インクジェット式塗布装置
【課題】 複数のインクジェットヘッドへのインク供給系を簡素にしながら、各インクジェットヘッドのノズルにおけるインク圧力を負圧にすること。
【解決手段】 所定の方向に沿って配置された複数のインクジェット式の塗布ヘッド２０を有し、供給源から供給された塗布液を前記塗布ヘッド２０のノズルから液滴として吐出して基板上に塗布するインクジェット式塗布装置において、前記複数の塗布ヘッド２０の上方に前記所定の方向に沿って前記複数の塗布ヘッド２０の配置範囲にわたって設けられ、前記塗布液を収容する供給分岐タンク４０と、前記供給分岐タンク４０から前記複数の塗布ヘッド２０のそれぞれに向けて分岐され前記供給分岐タンク４０内の前記塗布液を各塗布ヘッド２０に供給する複数の供給配管５０と、前記供給分岐タンク４０内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段７０とを有してなるもの。
【解決手段】 所定の方向に沿って配置された複数のインクジェット式の塗布ヘッド２０を有し、供給源から供給された塗布液を前記塗布ヘッド２０のノズルから液滴として吐出して基板上に塗布するインクジェット式塗布装置において、前記複数の塗布ヘッド２０の上方に前記所定の方向に沿って前記複数の塗布ヘッド２０の配置範囲にわたって設けられ、前記塗布液を収容する供給分岐タンク４０と、前記供給分岐タンク４０から前記複数の塗布ヘッド２０のそれぞれに向けて分岐され前記供給分岐タンク４０内の前記塗布液を各塗布ヘッド２０に供給する複数の供給配管５０と、前記供給分岐タンク４０内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段７０とを有してなるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット式塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗布液（以下「インク」と称す。）の液滴を吐出するノズルを有する複数のインクジェットヘッドを備えるインクジェット塗布装置では、特許文献１に記載の如く、インクジェットヘッドのノズル内におけるインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッドの各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）に保ちながら、各ノズルに対応して配置された圧電素子の作動制御により、各ノズルから所望吐出量のインクを吐出させることとしている。
【０００３】
従来技術では、インクジェットヘッドへインクを供給する供給タンクを各インクジェットヘッドの水平方向の横方に配置し、インク供給タンク内のインクの液面を各インクジェットヘッドのノズルよりわずかに低く設定し、インク供給タンクから各インクジェットヘッドに向かうインク供給分岐配管によりインク供給タンク内のインクを各インクジェットヘッドへ供給するようにし、各インクジェットヘッド内におけるインクに作用する圧力を微小な負圧にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-275659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のインクジェット塗布装置には以下の問題点がある。
(1)インク供給タンクを各インクジェットヘッドの横方に配置するものであるから、インク供給タンクから各インクジェットヘッドに延在されるインク供給配管が長くなる。
【０００６】
(2)インク供給配管が長くなり、インクの使用量がこのインク供給配管への充填分だけ多く必要になる。
【０００７】
(3)インク供給タンクから各インクジェットヘッドへのインク供給配管長がインクジェットヘッド毎に異なるものになり、インクジェットヘッド毎に供給配管の流路抵抗が異なるから、各インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインクの吐出量が均等にならない。
【０００８】
本発明の課題は、複数のインクジェット式の塗布ヘッドへの塗布液の供給系を簡素にしながら、塗布液を良好に吐出することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、所定の方向に沿って配置された複数のインクジェット式の塗布ヘッドを有し、供給源から供給された塗布液を前記塗布ヘッドのノズルから液滴として吐出して基板上に塗布するインクジェット式塗布装置において、前記複数の塗布ヘッドの上方に前記所定の方向に沿って前記複数の塗布ヘッドの配置範囲にわたって設けられ、前記塗布液を収容する供給分岐タンクと、前記供給分岐タンクから前記複数の塗布ヘッドのそれぞれに向けて分岐され前記供給分岐タンク内の前記塗布液を各塗布ヘッドに供給する複数の供給配管と、前記供給分岐タンク内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段とを有してなるようにしたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記圧力調整手段が、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼし、各塗布ヘッドのノズル内において塗布液に作用する圧力を負圧に保つようにしたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において更に、前記圧力調整手段が、前記供給分岐タンク内の前記塗布液の液位を検出するための液面センサと、前記供給分岐タンク内の空間の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記液面センサと前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼす負圧発生器とを有してなるようにしたものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において更に、前記負圧発生器が真空エジェクタであるようにしたものである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項３に係る発明において更に、前記負圧発生器が真空ポンプであるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数のインクジェット式の塗布ヘッドへの塗布液の供給系を簡素にしながら、塗布液を良好に吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１はインクジェット式塗布装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図２は図１のインクジェット式塗布装置を示す側面図である。
【図３】図３はインク供給装置を示す模式図である。
【図４】図４はインク供給装置の変形例を示す模式図である。
【図５】図５はインク供給装置の圧力調整状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１と図２に示すこの発明のインクジェット式塗布装置はほぼ直方体状のベース１を有する。このベース１の下面の所定位置にはそれぞれ脚２が設けられており、上記ベース１を水平に支持している。
【００１７】
図２に示すように、上記ベース１の上面の幅方向両端部には、長手方向に沿ってそれぞれ取付け板３が設けられている。これら取付け板３の上面の幅方向一端部には長手方向に沿ってそれぞれガイド部材４が設けられている。これらガイド部材４の上面には、矩形板状のＸテーブル５が、その下面の幅方向両側に平行に設けられた断面ほぼ逆Ｕ字状の一対の受け部材６をスライド可能に係合させて支持されている。つまり、Ｘテーブル５は上記ガイド部材４に沿うＸ方向に移動可能となっている。
【００１８】
上記ベース１の長手方向一端にはＸ駆動源７が設けられている。このＸ駆動源７はねじ軸８を回転駆動する。このねじ軸８は上記ベース１の長手方向に沿って回転可能に支持されて設けられ、上記Ｘテーブル５の下面に設けられたナット体９に螺合している。従って、上記Ｘ駆動源７によってねじ軸８が回転駆動されれば、上記Ｘテーブル５が図１に矢印で示すように上記ガイド部材４に沿うＸ方向に駆動されるようになっている。
