(57)【要約】【課題】サイクルタイムに影響を及ぼすことなく、ワークギャップを調整することができる液滴吐出装置のワークギャップ調整方法を提供することである。【解決手段】ワークテーブル４１に給材されたワークＷに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッド７を吐出駆動して描画を行う液滴吐出装置１のワークギャップ調整方法であって、ワークテーブル４１に給材したワークＷを、機能液滴吐出ヘッド７に対しアライメントするアライメント工程と、アライメント工程に並行し、ワークテーブル４１上のワークＷの厚みを測定する厚み測定工程と、厚み測定工程の測定結果に基づいて、ワークＷの表面と機能液滴吐出ヘッド７のノズル面３７とのワークギャップを所定の値に調整するギャップ調整工程と、を備えたこ方法である。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブルに給材されたワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを吐出駆動して描画を行う液滴吐出装置のワークギャップ調整方法であって、
前記ワークテーブルに給材した前記ワークを、前記機能液滴吐出ヘッドに対しアライメントするアライメント工程と、
前記アライメント工程に並行し、前記ワークテーブル上の前記ワークの厚みを測定する厚み測定工程と、
前記厚み測定工程の測定結果に基づいて、前記ワークの表面と前記機能液滴吐出ヘッドのノズル面とのワークギャップを所定の値に調整するギャップ調整工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項２】
前記ワークは、ガラス基板であり、
前記厚み測定工程では、レーザー測定装置を用い、裏面側から前記ワークの厚みを測定することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項３】
前記ワークは、表面にブラックマトリクスパターンを形成したガラス基板であり、
前記厚み測定工程では、レーザー測定装置を用い、前記バンク部の位置で前記ワークの厚みを測定することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項４】
前記ワークは、非描画領域にターゲットマークを形成したガラス基板であり、
前記厚み測定工程では、レーザー測定装置を用い、前記ターゲットマークの位置で前記ワークの厚みを測定することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項５】
前記厚み測定工程では、前記ワークにおける相互に離間した複数箇所において、前記ワークの厚みを測定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項６】
前記ギャップ調整工程では、前記複数箇所の測定結果の平均値に基づいて、前記ワークギャップを調整することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項７】
前記ギャップ調整工程では、前記複数箇所の測定結果の最大値に基づいて、前記ワークギャップを調整することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【請求項８】
少なくとも前記アライメント工程および前記厚み測定工程は、前記ワークを給材する除給材エリアで実施され、
前記ワークへの描画は、前記ワークテーブルを介して、前記ワークを前記除給材エリアから描画エリアに移動させて実施されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークテーブルにセットされたワークの表面と、機能液滴吐出ヘッドのノズル面との間のワークギャップを調整する液滴吐出装置のワークギャップ調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法として、吐出ヘッド（機能液滴吐出ヘッド）による液滴吐出（描画）に先立ち、吐出ヘッドの移動経路に沿ってワークギャップを測定し、この測定データに基づいて、走査される吐出ヘッドを逐一ギャップ調整するものが知られている（特許文献１参照）。
このワークギャップ調整方法は、被吐出対象体（ワーク）を吐出ヘッドに対してアライメントした後、吐出ヘッド（液滴吐出ノズル）が移動するノズル移動経路に沿って凹凸検出装置を移動させて、被吐出対象体表面の高さデータを取得する。次に、ノズル移動経路の平面データおよび取得した被吐出対象体表面の高さデータに基づいて吐出ヘッドの３次元の移動経路データを形成する。その後、移動経路データに基づいて吐出ヘッドを移動させながら吐出駆動させて、被吐出対象体に対して液滴吐出するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００５−１３８０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなワークギャップ調整方法では、液滴吐出前に凹凸検出装置をノズル移動経路に沿って走査させて、高さデータを取得するようにしている。