(57)【要約】【課題】調整機構及び制御機構を小型化、簡素化すると共にパターン形成を高精度かつ効率的に行うことを可能とするパターン形成装置等を提供する。【解決手段】パターン形成装置１のヘッドユニット３は、基板１０５に対して加工処理を行うヘッド９、ヘッド９が配置されるベース７、ベース７に対してヘッド９を個別に移動可能かつ個別に着脱可能に装着させる移動機構１５、ヘッド９をベース７に対して移動させるための駆動力を与える駆動機構２７、ベース７に対する各ヘッド９の位置、移動量等を測長する測長機構２３等を備える。【選択図】図３
2006239560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にパターンを形成するパターン形成装置に設けられるヘッドユニットであって、
前記基板に対して加工処理を行うヘッドと、
少なくとも１つの前記ヘッドが配置されるベースと、
前記ベースに対して少なくとも１つの前記ヘッドを個別に移動可能かつ個別に着脱可能に装着させる移動機構と、
前記ヘッドを前記ベースに対して移動させるための駆動力を与える駆動機構と、
を具備することを特徴とするヘッドユニット。
【請求項２】
前記ヘッドの前記ベースに対する位置を測長する測長機構を具備することを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
【請求項３】
前記移動機構は、可動部及び固定部を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記可動部が設けられ、前記ベース側に前記固定部が設けられることを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
【請求項４】
前記駆動機構は、可動子及び固定子を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記可動子が設けられ、前記ベース側に前記固定子が設けられることを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
【請求項５】
前記測長機構は、スケール及びスケール読取部を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記スケールが設けられ、前記ベース側に前記スケール読取部が設けられることを特徴とする請求項２に記載のヘッドユニット。
【請求項６】
前記測長機構は、スケール及びスケール読取部を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記スケール読取部が設けられ、前記ベース側に前記スケールが設けられることを特徴とする請求項２に記載のヘッドユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかに記載のヘッドユニットを具備し、前記基板にパターンを形成するパターン形成装置。
【請求項８】
ベースに少なくとも１つ配置され基板に対して加工処理を行うヘッドの調整方法であって、
前記ベースに対して個別に移動可能かつ個別に着脱可能な移動機構を有する少なくとも１つの前記ヘッドを装着するステップと、
駆動機構により、前記ヘッドを前記ベースに対して移動させるための駆動力を与えるステップと、
を具備することを特徴とするヘッドの調整方法。
【請求項９】
測長機構により、前記ヘッドの前記ベースに対する位置を測長するステップを具備することを特徴とする請求項８に記載のヘッドの調整方法。
【請求項１０】
前記移動機構は、可動部及び固定部を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記可動部が設けられ、前記ベース側に前記固定部が設けられることを特徴とする請求項８に記載のヘッドの調整方法。
【請求項１１】
前記駆動機構は、可動子及び固定子を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記可動子が設けられ、前記ベース側に前記固定子が設けられることを特徴とする請求項８に記載のヘッドの調整方法。
【請求項１２】
前記測長機構は、スケール及びスケール読取部を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記スケールが設けられ、前記ベース側に前記スケール読取部が設けられることを特徴とする請求項９に記載のヘッドの調整方法。
【請求項１３】
