(57)【要約】【課題】生産効率を向上させる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】ワーク５に液滴を吐出する前にワーク５に前処理を施す前処理部２０と、液滴を吐出可能に取り付けられた液滴吐出ヘッドを備え、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して液滴をワーク５に塗布する液滴吐出部３０と、液滴が吐出されたワーク５に後処理を施す後処理部５０と、ワーク５の平面を水平に保持可能なワーク保持部７７を有する搬送部７０と、を有し、前処理部２０と、液滴吐出部３０と、後処理部５０とが搬送部７０のワーク保持部７７の移動範囲内において順に配置され、搬送部７０のワーク保持部７７がワーク５を保持した状態で前処理部２０と、液滴吐出部３０と、後処理部５０とを順次移動可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに液滴を吐出する前に該ワークに前処理を施す前処理部と、
前記液滴を吐出可能に取り付けられた液滴吐出ヘッドを備え、該液滴吐出ヘッドから前記液滴を吐出して前記液滴を前記ワークに塗布する液滴吐出部と、
前記液滴が吐出された前記ワークに後処理を施す後処理部と、
前記ワークの平面を水平に保持可能なワーク保持部を有する搬送部と、を有し、
前記前処理部と、前記液滴吐出部と、前記後処理部とが前記搬送部の前記ワーク保持部の移動範囲内において順に配置され、
前記搬送部の前記ワーク保持部が前記ワークを保持した状態で前記前処理部と、前記液滴吐出部と、前記後処理部とを順次移動可能であることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出装置において、
前記ワークを給材する給材部と、前記ワークを除材する除材部と、をさらに備え、
前記搬送部の前記ワーク保持部が前記給材部および前記除材部に移動可能であることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出装置において、
前記前処理部と、前記液滴吐出部と、前記後処理部と、前記給材部と、前記除材部と、が前記搬送部を囲んで配置されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状体を液滴として吐出し、描画を行う液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液状体を液滴にして基板に吐出し、様々な描画を行う液滴吐出装置が知られている。
例えば、インクジェット法を用いて基板に液滴を塗布する液滴吐出装置が特許文献１に開示されている。
近年、液滴吐出装置を用いて各種のデバイス製造やマーキング、印刷などが行われ、液滴吐出装置の利用分野が拡大している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生産設備としての液滴吐出装置においては、処理部に連続的に基板などのワークを供給する。例えば、液滴吐出工程ではワークをステージに給材し、ステージが液滴吐出部に移動して液滴の塗布が行われ、それが終了するとステージが給材位置に戻り、ワークをステージから除材する。そして、新たなワークをステージに供給する。
このように、各工程でワークの受け渡しが行われるため、ワークの給材および除材に時間がかかり、生産設備としての液滴吐出装置の生産効率を低下させている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる液滴吐出装置は、ワークに液滴を吐出する前に該ワークに前処理を施す前処理部と、前記液滴を吐出可能に取り付けられた液滴吐出ヘッドを備え、該液滴吐出ヘッドから前記液滴を吐出して前記液滴を前記ワークに塗布する液滴吐出部と、前記液滴が吐出された前記ワークに後処理を施す後処理部と、前記ワークの平面を水平に保持可能なワーク保持部を有する搬送部と、を有し、前記前処理部と、前記液滴吐出部と、前記後処理部とが前記搬送部の前記ワーク保持部の移動範囲内において順に配置され、前記搬送部の前記ワーク保持部が前記ワークを保持した状態で前記前処理部と、前記液滴吐出部と、前記後処理部とを順次移動可能であることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、ワークの平面が搬送部のワーク保持部に水平に保持されて、この状態で前処理部、液滴吐出部、後処理部を移動して各処理が行われる。
このようにすれば、各処理部でのワークの受け渡しをすることなくワークに処理を施すことができ、生産設備としての液滴吐出装置の生産効率を従来に比べて向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記ワークを給材する給材部と、前記ワークを除材する除材部と、をさらに備え、前記搬送部の前記ワーク保持部が前記給材部および前記除材部に移動可能であることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、ワークを給材する給材部と、ワークを除材する除材部と、をさらに備え、ワーク保持部が給材部、除材部に移動可能である。
