이루어지는 2열(列)의 토출 노즐(42) 열이 형성되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 서브 캐리지(51)는 일부가 노치(notch)된 본체 플레이트(53)와, 본체 플레이트(53)의 긴 변 방향의 중간 위치에 설치한 좌우 한쌍의 기준 핀(54)과, 본체 플레이트(53)의 양 긴 변 부분에 부착한 좌우 한쌍의 지지 부재(55)를 구비하고 있다. 한쌍의 기준 핀(54)은, 화상 인식을 전제로 하여, 서브 캐리지(51)(헤드 유닛(21))를 X축, Y축, 및 θ축 방향으로 위치 결정(위치 인식)하기 위한 기준으로 되는 것이다. 지지 부재(55)는 헤드 유닛(21)을 메인 캐리지(22)에 고정시킬 때의 고정 부위로 된다. 또한, 서브 캐리지(51)에는, 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)와 급액 탱크(231)를 배관 접속하기 위한 배관 조인트(56)가 설치되어 있다. 배관 조인트(56)는 한쪽 끝에 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)(의 접속 바늘(33))와 접속한 배관 어댑터(36)로부터의 헤드측 배관 부재를 접속하고, 다른쪽 끝에는 급액 탱크(231)로부터의 장치측 배관 부재를 접속하기 위한 12개의 소켓(57)을 갖고 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 메인 캐리지(22)는 후술하는 브리지(bridge) 플레이트(82)에 하측으로부터 고정되는 외관 「I」형의 매닮 부재(61)와, 매닮 부재(61)의 하면에 부착한 θ테이블(62)과, θ테이블(62)의 아래쪽에 매달아 설치하도록 부착한 캐리지 본체(63)로 구성되어 있다. 캐리지 본체(63)에는 헤드 유닛(21)을 여유있게 끼우기 위한 사각형의 개구를 갖고 있어, 헤드 유닛(21)을 위치 결정 고정시키게 되어 있다. 또한, 캐리지 본체(63)에는 워크(W)를 인식하기 위한 워크 인식 카메라가 설치되어 있다.
X·Y 이동 기구(23)는, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 우측 정반(12)에 고정되고, 워크(W)를 주(主)주사(X축 방향)시키는 동시에 메인 캐리지(22)를 통하여 헤드 유닛(21)을 부주사(Y축 방향)시키는 것이다. X·Y 이동 기구(23)는 우측 정반(12)의 긴 변에 따른 중심선에 축선(軸線)을 합치시켜 고정된 X축 테이블(71)과, X축 테이블(71)을 타넘어, 우측 정반(12)의 짧은 변에 따른 중심선에 축선을 합치시킨 Y축 테이블(81)을 갖고 있다.
X축 테이블(71)은 워크(W)를 에어 흡인에 의해 흡착 세트하는 흡착 테이블(72)과, 흡착 테이블(72)을 지지하는 θ테이블(73)과, θ테이블(73)을 X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 X축 에어 슬라이더(74)와, θ테이블(73)을 통하여 흡착 테이블(72) 위의 워크(W)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 리니어 모터(도시 생략)와, X축 에어 슬라이더(74)에 병설(倂設)한 X축 리니어 스케일(75)로 구성되어 있다. 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 주주사는, X축 리니어 모터의 구동에 의해, 기판(W)을 흡착한 흡착 테이블(72) 및 θ테이블(73)이 X축 에어 슬라이더(74)를 안내로 하여 X축 방향으로 왕복 이동함으로써 실행된다.
Y축 테이블(81)은 메인 캐리지(22)를 매달아 설치하는 브리지 플레이트(82)와, 브리지 플레이트(82)를 양쪽에서, 또한, Y축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 한쌍의 Y축 슬라이더(83)와, Y축 슬라이더(83)에 병설한 Y축 리니어 스케일(84)과, 한쌍의 Y축 슬라이더(83)를 안내로 하여 브리지 플레이트(82)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 볼나사(85)와, Y축 볼나사(85)를 정역(正逆) 회전시키는 Y축 모터(도시 생략)를 구비하고 있다. Y축 모터는 서보(servo) 모터로 구성되어 있고, Y축 모터가 정역 회전하면, Y축 볼나사(85)를 통하여 이것에 나사 결합되어 있는 브리지 플레이트(82)가 한쌍의 Y축 슬라이더(83)를 안내로 하여 Y축 방향으로 이동한다. 즉, 브리지 플레이트(82)의 이동에 따라, 메인 캐리지(22)(헤드 유닛(21))가 Y축 방향의 왕복 이동을 행하고, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 부주사가 실행된다.
여기서, 토출 수단(2)의 일련의 동작을 간단하게 설명한다. 우선, 기능액을 토출하기 전의 준비로서, 헤드 인식 카메라에 의한 헤드 유닛(21)의 위치 보정이 실행된 후, 워크 인식 카메라에 의해, 흡착 테이블(72)에 세트된 워크(W)의 위치 보정이 실행된다. 다음으로, 워크(W)를 X·Y 이동 기구(23)(X축 테이블(71))에 의해 주주사(X축) 방향으로 왕복동(往復動)시키는 동시에, 복수의 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 구동시켜 워크(W)에 대한 기능 액체방울의 선택적인 토출 동작이 실행된다. 그리고, 워크(W)를 복동(復動)시킨 후, 헤드 유닛(21)을 X·Y 이동 기구(23)(Y축 테이블(81))에 의해 부주사(Y축) 방향으로 이동시키고, 다시 워크(W)의 주주사 방향으로의 왕복 이동과 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 구동이 실행된다. 또한, 본 실시예에서는 헤드 유닛(21)에 대하여 워크(W)를 주주사 방향으로 이동시키도록 하고 있지만, 헤드 유닛(21)을 주주사 방향으로 이동시키는 구성일 수도 있다. 또한, 헤드 유닛(21)을 고정으로 하고, 워크(W)를 주주사 방향 및 부주사 방향으로 이동시키는 구성일 수도 있다.
다음으로, 메인티넌스 수단(3)에 대해서 설명한다. 메인티넌스 수단(3)은 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 보수하여, 기능 액체방울 토출 헤드(31)가 기능액을 적절히 토출할 수 있게 하는 것이며, 흡인 유닛(91), 와이핑 유닛(92), 플러싱 유닛(93), 유로 클리닝(cleaning) 유닛(94)을 구비하고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 흡인 유닛(91)은 상기한 기대(13)의 공통 베이스(16)에 탑재되어 있고, 이동 테이블(18)을 통하여 기대(13)의 길이 방향, 즉, X축 방향으로 슬라이딩 가능하게 구성되어 있다. 흡인 유닛(91)은 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 흡인함으로써 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 보수하기 위한 것이며, 헤드 유닛(21)(의 기능 액체방울 토출 헤드(31))에 기능액의 충전을 행할 경우나, 기능 액체방울 토출 헤드(31) 내에서 점도(粘度) 증가한 기능액을 제거하기 위한 흡인(클리닝)을 행할 경우에 이용된다. 도 6 및 도 13을 참조하여 설명하면, 흡인 유닛(91)은 12개의 헤드 캡(102)을 갖는 캡 유닛(101)과, 헤드 캡(102)을 통하여 기능액의 흡인을 행하는 기능액 흡인 펌프(141)와, 각 헤드 캡(102)과 기능액 흡인 펌프(141)를 접속하는 흡인용 튜브 유닛(151)과, 캡 유닛(101)을 지지하는 지지 부재(171)와, 지지 부재(171)를 통하여 캡 유닛(101)을 승강시키는 승강기구(181)(캡핑 수단)를 갖고 있다.