前記測長機構は、スケール及びスケール読取部を有し、前記ヘッド側に前記ヘッド毎に前記スケール読取部が設けられ、前記ベース側に前記スケールが設けられることを特徴とする請求項９に記載のヘッドの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置におけるカラーフィルタ等のパターンを形成するパターン形成装置等に関する。より詳細には、インクジェット方式等によりパターンを形成するパターン形成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に液晶ディスプレイにおけるカラーフィルタのパターンを形成する方法として、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の各種方法がある。
しかしながら、上記の方法はいずれもＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色について同一工程を繰り返す必要があるので、コスト、歩留まり等の面で問題点がある。
【０００３】
そこで、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクをインクジェット方式により基板上に吐出して着色層パターンを形成するパターン形成装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。
このインクジェット方式によれば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のパターン形成を一度の工程により行い、製造工程を簡素化することができるので、コストの低減、歩留まりの向上等を図ることができる。
【０００４】
また、近年、基板に用いられるガラスは、厚さが薄くなると共に、生産性を向上させるため、ガラスサイズが大型化しており、例えば、厚さ１ｍｍ以下、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ（Ｇ６）、１９００ｍｍ×２２００ｍｍ（Ｇ７）等のサイズのものが用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６１８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、加工対象たる基板の大型化に伴い、塗布幅の拡大、変更に対応するためには、インクジェットヘッドを大規模化したりインクジェットヘッド数を増加する必要があるが、この場合、調整機構の大規模化あるいは増設等を行う必要が生じてコスト的負担、維持管理負担等が増大するという問題点がある。また、各インクジェットヘッドに対する制御も困難かつ複雑化し、精度を維持することが困難であるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、調整機構及び制御機構を小型化、簡素化すると共にパターン形成を高精度かつ効率的に行うことを可能とするパターン形成装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために第１の発明は、基板にパターンを形成するパターン形成装置に設けられるヘッドユニットであって、前記基板に対して加工処理を行うヘッドと、少なくとも１つの前記ヘッドが配置されるベースと、前記ベースに対して少なくとも１つの前記ヘッドを個別に移動可能かつ個別に着脱可能に装着させる移動機構と、前記ヘッドを前記ベースに対して移動させるための駆動力を与える駆動機構と、を具備することを特徴とするヘッドユニットである。
【０００９】
また、ヘッドユニットは、前記ヘッドの前記ベースに対する位置を測長する測長機構を具備するようにしてもよい。
【００１０】
パターン形成装置は、インクジェット方式等によりカラーフィルタ等を製造する装置である。カラーフィルタは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置に用いられる。
ヘッドは、基板等にパターン形成を行う加工処理装置であり、インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッド等である。
ヘッドユニットは、１または複数のヘッドが板状部材のベース等に設けられたものである。
【００１１】
移動機構は、可動部（スライダ等）、固定部（スライドレール等）から構成されるスライド機構等である。尚、可動部は、ヘッド側にヘッド毎に設けられる。
駆動機構は、可動子（永久磁石等）、固定子（励磁コイル等）から構成されるリニアモータ等である。可動子は、ヘッド側にヘッド毎に設けられる。
尚、駆動機構がリニアモータである場合、コイル可動形、磁石可動形のいずれでもよい。ベース側に電気系統を集約する場合、磁石可動形のリニアモータを用いることが望ましい。
測長機構は、スケール（リニアスケール等）、スケール読取部（リニアスケールヘッド等）から構成される測長装置等である。
尚、ヘッド側にスケールを設けベース側にスケール読取部を設けてもよいし、ヘッド側にスケール読取部を設けベース側にスケールを設けてもよい。ベース側に電気系統を集約する場合、ヘッド側にスケールを設けベース側にスケール読取部を設けることが望ましい。