このように、液滴吐出装置に給材部と除材部とを備えており、液滴吐出装置内で一連の処理を完結することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出装置において、前記前処理部と、前記液滴吐出部と、前記後処理部と、前記給材部と、前記除材部と、が前記搬送部を囲んで配置されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、搬送部の周りに、前処理部と、液滴吐出部と、後処理部と、給材部と、除材部とが配置されていることから、装置全体の設置面積を小さく構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における液滴吐出装置の各部の配置を示す模式平面図。
【図２】本実施形態における搬送部の構成を示す概略斜視図。
【図３】本実施形態における給材部の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図。
【図４】本実施形態における前処理部の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図。
【図５】本実施形態における液滴吐出部の構成を示し、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略側面図。
【図６】本実施形態における液滴吐出ヘッドの構成を示す概略断面斜視図。
【図７】本実施形態における後処理部の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図。
【図８】本実施形態における除材部の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（実施形態）
【００１４】
図１は液滴吐出装置の一例であり、各部の配置を示す模式平面図である。
液滴吐出装置１は、給材部１０、前処理部２０、液滴吐出部３０、後処理部５０、除材部６０、搬送部７０及び制御部９０を備えている。
液滴吐出装置１は、搬送部７０を周りから囲むように、時計回りに給材部１０、前処理部２０、液滴吐出部３０、後処理部５０、除材部６０、制御部９０が順に配置されている。
図１では、説明のために直交座標系を表示し、Ｘ軸およびＹ軸で構成される面を水平面とし、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸をＺ軸（鉛直方向の軸）とする。
【００１５】
液滴吐出装置１の中央部に配置された搬送部７０は、第１腕部７３と第２腕部７５を備えたスカラー型ロボットが用いられている。第２腕部７５の先端にはワーク５の平面を水平に保持するワーク保持部７７を有している。
ワーク保持部７７は搬送部７０の動作により移動できるように構成されている。搬送部７０のワーク保持部７７は平面視で円状の移動範囲６を有し、ワーク保持部７７の移動範囲６内において、給材部１０、前処理部２０、液滴吐出部３０、後処理部５０、除材部６０、が搬送部７０を囲むように配置されている。
このように、液滴吐出装置１に給材部１０と除材部６０とを備えており、液滴吐出装置１内で一連の処理を完結することができる。
また、制御部９０は液滴吐出装置１の各部の動作および全体の動作を制御している。
【００１６】
以下、液滴吐出装置１の各部について詳細に説明する。
（搬送部）
図２は搬送部の構成を示す概略斜視図である。
搬送部７０は平板状の基台７１を備え、基台７１上には支持台７２が設置されている。支持台７２の内部にはモーター、角度検出器、減速機等から構成される回転機構７２ａが備えられている。そして、モーターの出力軸は減速機と接続され、減速機の出力軸は支持台７２の上方に配置された第１腕部７３と接続されている。また、角度検出器がモーターの出力軸と連結され、モーターの出力軸の回転角度を検出する。これにより、回転機構７２ａは第１腕部７３の回転角度を検出して、所望の角度に回転させることができる。
【００１７】
第１腕部７３上において支持台７２と反対側の端には回転機構７４が設置されている。回転機構７４はモーター、角度検出器、減速機等により構成され、支持台７２の内部に設置された回転機構７２ａと同様の機能を備えている。そして、回転機構７４の出力軸は第２腕部７５と接続されている。これにより、回転機構７４は第２腕部７５の回転角度を検出して、所望の角度に回転させることができる。
【００１８】
第２腕部７５上において回転機構７４と反対側の端には昇降機構および回転機構７６が配置されている。そして、昇降機構および回転機構７６の下側にはワークを保持するワーク保持部７７が設けられている。ワーク保持部７７はＸＹ平面と平行に配置され、昇降機構および回転機構７６によりワーク保持部７７の上下方向（Ｚ方向）の移動と、ＸＹ平面での回転とが可能となっている。
【００１９】
ワーク保持部７７には３本の指部７８が設けられ、それぞれ平行に並んでいる。そして指部７８には吸着穴７９が設けられ、ワークを吸着して保持することが可能である。
このように、搬送部７０ではワークの平面を水平に保って搬送することが可能である。
なお、水平とは厳密な意味ではなく、ある程度の誤差を含む状態であっても良い。