캡 유닛(101)은, 도 6에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛(21)에 탑재된 12개의 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 배치에 대응시켜, 12개의 헤드 캡(102)을 캡 베이스(103)에 배열 설치한 것이며, 대응하는 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 각 헤드 캡(102)이 밀착 가능하게 구성되어 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 헤드 캡(102)은 캡 본체(111)와 캡 홀더(holder)(112)로 구성되어 있다. 캡 본체(111)는 2개의 스프링(113)에 의해 위쪽으로 가압되고, 또한, 약간 상하동 가능한 상태로 캡 홀더(112)에 유지되어 있다. 캡 본체(111)의 상면에는 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 2열의 토출 노즐(42) 열을 포함하는 오목부(121)가 형성되고, 오목부(121)의 에지부에는 밀봉 패킹(122)이 부착되어 있다. 그리고, 오목부(121)의 저부(底部)에는, 흡수재(123)가 누름틀(124)에 의해 꽉 눌린 상태로 부설(敷設)되어 있다. 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 흡인할 때에는, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 노즐 형성면(44)에 밀봉 패킹(122)을 꽉 눌러 밀착시키고, 2열의 토출 노즐(42) 열을 포함하도록 노즐 형성면(44)을 밀봉한다. 또한, 오목부(121)의 저부에는 작은 구멍(125)이 형성되어 있고, 이 작은 구멍(125)이 후술하는 각 흡인 분기 튜브(153)에 접속하는 L자 이음매에 연통(連通)하고 있다.
또한, 각 헤드 캡(102)에는 대기 개방 밸브(131)가 설치되어 있어, 오목부(121)의 저면(底面) 측에서 대기 개방할 수 있게 되어 있다(도 8 참조). 대기 개방 밸브(131)는 스프링(132)에 의해 위쪽의 폐쇄 측으로 가압되고 있으며, 대기 개방 밸브(131)가 후술하는 조작 플레이트(176)를 통하여 개폐된다. 그리고, 기능액의 흡인 동작의 최종 단계에서, 대기 개방 밸브(131)의 조작부(133)를 조작 플레이트(176)를 통하여 끌어내려 개방함으로써, 흡수재(123)에 함침(含浸)되어 있는 기능액도 흡인할 수 있게 되어 있다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 각 헤드 캡(102)에는 검출 수단(161)이 설치되어 있다. 검출 수단(161)(도 11의 (a) 참조)은 이것에 유하(流下)된 기능액의 유무를 검출한다.
기능액 흡인 펌프(141)는 각 헤드 캡(102)을 통하여 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 흡인력을 작용시키는 것이며, 메인티넌스성을 고려하여 피스톤 펌프로 구성되어 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 흡인용 튜브 유닛(151)은 기능액 흡인 펌프(141)에 접속되는 기능액 흡인 튜브(152)와, 각 헤드 캡(102)에 접속되는 복수(12개)의 흡인 분기 튜브(153)와, 기능액 흡인 튜브(152)와 흡인 분기 튜브(153)를 접속하기 위한 헤더 파이프(154)로 구성되어 있다. 즉, 기능액 흡인 튜브(152) 및 흡인 분기 튜브(153)에 의해, 헤드 캡(102)과 기능액 흡인 펌프(141)를 접속하는 기능액 유로가 형성되어 있다. 그리고, 도 13에 나타낸 바와 같이, 각 흡인 분기 튜브(153)에는, 헤드 캡(102) 측으로부터 차례로 캡측 압력 센서(162) 및 흡인용 개폐 밸브(163)가 설치되어 있다. 캡측 압력 센서(162)는 흡인 분기 튜브(153) 내의 압력을 검출하는 것이다. 또한, 흡인용 개폐 밸브(163)는 흡인 분기 튜브(153)를 폐색시키는 것이다. 또한, 본 실시예에서는, 검출 수단(161)은 각 헤드 캡(102) 내에 설치되어 있지만, 각 흡인 분기 튜브(153) 내에 설치되어 있을 수도있다. 또한, 각 헤드 캡(102) 내 및 각 흡인 분기 튜브(153) 내의 양쪽에 설치되어 있는 구성일 수도 있다(상세한 것은 후술함).
도 7에 나타낸 바와 같이, 지지 부재(171)는 상단(上端)에 캡 유닛(101)을 지지하는 지지 플레이트(173)를 갖는 지지 부재 본체(172)와, 지지 부재 본체(172)를 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 스탠드(174)를 구비하고 있다. 지지 플레이트(173)의 길이 방향의 양측 하면에는 한쌍의 에어 실린더(175)가 고정되어 있고, 이 한쌍의 에어 실린더(175)에 의해 조작 플레이트(176)가 승강한다. 그리고, 조작 플레이트(176) 위에는, 각 헤드 캡(102)의 대기 개방 밸브(131)의 조작부(133)에 결합되는 훅(hook)(177)이 부착되어 있고, 조작 플레이트(176)의 승강에 따라 훅(177)이 조작부(133)를 상하동시킴으로써, 상기한 대기 개방 밸브(131)는 개폐된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 승강 기구(181)는 에어 실린더(175)로 이루어지는 2개의 승강 실린더, 즉, 스탠드(174)의 베이스부에 세워 설치한 하단(下段)의 승강 실린더(182)와, 하단의 승강 실린더(182)에 의해 승강하는 승강 플레이트(184) 위에 세워 설치한 상단(上段)의 승강 실린더(183)를 구비하고 있으며, 지지 플레이트(173) 위에는 상단의 승강 실린더(183)의 피스톤 로드가 연결되어 있다. 양 승강 실린더의 스트로크는 서로 상이하여, 양 승강 실린더의 선택 작동에 의해 캡 유닛(101)의 상승 위치를 비교적 높은 제 1 위치와 비교적 낮은 제 2 위치로 전환할 수 있게 하고 있다. 캡 유닛(101)이 제 1 위치에 있을 때는, 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 각 헤드 캡(102)이 밀착하고, 캡 유닛(101)이 제 2 위치에 있을 때는, 각 기능 액체방울 토출 헤드와 각 헤드 캡(102) 사이에 약간의 틈이 생기게 되어 있다.
또한, 상세한 것은 후술하지만, 캡 유닛(101)의 각 헤드 캡(102)은 기능액 비(非)토출 시에서의 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 플러싱(예비 토출)에 의해 토출된 기능액을 받는 액체방울 수용부를 겸하고 있다. 승강 기구(181)는 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 충전할 때나, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 클리닝을 행할 때와 같이, 각 헤드 캡(102)을 통하여 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 흡인할 경우에는, 제 1 위치에 캡 유닛(101)을 이동시켜, 각 헤드 캡(102)을 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 밀착시키고, 기능 액체방울 토출 헤드(31)가 플러싱을 행할 경우에는, 제 2 위치에 캡 유닛(101)을 이동시킨다.