【００１９】
上記Ｘテーブル５の上面にはθテーブル１１が水平面と直交する軸線を中心にして回転可能に設けられている。このθテーブル１１は上記Ｘテーブル５に設けられたθ駆動源１２によって回転方向に駆動されるようになっている。
【００２０】
上記θテーブル１１の上面には載置テーブル１３が設けられている。この載置テーブル１３にはアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に用いられる矩形状のガラス製の基板Ｗが供給される。この基板Ｗは、上記載置テーブル１３に下面が真空吸着や静電吸着等の手段によって吸着されて保持される。従って、載置テーブル１３に保持された基板Ｗは上記Ｘテーブル５とθテーブル１１とによってＸ方向とθ方向とに駆動されるようになっている。
【００２１】
上記ベース１の長手方向中途部には上記一対のガイド部材４を跨ぐように門型の支持体１４が立設されている。この支持体１４の両側上部には角柱からなる取付け部材１５が水平に架設されている。
【００２２】
上記取付け部材１５にはヘッドテーブル１６が上記Ｘテーブル５の駆動方向であるＸ方向と直交する水平方向であるＹ方向（図２に矢印で示す）に沿って移動可能に設けられている。上記支持体１４の幅方向一側にはＹ駆動源１７が設けられている。このＹ駆動源１７は上記ヘッドテーブル１６をＹ方向に沿って駆動するようになっている。
【００２３】
上記ヘッドテーブル１６の一側面にはインクジェット方式によって機能性薄膜である、例えば配向膜を形成するポリイミド樹脂溶液等の塗布液（以下「インク」と称す。）をドット（液滴）状に吐出する複数のインクジェットヘッド２０がＹ方向に沿って配置されている。この実施の形態では、例えば７つのヘッド２０が千鳥状に二列で配置されている。
【００２４】
上記インクジェットヘッド２０は、基板Ｗの搬送方向に直交する方向である、Ｙ方向に沿ってそれぞれの液室、及びこの液室に連通して下向きに開口するノズルを有し、各ノズルに対向して圧電素子がそれぞれ設けられている。後述するインク供給装置３０がインクジェットヘッド２０の各液室にインクを供給し、インクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面（ノズルが外界に開口する面）においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）に保ちながら、各ノズルに対応する圧電素子の作動制御により、各ノズルから所望吐出量のインクを基板Ｗに吐出するものである。
【００２５】
以下、複数のインクジェットヘッド２０へのインク供給系を簡素にしながら、各インクジェットヘッド２０のノズルにおいてインクに作用する圧力を負圧にするインク供給装置３０の構成について説明する。
【００２６】
インク供給装置３０は、図３に示す如く、各インクジェットヘッド２０（図３では４つのヘッド２０だけを示している）の上方に配置され、インクを収容するインク供給分岐タンク４０と、インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０のそれぞれに向けて分岐され、インク供給分岐タンク４０内のインクを各インクジェットヘッド２０に供給する複数のインク供給配管５０を有している。インク供給分岐タンク４０は、インクジェットヘッド２０の配列方向の長さと同等或いは同等以上の長さにわたって延設される。インク供給配管５０は、本実施例では、インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０のそれぞれに連通する２本の供給管５１、５２からなり、それらの供給管５１、５２に開閉弁Ａ、Ｂを介装している。インク供給分岐タンク４０のインクがインク供給配管５０の供給管５１、５２から各インクジェットヘッド２０が備える複数の液室に供給される。インク供給配管５０は唯１本の供給管５１だけからなるものでも良い。各インクジェットヘッド２０に供給されたインクを回収タンク等へ返送する返送管を各インクジェットヘッド２０に接続することもできる。
【００２７】
インク供給装置３０は、インク供給分岐タンク４０にインクを充填するインク充填手段６０を有している。インク充填手段６０は、図３に示す如く、インク供給源としての加圧タンク６１を有し、Ｎ2ガス源から加圧供給されるＮ2ガスをＮ2ガス配管６２の圧力調整器６３、開閉弁Ｃ経由で加圧タンク６１の上部空間に印加し、このＮ2ガスにより加圧タンク６１内のインクを加圧し、インク充填配管６４の開閉弁Ｄ、フィルタ６５経由でインク供給分岐タンク４０の一側に設けてあるオーバーフロー室４１に圧送する。インク充填配管６４からオーバーフロー室４１に圧送されてオーバーフロー室４１の内壁に沿って流下したインクは、オーバーフロー室４１の側傍に設けてある仕切板４２をオーバーフローしてインク供給分岐タンク４０内に充填される。
【００２８】
尚、インク充填手段６０は、各インクジェットヘッド２０やノズルの気泡抜き、又は各インクジェットヘッド２０のノズルの異物によるつまりを解消するため、Ｎ2ガスをＮ2ガス配管６６の圧力調整室６７、開閉弁Ｅ、流量計６８、フィルタ６９経由でインク供給分岐タンク４０の上部空間に印加する。インク供給分岐タンク４０内のインクが上述のＮ2ガスより加圧された状態で、インク供給配管５０を介してインクジェットヘッド２０の各液室及びノズルに送り込まれることで、その加圧されたインクの流れによって液室及びノズル内の気泡、異物が排出される。
【００２９】
インク供給装置３０は、インク供給分岐タンク４０内の上部空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段７０を有している。圧力調整手段７０は、インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈ（インク供給分岐タンク４０内のインクの液面がインクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面に対してなす高さの差Ｈ）を打ち消す負圧Ｐｘを、インク供給分岐タンク４０内の上部空間に及ぼし、結果として各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面におけるインク圧力を微小負圧に保つものである。
【００３０】
圧力調整手段７０は、液面センサ７１と圧力検出手段７２と負圧発生器７３とを有して構成される。
【００３１】
液面センサ７１はインク供給分岐タンク４０内の底部〜上部空間に連通する液位管７１Ａを有して構成され、インク供給分岐タンク４０内のインクの液位を測定し、この液位から該インクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈを検出する。
【００３２】
圧力検出手段７２はインク供給分岐タンク４０内の上部空間に連通する圧力センサ７２Ａにより構成され、インク供給分岐タンク４０内の上部空間の圧力を検出する。
【００３３】
負圧発生器７３はインク供給分岐タンク４０内の上部空間に直に連通される真空エジェクタ７３Ａを有して構成される。空圧源から供給される圧縮空気が空圧配管７４の圧力調整器７５、開閉弁Ｆ、流量計７６、フィルタ７７経由で真空エジェクタ７３Ａの絞り部を通過し、開閉弁Ｇから排気される。空圧源における圧縮空気の元圧の調整により、真空エジェクタ７３Ａがインク供給分岐タンク４０内の上部空間に及ぼす負圧Ｐｘを調整できる。
【００３４】
上述した、Ｘ駆動源７、θ駆動源１２、Ｙ駆動源１７、インクジェットヘッド２０の圧電素子、インク供給装置３０の各開閉弁Ａ〜Ｇは、それぞれ不図示の制御装置によって制御される。
【００３５】
以下、インク供給装置３０が各インクジェットヘッド２０の液室にインクを供給する手順について説明する。
【００３６】
(1)インク供給装置３０において、開閉弁Ａ〜Ｇを閉じ、加圧タンク６１にインクを貯留した状態を初期状態とする。
【００３７】
(2)開閉弁Ｇを開き、インク供給分岐タンク４０の上部空間を大気圧にする。
【００３８】
(3)開閉弁Ｃ、Ｄを開き、加圧供給されるＮ2ガスにより加圧された加圧タンク６１内のインクをインク供給分岐タンク４０内に標準液位Ｌ0（インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈが標準水頭Ｈ0になる液位）より上位の上限レベルＬｕまで充填した後、開閉弁Ｃ、Ｄを閉じる。