すなわち、被吐出対象体に描画を実施する前に、ワークギャップを調整するための３次元の移動経路データを生成する必要があり、全体として描画動作のサイクルタイムが長くなり、生産性が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、サイクルタイムに影響を及ぼすことなく、ワークギャップを調整することができる液滴吐出装置のワークギャップ調整方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液滴吐出装置のワークギャップ調整方法は、ワークテーブルに給材されたワークに対し、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを吐出駆動して描画を行う液滴吐出装置のワークギャップ調整方法であって、ワークテーブルに給材したワークを、機能液滴吐出ヘッドに対しアライメントするアライメント工程と、アライメント工程に並行し、ワークテーブル上のワークの厚みを測定する厚み測定工程と、厚み測定工程の測定結果に基づいて、ワークの表面と機能液滴吐出ヘッドのノズル面とのワークギャップを所定の値に調整するギャップ調整工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
ワークのアライメントは、ワークをワークテーブルに仮位置決め状態でセットし、ワークに形成した基準マークを画像認識して、ワークを機能液滴吐出ヘッドにアライメントすることになる。
この構成によれば、ワークの機能液滴吐出ヘッドに対するアライメント（アライメント工程）に並行して、ワークの厚みを測定（厚み測定工程）し、厚み測定工程の測定結果に基づいて、ワークの表面と機能液滴吐出ヘッドのノズル面とのワークギャップを調整（ギャップ調整工程）するようになっている。すなわち、ワークの物理的なアライメント動作（画像認識を含む）を行っている間に、ワークの厚み測定およびワークギャップ調整を実施するようにしているため、測定から調整に至るワークギャップの調整が、ワークの除給材を含む描画動作のサイクルタイムに影響を及ぼすことがない。
【０００８】
この場合、ワークは、ガラス基板であり、厚み測定工程では、レーザー測定装置を用い、裏面側からワークの厚みを測定することが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、ガラス基板で構成されたワークの裏面から厚み測定を行うため、ワークの厚み測定に際し、レーザー測定装置をワークの上方に配置する必要がない。したがって、ワークの除給材動作において、レーザー測定装置が邪魔になることがなく、且つレーザー測定装置の装置構成を単純化することができる。
【００１０】
この場合、ワークは、表面にブラックマトリクスパターンを形成したガラス基板であり、厚み測定工程では、レーザー測定装置を用い、バンク部の位置でワークの厚みを測定することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、ワークの厚み測定におけるワーク表面の測定は、レーザー光をワーク表面の薄膜に反射させることになり、ワークの厚みを確実に且つ精度良く測定することができる。
【００１２】
この場合、ワークは、非描画領域にターゲットマークを形成したガラス基板であり、厚み測定工程では、レーザー測定装置を用い、ターゲットマークの位置でワークの厚みを測定することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、ワークの厚み測定におけるワーク表面の測定は、レーザー光をターゲットマークに反射させることになり、ワークの厚みを確実に且つ精度良く測定することができる。
【００１４】
この場合、厚み測定工程では、ワークにおける相互に離間した複数箇所において、ワークの厚みを測定する厚み測定を実施することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、ワークの製造上の厚み誤差やレーザー測定装置による測定誤差を吸収することができる。
【００１６】
この場合、ギャップ調整工程では、複数箇所の測定結果の平均値に基づいて、ワークギャップを調整することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ワークギャップを精度良く調整することができる。
【００１８】
この場合、ギャップ調整工程では、複数箇所の測定結果の最大値に基づいて、ワークギャップを調整することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、機能液滴吐出ヘッドのノズル面がワークに接触してしまうことを防止すべく、安全側の値でワークギャップを調整することができる。
【００２０】
この場合、少なくともアライメント工程および厚み測定工程は、ワークを給材する除給材エリアで実施され、ワークへの描画は、ワークテーブルを介して、ワークを除給材エリアから描画エリアに移動させて実施されることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、液滴吐出装置の一連の動作を妨げることなく、適切にワークギャップを調整することができる。なお、除給材エリアから描画エリアに移動したときに、ワークギャップに「狂い」が生ずることがあっても再現性がある限り（「狂い」が一定）、これを「狂い」分補正すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】液滴吐出装置の平面図である。