와이핑 유닛(92)은, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 흡인(클리닝) 등에 의해, 기능액이 부착되어 더러워진 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 노즐 형성면(44)을 닦아내는 것이며, 공통 베이스(16) 위에 맞댄 상태로 배열 설치된 권취(卷取) 유닛(191)과 청소 유닛(192)으로 구성되어 있다(도 1 및 도 3 참조). 예를 들면, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 클리닝이 완료되면, 와이핑 유닛(92)은 상기한 이동 테이블(18)에 의해 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 면하는 위치까지 이동된다. 그리고, 와이핑 유닛(92)은 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 충분히 근접한 상태에서, 권취 유닛(191)으로부터 와이핑 시트(도시 생략)를 조출(繰出)하고, 청소 유닛(192)의 청소 롤러(도시 생략)를 이용하여, 조출한 와이핑 시트에 의해 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 노즐 형성면(44)을 닦아낸다. 또한, 조출된 와이핑 시트에는 후술하는 세정액 공급계(213)로부터 세정액이 공급되고 있어, 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 부착된 기능액을 효율적으로 닦아낼 수 있게 되어 있다.
플러싱 유닛(93)은, (워크(W)에 대한) 액체방울 토출 시에, 복수(12개)의 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 플러싱 동작(예비 토출)에 의해 차례로 토출되는 기능액을 받기 위한 것이다. 플러싱 유닛(93)은, X축 테이블(71)의 흡착 테이블(72)을 사이에 끼워, θ테이블(73)에 고정된 한쌍의 플러싱 박스(201)(한쪽만 도시)를 구비하고 있다(도 1 참조). 플러싱 박스(201)는 θ테이블(73)과 함께 주주사 시에 이동하기 때문에, 헤드 유닛(21) 등을 플러싱 동작을 위해 이동시키지 않는다. 즉, 플러싱 박스(201)는 워크(W)와 함께 헤드 유닛(21)을 향하여 이동하여 가기 때문에, 플러싱 박스(201)에 면한 기능 액체방울 토출 헤드의 토출 노즐(42)로부터 차례로 플러싱 동작을 행할 수 있다. 또한, 플러싱 박스(201)에서 받은 기능액은 후술하는 폐액 탱크(271)에 저장된다.
플러싱 동작은 모든 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 전체 토출 노즐(42)로부터 기능액을 토출하는 것이며, 시간의 경과에 따라, 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 도입한 기능액이 건조에 의해 점도 증가하여, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 토출 노즐(42)에 막힘을 발생시키는 것을 방지하기 위해 정기적으로 실행된다. 플러싱 동작은 기능액의 토출 시뿐만 아니라, 워크(W)의 교체 시 등, 기능액의 토출이 일시적으로 휴지(休止)되는 기능액 비토출 시(대기 중)에도 행할 필요가 있다. 이러한 경우, 헤드 유닛(21)은 클리닝 위치, 즉, 흡인 유닛(91)의 캡 유닛(101)의 직상부(直上部)까지 이동한 후, 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)는 대응하는 각 헤드 캡(102)을 향하여 플러싱을 행한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 유로 클리닝 유닛(94)은 급액 탱크(231)로부터 회수용 튜브(252)에 이르는 기능액의 전체 유로에 세정액을 통액하여 전체 유로를 클리닝하기 위한 것이다. 유로 클리닝 유닛(94)은 세정액 공급 튜브(262)(후술함)를 통하여 세정액 탱크(261)(후술함)에 접속된 유로 클리닝 급액 튜브(281)와, 세정액 공급 튜브(262)와 유로 클리닝 급액 튜브(281)를 접속하는 삼방(三方) 밸브(282)를 구비하고 있다. 삼방 밸브(282)는 통상 시에는 와이핑 유닛(92) 측으로 되어 있지만, 유로 클리닝 시에는 급액 탱크(231) 측으로 전환됨으로써, 유로 클리닝 급액 튜브(241)에 세정액이 공급되어, 기능액의 전체 유로에 세정액이 통액된다. 세정액 탱크(261)는, 에어 공급 수단(5)에 연결되는 에어 공급 튜브(292)가 접속되어 세정액이 가압 송액되게 되어 있다. 또한, 세정액 탱크(261) 대신에, 유로 클리닝 유닛(94)용의 전용 탱크를 설치할 수도 있다.
다음으로, 기능액 공급 회수 수단(4)에 대해서 설명한다. 액체 공급 회수 수단은 헤드 유닛(21)의 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 기능액을 공급하는 기능액 공급계(211)(기능액 공급 장치)와, 메인티넌스 수단(3)의 흡인 유닛(91)에서 흡인한 기능액을 회수하는 기능액 회수계(212)와, 와이핑 유닛(92)이나 유로 클리닝 유닛(94)에 기능 재료의 용제(溶劑)를 세정용으로서 공급하는 세정액 공급계(213)와, 플러싱 유닛(93)에서 받은 기능액을 회수하는 폐액 회수계(214)로 구성되어 있다. 그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기대(13)의 큰 쪽의 수용실(14)에는 도시 오른쪽으로부터 차례로 기능액 공급계(211)의 가압탱크(221), 기능액 회수계(212)의 재이용 탱크(251), 세정액 공급계(213)의 세정액 탱크(261)가 횡렬로 배열 설치되어 있다. 그리고, 재이용 탱크(251) 및 세정액 탱크(261)의 근방에는, 소형으로 형성한 폐액 회수계(214)의 폐액 탱크(271)가 설치되어 있다.
도 9 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 기능액 공급계(211)는 대량(3L)의 기능액을 저장하는 가압 탱크(221)와, 가압 탱크(221)로부터 송액된 기능액을 저장하는 동시에, 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 기능액을 공급하는 급액 탱크(231)(기능액 탱크)와, 급액 관로를 형성하여 이들을 배관 접속하는 급액 튜브(241)로 되어 있다. 가압 탱크(221)는, 에어 공급 수단(5)(후술함)에 연결되는 에어 공급 튜브(292)가 접속되어 기능액이 가압 송액되게 되어 있다. 또한, 급액 탱크(231)에는 대기 개방 밸브(244)가 설치되어, 급액 탱크(231) 내의 압력을 대기 개방하게 되어 있다.