【００３９】
(4)開閉弁Ｇを閉じ、開閉弁Ｅを開き、Ｎ2ガスによりインク供給分岐タンク４０の上部空間を加圧し、開閉弁Ａ、Ｂを開く。これにより、インク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０の流路、液室、並びにノズル内にインクが供給される。予め設定された時間（インク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内にインクを充填するに充分な時間）が経過したならば開閉弁Ｅが閉じられる。ここで、上限レベルＬｕは標準液位Ｌ0にインク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内に充填するに要するインク量を加えた液位に設定されているから、開閉弁Ｅが閉じられたとき、インク供給分岐タンク４０内の液面は標準液位Ｌ0（標準水頭Ｈ0）になる。
【００４０】
開閉弁Ｅを閉じたならば、直ちに、開閉弁Ｆ、Ｇを開き、真空エジェクタ７３Ａにより、インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす標準水頭Ｈ0を打ち消す負圧Ｐｘがインク供給分岐タンク４０内の上部空間に付与される。これにより、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面におけるインク圧力が微小負圧に保たれる。この状態において、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面はワイピングされる。即ち、インク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内にインクを充填する際、各インクジェットヘッド２０のノズルからはインクが流出するので、インクジェットヘッド２０のノズル面には流出したインクが付着している。そのため、ノズル面に付着したインクを取り除くため、ノズル面に沿って弾性材で形成されたブレード状のワイピング部材や吸水性材料で形成されたワイピング部材を摺動させる。
【００４１】
(5)各インクジェットヘッド２０のノズルに対応する圧電素子が作動され、それらのノズルから所望量のインクが吐出される。
【００４２】
例えば、載置テーブル１３上に載置されて搬送される基板Ｗ上の塗布領域にインクを塗布して塗布領域に配向膜を形成する場合、各インクジェットヘッド２０のノズルの下を基板Ｗ上の塗布領域が通過するタイミングに合わせて、塗布領域に対向するノズルからインクを所定の周期で吐出させる。
【００４３】
各インクジェットヘッド２０のノズルからの吐出動作が何回か繰り返され、インク供給分岐タンク４０内の液面レベルが標準液位Ｌ0より下位の下限レベルＬｄまで下がると、液面センサ７１がそれを検知する。液面センサ７１が液面レベルの下限レベルＬｄへの到達を検知すると、開閉弁Ｃ、Ｄを開き、前述(3)と同様にしてインク供給分岐タンク４０内の液面レベルを標準液位Ｌ0に戻す。即ち、インク供給分岐タンク４０内の液面レベルが標準液位Ｌ0に到達すると液面センサ７１がそれを検知するので、この検知信号に基づき、開閉弁Ｃ、Ｄを閉じる。この間、真空エジェクタ７３Ａによる上述(4)の圧力調整動作は継続される。
【００４４】
(6)各インクジェットヘッド２０のノズルからインクの吐出を繰り返し行なっている間に、ノズルの異物によるつまりを生じたときには、異物の除去動作を行なう。
【００４５】
各インクジェットヘッド２０のノズルからインクの吐出を停止させた状態で、開閉弁Ｆ、Ｇを閉じ、開閉弁Ｅを開き、Ｎ2ガスをインク供給分岐タンク４０の上部空間に供給し、これによって加圧されるインク供給分岐タンク４０内のインクがインク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内に押し流されることによって生じるインクの加圧流によりノズル内の異物を排出する。
【００４６】
予め設定された時間が経過した後、開閉弁Ｅを閉じ、開閉弁Ｆ、Ｇを開き、真空エジェクタ７３Ａによる前述(4)の圧力調整動作により、インク供給分岐タンク４０内の上部空間に負圧Ｐｘを及ぼし、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面におけるインク圧力を微小負圧に保つ。
【００４７】
このとき、インク供給分岐タンク４０内の液面レベルが下限レベルＬｄまで下がっていれば、液面センサ７１の検知に基づき開閉弁Ｃ、Ｄを開き、前述(3)と同様にしてインク供給分岐タンク４０内の液面レベルを標準液位Ｌ0に戻す。また、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面をワイピングして前述(5)のインクを吐出可能状態に戻る。
【００４８】
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)各インクジェットヘッド２０の上方にインク供給分岐タンク４０を配置し、インク供給分岐タンク４０内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段７０を設けた。圧力調整手段７０によりインク供給分岐タンク４０内の空間の圧力を調整し、ひいては各インクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）に保つことができる。
【００４９】
そのため、インクジェットヘッド２０の上方にインク供給分岐タンク４０を配置しながらインクジェットヘッド２０の各ノズルからのインクの吐出を良好に行なうことができる。従って、基板Ｗにインクとしてポリイミド溶液を塗布して配向膜を形成する場合に、基板Ｗ上に必要量のインクを精度良く吐出して塗布することができるので、基板Ｗ上に所望の塗布量でインクを塗布することができ、所望する膜厚の配向膜を精度良く形成することができる。
【００５０】
(b)各インクジェットヘッド２０の上方に、インクジェットヘッド２０の配列方向の長さと同等の長さにわたって延設したインク供給分岐タンク４０を配置し、このインク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０のそれぞれにインクを供給するインク供給配管５０を並列に分岐した。
【００５１】
従って、インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０に延在されるインク供給配管５０は短く、このインク供給配管５０に充填するインク使用量も少なくなる。
【００５２】
インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０へのインク供給配管５０の配管長を互いに同等化でき、各インクジェットヘッド２０のノズルから吐出されるインク吐出量が均等になる。これにより、各インクジェットヘッド２０の各ノズルからのインクの吐出精度が向上するので、基板Ｗに対するインクの塗布精度が向上し、基板上に形成される配向膜の膜厚精度がより一層向上する。
【００５３】
(c)圧力調整手段７０が、インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈを打ち消す負圧Ｐｘを該インク供給分岐タンク４０内の上部空間に及ぼし、各インクジェットヘッド２０のノズルにおけるインク圧力を負圧に保つことができる。
【００５４】
(d)圧力調整手段７０が、液面センサ７１と圧力検出手段７２と負圧発生器７３により構成され、上述(c)を確実に実施できる。
【００５５】
(e)上述(d)の負圧発生器７３として真空エジェクタ７３Ａを採用できる。
【００５６】
図４に示した変形例は、図１〜図３に示した実施例の圧力調整手段７０に代わる圧力調整手段８０を用いたものである。図４では、インク充填手段６０を図示省略している。
【００５７】
圧力調整手段８０は、圧力調整手段７０の液面センサ７１（液位管７１Ａ）と同様の液面センサ８１（液位管８１Ａ）と、圧力調整手段７０の圧力検出手段７２に代わる圧力検出手段８２と、圧力調整手段７０の負圧発生器７３に代わる負圧発生器９０とを有して構成される。
【００５８】
液面センサ８１はインク供給分岐タンク４０内の底部〜上部空間に連通する液位管８１Ａにより構成され、インク供給分岐タンク４０内のインクの液位を測定し、この液位から該インクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈを検出する。