【図２】液滴吐出装置の側面図である。
【図３】液滴吐出装置の正面図である。
【図４】ヘッドユニットの模式図である。
【図５】機能液滴吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図６】吸着テーブルの（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図７】ワークの模式図である。
【図８】ワークギャップ調整方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置のワークギャップ調整方法（以下、単に「ワークギャップ調整方法」という。）について説明する。このワークギャップ調整方法は、ワークテーブルにセットされたワークの表面と、機能液を吐出する機能液滴吐出ヘッドのノズル面との間のワークギャップを調整するものである。また、ワークギャップ調整方法が実施される液滴吐出装置は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入したインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドを用いて、カラーフィルターや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。そこで、まず液滴吐出装置について説明する。
【００２４】
図１ないし図４に示すように、液滴吐出装置１は、石定盤に支持された一対のＸ軸支持ベース１１上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在して、ワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２と、副走査方向となるＹ軸方向に延在して、ワークＷをＹ軸方向に移動させる改行軸テーブル３と、複数本の支柱１２を介してＸ軸テーブル２を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース１３上に配設され、Ｙ軸方向に延在するＹ軸テーブル４と、複数の機能液滴吐出ヘッド７が搭載された１３個のキャリッジユニット５と、機能液滴吐出ヘッド７に機能液を供給する機能液供給装置（図示省略）を備えている。Ｘ軸テーブル２および改行軸テーブル３の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド７を吐出駆動させることにより、機能液供給装置から供給された機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。
【００２５】
また、液滴吐出装置１は、機能液滴吐出ヘッド７からの捨て吐出を受けるフラッシングユニット１４と、フラッシング後の機能液滴吐出ヘッド７のノズル面３７を払拭するワイピングユニット１５と、機能液滴吐出ヘッド７から機能液を強制的に吸引する１３個の個別吸引ユニット１７で構成された吸引ユニット１６と、から成るメンテナンス装置６を備えている。メンテナンス装置６は、機能液滴吐出ヘッド７の機能維持・機能回復を適宜実施するようになっている。
【００２６】
Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル４の交差領域には、ワークＷに対して描画動作を行う描画エリアが設定されている。また、描画エリアからＹ軸方向に外れたＹ軸テーブル４の移動領域には、上記のメンテナンス装置６を配設した保守エリアが設定されている。さらに、描画エリアからＸ軸方向に外れたＸ軸テーブル２の移動領域の一方には、ワークＷを除給する除給材エリアが設定されており、図外の除給材装置によりワークＷを除給材するようになっている。なお、後述するアライメント工程および厚み測定工程は、少なくとも除給材エリアで実施され、ワークＷへの描画は、ワークＷを除給材エリアから描画エリアに移動させて実施される。
【００２７】
Ｙ軸テーブル４は、各キャリッジユニット５を支持する複数のブリッジプレート２１と、複数のブリッジプレート２１のＹ軸方向への移動をガイドする一対のＹ軸移動ガイドと、一対のＹ軸移動ガイド上に各ブリッジプレート２１をスライド自在に支持する複数のＹ軸スライダーと、各Ｙ軸スライダーを介して複数のキャリッジユニット５を個々に移動させるＹ軸リニアモーター（いずれも図示省略）と、を有している。Ｙ軸テーブル４は、描画時においては、ワークＷを描画開始位置に移動させ、機能維持・機能回復時には、キャリッジユニット５を保守エリアに移動させる。
【００２８】
各キャリッジユニット５は、１２個の機能液滴吐出ヘッド７と、機能液滴吐出ヘッド７を６個ずつ２群に分けて支持するヘッドプレート２２と、から成るヘッドユニット２３を備えている。また、各キャリッジユニット５は、ヘッドユニット２３をθ補正（θ回転）可能に支持するθ回転機構２４と、θ回転機構２４を介して、ヘッドユニット２３を昇降させる昇降部材２５と、を備えている。なお、昇降部材２５は、後述するワークギャップの調整に使用する。