급액 탱크(231)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기한 기대(13)의 탱크 베이스(17) 위에 고정되어 있고, 양측에 액위(液位) 창(234)을 갖는 동시에, 가압 탱크(221)로부터의 기능액을 저장하는 탱크 본체(233)와, 양 액위 창(234)에 면하여 기능액의 액위(수위)를 검출하는 액위 검출기(235)와, 탱크 본체(233)가 탑재되는 팬(pan)(236)과, 팬(236)을 통하여 탱크 본체(233)를 지지하는 탱크 스탠드(232)를 구비하고 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 탱크 본체(233)(의 뚜껑체)의 상면에는 가압 탱크(221)에 연결되는 급액 튜브(241)가 연결되어 있고, 또한, 헤드 유닛(21) 측으로연장되는 급액 튜브(241)용의 6개의 급액용 커넥터(237)가 설치되어 있다. 액위 검출기(235)는 기능액의 상한(上限), 즉, 오버플로(overflow)를 검출하는 상한 레벨 검출기(239), 및 적절한 수두압을 유지하기 위해 기능액의 관리 액위를 검출하는 관리 액위 레벨 검출기(240)로 되어 있다. 그리고, 가압 탱크(221)에 접속된 급액 튜브(241)에는, 액위 조절 밸브(243)가 개재하여 설치되어 있고, 액위 조절 밸브(243)를 개폐 제어함으로써, 탱크 본체(233)에 저장하는 기능액의 액위가 항상 액위 검출기(235)의 검출 범위 내에 있도록 조정되고 있다.
도 9 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 급액 탱크(231)에는 기능 액체방울 토출 헤드(31)로 연장되는 6개의 각 급액 튜브(241)가 접속되어 있다. 또한, 이들 급액 튜브(241)는 각각 T자 이음매(247)를 통하여 2개로 분기되고, 합계 12개의 급액 분기 튜브(242)(분기 공급 관로)가 형성되어 있다. 12개의 급액 분기 튜브(242)는, 장치측 배관 부재로서 헤드 유닛(21)에 설치한 배관 조인트(56)의 12개의 소켓(57)에 접속하고 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 기능액 회수계(212)는 흡인 유닛(91)에서 흡인한 기능액을 저장하기 위한 것이며, 흡인한 기능액을 저장하는 재이용 탱크(251)와, 기능액 흡인 펌프(141)에 접속되어, 흡인한 기능액을 재이용 탱크(251)로 유도하는 회수용 튜브(252)를 갖고 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 세정액 공급계(213)는 와이핑 유닛(92)의 와이핑 시트나 유로 클리닝 유닛(94)의 유로 클리닝 급액 튜브(281)에 세정액을 공급하기 위한 것이며, 세정액을 저장하는 세정액 탱크(261)와, 세정액 탱크(261)의 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급 튜브(262)를 갖고 있다. 또한, 세정액의 공급은 가압 공급이며, 에어 공급 튜브(292)를 통하여 세정액 탱크(261)에 에어 공급 수단(5)으로부터 압축 기체(질소 가스)를 도입함으로써 실행된다. 또한, 세정액에는 비교적 휘발성이 높은 용제가 이용된다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 폐액 회수계(214)는 플러싱 유닛(93)에 토출한 기능액을 회수하기 위한 것이며, 회수한 기능액을 저장하는 폐액 탱크(271)와, 플러싱 유닛(93)에 접속되어, 폐액 탱크(271)에 플러싱 유닛(93)으로 토출된 기능액을 유도하는 폐액용 튜브(272) 및 폐액 펌프(273)를 갖고 있다.
다음으로, 에어 공급 수단(5)에 대해서 설명한다. 도 9 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 에어 공급 수단(5)은, 예를 들어, 가압 탱크(221), 세정액 탱크(261) 등의 각부(各部)에 불활성 가스(N2)를 압축한 압축 에어를 공급하는 것이며, 불활성 가스를 압축하는 에어 펌프(291)와, 에어 펌프(291)에 의해 압축된 압축 에어를 각부에 공급하기 위한 에어 공급 튜브(292)(가압용 관로)를 구비하고 있다. 그리고, 에어 공급 튜브(292)에는, 압축 에어의 공급처에 따라 압력을 소정의 일정 압력으로 유지하기 위한 레귤레이터(regulator)(293)가 설치되어 있다. 또한, 에어 공급 수단(5)의 각부 구성은 도 13에서는 생략했지만, 도 14에 나타낸 제 2 실시예에 따른 에어 공급 수단(5)의 구성과 동일한 것이다.
한편, 헤드 캡(102) 내에 배열 설치된 검출 수단(161)은 기능액이 헤드 캡(102) 내에 도달한 것을 검출하는 것이며, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 수정 발진자(301)와, 수정 발진자(301)를 안정적으로 발진시키기 위한 발진 회로(302)와, 수정 발진자(301)의 발진 주파수를 측정하는 주파수 카운터(303)를 구비하고 있다. 주파수 카운터(303)는 제어 수단(6)에 접속되어, 제어되고 있다.
도 11의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 수정 발진자(301)는 AT 커팅(cutting)된 수정편(水晶片)(311)과, 그 양면에 부착된 전극(312, 313)을 구비하고 있다. 또한, 리드선(314, 315)이 전극(312, 313)과 각각 전기적으로 접속되어 있다. 전극(312)은 기능액에 의한 부식을 고려하여, 내식성이 높은 금이나 은 등으로 구성되어 있다. 전극(312)의 반응 부분(316)은 기능액에 노출되게 되어 있다. 또한, 전극(312)의 반응 부분(316) 이외의 부분, 및 다른쪽 전극(313)은 기능액에 노출되지 않도록 보호부(317)(몰드 수지 등)에 의해 덮여 있다.
도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 수정 발진자(301)는 리드선(314, 315)을 통하여 발진 회로(302)에 접속되고, 또한, 발진 회로(302)는 주파수 카운터(303)에 접속되어 있다. 발진 회로(302)는 전원에 접속되어 있고, 수정 발진자(301)의 전극(312, 313)에 전압을 인가함으로써, 수정 발진자(301)에 연속적인 발진을 실행시키고 있다.
이렇게 구성된 수정 발진자(301)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 헤드 캡(102) 내의 측벽 부분에 배열 설치되어 있다. 수정 발진자(301)의 공진 주파수는 매우 안정되어 있지만, 전극(312)의 반응 부분(316)에 기능액이 부착되면, 그 기능액의 중량에 의해 공진 주파수가 감소한다. 즉, 수정 발진자(301)의 공진 주파수 변화를 검출함으로써, 수정 발진자(301)가 기능액에 침지(浸漬)되어 있는지의여부를 검출하고, 헤드 캡(102) 내의 기능액의 충전 상황을 파악할 수 있다.
주파수 카운터(303)는 수정 발진자(301)의 공진 주파수 변화를 측정하고, 기능액이 부착되어 있지 않은 경우의 공진 주파수와 비교하여 공진 주파수가 일정 값 이상 감소한 경우에, 제어 수단(6)에 기능액 검출 신호를 송신한다.
