(57)【要約】【課題】短時間に補正量の算出をおこなう。【解決手段】基板に対して相対的に移動可能なヘッドユニットには、吐出ヘッド１５が保持されている。そして、吐出ヘッド１５内における補正用ノズル２９に連通する圧力室２６とインク室２５との間には、粒子含有インクに含まれている粒子を通し難いフィルタ３０を設けている。こうして、粒子を約１０重量％含有したインクを用いる場合でも、補正用ノズル２９から吐出されたインクに含まれる粒子の濃度を約２重量％程度に下げることができ、着弾位置のばらつきを低減することができる。その結果、着弾ばらつきの中心位置を±５μmの精度で求める際に、補正用ノズル２９よりインクを吐出してから着弾位置を計測するまでの一連の作業を１０回繰り返せばよく、短時間に高精度の着弾位置補正を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め位置関係が判っている少なくとも２個以上のノズルを有すると共に、このノズルのうち少なくとも１個以上であり且つ総ノズル数よりも少ない数のノズルを、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみを吐出する補正用ノズルと成し、少なくとも上記その他のノズルからは粒子を含有したインクを吐出する粒子含有インク吐出ヘッドと、
上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記補正用ノズルから吐出されて吐出対象物上に着弾したインクを観察し、この観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める着弾位置測定装置と、
上記求められた着弾位置と上記補正用ノズルから吐出されたインクが本来着弾すべき位置とのズレ量を、上記補正用ノズルにおける吐出位置の補正量として求める補正量算出装置と、
上記求められた補正量に基づいて、上記吐出対象物に対する上記粒子含有インク吐出ヘッドの位置を相対的に移動させて、上記補正用ノズルにおける吐出位置を補正する移動制御装置と
を備えたことを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項２】
少なくとも１個以上のノズルを有する粒子含有インク吐出ヘッドを、少なくとも２個以上搭載すると共に、予め全ての粒子含有インク吐出ヘッドにおける全てのノズルの位置関係が判っており、上記全てのノズルのうち少なくとも１個以上であり且つ総ノズル数よりも少ない数のノズルを、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみを吐出する補正用ノズルと成し、少なくとも上記その他のノズルからは粒子を含有したインクを吐出する粒子含有インク吐出ヘッドユニットと、
上記粒子含有インク吐出ヘッドユニットにおける上記補正用ノズルから吐出されて吐出対象物上に着弾したインクを観察し、この観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める着弾位置測定装置と、
上記求められた着弾位置と上記補正用ノズルから吐出されたインクが本来着弾すべき位置とのズレ量を、上記補正用ノズルにおける吐出位置の補正量として求める補正量算出装置と、
上記求められた補正量に基づいて、上記吐出対象物に対する上記粒子含有インク吐出ヘッドユニットの位置を相対的に移動させて、上記補正用ノズルにおける吐出位置を補正する移動制御装置と
を備えたことを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記補正用ノズルから吐出されるインクの上記粒子含有量は、０であることを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一つに記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記補正用ノズルの個数は１個であることを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３までの何れか一つに記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記補正用ノズルの個数は２個であることを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一つに記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記全てのノズルは略直線状に配列されており、
上記補正用ノズルは、上記全てのノズルの配列における少なくとも両端に位置するノズルに割り当てられていることを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の粒子含有インク塗布装置において、
粒子を含有したインクにおける上記粒子の透過性が低く且つ液体の透過性が高いフィルタであって、上記その他のノズルから吐出されるべき上記粒子を含有したインクに含まれる上記粒子の少なくとも一部を除去して、上記粒子含有量が少ないインクを生成するフィルタを備えたことを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項８】
請求項７に記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記フィルタは、上記粒子含有インク吐出ヘッド内に設けられていることを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項９】
請求項７に記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記フィルタは、上記粒子を含有したインクを上記粒子含有インク吐出ヘッドに供給するための配管と上記粒子含有インク吐出ヘッドとを接続するマニホールド内に設けられていることを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の粒子含有インク塗布装置において、