【００２９】
図５に示すように、機能液滴吐出ヘッド７は、２連の接続針３４を有する機能液導入部３１と、機能液導入部３１の下方に連なる２連のヘッド基板３２と、ヘッド基板３２の下方に連なり、内部を機能液で満たされるヘッド本体３３と、を備えている。接続針３４は、機能液供給装置に接続されており、機能液導入部３１に機能液を供給する。ヘッド本体３３は、キャビティ（ピエゾ圧電素子）３５と、多数の吐出ノズル３６が開口したノズル面３７を有するノズルプレート３８と、で構成されている。機能液滴吐出ヘッド７を吐出駆動すると、キャビティ３５のポンプ作用により、吐出ノズル３６から機能液滴が吐出される。
【００３０】
改行軸テーブル３は、後述するワークテーブル４１とＸ軸スライダーとの間に介設されており、Ｙ軸方向に延在する改行軸リニアガイド２６と、改行軸リニアガイド２６上にワークテーブル４１をスライド自在に支持する改行軸スライダー２７と、改行軸スライダー２７を介してワークテーブル４１を移動させる改行軸リニアモーター（図示省略）と、を備えている。改行軸テーブル３は、描画時において、ワークテーブル４１を介してワークＷを副走査させる。
【００３１】
Ｘ軸テーブル２は、ワークＷがセットされるワークテーブル４１と、ワークテーブル４１のＸ軸方向への移動をガイドする一対のＸ軸移動ガイドと、一対のＸ軸移動ガイド上にワークテーブル４１をスライド自在に支持するＸ軸スライダーと、Ｘ軸スライダーを介してワークテーブル４１を移動させるＸ軸リニアモーター（いずれも図示省略）と、を有している。Ｘ軸テーブル２は、ワークＷの除給材時には、ワークテーブル４１を除給材エリアに移動させ、描画時には、ワークテーブル４１を介してワークＷを描画エリアに移動させる。
【００３２】
ワークテーブル４１は、ワークＷを吸着セットする吸着テーブル４２と、吸着テーブル４２からワークＷをリフトアップするリフト機構４３と、ワークＷの厚みを測定する複数（図示のものは４個）のレーザー測定装置４４と、吸着テーブル４２を支持し、吸着テーブル４２にセットしたワークＷの位置をθ軸方向に補正するためのθテーブル４５等を有している。また、図示はしないが、除給材エリアのおけるワークテーブル４１の直上部には、ワークＷの給材位置に臨むように、一対のワーク認識カメラが配設されており、給材されたワークＷの基準マーク４６を画像認識して、ワークＷのアライメントが実施される（詳細は後述する。）。
【００３３】
図６に示すように、吸着テーブル４２は、厚手の板状に形成されており、その内部には、リフト機構４３および複数のレーザー測定装置４４が組込まれている。また、吸着テーブル４２の表面には、マトリクス状に配設され、リフト機構４３のリフトピン５４が出没するための複数のリフト穴５１と、溝底に複数の吸着穴（図示省略）を有し、同心上に形成された複数（図示のものでは３個）の吸着溝５２と、四隅に形成され、レーザー測定装置４４によりワークＷの厚みを測定するための複数（図示のものでは４個）の測定穴５３と、が形成されている。そして、リフト機構４３は、ワークＷの給材時には、５４を上昇させてワークＷを支持した後、リフトピン５４を降下させて、ワークＷを吸着テーブル４２に載置する。また、除材時には、リフトピン５４を上昇させて、吸着テーブル４２からワークＷを持ち上げる。また、各測定穴５３には、下側からレーザー測定装置４４が臨むようになっており、厚み測定に使用される。
【００３４】
レーザー測定装置４４は、制御装置に接続されたいわゆるレーザー変位計であり、レーザー光をワークＷの裏面側からに照射し、表面側からの反射光および裏面側からの反射光の差異からワークＷの厚みを測定する。なお、レーザー測定装置４４は、測定ポイントに合わせて測定位置を変えられるように、平面方向に移動可能（マイクロヘッドやモーター駆動のテーブルによる）に構成されていてもよい（図示省略）。
【００３５】
図７に示すように、ワークＷは、透明なガラス基板や、非描画領域にターゲットマーク５５を形成した透明なガラス基板や、表面にブラックマトリックスパターンを形成した透明なガラス基板等が用いられる。表面にブラックマトリックスパターンを形成したガラス基板は、例えば大型液晶テレビ用のカラーフィルターパネルを複数枚取りする、いわゆるマザー基板であり、その表面には、カラーフィルターパネルとなるパネル部５６が、マトリクス状に複数作り込まれている（図７（ａ）参照）。各パネル部５６には、ブラックマトリクスとなる格子状のバンク部５７により仕切られた多数の画素領域５８がマトリクス状に形成されている（図７（ｂ）参照）。各画素領域５８は、バンク部５７に対し窪入形成されている。すなわち、ワークＷには、格子状の非描画部で区画するようにして、複数のパネル部５６が形成されており、各パネル部５６には、格子状のバンク部５７で区画するようにして、複数の画素領域５８が形成されている。また、ワークＷの４隅には、非描画部に位置して、アライメント用の４つの基準マーク４６が形成されている。なお、基準マーク４６を、厚み測定用のターゲットマーク５５として使用してもよい。
【００３６】