또한, 본 실시예에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 수정 발진자(301)를 헤드 캡(102) 내의 측벽 부분에, 흡수재(123)를 수정 발진자(301)의 형상으로 도려내어 배열 설치하고 있지만, 가상선으로 나타낸 바와 같이, 헤드 캡(102) 내의 저면 부분에 배열 설치할 수도 있다. 또한, 가상선으로 나타낸 바와 같이, 수정 발진자(301)를 각 헤드 캡(102)에 접속된 흡인 분기 튜브(153) 내에 배열 설치할 수도 있다. 이 경우, 흡인 분기 튜브(153)의 내벽에 배열 설치할 수도 있지만, 기능액에 기포가 함유되어 있을 경우에 기포의 존재를 확실하게 검출할 수 있게 하기 위해, 흡인 분기 튜브(153)의 유로 내에 이음매(155)를 설치하고, 이 이음매(155)에 메시(mesh) 사이즈가 작은 SUS 필터(156)를 일체로 구성하여, 그 상면에 배열 설치할 수도 있다. 다만, 상세한 것은 후술하지만, 플러싱에 의해 캡 내에 축적된 기능액을 검출하기 위해, 본 실시예와 같이, 수정 발진자(301)를 헤드 캡(102) 내에 배열 설치하고 있는 것이 바람직하다. 물론, 수정 발진자(301)를 헤드 캡(102) 내 및 흡인 분기 튜브(153) 내의 양쪽에 설치하여, 기능액을 확실하게 검출할 수 있게 할 수도 있다.
다음으로, 제어 수단(6)에 대해서 설명한다. 제어 수단(6)은 각 수단의 동작을 제어하기 위한 제어부를 구비하고 있으며, 제어부는 제어 프로그램이나 제어데이터를 기억하고 있는 동시에, 각종 제어 처리를 행하기 위한 작업 영역을 갖고 있다. 그리고, 제어 수단(6)은 상기한 각 수단과 접속되어, 장치 전체를 제어하고 있다.
여기서, 제어 수단(6)에 의한 제어의 예로서, 급액 탱크(231)로부터 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 기능액을 충전하는 경우에 대해서 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 액체방울 토출 장치(1)에서는, 기능 액체방울 토출 헤드(31)와 급액 탱크(231) 사이에 약간의 수두압 차를 발생시키고 있는 동시에, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 펌프 작용에 의해 급액 탱크(231)로부터 기능액을 공급하는 구성이다. 따라서, 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 새롭게 도입한 경우 등과 같이, 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 기능액을 충전할 경우에는, 기능액을 강제적으로 송액할 필요가 있기 때문에, 급액 탱크(231)의 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 통하여 기능액 흡인 펌프(141)에서 흡인하는 구성으로 되어 있다. 이것에 의해, 급액 탱크(231)로부터 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 이르는 기능액 유로의 기포를 기능 액체방울 토출 헤드(31)로부터 배출하는 동시에, 급액 탱크(231)로부터 기능액을 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 충전하고 있다.
도 13을 참조하여 설명하면, 우선, 제어 수단(6)은 기능 액체방울 토출 헤드(31)(헤드 유닛(21))를 흡인 유닛(91)의 직상부에 이동시킨다. 그리고, 흡인 유닛(91)의 승강 기구(181)를 구동하여, 헤드 캡(102)을 제 1 위치에 이동시키고,기능 액체방울 토출 헤드(31)에 헤드 캡(102)을 밀착시킨다. 여기서, 흡인 펌프(141)를 구동하여 기능액을 흡인한다. 이것에 의해, 급액 탱크(231) 내의 기능액이 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 통과하여 흡인되어 각 기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 충전된다.
기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 기능액이 충전되면, 헤드 캡(102)의 내부에 설치한 수정 발진자(301)에 기능액이 도달하고, 기능액이 수정 발진자(301)에 접함(침지함)으로써 검출 수단(161)으로부터 기능액 검출 신호가 제어 수단(6)에 보내진다. 헤드내 유로 전체가 기능액에 의해 충전되어 있을 경우, 검출 수단(161)으로부터의 신호는 도 15의 (1)과 같이 된다. 즉, 기능액 검출 신호가 소정 시간 계속하여 제어 수단(6)에 송신됨으로써, 헤드내 유로에 기포가 존재하지 않고, 모두 기능액에 의해 충전된 것이 검출된다. 이 경우, 제어 수단(6)은, 검출 수단(161)에 의한 검출 동작을 개시한 후 제 1 소정 시간(도 15 중의 T1) 내에, 모든 검출 수단(161)으로부터 기능액 검출 신호가 제 2 소정 시간(도 15 중의 T2) 계속하여 보내지면, 정지 신호를 출력하고, 이 정지 신호를 딜레이(delay) 회로(지연 수단)에 의해 지연시켜 흡인 수단의 구동의 정지 타이밍을 생성하며, 이 타이밍에 의해 흡인 펌프의 구동을 정지시켜 기능액의 충전을 종료시킨다.
한편, 헤드내 유로에 기포가 존재할 경우는, 도 15의 (2)에 나타낸 바와 같이, 기포가 존재하는 부분에 따라 기능액 검출 신호가 단속적으로 제어 수단(6)에 보내진다. 또한, 기능액 탱크로부터 기능액이 공급되지 않는 기능액 중단(中斷)의 경우에는 헤드내 유로의 잉크가 없어지기 때문에, 검출 수단(161)으로부터의 신호는 도 15의 (3)에 나타낸 바와 같이 된다. 제어 수단(6)은, 검출 수단(161)에 의한 검출 동작을 개시한 후 제 1 소정 시간(도 15 중의 T1) 내에, 이러한 경우와 같이 기능액 검출 신호가 제 2 소정 시간(도 15 중의 T2) 계속되지 않을 때에, 에러(error) 상태인 취지의 통지를 행한다. 이 통지는 액체방울 토출 장치(1)에 설치되는 표시부로의 표시나 음성에 의해 실행되는 것이다.
또한, 기능액 유로에서의 유로 저항의 상위(相違) 때문에, 기능 액체방울 토출 헤드(31)마다 기능액의 충전에 따른 소요 시간이 다른 경우가 있다. 이러한 경우에는, 검출 수단(161)마다, 이것에 대응하는 공급 밸브(246)를 개폐 제어함으로써, 기능액이 충전된 기능 액체방울 토출 헤드(31)(의 헤드내 유로)로부터 기능액을 쓸데없이 소비하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 제어 수단(6)은, 검출 수단(161)에 의한 검출 동작을 개시한 후 제 1 소정 시간(도 15 중의 T1) 내에, 검출 수단(161)으로부터 기능액 검출 신호가 제 2 소정 시간(도 15 중의 T2) 계속하여 보내지면, 관로 폐색 신호를 출력하고, 이 정지 신호를 딜레이 회로(지연 수단)에 의해 지연시켜 흡인 밸브의 폐색 타이밍을 생성하며, 이 타이밍에 의해 기능액 검출 신호를 보내온 검출 수단(161)에 대응하는 흡인 밸브(163)만을 폐쇄시킨다. 이것을 모든 검출 수단(161)마다 행함으로써, 즉, 검출 수단(161)에 기능액이 도달한 순서로 대응하는 흡인 밸브(163)를 폐쇄시킴으로써, 기능액이 충전된 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 기능액이 계속하여 흡인되는 것을 방지할 수 있어, 기능액의 소비량을 삭감할 수 있다.