上記その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを貯蔵する第１インクタンクと、
上記その他のノズルから吐出されるべき上記粒子を含有したインクを貯蔵する第２インクタンクと、
上記第１インクタンク内のインクを、上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記補正用ノズルに供給する第１インク供給装置と、
上記第２インクタンク内のインクを、上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記その他のノズルに供給する第２インク供給装置と
を備えたことを特徴とする粒子含有インク塗布装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０までの何れか一つに記載の粒子含有インク塗布装置の吐出位置補正方法であって、
上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記補正用ノズルから、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを吐出する工程と、
上記着弾位置測定装置によって、上記補正用ノズルから吐出されて吐出対象物上に着弾したインクを観察し、この観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める工程と、
上記補正量算出装置によって、上記求められた着弾位置と上記補正用ノズルから吐出されたインクが本来着弾すべき位置とのズレ量を、上記補正用ノズルにおける吐出位置の補正量として求める工程と、
上記移動制御装置によって、上記求められた補正量に基づいて、上記吐出対象物に対する上記粒子含有インク吐出ヘッドの位置を相対的に移動させて、上記補正用ノズルにおける吐出位置を補正する工程と
を備えたことを特徴とする粒子含有インク塗布装置の吐出位置補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粒子含有インク塗布装置、および、この粒子含有インク塗布装置の吐出位置補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット技術は、簡単に鮮やかなカラー印刷が可能であり、ランニングコストが安価であるために、広く一般に使用されている。インクジェット技術に用いられる吐出ヘッドの駆動方法としては、ヒータの加熱による膜沸騰現象でインクを吐出させるサーマルジェット型、および、圧電材料の撓みモード変形や剪断モード変形を利用する圧電型がある。ここで、サーマルジェット型は、半導体プロセスを活用できるため安価に製造できると言う特徴を有している。また、圧電型は、膜沸騰現象を用いないためインクを劣化させず、使用できるインクの制約が少ないという特徴を有している。
【０００３】
近年、少量の液滴を任意の箇所に配置できるというインクジェット技術の特徴を利用して、粒子を含有したインク(以下、粒子含有インクと言う)を用いることによって、任意の箇所に少量の粒子を配置させる技術が開発されている。例えば、特開２００１‐４２３３８号公報(特許文献１)の液晶素子とその製造方法には、スペーサを含有したインクをインクジェット技術で基板に塗布することによって、任意の箇所に液晶のスペーサを配置する方法が開示されている。また、特開平１０‐２０４３５０号公報(特許文献２)の印刷装置には、金属粒子を含有したインクをインクジェット技術で基板に塗布することによって、任意の箇所に微小な金属配線を形成する方法が開示されている。
【０００４】
ここで、例えば、上記スペーサの配置等の基板全面の多数箇所に粒子を配置する場合には、１個のノズルのみからの吐出では一度に１箇所にしか粒子を配置することができないため、全ての箇所に粒子を配置するためには非常に時間が掛かることになる。そのため、一般には多数のノズルを備えたマルチノズルヘッドを用いて、同時に複数の箇所に粒子の配置を行うことが望ましい。さらには、複数のマルチノズルヘッドで１つのユニットを構成し、ユニット全体で恰も１つのインクジェットヘッド(以下、吐出ヘッドと言う)であるかの如く扱うことによって、多数箇所への粒子の配置をより短時間で行うことが可能になる。
【０００５】
一方において、吐出された液滴が配置される箇所(着弾位置)に関しては、高い位置精度が要求される。この高い位置精度を得るために、予め試験吐出を行って着弾位置を求め、この着弾位置の目標着弾位置からのズレを求め、そのズレから補正量を算出し、得られた補正量に基づいて着弾位置の補正を行うようにしている。
【０００６】
例えば、上記吐出ヘッドの消耗・損傷等に伴う取り外し・取付けの際には、わずかながらでも上記吐出ヘッドの取り付け箇所が変わってしまうため、その後、必ず着弾位置の測定および補正量の算出が必要となる。これは、上記吐出ヘッドには何ら問題が無くても一度取り外した上記吐出ヘッドを再度取り付けるような場合、例えば上記吐出ヘッドに一体に固定されている吐出ヘッド制御回路のみを交換するような場合等であっても、同様に補正量の算出は必要である。また、スライダによって上記吐出ヘッドが移動可能になっている場合には、上記スライダの位置決め精度の影響を受けるため、定期的に着弾位置を測定して補正量を算出するのが望ましい。
【０００７】
ところが、上記特許文献１に開示された液晶素子とその製造方法、および、特許文献２に開示された印刷装置のごとく、粒子含有インクを吐出する場合には、粒子を含有していないインクよりも着弾位置がばらつく現象が見られる。この様子を、図６〜図９に示す。図６〜図９は、上記吐出ヘッドと液滴が着弾する基板の位置とを固定した状態で、繰り返して着弾位置を測定した結果を示すグラフである。但し、図６は、粒子を含有しないインクの着弾位置を示している。これに対し、図７〜図９は粒子含有インクの着弾位置を示している。このように粒子含有インクの着弾位置は粒子を含有しないインクよりも広範囲に広がっており、ばらついている。