【００５９】
圧力検出手段８２は、Ｕ字管８３のＵ字の一方の縦管８３Ａの上端を液位管８１Ａの上部を介してインク供給分岐タンク４０の上部空間に連通し、他方の縦管８３Ｂの上端を大気に開放している。そして、縦管８３Ａの中間部と液位管８１Ａの下部とを開閉弁８４を介して連通し、縦管８３Ｂの上端部とインク供給分岐タンク４０の上部空間とを開閉弁８５を介して連通している。圧力検出手段８２は縦管８３Ａの所定の高さに液面センサ８６を配置し、縦管８３Ａの液面が縦管８３Ｂの液面に対してなす高さの差（Ｈ＋α）を検出する。
【００６０】
圧力検出手段８２はＵ字管８３の液面の高さの差（Ｈ＋α）でインク供給分岐タンク４０内の圧力を測定できる。インク供給分岐タンク４０内の圧力が、インクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）にするときにＵ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａの液面が到達する位置に液面センサ８６が配置されている。図４は、このときの状態を示している。尚、液面センサ８６は、レーザ光等のスポット光を照射する投光部と受光部とを縦管８３Ａを挟んで対向して配置した検出器を２つ、所望の液面高さを中央として上下に1mm間隔で配置して構成されてなる。即ち、検出器は、光源から照射されるスポット光が縦管８３Ａ内のインクによって遮られることによって受光部に生じる受光量の変化（減少）からインクの液面の到達を検出する。例えば、スポット光がインクで遮られない状態でＯＮ信号を、遮られた状態でＯＦＦ信号を出力する。従って、下側に配置した検出器がＯＦＦ信号を出力し、上側に配置した検出器がＯＮ信号を出力するように維持するようにインク供給分岐タンク４０内の圧力を制御することで、インク供給分岐タンク４０内の圧力を所望の圧力で一定に制御することができる。
【００６１】
図５（Ａ）は、Ｕ字管８３にインクを充填するときの状態を示している。このときには、開閉弁８４、８５を開く。インク供給分岐タンク４０内のインクがＵ字管８３に流れ込み、インク供給分岐タンク４０内の液面高さ、液面高さ検出用縦管８１Ａの管内の液面高さ、Ｕ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａと大気開放側の縦管８３Ｂの液面高さのいずれもが同じ高さになる。Ｕ字管８３にインクが充填されたならば、開閉弁８４、８５を閉じる。Ｕ字管８３には、インク供給分岐タンク４０内のインクと同じ液が充填されているから、図４に示すように、インク供給分岐タンク４０内の圧力がインクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力となったときには、Ｕ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａと大気開放側の縦管８３Ｂの液面高さの差が、インク供給分岐タンク４０内の液面高さとインクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面の高さとの差Ｈと理論的には等しくなる。しかしながら、実際には、流路抵抗等があるので、Ｕ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａと大気開放側の縦管８３Ｂの液面高さの差がＨ＋αとなるように、インク供給分岐タンク４０内の圧力を調整している。
【００６２】
図５（Ｂ）は、負圧発生器９０の開閉弁９３、９５を閉じたときのＵ字管８３内のインクの状態を示したものである。
【００６３】
負圧発生器９０は、インク供給分岐タンク４０内の上部空間に連通される真空ポンプ９１により構成される。真空ポンプ９１をインク供給分岐タンク４０に連通する真空配管９２に、開閉弁９３を介装した管路と、圧力調整弁９４及び開閉弁９５を介装した管路とを並列に設けている。
【００６４】
開閉弁９３、９５を開いたときに、インク供給分岐タンク４０内の圧力がインクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）になるように、圧力調整弁９４の開度が調整される。
【００６５】
開閉弁９３を閉じて開閉弁９５を開くと、圧力調整弁９４を介した弱い減圧のみになるので、インク供給分岐タンク４０内の圧力は上昇し、開閉弁９３、９５を開いたときよりも弱い減圧雰囲気になる。そのため、インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクがこぼれ出す。これを利用して、インクジェットヘッド２０内やノズル内の気泡抜き等を行なう。
【００６６】
尚、インクジェットヘッド２０内やノズル内の気泡抜き等を行なうときは、開閉弁９３、９５を閉じ、開閉弁８５を開いてインク供給分岐タンク４０内を大気圧にしたり、開閉弁８４、８５、９３、９５を全て閉じ、Ｎ2ガス配管６６からＮ2ガスをインク供給分岐タンク４０内に加圧供給したりするようにしても良い。
【００６７】
このような、圧力検出手段８２を用いることによって、インク供給分岐タンク４０内の圧力を簡易な構成によって精度良く制御することが可能となる。即ち、Ｕ字管８３内のインクには、大気に連通する側の縦管８３Ｂと負圧であるインク供給分岐タンク４０に連通する側の縦管８３Ａとで、液体の比重とインク供給分岐タンク４０内圧力と大気圧との差圧に応じた高低差が生じる。仮に、インクの比重を１とすれば、１気圧（101kPa）あたり10ｍの高低差が生じることとなるので、僅か10Pa（1/10000気圧）の圧力変化を1mmの液面高さの変動で知ることができることになる。そこで、液面センサ８６を用いて1mmの液面高さの範囲で維持することで、インク供給分岐タンク４０内の圧力を所望する圧力に対して10Paの範囲で保つことが可能となる。
【００６８】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００６９】
例えば、液面センサ８６としてスポット光を利用した投受光式の検出器を用いた例を示したが、縦管８３Ａに沿う縦方向のスリット光を照射する投光部と、縦方向に受光素子を配列したラインセンサ等の受光部からなる検出器や、ＣＣＤカメラ等のエリア式イメージセンサ等を用いた検出器を用いても良い。
【００７０】
尚、液面センサ７１、８１については詳述しなかったが、液面センサ８６と同様の構成のものを採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、複数のインクジェット式の塗布ヘッドへのインク供給系を簡素にしながら、各インクジェットヘッドのノズルにおけるインク圧力を負圧にすることができる。
【符号の説明】
【００７２】
２０ インクジェットヘッド
３０ インク供給装置
４０ インク供給分岐タンク
５０ インク供給配管
７０ 圧力調整手段
７１ 液面センサ
７２ 圧力検出手段
７３ 負圧発生器
７３Ａ 真空エジェクタ
８０ 圧力調整手段
８１ 液面センサ
８２ 圧力検出手段
９０ 負圧発生器
９１ 真空ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット式塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗布液（以下「インク」と称す。）の液滴を吐出するノズルを有する複数のインクジェットヘッドを備えるインクジェット塗布装置では、特許文献１に記載の如く、インクジェットヘッドのノズル内におけるインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッドの各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）に保ちながら、各ノズルに対応して配置された圧電素子の作動制御により、各ノズルから所望吐出量のインクを吐出させることとしている。
【０００３】
従来技術では、インクジェットヘッドへインクを供給する供給タンクを各インクジェットヘッドの水平方向の横方に配置し、インク供給タンク内のインクの液面を各インクジェットヘッドのノズルよりわずかに低く設定し、インク供給タンクから各インクジェットヘッドに向かうインク供給分岐配管によりインク供給タンク内のインクを各インクジェットヘッドへ供給するようにし、各インクジェットヘッド内におけるインクに作用する圧力を微小な負圧にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-275659号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のインクジェット塗布装置には以下の問題点がある。