또한, 제 1 실시예에서는, 플러싱에 의해 헤드 캡(102) 내에 기능액이 축적된 경우에도, 제어 수단(6)에 의해 기능액의 배출을 제어하는 것이 가능하다. 즉, 플러싱에 의해 기능 액체방울 토출 헤드(31)로부터 헤드 캡(102)을 향하여 토출된 기능액은 헤드 캡(102) 내에 수용된 흡수재(123)에 의해 일시적으로 유지되지만, 흡수재(123)가 유지할 수 없었던 기능액은 헤드 캡(102) 내의 측벽 부분에 배열 설치된 수정 발진자(301)에 접하게 된다. 그 경우, 제어 수단(6)은 검출 수단(161)의 기능액 검출 신호를 수신하여, 흡인 펌프(141)를 구동한다. 즉, 헤드 캡(102) 내에 축적된 기능액이 흡인되어 헤드 캡(102) 내로부터 배출되기 때문에, 기능액이 장기간 방치되어 헤드 캡(102) 내에서 응고되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 설명한다. 제 2 실시예의 액체방울 토출 장치(7)에서는, 제 1 실시예의 액체방울 토출 장치(1)와 대략 동일한 구성이며, 여기서는 제 1 실시예의 액체방울 토출 장치와 상이한 점에 대해서 설명한다. 기능 액체방울 토출 헤드(31)로 연장되는 6개의 각 급액 튜브(241)에는, 후술하는 압력 컨트롤러(294)에 접속된 헤드측 압력 센서(245)(압력 검출 수단)가 기능 액체방울 토출 헤드(31) 근방에 개재하여 설치되어 있다. 헤드측 압력 센서(245)에 의거하여 급액 탱크(231)를 가압하는 구성으로 되어 있고, 급액 탱크(231)에 접속되는 에어 공급 튜브(292)에는, 헤드측 압력 센서(245)에 접속된 압력 컨트롤러(294)와 대기 개방 포트를 갖는 삼방 밸브(244a)가 개재하여 설치되어 있다. 압력 컨트롤러(294)는 레귤레이터(293)로부터 보내진 압축 에어를 적절히 감압(減壓)하여 급액 탱크(231)에 보내는 동시에, 삼방 밸브(244a)를 개폐 제어함으로써, 급액 탱크(231)로의 가압력을 조절할 수 있게 되어 있다.
도 14를 참조하여 설명하면, 우선, 제어 수단(6)은 기능 액체방울 토출 헤드(31)(헤드 유닛(21))를 흡인 유닛(91)의 직상부에 이동시킨다. 그리고, 흡인 유닛(91)의 승강 기구(181)를 구동하여, 헤드 캡(102)을 제 1 위치에 이동시키고, 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 헤드 캡(102)을 밀착시킨다. 한편, 제어 수단(6)은 흡인 펌프의 구동과 동기시켜 삼방 밸브(244a)를 전환하여, 대기 개방 포트를 폐쇄시키는 동시에 에어 공급 튜브(292)의 폐색을 개방한다. 이것에 따라, 에어 펌프(291)로부터 급액 탱크(231)에 압축 에어가 공급되어, 급액 탱크(231) 내부가 가압된다.
따라서, 급액 탱크(231)의 가압에 의해 발생한 기능 액체방울 토출 헤드(31)와의 압력차에 의해, 급액 탱크(231)에 저장되어 있는 기능액은 기능 액체방울 토출 헤드(31)를 향하여 (가압)송액된다. 각 급액 분기 튜브(242)에는 분기 급액 통로를 폐색하기 위한 공급용 밸브(246)가 개재하여 설치되어 있고, 제어 수단(6)에 의해 개폐 제어되고 있다.
기능 액체방울 토출 헤드(31)의 헤드내 유로에 기능액이 충전되면, 헤드 캡(102)의 내부에 설치한 수정 발진자(301)에 기능액이 도달하고, 기능액이 수정 발진자(301)에 접함으로써 검출 수단(161)으로부터 기능액 검출 신호가 제어 수단(6)에 보내진다. 헤드내 유로가 모두 기능액에 의해 충전되어 있을 경우, 검출 수단(161)으로부터의 신호는 도 15의 (1)과 같이 된다. 즉, 기능액 검출 신호가 소정 시간 계속하여 제어 수단(6)에 송신됨으로써, 헤드내 유로에 기포가 존재하지 않고, 모두 기능액에 의해 충전되었음을 알 수 있다. 제어 수단(6)은, 검출수단(161)에 의한 검출 동작을 개시한 후 제 1 소정 시간(도 15 중의 T1) 내에, 모든 검출 수단(161)으로부터 기능액 검출 신호가 제 2 소정 시간(도 15 중의 T2) 계속하여 보내지면, 정지 신호를 출력하고, 이 정지 신호를 딜레이 회로(지연 수단)에 의해 지연시켜 가압 수단의 구동의 정지 타이밍을 생성하며, 이 타이밍에 의해 삼방 밸브(244a)를 대기 개방 포트로 전환하여, 에어 공급 튜브(292)를 폐색하는 동시에 급액 탱크(231) 내의 압력을 대기 개방시켜 기능액의 충전을 종료시킨다.
한편, 헤드내 유로에 기포가 존재할 경우는, 도 15의 (2)에 나타낸 바와 같이, 기포가 존재하는 부분에 따라 기능액 검출 신호가 단속적으로 제어 수단(6)에 보내진다. 또한, 기능액 탱크로부터 기능액이 공급되지 않는 기능액 중단의 경우에는 헤드내 유로의 잉크가 없어지기 때문에, 검출 수단(161)으로부터의 신호는 도 15의 (3)에 나타낸 바와 같이 된다. 제어 수단(6)은, 검출 수단(161)에 의한 검출 동작을 개시한 후 제 1 소정 시간 내에, 이러한 경우와 같이 기능액 검출 신호가 제 2 소정 시간 계속되지 않을 때에, 에러 상태인 취지의 통지를 행한다. 이 통지는 액체방울 토출 장치(7)에 설치되는 표시부로의 표시나 음성에 의해 실행되는 것이다.
또한, 기능액 유로에서의 유로 저항의 상위 때문에, 기능 액체방울 토출 헤드(31)마다 기능액의 충전에 따른 소요 시간이 다른 경우가 있다. 이러한 경우에는, 검출 수단(161)마다, 이것에 대응하는 공급 밸브(246)를 개폐 제어함으로써, 기능액이 충전된 기능 액체방울 토출 헤드(31)(의 헤드내 유로)로부터 기능액을 쓸데없이 소비하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 제어 수단(6)은, 검출수단(161)에 의한 검출 동작을 개시한 후 제 1 소정 시간 내에, 검출 수단(161)으로부터 기능액 검출 신호가 제 2 소정 시간 계속하여 보내지면, 관로 폐색 신호를 출력하고, 이 정지 신호를 딜레이 회로(지연 수단)에 의해 지연시켜 공급 밸브(246)의 폐색 타이밍을 생성하며, 이 타이밍에 의해 기능액 검출 신호를 보내 온 검출 수단(161)에 대응하는 공급 밸브(246)만을 폐쇄시킨다. 이것을 모든 검출 수단(161)마다 행함으로써, 즉, 검출 수단(161)에 기능액이 도달한 순서로 대응하는 공급 밸브(246)를 폐쇄시킴으로써, 기능액이 충전된 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 기능액이 계속하여 송액되는 것을 방지할 수 있어, 기능액의 소비량을 삭감할 수 있다.