【００１２】
第１の発明のヘッドユニットでは、各ヘッドは、同一の移動機構を介して、個別にベースに対して移動し、個別にベースに対して着脱される。尚、各ヘッドは、駆動機構からの駆動力により移動する。また、測長機構により、ベースに対する各ヘッドの位置、移動量等を測長する。
【００１３】
第１の発明のヘッドユニットでは、同一の移動機構により、同時に脱着用の移動機構、駆動用の移動機構を構成することができるので、その分、ヘッド間ピッチ、ヘッドベース間距離等を小さくすることができる。
また、移動機構の可動部、駆動機構の可動子及び駆動機構の制御ユニットは、それぞれ、各ヘッド毎に設けられるので、各ヘッド毎にベースに対する位置調整を行うことができる。従って、ヘッドユニットをパターン形成装置に取り付けた後であっても、ヘッドユニットにおけるヘッド毎の位置調整を行うことができる。
従って、装置構成を小型化、簡素化して費用的負担、維持管理負担等を軽減し、位置決め精度を向上させることができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明のヘッドユニットを備え基板にパターンを形成するパターン形成装置である。
第２の発明は、第１の発明のヘッドユニットを備えるパターン形成装置に関する発明である。
【００１５】
第３の発明は、ベースに少なくとも１つ配置され基板に対して加工処理を行うヘッドの調整方法であって、前記ベースに対して個別に移動可能かつ個別に着脱可能な移動機構を有する少なくとも１つの前記ヘッドを装着するステップと、駆動機構により、前記ヘッドを前記ベースに対して移動させるための駆動力を与えるステップと、を具備することを特徴とするヘッドの調整方法である。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明のヘッドユニット、第２の発明のパターン形成装置におけるヘッドの調整方法に関する発明である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、調整機構及び制御機構を小型化、簡素化すると共にパターン形成を高精度かつ効率的に行うことを可能とするパターン形成装置等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るパターン形成装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１９】
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係るパターン形成装置１の構成について説明する。
図１は、パターン形成装置１の概略斜視図である。
尚、θ軸は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｙ軸は塗布幅方向を示し、Ｘ軸は塗布方向を示し、θ軸、Ｙ軸、Ｘ軸は、互いに直角をなす。
【００２０】
図１に示すパターン形成装置１は、ヘッドユニット３、吸着テーブル１０１、Ｘ軸移動ステージ１０２、θ軸移動ステージ１０３、アライメントカメラ１０４等により構成される。
【００２１】
パターン形成装置１は、インクジェット方式によりカラーフィルタを製造する装置である。パターン形成装置１は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色の色素を含有するインクをインクジェット方式で光透過性の基板上に吐出し、各インクを乾燥させて着色画素部を形成し、当該基板上にカラーフィルタパターンを形成する。
【００２２】
ヘッドユニット３は、ベース７に少なくとも１つのヘッド（インクジェットヘッド）が配置されて構成される
ヘッドユニット３は、Ｙ軸移動機構１０６（スライダ１０７、スライドレール１０８等）、回転機構１１０等を介して、ガントリ１０９に設けられる。
ヘッドユニット３は、ヘッドから基板１０５に対してインクを吐出してパターン形成を行う。
【００２３】
ヘッドユニット３は、Ｙ軸移動機構１０６によりＹ方向に移動可能である。Ｙ軸移動機構１０６による位置制御により、ヘッドユニット３のＹ方向の位置調整を行うことができる。
また、ヘッドユニット３は、回転機構１１０によりθ方向に回転可能である。回転機構１１０による位置制御により、ヘッドユニット３のθ方向の位置調整を行うことができる。
尚、Ｙ軸移動機構１０６としては、汎用のものを用いることができ、例えば、リニアモータ、ＬＭガイド（ＴＨＫ株式会社製）等を用いることができる。
また、回転機構１１０としては、ダイレクトドライブモータ等を用いることができる。
尚、ヘッドユニット３については、後述する。
【００２４】
吸着テーブル１０１は、カラーフィルタパターンを形成する対象となる基板１０５（ガラス基板、フィルム基板等）を吸着して固定するテーブルである。基板の吸着は、例えば、吸着テーブルと基板との間の空気を減圧、真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブルには、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。