(1)インク供給タンクを各インクジェットヘッドの横方に配置するものであるから、インク供給タンクから各インクジェットヘッドに延在されるインク供給配管が長くなる。
【０００６】
(2)インク供給配管が長くなり、インクの使用量がこのインク供給配管への充填分だけ多く必要になる。
【０００７】
(3)インク供給タンクから各インクジェットヘッドへのインク供給配管長がインクジェットヘッド毎に異なるものになり、インクジェットヘッド毎に供給配管の流路抵抗が異なるから、各インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインクの吐出量が均等にならない。
【０００８】
本発明の課題は、複数のインクジェット式の塗布ヘッドへの塗布液の供給系を簡素にしながら、塗布液を良好に吐出することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、所定の方向に沿って配置された複数のインクジェット式の塗布ヘッドを有し、供給源から供給された塗布液を前記塗布ヘッドのノズルから液滴として吐出して基板上に塗布するインクジェット式塗布装置において、前記複数の塗布ヘッドの上方に前記所定の方向に沿って前記複数の塗布ヘッドの配置範囲にわたって設けられ、前記塗布液を収容する供給分岐タンクと、前記供給分岐タンクから前記複数の塗布ヘッドのそれぞれに向けて分岐され前記供給分岐タンク内の前記塗布液を各塗布ヘッドに供給する複数の供給配管と、前記供給分岐タンク内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段とを有してなるようにしたものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において更に、前記圧力調整手段が、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼし、各塗布ヘッドのノズル内において塗布液に作用する圧力を負圧に保つようにしたものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において更に、前記圧力調整手段が、前記供給分岐タンク内の前記塗布液の液位を検出するための液面センサと、前記供給分岐タンク内の空間の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記液面センサと前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼす負圧発生器とを有してなるようにしたものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において更に、前記負圧発生器が真空エジェクタであるようにしたものである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項３に係る発明において更に、前記負圧発生器が真空ポンプであるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数のインクジェット式の塗布ヘッドへの塗布液の供給系を簡素にしながら、塗布液を良好に吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１はインクジェット式塗布装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図２は図１のインクジェット式塗布装置を示す側面図である。
【図３】図３はインク供給装置を示す模式図である。
【図４】図４はインク供給装置の変形例を示す模式図である。
【図５】図５はインク供給装置の圧力調整状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１と図２に示すこの発明のインクジェット式塗布装置はほぼ直方体状のベース１を有する。このベース１の下面の所定位置にはそれぞれ脚２が設けられており、上記ベース１を水平に支持している。
【００１７】
図２に示すように、上記ベース１の上面の幅方向両端部には、長手方向に沿ってそれぞれ取付け板３が設けられている。これら取付け板３の上面の幅方向一端部には長手方向に沿ってそれぞれガイド部材４が設けられている。これらガイド部材４の上面には、矩形板状のＸテーブル５が、その下面の幅方向両側に平行に設けられた断面ほぼ逆Ｕ字状の一対の受け部材６をスライド可能に係合させて支持されている。つまり、Ｘテーブル５は上記ガイド部材４に沿うＸ方向に移動可能となっている。
【００１８】
上記ベース１の長手方向一端にはＸ駆動源７が設けられている。このＸ駆動源７はねじ軸８を回転駆動する。このねじ軸８は上記ベース１の長手方向に沿って回転可能に支持されて設けられ、上記Ｘテーブル５の下面に設けられたナット体９に螺合している。従って、上記Ｘ駆動源７によってねじ軸８が回転駆動されれば、上記Ｘテーブル５が図１に矢印で示すように上記ガイド部材４に沿うＸ方向に駆動されるようになっている。
【００１９】
上記Ｘテーブル５の上面にはθテーブル１１が水平面と直交する軸線を中心にして回転可能に設けられている。このθテーブル１１は上記Ｘテーブル５に設けられたθ駆動源１２によって回転方向に駆動されるようになっている。
【００２０】
上記θテーブル１１の上面には載置テーブル１３が設けられている。この載置テーブル１３にはアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に用いられる矩形状のガラス製の基板Ｗが供給される。この基板Ｗは、上記載置テーブル１３に下面が真空吸着や静電吸着等の手段によって吸着されて保持される。従って、載置テーブル１３に保持された基板Ｗは上記Ｘテーブル５とθテーブル１１とによってＸ方向とθ方向とに駆動されるようになっている。
【００２１】
上記ベース１の長手方向中途部には上記一対のガイド部材４を跨ぐように門型の支持体１４が立設されている。この支持体１４の両側上部には角柱からなる取付け部材１５が水平に架設されている。
【００２２】
上記取付け部材１５にはヘッドテーブル１６が上記Ｘテーブル５の駆動方向であるＸ方向と直交する水平方向であるＹ方向（図２に矢印で示す）に沿って移動可能に設けられている。上記支持体１４の幅方向一側にはＹ駆動源１７が設けられている。このＹ駆動源１７は上記ヘッドテーブル１６をＹ方向に沿って駆動するようになっている。
【００２３】
上記ヘッドテーブル１６の一側面にはインクジェット方式によって機能性薄膜である、例えば配向膜を形成するポリイミド樹脂溶液等の塗布液（以下「インク」と称す。）をドット（液滴）状に吐出する複数のインクジェットヘッド２０がＹ方向に沿って配置されている。この実施の形態では、例えば７つのヘッド２０が千鳥状に二列で配置されている。
【００２４】
上記インクジェットヘッド２０は、基板Ｗの搬送方向に直交する方向である、Ｙ方向に沿ってそれぞれの液室、及びこの液室に連通して下向きに開口するノズルを有し、各ノズルに対向して圧電素子がそれぞれ設けられている。後述するインク供給装置３０がインクジェットヘッド２０の各液室にインクを供給し、インクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面（ノズルが外界に開口する面）においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）に保ちながら、各ノズルに対応する圧電素子の作動制御により、各ノズルから所望吐出量のインクを基板Ｗに吐出するものである。
【００２５】
以下、複数のインクジェットヘッド２０へのインク供給系を簡素にしながら、各インクジェットヘッド２０のノズルにおいてインクに作用する圧力を負圧にするインク供給装置３０の構成について説明する。
【００２６】