또한, 제 1 실시예의 액체방울 토출 장치(1)에서는 흡인 펌프에 의한 흡인만을, 제 2 실시예의 액체방울 토출 장치(7)에서는 급액 탱크(231)의 가압만을 행하여 기능액을 통액하고 있지만, 흡인 펌프에 의한 흡인과 급액 탱크(231)의 가압을 함께 행하는 구성일 수도 있다.
여기서, 상기 액체방울 토출 장치(1)를 액정 표시 장치의 제조에 적용한 경우에 대해서 설명한다. 도 16은 액정 표시 장치(321)의 단면(斷面) 구조를 나타내고 있다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치(321)는 유리 기판(341)을 주체로 하여 대향면에 투명 도전막(ITO막)(342) 및 배향막(343)을 형성한 상(上)기판(331) 및 하(下)기판(332)과, 이 상하 양 기판(331, 332) 사이에 개재하여 설치한 다수의 스페이서(351)와, 상하 양 기판(331, 332) 사이를 밀봉하는 밀봉재(352)와, 상하 양 기판(331, 332) 사이에 충전한 액정(353)으로 구성되는 동시에, 상기판(331)의 배면(背面)에 위상(位相) 기판(361) 및 편광판(362a)을 적층하고, 또한, 하기판(332)의 배면에 편광판(362b) 및 백라이트(363)를 적층하여, 구성되어 있다.
통상의 제조 공정에서는, 각각 투명 도전막(342)의 패터닝 및 배향막(343)의 도포를 행하여 상기판(331) 및 하기판(332)을 각각 제작한 후, 하기판(332)에 스페이서(351) 및 밀봉재(352)를 만들어 넣고, 이 상태에서 상기판(331)을 접합시킨다. 이어서, 밀봉재(352)의 주입구로부터 액정(353)을 주입하고, 주입구를 폐지(閉止)한다. 그 후, 위상 기판(361), 양 편광판(362a, 362b) 및 백라이트(363)를 적층한다.
실시예의 액체방울 토출 장치(1)는, 예를 들어, 스페이서(351)의 형성이나, 액정(353)의 주입에 이용할 수 있다. 구체적으로는, 기능액으로서 셀 갭을 구성하는 스페이서 재료(예를 들어, 자외선 경화 수지나 열경화 수지)나 액정을 도입하고, 이들을 소정의 위치에 균일하게 토출(도포)시켜 간다. 우선, 밀봉재(352)를 고리 형상으로 인쇄한 하기판(332)을 흡착 테이블(72)에 세트하여, 이 하기판(332) 위에 스페이서 재료를 성긴 간격으로 토출하고, 자외선 조사하여 스페이서 재료를 응고시킨다. 다음으로, 하기판(332)의 밀봉재(352) 내측에 액정(353)을 소정량만 균일하게 토출하여 주입한다. 그 후, 별도 준비한 상기판(331)과 액정을 소정량 도포한 하기판(332)을 진공 중에 도입하여 접합시킨다.
이와 같이, 상기판(331)과 하기판(332)을 접합시키기 전에, 액정(353)을 셀 중에 균일하게 도포(충전)하도록 하고 있기 때문에, 액정(353)이 셀의코너(corner) 등 세부(細部)에 골고루 미치지 않는 등의 결점을 해소할 수 있다.
또한, 기능액(밀봉재용 재료)으로서 자외선 경화 수지 또는 열경화 수지를 이용함으로써, 상기 밀봉재(352)의 인쇄를 이 액체방울 토출 장치(1)에서 행하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 기능액(배향막 재료)으로서 폴리이미드 수지를 도입함으로써, 배향막(343)을 액체방울 토출 장치(1)에 의해 제조하는 것도 가능하다.
이상과 같이, 액체방울 토출 장치(1)를 이용하여 액정 표시 장치(321)를 제조할 경우, 상기한 액체방울 토출 장치(1)에서는, 기능액의 충전 시에 기능액 유로에서의 기능액의 유속(流速)을 고속화함으로써, 기능액 유로(헤드내 유로)로부터 효율적으로 기포를 배출할 수 있기 때문에, 기능액을 충전할 때에 소비하는 기능액 양을 삭감하여, 효율적으로 액정 표시 장치(321)를 제조할 수 있다.
그런데, 이렇게 구성된 액체방울 토출 장치(1)는, 휴대 전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기에 탑재되는 상기 액정 표시 장치(321) 이외에, 각종 전기 광학 장치(디바이스)의 제조에 이용할 수 있다. 즉, 유기 EL 장치, FED 장치, PDP 장치 및 전기 영동 표시 장치 등의 제조에 적용할 수 있다.
유기 EL 장치의 제조에 상기한 액체방울 토출 장치(1)를 응용한 예를 간단하게 설명한다. 유기 EL 장치(401)는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 기판(421), 회로 소자부(422), 화소 전극(423), 뱅크부(424), 발광 소자(425), 음극(426)(대향 전극), 및 밀봉용 기판(427)으로 구성된 유기 EL 소자(411)에 플렉시블 기판(도시 생략)의 배선 및 구동 IC(도시 생략)를 접속한 것이다. 회로 소자부(422)는 기판(421) 위에 형성되고, 복수의 화소 전극(423)이 회로 소자부(422) 위에 정렬되어 있다. 그리고, 각 화소 전극(423) 사이에는 뱅크부(424)가 격자 형상으로 형성되어 있고, 뱅크부(424)에 의해 생긴 오목부(121) 개구(431)에 발광 소자(425)가 형성되어 있다. 음극(426)은 뱅크부(424) 및 발광 소자(425)의 상부 전면(全面)에 형성되고, 음극(426) 위에는 밀봉용 기판(427)이 적층되어 있다.
유기 EL 장치(401)의 제조 공정에서는, 미리 회로 소자부(422) 위 및 화소 전극(423)이 형성되어 있는 기판(421)(워크(W)) 위의 소정 위치에 뱅크부(424)가 형성된 후, 발광 소자(425)를 적절히 형성하기 위한 플라즈마 처리가 실행되고, 그 후에 발광 소자(425) 및 음극(426)(대향 전극)이 형성된다. 그리고, 밀봉용 기판(427)을 음극(426) 위에 적층하여 밀봉하여, 유기 EL 소자(411)를 얻은 후, 이 유기 EL 소자(411)의 음극(426)을 플렉시블 기판의 배선에 접속하는 동시에, 구동 IC에 회로 소자부(422)의 배선을 접속함으로써, 유기 EL 장치(401)가 제조된다.