次に、図８を参照して、液滴吐出装置１による一連の動作について説明する。液滴吐出装置１は、ワークＷを給材する給材工程と、後述のワークギャップ調整方法によりワークギャップを調整するワークギャップ調整工程と、ワークＷに描画する描画工程と、描画後のワークＷを除材する除材工程と、を繰り返し行うことで、連続してワークＷに描画するようになっている。
【００３７】
給材工程では、予め除給材エリアに移動したリフトピン５４を、リフト穴５１から突出させた状態で、除給材装置によってワークＷを載置する。そして、リフトピン５４を降下させた直後、吸引源を駆動してワークＷを吸着テーブル４２に吸着させる（Ｓ１）。続いて、ワークギャップ調整工程（Ｓ２〜Ｓ４）後、ワークテーブル４１を介してワークＷを描画エリアに移動させる。
【００３８】
描画工程では、Ｘ軸テーブル２およびＹ軸テーブル４によりワークＷを主操作方向および副走査方向に移動させると共に、機能液滴吐出ヘッド７を吐出駆動して、ワークＷに所定の描画パターンを描画する（Ｓ５）。
【００３９】
除材工程では、描画後のワークＷを除給材エリアに移動させて、リフトピンをリフト穴５１から突出させることでワークＷを持ち上げる。そして、除給材装置により除材する（Ｓ６）。
【００４０】
次に、ワークギャップ調整工程で行われるワークギャップ調整方法について詳細に説明する。このワークギャップ調整方法は、ワークテーブル４１に給材したワークＷを、機能液滴吐出ヘッド７に対しアライメントするアライメント工程と、アライメント工程に並行し、ワークテーブル４１上のワークＷの厚みを測定する厚み測定工程と、厚み測定工程の測定結果に基づいて、ワークＷの表面と機能液滴吐出ヘッド７のノズル面３７とのワークギャップを所定の値に調整するギャップ調整工程と、を備えている。なお、ここでは、透明なガラス基板をワークＷをとして用いた場合について説明する。
【００４１】
アライメント工程では、吸着テーブル４２への吸着後、一対のワーク認識カメラによりワークＷに形成された基準マーク４６を画像認識する。そして、認識した画像結果に基づいて、Ｘ軸テーブル２によりＸ軸方向をアライメントし、改行軸テーブル３によりＹ軸方向をアライメントし、θテーブル４５によりθ方向をそれぞれ物理的にアライメントする（Ｓ２）。
【００４２】
厚み測定工程は、アライメント工程に並行して実施され、各レーザー測定装置４４を駆動して、測定部位におけるワークＷ厚みを裏面側から測定する。すなわち、アライメント工程では、ワークＷが吸着テーブル４２への吸着された状態（セットされた状態）にある。この状態において、ワークＷにおける相互に離間した複数箇所において、レーザー光をワークＷの裏面側からに照射し、表面側からの反射光および裏面側からの反射光を受光し、受光した時間差からワークＷの厚みをそれぞれ測定する（Ｓ３）。各レーザー測定装置４４による測定結果は、制御装置に送られる。
【００４３】
なお、ブラックマトリックスパターンを形成したガラス基板をワークＷとして用いた場合は、上記のレーザー測定装置４４を用い、バンク部５７（ブラックマトリックス）の位置でワークＷの厚みを測定する（Ｓ４）。同様に、非描画領域にターゲットマーク５５を形成したガラス基板をワークＷとして用いた場合は、上記のレーザー測定装置４４を用い、ターゲットマーク５５の位置でワークＷの厚みを測定する。
【００４４】
ギャップ調整工程は、厚み測定工程の直後に実施され、送られてきた各ワークＷの厚みデータから、ワークＷの厚みの平均値が算出される。続いて、吸着テーブル４２の高さ情報からワークＷ表面の高さ情報を取得する。そして、ワークＷの表面と、機能液滴吐出ヘッド７のノズル面３７との間のワークギャップが所定の値となるように各昇降部材２５を駆動する。
【００４５】
なお、ワークギャップ調整方法は、厚みの異なるワークＷが給材された場合は元より、設計上、同一厚のワークＷが給材された場合にも実施する。特に後者の場合、ワークＷの製造上の誤差により、ワークＷの実際の厚みと設計上の厚みとが微小ではあるが異なる場合があり、このギャップ調整により、描画精度（描画品質）を十分に高めることができる。
【００４６】
また、厚み測定工程における複数箇所の測定結果の最大値に基づいて、ワークギャップを調整するようにしてもよい。
さらに、各キャリッジユニット５に昇降部材２５が設けられているため、キャリッジユニット５単位でワークギャップ調整を行なってもよい。
【００４７】
以上の構成によれば、アライメント動作を行っている間に、ワークＷの厚み測定およびワークギャップ調整を実施するようにしているため、ワークギャップの調整が、描画動作のサイクルタイムに影響を及ぼすことがない。また、ワークＷの裏面側から厚みを測定するため、ワークＷの除給材時において、レーザー測定装置４４が邪魔になることがない。
【符号の説明】
【００４８】
１…液滴吐出装置  ７…機能液滴吐出ヘッド  ３７…ノズル面  ４１…ワークテーブル  ４４…レーザー測定装置  Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2011230024.tif 000006
【図５】
2011230024.tif 000007
【図６】
2011230024.tif 000008
【図７】
2011230024.tif 000009
【図８】
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