インク供給装置３０は、図３に示す如く、各インクジェットヘッド２０（図３では４つのヘッド２０だけを示している）の上方に配置され、インクを収容するインク供給分岐タンク４０と、インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０のそれぞれに向けて分岐され、インク供給分岐タンク４０内のインクを各インクジェットヘッド２０に供給する複数のインク供給配管５０を有している。インク供給分岐タンク４０は、インクジェットヘッド２０の配列方向の長さと同等或いは同等以上の長さにわたって延設される。インク供給配管５０は、本実施例では、インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０のそれぞれに連通する２本の供給管５１、５２からなり、それらの供給管５１、５２に開閉弁Ａ、Ｂを介装している。インク供給分岐タンク４０のインクがインク供給配管５０の供給管５１、５２から各インクジェットヘッド２０が備える複数の液室に供給される。インク供給配管５０は唯１本の供給管５１だけからなるものでも良い。各インクジェットヘッド２０に供給されたインクを回収タンク等へ返送する返送管を各インクジェットヘッド２０に接続することもできる。
【００２７】
インク供給装置３０は、インク供給分岐タンク４０にインクを充填するインク充填手段６０を有している。インク充填手段６０は、図３に示す如く、インク供給源としての加圧タンク６１を有し、Ｎ2ガス源から加圧供給されるＮ2ガスをＮ2ガス配管６２の圧力調整器６３、開閉弁Ｃ経由で加圧タンク６１の上部空間に印加し、このＮ2ガスにより加圧タンク６１内のインクを加圧し、インク充填配管６４の開閉弁Ｄ、フィルタ６５経由でインク供給分岐タンク４０の一側に設けてあるオーバーフロー室４１に圧送する。インク充填配管６４からオーバーフロー室４１に圧送されてオーバーフロー室４１の内壁に沿って流下したインクは、オーバーフロー室４１の側傍に設けてある仕切板４２をオーバーフローしてインク供給分岐タンク４０内に充填される。
【００２８】
尚、インク充填手段６０は、各インクジェットヘッド２０やノズルの気泡抜き、又は各インクジェットヘッド２０のノズルの異物によるつまりを解消するため、Ｎ2ガスをＮ2ガス配管６６の圧力調整室６７、開閉弁Ｅ、流量計６８、フィルタ６９経由でインク供給分岐タンク４０の上部空間に印加する。インク供給分岐タンク４０内のインクが上述のＮ2ガスより加圧された状態で、インク供給配管５０を介してインクジェットヘッド２０の各液室及びノズルに送り込まれることで、その加圧されたインクの流れによって液室及びノズル内の気泡、異物が排出される。
【００２９】
インク供給装置３０は、インク供給分岐タンク４０内の上部空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段７０を有している。圧力調整手段７０は、インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈ（インク供給分岐タンク４０内のインクの液面がインクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面に対してなす高さの差Ｈ）を打ち消す負圧Ｐｘを、インク供給分岐タンク４０内の上部空間に及ぼし、結果として各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面におけるインク圧力を微小負圧に保つものである。
【００３０】
圧力調整手段７０は、液面センサ７１と圧力検出手段７２と負圧発生器７３とを有して構成される。
【００３１】
液面センサ７１はインク供給分岐タンク４０内の底部〜上部空間に連通する液位管７１Ａを有して構成され、インク供給分岐タンク４０内のインクの液位を測定し、この液位から該インクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈを検出する。
【００３２】
圧力検出手段７２はインク供給分岐タンク４０内の上部空間に連通する圧力センサ７２Ａにより構成され、インク供給分岐タンク４０内の上部空間の圧力を検出する。
【００３３】
負圧発生器７３はインク供給分岐タンク４０内の上部空間に直に連通される真空エジェクタ７３Ａを有して構成される。空圧源から供給される圧縮空気が空圧配管７４の圧力調整器７５、開閉弁Ｆ、流量計７６、フィルタ７７経由で真空エジェクタ７３Ａの絞り部を通過し、開閉弁Ｇから排気される。空圧源における圧縮空気の元圧の調整により、真空エジェクタ７３Ａがインク供給分岐タンク４０内の上部空間に及ぼす負圧Ｐｘを調整できる。
【００３４】
上述した、Ｘ駆動源７、θ駆動源１２、Ｙ駆動源１７、インクジェットヘッド２０の圧電素子、インク供給装置３０の各開閉弁Ａ〜Ｇは、それぞれ不図示の制御装置によって制御される。
【００３５】
以下、インク供給装置３０が各インクジェットヘッド２０の液室にインクを供給する手順について説明する。
【００３６】
(1)インク供給装置３０において、開閉弁Ａ〜Ｇを閉じ、加圧タンク６１にインクを貯留した状態を初期状態とする。
【００３７】
(2)開閉弁Ｇを開き、インク供給分岐タンク４０の上部空間を大気圧にする。
【００３８】
(3)開閉弁Ｃ、Ｄを開き、加圧供給されるＮ2ガスにより加圧された加圧タンク６１内のインクをインク供給分岐タンク４０内に標準液位Ｌ0（インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈが標準水頭Ｈ0になる液位）より上位の上限レベルＬｕまで充填した後、開閉弁Ｃ、Ｄを閉じる。
【００３９】
(4)開閉弁Ｇを閉じ、開閉弁Ｅを開き、Ｎ2ガスによりインク供給分岐タンク４０の上部空間を加圧し、開閉弁Ａ、Ｂを開く。これにより、インク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０の流路、液室、並びにノズル内にインクが供給される。予め設定された時間（インク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内にインクを充填するに充分な時間）が経過したならば開閉弁Ｅが閉じられる。ここで、上限レベルＬｕは標準液位Ｌ0にインク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内に充填するに要するインク量を加えた液位に設定されているから、開閉弁Ｅが閉じられたとき、インク供給分岐タンク４０内の液面は標準液位Ｌ0（標準水頭Ｈ0）になる。
【００４０】
開閉弁Ｅを閉じたならば、直ちに、開閉弁Ｆ、Ｇを開き、真空エジェクタ７３Ａにより、インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす標準水頭Ｈ0を打ち消す負圧Ｐｘがインク供給分岐タンク４０内の上部空間に付与される。これにより、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面におけるインク圧力が微小負圧に保たれる。この状態において、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面はワイピングされる。即ち、インク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内にインクを充填する際、各インクジェットヘッド２０のノズルからはインクが流出するので、インクジェットヘッド２０のノズル面には流出したインクが付着している。そのため、ノズル面に付着したインクを取り除くため、ノズル面に沿って弾性材で形成されたブレード状のワイピング部材や吸水性材料で形成されたワイピング部材を摺動させる。
【００４１】
(5)各インクジェットヘッド２０のノズルに対応する圧電素子が作動され、それらのノズルから所望量のインクが吐出される。
【００４２】
例えば、載置テーブル１３上に載置されて搬送される基板Ｗ上の塗布領域にインクを塗布して塗布領域に配向膜を形成する場合、各インクジェットヘッド２０のノズルの下を基板Ｗ上の塗布領域が通過するタイミングに合わせて、塗布領域に対向するノズルからインクを所定の周期で吐出させる。
【００４３】
各インクジェットヘッド２０のノズルからの吐出動作が何回か繰り返され、インク供給分岐タンク４０内の液面レベルが標準液位Ｌ0より下位の下限レベルＬｄまで下がると、液面センサ７１がそれを検知する。液面センサ７１が液面レベルの下限レベルＬｄへの到達を検知すると、開閉弁Ｃ、Ｄを開き、前述(3)と同様にしてインク供給分岐タンク４０内の液面レベルを標準液位Ｌ0に戻す。即ち、インク供給分岐タンク４０内の液面レベルが標準液位Ｌ0に到達すると液面センサ７１がそれを検知するので、この検知信号に基づき、開閉弁Ｃ、Ｄを閉じる。この間、真空エジェクタ７３Ａによる上述(4)の圧力調整動作は継続される。