【００２５】
Ｘ軸移動ステージ１０２は、直線移動ステージであり、例えば、ステップモータ、サーボモータ等の制御可能なモータによって所定の軸方向に移動可能に支持される。Ｘ軸移動ステージ１０２は、アライメント部（図示しない）が出力する制御量に基づいて、吸着テーブル１０１をＸ軸方向に移動する。
【００２６】
尚、Ｙ方向に関しては、吸着テーブル１０１側に、Ｘ軸移動ステージ１０２と同様の機構を有するＹ軸移動ステージ（図示しない）を設けてもよいし、ヘッドユニット３側にＹ軸移動機構１０６を設けるようにしてもよい。
【００２７】
θ軸移動ステージ１０３は、回転ステージであり、例えば、ステップモータ、サーボモータ等の制御可能なモータによって所定の回転軸に回転自在に支持される。θ軸移動ステージ１０３は、アライメント部（図示しない）が出力する制御量に基づいて、吸着テーブル１０１を回転する。
【００２８】
アライメントカメラ１０４は、吸着テーブル１０１に吸着固定された基板１０５のθ方向角度及びＸＹ座標を検出するために、基板１０５の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマーク（図示しない）等）を撮像するカメラである。アライメントカメラ１０４の撮像画像は、パターン形成装置１のアライメント部（図示しない）に入力される。
尚、アライメントカメラ１０４は、パターン形成装置１のフレーム（図示しない）に固定支持される。
【００２９】
アライメント部（図示しない）は、撮像画像に基づいて基板１０５のθ方向角度及びＸＹ座標を抽出する処理を行う。アライメント部（図示しない）は、抽出したデータを所定のデータと比較してそれらの偏差を算出し、偏差を小さくするように制御量を演算する。アライメント部（図示しない）は、Ｘ軸移動ステージ１０２、θ軸移動ステージ１０３、Ｙ軸移動ステージ、Ｙ軸移動機構等に対してそれぞれの制御量を出力して各ステージの位置制御を行う。このように、アライメント部（図示しない）は、アライメントカメラ１０４の撮像画像に基づいて、基板１０５が所定のθ方向角度、所定のＸＹ座標となるように制御する。
【００３０】
このように、パターン形成装置１は、Ｘ軸移動ステージ１０２、θ軸移動ステージ１０３、Ｙ軸移動ステージ、Ｙ軸移動機構等により、所定のＸＹ座標、所定のθ方向角度となるように、基板１０５の位置決めを行う。
【００３１】
次に、図２〜図５を参照しながら、本発明の実施の形態に係るヘッドユニット３について説明する。
図２は、ヘッドユニット３をヘッド９の移動方向（Ｗ方向）から見た図である。
図３は、ヘッドユニット３を横側（Ａ方向）から見た図である。
図４は、ヘッドユニット３のベース側とヘッド側とを分離した場合における、ヘッド部１０（ヘッド側）を示す斜視図である。
図５は、ヘッドユニット３のベース側とヘッド側とを分離した場合における、ベース部８（ベース側）を示す斜視図である。
【００３２】
ヘッドユニット３は、少なくとも１つのヘッド９（インクジェットヘッド等）が板状部材のベース７に設けられて構成される。
尚、ヘッドユニット３におけるヘッド９の色、数、配置形態等は、特に限定されない。
【００３３】
ヘッド９は、位置決めブロック１３、移動機構１５（スライダ１７、スライドレール１９）等を介してベース７の下面に取り付けられる。移動機構１５により、ベース７におけるヘッド９の位置調整、ベース７に対するヘッド９の着脱等を行うことができる。
尚、移動機構１５としては、汎用のものを用いることができ、例えば、ＬＭガイド（ＴＨＫ株式会社製）等を用いることができる。
【００３４】
駆動機構２７は、移動機構１５を駆動させる装置である。駆動機構２７は、例えば、リニアモータであり、コイル２９、永久磁石３１等から構成される。
コイル２９を流れる電流により生じる磁力により、永久磁石３１は、複数のコイル２９から構成されるコイル列３０沿って移動する。
コイル２９は、ベース部８の下部に取り付けられる。永久磁石３１は、ヘッド部１０の上部に取り付けられる。尚、永久磁石３１は、その外側を磁束の漏洩を防止するために金属製の部材（図示しない）により抱持される。
【００３５】
駆動機構２７の永久磁石３１がコイル列３０に沿って移動し、駆動機構２７の駆動力により、ヘッド部１０がベース部８のスライドレール１９に沿って移動する。
ヘッドユニット３には、測長機構２１が設けられる。測長機構２１は、リニアスケールヘッド２３、リニアスケール２５等から構成され、ベース７に対するヘッド９の位置、駆動機構２７による移動量等を測長する。
ヘッド部１０の上部には、リニアスケール２５が設けられ、ベース部８の下部には、リニアスケールヘッド２３が設けられる。リニアスケールヘッド２３によりリニアスケール２５の目盛を読み取ることにより測長を行い、ヘッド部１０の移動量等を制御する。