【００２０】
（給材部）
図３は給材部の詳細の構成を示し、図３（ａ）は概略平面図、図３（ｂ）は概略側面図である。
給材部１０は平板状の基台１１を備え、基台１１上には押し出し機構１３、昇降機構１５、ワーク受渡台１６が設置されている。そして、昇降機構１５の上方にはガラス基板、半導体基板などのワーク５が１枚ごとに収納されるストッカー１２が設置され、ストッカー１２が上下に移動可能である。
ストッカー１２の背面にはストッカー１２に収容されたワーク５を１枚ごと移動させる押し出し機構１３が設けられている。
【００２１】
押し出し機構１３は空圧シリンダー１４を有し、空圧シリンダー１４のロッドが伸張してワーク５を押すことで、ワーク５をストッカー１２から移動させることができる。
ストッカー１２を挟んで押し出し機構１３の反対側にはワーク受渡台１６が配置されている。ワーク受渡台１６には基台１１から立ち上がり、水平方向に伸び平行に並んだ２本の腕部１６ａが形成されている。腕部１６ａは押し出し機構１３の空圧シリンダー１４と同じ高さに設けられ、空圧シリンダー１４によりストッカー１２から押し出されたワーク５は、ワーク受渡台１６の腕部１６ａに載置される。
【００２２】
このような給材部１０の構造から、ワーク受渡台１６の腕部１６ａに載置されたワーク５は、搬送部のワーク保持部をワーク５の下から入れて上方に移動させることで、ワーク５の平面が水平となる姿勢で搬送部に受け渡しすることができる。
【００２３】
（前処理部）
図４は前処理部の詳細の構成を示し、図４（ａ）は概略平面図、図４（ｂ）は概略側面図である。
前処理部２０は基台２１を備え、基台２１上には支持部２２が立設されている。支持部２２は基台２１から立ち上がり、途中で水平方向に折れ曲がった形に形成されている。この水平方向に折れ曲がった部分の基台２１と向き合う側には処理部２３が設けられている。
この前処理部２０では、ワーク５表面の改質などが行われ、次工程における液滴塗布でのワークとの密着性を向上させるなどの目的で行われる。
【００２４】
例えば、処理部２３に水銀ランプを配置し、ガラス基板などのワーク５に紫外光（ＵＶ光）を照射してワーク５表面の清浄度を向上させることができる。また、水素バーナーを用いて半導体基板などのワーク５の酸化した表面を一部還元することで表面を粗面化することができる。
なお、他にエキシマレーザーの照射や、プラズマ放電、コロナ放電などの放電雰囲気にワークを晒すなど、ワーク表面に目的に応じた処理を施しても良い。
また、搬送部のワーク保持部７７に保持されたワーク５は、この処理部２３の下方に水平に保持された姿勢のまま一定時間を経過させることで所定の前処理が行われる。
【００２５】
（液滴吐出部）
液滴を吐出する装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。本実施形態では吐出する液状体として、紫外線硬化型インクを用いる液滴吐出部の一例について説明する。
図５は液滴吐出部の構成を示し、図５（ａ）は概略正面図、図５（ｂ）は概略側面図である。
【００２６】
液滴吐出部３０には、平板状に形成された基台３１を備えている。基台３１には、上方（Ｚ方向）に延びる一対の門型の支持部３２が設けられ、この一対の支持部３２の上方を繋ぐように、一対の案内レール３３が互いに平行に設けられている。
そして、一対の案内レール３３を挟持して移動可能な走査部材３３ａが設けられている。走査部材３３ａは案内レール３３に沿って水平方向に移動可能である。
【００２７】
走査部材３３ａには略直方体形状のキャリッジ３４が取り付けられている。そして、キャリッジ３４には液滴を吐出する液滴吐出ヘッド（図示せず）が配置されている。この液滴吐出ヘッドは液滴を鉛直方向（図中の−Ｚ方向）に吐出可能に取り付けられている。
【００２８】
次に液滴吐出ヘッドの構成について説明する。
図６は液滴吐出ヘッドの構成を示す概略断面斜視図である。
液滴吐出ヘッド３５は、ノズルプレート３８ｂに複数のノズル３８ａを備え、それぞれのノズル３８ａの開口に連通する圧力室３７ａ、圧力室３７ａの一壁面を構成する振動板３６ｂ、振動板３６ｂを変形させるＰＺＴなどの圧電素子３６ａ、各圧力室３７ａにインクなどの液状体を送り込む共通インク室３７ｂを有している。
【００２９】
振動板３６ｂは、弾性変形可能な薄板から構成され、圧電素子３６ａの先端に当接している。このような構成により、圧電素子３６ａが収縮して、振動板３６ｂが上方に撓んで圧力室３７ａが膨張すると、共通インク室３７ｂの液状体が圧力室３７ａに流れ込む。所定時間の経過後に、圧電素子３６ａが伸長して、振動板３６ｂが元に戻って圧力室３７ａが収縮すると、圧力室３７ａの液状体が圧縮されて、ノズル３８ａの開口から液滴が吐出する。このとき、液滴吐出ヘッド３５に形成されている多数のノズル３８ａのうち、いずれから液滴を吐出するかによってワークに所定の文字、マークや画像などの描画が可能である。
【００３０】
このように、搬送部のワーク保持部７７により水平に保持されて液滴吐出部３０に搬送されたワーク５は、液滴吐出ヘッドに対向してその姿勢を保持してワーク５に液滴吐出ヘッド３５から液滴を吐出してワーク５の平面に描画を行う。
【００３１】