액체방울 토출 장치(1)는 발광 소자(425)의 형성에 이용된다. 구체적으로는, 기능 액체방울 토출 헤드(31)에 발광 소자 재료(기능액)를 도입하고, 뱅크부(424)가 형성된 기판(421)의 화소 전극(423) 위치에 대응하여, 발광 소자 재료를 토출시켜, 이것을 건조시킴으로써 발광 소자(425)를 형성한다. 또한, 상기한 화소 전극(423)이나 음극(426)의 형성 등에서도, 각각에 대응하는 액체 재료를 이용함으로써, 액체방울 토출 장치(1)를 이용하여 제조하는 것도 가능하다.
또한, 다른 전기 광학 장치로서는, 금속 배선 형성, 렌즈 형성, 레지스트 형성 및 광확산체 형성 등을 포함하는 장치를 생각할 수 있다. 상기한 액체방울 토출 장치(1)를 각종 전기 광학 장치(디바이스)의 제조에 이용함으로써, 기능액 충전시에서의 기능액 소비량을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액체방울 토출 장치에 의하면, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 기능액을 충전할 때에, 수정 발진자로 이루어지는 검출 수단을 이용하여 기능액이 캡 내에 도달한 것을 검출하고 있기 때문에, 기능액을 헤드내 유로에 확실하게 충전할 수 있는 동시에, 기능액 충전 시에서의 기능액의 쓸데없는 소비를 최대한 적게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치, 전자 기기에서는, 상기한 액체방울 토출 장치를 이용하여 제조되고 있기 때문에, 기능액을 적절히 충전할 수 있고, 효율적인 제조가 가능하다. 그리고, 기능액을 충전하기 위해 필요한 기능액 양을 삭감할 수 있기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.
본 발명에 의하면, 검출 수단의 검출자를 기능액에 직접 접촉시킴으로써, 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로에 기능액을 정확하게 충전할 수 있는 기능액 충전 장치 및 이것을 구비한 액체방울 토출 장치, 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (18)

  1. 기능액 탱크에 접속한 기능 액체방울 토출 헤드에 폐액(廢液) 관로(管路)에 연결되는 헤드 캡을 접합하고, 상기 기능액 탱크 내의 기능액을 상기 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 상기 헤드 캡측에 통액(通液)함으로써, 상기 기능 액체방울 토출 헤드의 헤드내 유로(流路)에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치로서,
    상기 기능액 탱크 내의 기능액을 상기 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 상기 헤드 캡측에 통액하는 통액 수단과,
    통액한 기능액이 상기 헤드 캡에 도달한 것을 검출하는 검출 수단과,
    상기 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 상기 통액 수단의 구동을 정지시키는 제어 수단을 구비하며,
    상기 검출 수단은 상기 헤드 캡 내 및/또는 상기 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정(水晶) 발진자와, 상기 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무(有無)를 검출하는 검출기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 상기 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되었을 때에, 상기 통액 수단의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 통액 수단의 구동을 정지시키는 정지 신호의 출력을 소정 시간 지연시키는 지연 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 상기 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되지 않을 때에, 그 취지를 통지하는 통지 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통액 수단은 상기 기능액 탱크에 접속되어 상기 기능액 탱크 내의 기능액을 가압 송액(送液)하는 가압 송액 수단인 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통액 수단은 상기 폐액 관로를 통하여 상기 기능액 탱크 내의 기능액을 흡인하는 흡인 수단인 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  7. 복수의 공급 관로를 통하여 기능액 탱크에 각각 접속한 복수의 기능 액체방울 토출 헤드에 복수의 폐액 관로에 각각 연결되는 복수의 헤드 캡을 접합하고, 상기 기능액 탱크 내의 기능액을 상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 상기 복수의 헤드 캡측에 송액함으로써, 상기 각 기능 액체방울 토출 헤드의 각 헤드내 유로에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치에 있어서,
    상기 기능액 탱크에 접속되어, 상기 기능액 탱크 내의 기능액을 가압 송액하는 가압 송액 수단과,
    상기 복수의 공급 관로에 각각 개재하여 설치된 복수의 관로 폐색(閉塞) 수단과,
    송액한 기능액이 상기 복수의 헤드 캡에 도달한 것을 각각 검출하는 복수의 검출 수단과,
    상기 복수의 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 기능액이 도달한 상기 헤드 캡 순서로 상기 헤드 캡에 대응하는 상기 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 제어 수단을 구비하며,
    상기 각 검출 수단은 상기 헤드 캡 내 및/또는 상기 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자와, 상기 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무를 검출하는 검출기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  8. 복수의 공급 관로를 통하여 기능액 탱크에 각각 접속한 복수의 기능 액체방울 토출 헤드에 복수의 폐액 관로에 각각 연결되는 복수의 헤드 캡을 접합하고, 상기 기능액 탱크 내의 기능액을 상기 복수의 기능 액체방울 토출 헤드를 거쳐 상기 복수의 헤드 캡측에 흡인함으로써, 상기 각 기능 액체방울 토출 헤드의 각 헤드내 유로에 기능액을 충전하는 기능액 충전 장치에 있어서,
    상기 폐액 관로를 통하여 기능액 탱크 내의 기능액을 흡인하는 흡인 수단과,
    상기 복수의 폐액 관로에 각각 개재하여 설치된 복수의 관로 폐색 수단과,
    흡인한 기능액이 상기 복수의 헤드 캡에 도달한 것을 각각 검출하는 복수의 검출 수단과,
    상기 복수의 검출 수단의 검출 결과에 의거하여, 기능액이 도달한 상기 헤드 캡 순서로 상기 헤드 캡에 대응하는 상기 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 제어 수단을 구비하며,
    상기 각 검출 수단은 상기 헤드 캡 내 및/또는 상기 폐액 관로 내에 배열 설치한 수정 발진자와, 상기 수정 발진자의 공진 주파수 변화에 의거하여 기능액의 유무를 검출하는 검출기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 각 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 상기 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되었을 때에, 상기 각 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 각 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 상기 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되었을 때에, 상기 각 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 각 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 폐색 신호의 출력을 소정 시간 지연시키는 지연 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 각 관로 폐색 수단을 폐색 동작시키는 폐색 신호의 출력을 소정 시간 지연시키는 지연 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  13. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 각 검출 수단에 의한 검출 동작을 개시한 후, 상기 검출기의 「있음」 신호가 소정 시간 계속되지 않을 때에, 그 취지를 통지하는 통지 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능액 탱크에 접속되고, 상기 기능액 탱크로부터 상기 폐액 관로에 이르는 기능액의 전체 유로에 세정액을 통액하여, 상기 전체 유로를 세정하는 세정액 공급 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기능액 충전 장치.
  15. 제 1 항에 기재된 기능액 충전 장치와, 워크(work)에 대하여 상기 기능 액체방울 토출 헤드를 상대적으로 이동시키면서 기능 액체방울을 토출시켜, 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부(成膜部)를 형성하는 묘화 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액체방울 토출 장치.
  16. 제 15 항에 기재된 액체방울 토출 장치를 이용하여, 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 기재된 액체방울 토출 장치를 이용하여, 워크 위에 기능 액체방울에 의한 성막부를 형성한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  18. 제 16 항에 기재된 전기 광학 장치의 제조 방법에 의해 제조한 전기 광학 장치 또는 제 17 항에 기재된 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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