【００４４】
(6)各インクジェットヘッド２０のノズルからインクの吐出を繰り返し行なっている間に、ノズルの異物によるつまりを生じたときには、異物の除去動作を行なう。
【００４５】
各インクジェットヘッド２０のノズルからインクの吐出を停止させた状態で、開閉弁Ｆ、Ｇを閉じ、開閉弁Ｅを開き、Ｎ2ガスをインク供給分岐タンク４０の上部空間に供給し、これによって加圧されるインク供給分岐タンク４０内のインクがインク供給配管５０内及び各インクジェットヘッド２０内に押し流されることによって生じるインクの加圧流によりノズル内の異物を排出する。
【００４６】
予め設定された時間が経過した後、開閉弁Ｅを閉じ、開閉弁Ｆ、Ｇを開き、真空エジェクタ７３Ａによる前述(4)の圧力調整動作により、インク供給分岐タンク４０内の上部空間に負圧Ｐｘを及ぼし、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面におけるインク圧力を微小負圧に保つ。
【００４７】
このとき、インク供給分岐タンク４０内の液面レベルが下限レベルＬｄまで下がっていれば、液面センサ７１の検知に基づき開閉弁Ｃ、Ｄを開き、前述(3)と同様にしてインク供給分岐タンク４０内の液面レベルを標準液位Ｌ0に戻す。また、各インクジェットヘッド２０のノズルのノズル面をワイピングして前述(5)のインクを吐出可能状態に戻る。
【００４８】
本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)各インクジェットヘッド２０の上方にインク供給分岐タンク４０を配置し、インク供給分岐タンク４０内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段７０を設けた。圧力調整手段７０によりインク供給分岐タンク４０内の空間の圧力を調整し、ひいては各インクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）に保つことができる。
【００４９】
そのため、インクジェットヘッド２０の上方にインク供給分岐タンク４０を配置しながらインクジェットヘッド２０の各ノズルからのインクの吐出を良好に行なうことができる。従って、基板Ｗにインクとしてポリイミド溶液を塗布して配向膜を形成する場合に、基板Ｗ上に必要量のインクを精度良く吐出して塗布することができるので、基板Ｗ上に所望の塗布量でインクを塗布することができ、所望する膜厚の配向膜を精度良く形成することができる。
【００５０】
(b)各インクジェットヘッド２０の上方に、インクジェットヘッド２０の配列方向の長さと同等の長さにわたって延設したインク供給分岐タンク４０を配置し、このインク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０のそれぞれにインクを供給するインク供給配管５０を並列に分岐した。
【００５１】
従って、インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０に延在されるインク供給配管５０は短く、このインク供給配管５０に充填するインク使用量も少なくなる。
【００５２】
インク供給分岐タンク４０から各インクジェットヘッド２０へのインク供給配管５０の配管長を互いに同等化でき、各インクジェットヘッド２０のノズルから吐出されるインク吐出量が均等になる。これにより、各インクジェットヘッド２０の各ノズルからのインクの吐出精度が向上するので、基板Ｗに対するインクの塗布精度が向上し、基板上に形成される配向膜の膜厚精度がより一層向上する。
【００５３】
(c)圧力調整手段７０が、インク供給分岐タンク４０内のインクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈを打ち消す負圧Ｐｘを該インク供給分岐タンク４０内の上部空間に及ぼし、各インクジェットヘッド２０のノズルにおけるインク圧力を負圧に保つことができる。
【００５４】
(d)圧力調整手段７０が、液面センサ７１と圧力検出手段７２と負圧発生器７３により構成され、上述(c)を確実に実施できる。
【００５５】
(e)上述(d)の負圧発生器７３として真空エジェクタ７３Ａを採用できる。
【００５６】
図４に示した変形例は、図１〜図３に示した実施例の圧力調整手段７０に代わる圧力調整手段８０を用いたものである。図４では、インク充填手段６０を図示省略している。
【００５７】
圧力調整手段８０は、圧力調整手段７０の液面センサ７１（液位管７１Ａ）と同様の液面センサ８１（液位管８１Ａ）と、圧力調整手段７０の圧力検出手段７２に代わる圧力検出手段８２と、圧力調整手段７０の負圧発生器７３に代わる負圧発生器９０とを有して構成される。
【００５８】
液面センサ８１はインク供給分岐タンク４０内の底部〜上部空間に連通する液位管８１Ａにより構成され、インク供給分岐タンク４０内のインクの液位を測定し、この液位から該インクが各インクジェットヘッド２０に及ぼす水頭Ｈを検出する。
【００５９】
圧力検出手段８２は、Ｕ字管８３のＵ字の一方の縦管８３Ａの上端を液位管８１Ａの上部を介してインク供給分岐タンク４０の上部空間に連通し、他方の縦管８３Ｂの上端を大気に開放している。そして、縦管８３Ａの中間部と液位管８１Ａの下部とを開閉弁８４を介して連通し、縦管８３Ｂの上端部とインク供給分岐タンク４０の上部空間とを開閉弁８５を介して連通している。圧力検出手段８２は縦管８３Ａの所定の高さに液面センサ８６を配置し、縦管８３Ａの液面が縦管８３Ｂの液面に対してなす高さの差（Ｈ＋α）を検出する。
【００６０】
圧力検出手段８２はＵ字管８３の液面の高さの差（Ｈ＋α）でインク供給分岐タンク４０内の圧力を測定できる。インク供給分岐タンク４０内の圧力が、インクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）にするときにＵ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａの液面が到達する位置に液面センサ８６が配置されている。図４は、このときの状態を示している。尚、液面センサ８６は、レーザ光等のスポット光を照射する投光部と受光部とを縦管８３Ａを挟んで対向して配置した検出器を２つ、所望の液面高さを中央として上下に1mm間隔で配置して構成されてなる。即ち、検出器は、光源から照射されるスポット光が縦管８３Ａ内のインクによって遮られることによって受光部に生じる受光量の変化（減少）からインクの液面の到達を検出する。例えば、スポット光がインクで遮られない状態でＯＮ信号を、遮られた状態でＯＦＦ信号を出力する。従って、下側に配置した検出器がＯＦＦ信号を出力し、上側に配置した検出器がＯＮ信号を出力するように維持するようにインク供給分岐タンク４０内の圧力を制御することで、インク供給分岐タンク４０内の圧力を所望の圧力で一定に制御することができる。
【００６１】
図５（Ａ）は、Ｕ字管８３にインクを充填するときの状態を示している。このときには、開閉弁８４、８５を開く。インク供給分岐タンク４０内のインクがＵ字管８３に流れ込み、インク供給分岐タンク４０内の液面高さ、液面高さ検出用縦管８１Ａの管内の液面高さ、Ｕ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａと大気開放側の縦管８３Ｂの液面高さのいずれもが同じ高さになる。Ｕ字管８３にインクが充填されたならば、開閉弁８４、８５を閉じる。Ｕ字管８３には、インク供給分岐タンク４０内のインクと同じ液が充填されているから、図４に示すように、インク供給分岐タンク４０内の圧力がインクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力となったときには、Ｕ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａと大気開放側の縦管８３Ｂの液面高さの差が、インク供給分岐タンク４０内の液面高さとインクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面の高さとの差Ｈと理論的には等しくなる。しかしながら、実際には、流路抵抗等があるので、Ｕ字管８３のインク供給分岐タンク４０側の縦管８３Ａと大気開放側の縦管８３Ｂの液面高さの差がＨ＋αとなるように、インク供給分岐タンク４０内の圧力を調整している。