（後処理部）
図７は後処理部の詳細の構成を示し、図７（ａ）は概略平面図、図７（ｂ）は概略側面図である。
後処理部５０は基台５１を備え、基台５１上には支持部５２が立設されている。支持部５２は基台５１から立ち上がり、途中で水平方向に折れ曲がった形に形成されている。この水平方向に折れ曲がった部分の基台５１と向き合う側には処理部５３が設けられている。
後処理部５０では、ワーク５に塗布された紫外線硬化型インクを充分に硬化させる工程が行われる。
【００３２】
処理部５３には図示しないが、紫外光をワークに照射する紫外光照射ユニットと温風を送風する温風ユニットが備えられている。
紫外光照射ユニットは、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等のランプを用いることができる。
温風ユニットは送風機、ヒーター及び温風温度を調節する制御装置等により構成されている。
また、搬送部のワーク保持部７７に保持されたワーク５は、この処理部５３の下方に水平に保持された姿勢のまま一定時間を経過させることで所定の後処理が行われる。
【００３３】
（除材部）
図８は除材部の詳細の構成を示し、図８（ａ）は概略平面図、図８（ｂ）は概略側面図である。
除材部６０は平板状の基台６１を備え、基台６１上には押し出し機構６３、昇降機構６５、ワーク受渡台６６が設置されている。そして、昇降機構６５の上方にはガラス基板、半導体基板などのワーク５が１枚ごとに収納されるストッカー６２が設置され、昇降機構６５の動作によりストッカー６２が上下に移動可能である。
【００３４】
ストッカー６２の横にはワーク受渡台６６が配置されている。ワーク受渡台６６には基台６１から立ち上がり、水平方向に伸び平行に並んだ２本の腕部６６ａが形成されている。腕部６６ａは押し出し機構６３の空圧シリンダー６４と同じ高さに設けられている。
【００３５】
ワーク受渡台６６を挟んでストッカー６２とは反対側には、ワーク受渡台６６に載置されたワーク５を押してストッカー６２に収容させる押し出し機構６３が設けられている。
押し出し機構６３は空圧シリンダー６４、シリンダー台６４ａ、レール６７、を有している。空圧シリンダー６４はシリンダー台６４ａに固定され、シリンダー台６４ａはレール６７上に載置され、レール６７に沿って移動が可能である。
【００３６】
このような除材部６０の構造から、搬送部７０のワーク保持部７７で保持されたワーク５は、ワーク保持部７７の指部７８とワーク受渡台６６の腕部６６ａとがぶつからないように上方から下方に移動させることで、ワーク受渡台６６に受け渡しすることができる。
そして、押し出し機構６３では、ワーク受渡台６６の腕部６６ａにワーク５が搬送部から載置されると、シリンダー台６４ａがワーク受渡台６６の前に移動し、空圧シリンダー６４のロッドが伸張してワーク５を押して、ワーク５をストッカー６２に移動させる。
【００３７】
以上のように、液滴吐出装置１では、ワーク５が給材部１０から前処理部２０、液滴吐出部３０、後処理部５０、を経て除材部６０に至るまで搬送部７０のワーク保持部７７に水平に保持されて移送される。そして、その間に前処理部２０、液滴吐出部３０、後処理部５０にて各処理が施される。
このようにすれば、各処理部でのワーク５の受け渡しをすることなく、ワーク５を処理でき、生産設備としての液滴吐出装置１の生産効率を従来に比べて向上させることができる。
さらに、本実施形態の液滴吐出装置１は、搬送部７０の周りに、前処理部２０と、液滴吐出部３０と、後処理部５０と、給材部１０と、除材部６０とが円周上に配置されていることから、装置全体の設置面積を小さくすることができるとともに、ワーク５の移動距離が短くなることから装置のタクトタイムを減少させることができる。
【００３８】
なお、液滴吐出装置の各部の構成は上記実施形態に限らず、所定の機能を果たす構成であればよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…液滴吐出装置、５…ワーク、６…移動範囲、１０…給材部、１１…基台、１２…ストッカー、１３…押し出し機構、１４…空圧シリンダー、１５…昇降機構、１６…ワーク受渡台、１６ａ…腕部、２０…前処理部、２１…基台、２２…支持部、２３…処理部、３０…液滴吐出部、３１…基台、３２…支持部、３３…案内レール、３３ａ…走査部材、３４…キャリッジ、３５…液滴吐出ヘッド、３６ａ…圧電素子、３６ｂ…振動板、３７ａ…圧力室、３７ｂ…共通インク室、３８ａ…ノズル、３８ｂ…ノズルプレート、５０…後処理部、５１…基台、５２…支持部、５３…処理部、６０…除材部、６１…基台、６２…ストッカー、６３…押し出し機構、６４…空圧シリンダー、６４ａ…シリンダー台、６５…昇降機構、６６…ワーク受渡台、６６ａ…腕部、６７…レール、７０…搬送部、７１…基台、７２…支持台、７２ａ…回転機構、７３…第１腕部、７４…回転機構、７５…第２腕部、７６…昇降機構および回転機構、７７…ワーク保持部、７８…指部、７９…吸着穴、９０…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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