【００３６】
このように、パターン形成装置１のヘッドユニット３では、移動機構１５は、駆動機構２７の駆動力によりベース部８に対してヘッド部１０をＷ方向に移動させるものであると共に、抜き差しすることによりベース部８に対してヘッド部１０を脱着するためのものである。すなわち、同一の移動機構１５により、ヘッド部１０の移動及び脱着を行うことができる。
各ヘッド部１０は、ベース部８のスライドレール１９に沿って移動可能であり、スライドレール１９に対して抜き差し可能であるので、駆動用及び脱着用の移動機構を上下に複数階層設ける必要はなく、その分、ヘッド間ピッチ３５、ヘッドベース間距離３７等を小さくすることができる。
【００３７】
また、移動機構１５のスライダ１７、駆動機構２７の永久磁石３１は、共に、各ヘッド９毎に設けられるので、各ヘッド９毎にベース７に対する位置調整を行うことができる。従って、ヘッドユニット３をパターン形成装置１に取り付けた後であっても、ヘッドユニット３におけるヘッド９の位置調整を行うことができる。すなわち、パターン形成装置１によるパターン形成処理を開始した後であっても、形成されるパターンの状況を確認後に、パターン形成装置１からヘッドユニット３を取り外すことなく、各ヘッド９毎に位置調整を行うことができ、位置調整に係る労力的負担、作業時間等を軽減することができる。
【００３８】
以上説明したように、パターン形成装置１のヘッドユニット３では、同一の移動機構により、同時に脱着用の移動機構、駆動用の移動機構を構成することができるので、その分、ヘッド間ピッチ、ヘッドベース間距離等を小さくすることができる。
また、移動機構の可動部、駆動機構の可動子は、共に、各ヘッド毎に設けられるので、各ヘッド毎にベースに対する位置調整を行うことができる。従って、ヘッドユニット３をパターン形成装置１に取り付けた後であっても、ヘッドユニット３におけるヘッド毎の位置調整を行うことができる。
従って、装置構成を小型化、簡素化して費用的負担、維持管理負担等を軽減し、位置決め精度を向上させることができる。
【００３９】
また、ヘッドユニットの小型化、軽量化による振れを軽減し、ベース〜ヘッド間距離の縮小により、位置決め部から吐出部までの距離に依存する誤差を軽減することができる。
本発明に係るパターン形成装置、ヘッドユニットは、調整機構の大規模化あるいは増設等を行うことなく、加工対象の基板の大型化等に対応することができるので、装置製作費用等のコスト的負担、維持管理負担、調整等に係る労力的負担等を軽減することができる。また、装置の占有スペースの増大を抑制することができる。
【００４０】
尚、駆動機構がリニアモータである場合、コイル可動形、磁石可動形のいずれでもよい。ベース側に電気系統を集約する場合、磁石可動形のリニアモータを用いることが望ましい。
また、測長機構に関しては、ヘッド側にスケールを設けベース側にスケール読取部を設けてもよいし、ベース側にスケールを設け、ヘッド側にスケール読取部を設けてもよい。ベース側に電気系統を集約する場合、ヘッド側にスケールを設けベース側にスケール読取部を設けることが望ましい。
また、パターン形成装置のヘッドに関しては、インクジェットヘッドに限られず、レーザ照射ヘッド等、様々な加工装置を適用することができる。
【００４１】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるパターン形成装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】パターン形成装置１の概略斜視図
【図２】ヘッドユニット３をヘッド９の移動方向（Ｗ方向）から見た図
【図３】ヘッドユニット３を横側（Ａ方向）から見た図
【図４】ヘッドユニット３のベース側とヘッド側とを分離した場合における、ヘッド部１０（ヘッド側）を示す斜視図
【図５】ヘッドユニット３のベース側とヘッド側とを分離した場合における、ベース部８（ベース側）を示す斜視図
【符号の説明】
【００４３】
１………パターン形成装置
３………ヘッドユニット
７………ベース
８………ベース部
９………ヘッド
１０………ヘッド部
１３………位置決めブロック
１５………移動機構
１７………スライダ
１９………スライドレール
２１………測長機構
２３………リニアスケールヘッド
２５………リニアスケール
２７………駆動機構
２９………コイル
３０………コイル列
３１………永久磁石
３５………ヘッド間ピッチ
３７………ヘッドベース間距離
【図１】
2006239560.tif 000003
【図２】
2006239560.tif 000004
【図３】
2006239560.tif 000005
【図４】
2006239560.tif 000006
【図５】
2006239560.tif 000007