【００６２】
図５（Ｂ）は、負圧発生器９０の開閉弁９３、９５を閉じたときのＵ字管８３内のインクの状態を示したものである。
【００６３】
負圧発生器９０は、インク供給分岐タンク４０内の上部空間に連通される真空ポンプ９１により構成される。真空ポンプ９１をインク供給分岐タンク４０に連通する真空配管９２に、開閉弁９３を介装した管路と、圧力調整弁９４及び開閉弁９５を介装した管路とを並列に設けている。
【００６４】
開閉弁９３、９５を開いたときに、インク供給分岐タンク４０内の圧力がインクジェットヘッド２０の各ノズルのノズル面においてインクに作用する圧力を微小な負圧（インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクが漏れ出しもせず、引き込まれもしない圧力）になるように、圧力調整弁９４の開度が調整される。
【００６５】
開閉弁９３を閉じて開閉弁９５を開くと、圧力調整弁９４を介した弱い減圧のみになるので、インク供給分岐タンク４０内の圧力は上昇し、開閉弁９３、９５を開いたときよりも弱い減圧雰囲気になる。そのため、インクジェットヘッド２０の各ノズルからインクがこぼれ出す。これを利用して、インクジェットヘッド２０内やノズル内の気泡抜き等を行なう。
【００６６】
尚、インクジェットヘッド２０内やノズル内の気泡抜き等を行なうときは、開閉弁９３、９５を閉じ、開閉弁８５を開いてインク供給分岐タンク４０内を大気圧にしたり、開閉弁８４、８５、９３、９５を全て閉じ、Ｎ2ガス配管６６からＮ2ガスをインク供給分岐タンク４０内に加圧供給したりするようにしても良い。
【００６７】
このような、圧力検出手段８２を用いることによって、インク供給分岐タンク４０内の圧力を簡易な構成によって精度良く制御することが可能となる。即ち、Ｕ字管８３内のインクには、大気に連通する側の縦管８３Ｂと負圧であるインク供給分岐タンク４０に連通する側の縦管８３Ａとで、液体の比重とインク供給分岐タンク４０内圧力と大気圧との差圧に応じた高低差が生じる。仮に、インクの比重を１とすれば、１気圧（101kPa）あたり10ｍの高低差が生じることとなるので、僅か10Pa（1/10000気圧）の圧力変化を1mmの液面高さの変動で知ることができることになる。そこで、液面センサ８６を用いて1mmの液面高さの範囲で維持することで、インク供給分岐タンク４０内の圧力を所望する圧力に対して10Paの範囲で保つことが可能となる。
【００６８】
以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００６９】
例えば、液面センサ８６としてスポット光を利用した投受光式の検出器を用いた例を示したが、縦管８３Ａに沿う縦方向のスリット光を照射する投光部と、縦方向に受光素子を配列したラインセンサ等の受光部からなる検出器や、ＣＣＤカメラ等のエリア式イメージセンサ等を用いた検出器を用いても良い。
【００７０】
尚、液面センサ７１、８１については詳述しなかったが、液面センサ８６と同様の構成のものを採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によれば、複数のインクジェット式の塗布ヘッドへのインク供給系を簡素にしながら、各インクジェットヘッドのノズルにおけるインク圧力を負圧にすることができる。
【符号の説明】
【００７２】
２０ インクジェットヘッド
３０ インク供給装置
４０ インク供給分岐タンク
５０ インク供給配管
７０ 圧力調整手段
７１ 液面センサ
７２ 圧力検出手段
７３ 負圧発生器
７３Ａ 真空エジェクタ
８０ 圧力調整手段
８１ 液面センサ
８２ 圧力検出手段
９０ 負圧発生器
９１ 真空ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に沿って配置された複数のインクジェット式の塗布ヘッドを有し、供給源から供給された塗布液を前記塗布ヘッドのノズルから液滴として吐出して基板上に塗布するインクジェット式塗布装置において、
前記複数の塗布ヘッドの上方に前記所定の方向に沿って前記複数の塗布ヘッドの配置範囲にわたって設けられ、前記塗布液を収容する供給分岐タンクと、
前記供給分岐タンクから前記複数の塗布ヘッドのそれぞれに向けて分岐され前記供給分岐タンク内の前記塗布液を各塗布ヘッドに供給する複数の供給配管と、
前記供給分岐タンク内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段とを有してなるインクジェット式塗布装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段が、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼし、各塗布ヘッドのノズル内において塗布液に作用する圧力を負圧に保つ請求項１に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項３】
前記圧力調整手段が、
前記供給分岐タンク内の前記塗布液の液位を検出するための液面センサと、
前記供給分岐タンク内の空間の圧力を検出するための圧力検出手段と、
前記液面センサと前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼす負圧発生器とを有してなる請求項２に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項４】
前記負圧発生器が真空エジェクタである請求項３に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項５】
前記負圧発生器が真空ポンプである請求項３に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項１】
所定の方向に沿って配置された複数のインクジェット式の塗布ヘッドを有し、供給源から供給された塗布液を前記塗布ヘッドのノズルから液滴として吐出して基板上に塗布するインクジェット式塗布装置において、
前記複数の塗布ヘッドの上方に前記所定の方向に沿って前記複数の塗布ヘッドの配置範囲にわたって設けられ、前記塗布液を収容する供給分岐タンクと、
前記供給分岐タンクから前記複数の塗布ヘッドのそれぞれに向けて分岐され前記供給分岐タンク内の前記塗布液を各塗布ヘッドに供給する複数の供給配管と、
前記供給分岐タンク内の空間の圧力を調整可能にする圧力調整手段とを有してなるインクジェット式塗布装置。
【請求項２】
前記圧力調整手段が、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼし、各塗布ヘッドのノズル内において塗布液に作用する圧力を負圧に保つ請求項１に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項３】
前記圧力調整手段が、
前記供給分岐タンク内の前記塗布液の液位を検出するための液面センサと、
前記供給分岐タンク内の空間の圧力を検出するための圧力検出手段と、
前記液面センサと前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記供給分岐タンク内の前記塗布液が各塗布ヘッドに及ぼす水頭を打ち消す負圧を該供給分岐タンク内の空間に及ぼす負圧発生器とを有してなる請求項２に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項４】
前記負圧発生器が真空エジェクタである請求項３に記載のインクジェット式塗布装置。
【請求項５】
前記負圧発生器が真空ポンプである請求項３に記載のインクジェット式塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０６７３９（Ｐ２０１１−２０６７３９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７９２８６（Ｐ２０１０−７９２８６）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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