【０００８】
上述したような補正量の算出において、本来の着弾位置と大きく外れた着弾位置を基準として補正量を求めてしまうと、この補正量に従って補正を行った状態での着弾位置は、本来の着弾位置から益々ズレたものとなる。そのため、理想的にばらつきが発生しない場合の着弾位置を基準として補正量を求める必要があり、実際には、多数回の吐出を行って夫々の着弾位置を求め、統計処理を行うことによって、より正しい補正量を求めるようにしている。
【０００９】
しかしながら、上記従来の粒子含有インクの場合には着弾位置のばらつきが粒子を含有しないインクよりも大きいため、十分な精度を得るためには吐出回数が増大してしまい、補正量の算出に非常に時間が掛かるという問題が発生していた。
【００１０】
そのような問題を解決する方法として、着弾位置の測定の際には粒子を含まないインクを用いることが考えられる。例えば、特開２００６‐１６８２４９号公報(特許文献３)のインクジェットヘッドには、１つの吐出ヘッドに対して粒子含有インクと粒子を含有しないインクとの両方が利用可能な吐出ヘッドが開示されている。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献３に開示されたインクジェットヘッドには、以下のような問題がある。すなわち、上記特許文献３に開示されたインクジェットヘッドでは、１つの吐出ヘッドによって、粒子含有インクと粒子を含有しないインクとの両方を吐出可能にしている。ところが、一度粒子含有インクが導入された吐出ヘッドの内部には粒子が残留し易く、非常に長時間に亘って強力な洗浄を行わないと吐出ヘッド内の粒子を完全には除去しきれないのである。そして、吐出ヘッド内に粒子が残留している場合には、粒子を含有しないインクを導入しても、粒子含有インクを導入する場合と同様に着弾位置がばらついてしまう。
【００１２】
そのため、一旦取り外した吐出ヘッドを再度取り付けた後の補正量算出、あるいは、吐出ヘッドを取り付けた状態での定期的な補正量の算出等、一度粒子含有インクを導入した吐出ヘッドに関して補正量を算出する場合には、上記特許文献３に開示されたインクジェットヘッドの吐出ヘッドを用いたとしても、吐出ヘッド内部の十分な洗浄が困難であるため、算出時間が非常に長くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００１‐４２３３８号公報
【特許文献２】特開平１０‐２０４３５０号公報
【特許文献３】特開２００６‐１６８２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、この発明の課題は、短時間に補正量の算出が可能な粒子含有インク塗布装置、および、この粒子含有インク塗布装置の吐出位置補正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明の粒子含有インク塗布装置は、
予め位置関係が判っている少なくとも２個以上のノズルを有すると共に、このノズルのうち少なくとも１個以上であり且つ総ノズル数よりも少ない数のノズルを、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみを吐出する補正用ノズルと成し、少なくとも上記その他のノズルからは粒子を含有したインクを吐出する粒子含有インク吐出ヘッドと、
上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記補正用ノズルから吐出されて吐出対象物上に着弾したインクを観察し、この観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める着弾位置測定装置と、
上記求められた着弾位置と上記補正用ノズルから吐出されたインクが本来着弾すべき位置とのズレ量を、上記補正用ノズルにおける吐出位置の補正量として求める補正量算出装置と、
上記求められた補正量に基づいて、上記吐出対象物に対する上記粒子含有インク吐出ヘッドの位置を相対的に移動させて、上記補正用ノズルにおける吐出位置を補正する移動制御装置と
を備えたことを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、粒子含有インクの吐出位置を補正する場合には、粒子含有インク吐出ヘッドにおける補正用ノズルから、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみが吐出される。こうして、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを吐出することによって、吐出対象物上におけるインクの着弾位置のばらつきを低減することができる。したがって、上記補正用ノズルよりインクを吐出してから上記着弾位置測定装置によってインクの着弾位置が求められるまでの一連の作業の繰り返し回数を低減することができ、短時間に且つ高精度に着弾位置を求めることが可能になる。
【００１６】
また、この発明の粒子含有インク塗布装置は、
少なくとも１個以上のノズルを有する粒子含有インク吐出ヘッドを、少なくとも２個以上搭載すると共に、予め全ての粒子含有インク吐出ヘッドにおける全てのノズルの位置関係が判っており、上記全てのノズルのうち少なくとも１個以上であり且つ総ノズル数よりも少ない数のノズルを、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみを吐出する補正用ノズルと成し、少なくとも上記その他のノズルからは粒子を含有したインクを吐出する粒子含有インク吐出ヘッドユニットと、
上記粒子含有インク吐出ヘッドユニットにおける上記補正用ノズルから吐出されて吐出対象物上に着弾したインクを観察し、この観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める着弾位置測定装置と、
上記求められた着弾位置と上記補正用ノズルから吐出されたインクが本来着弾すべき位置とのズレ量を、上記補正用ノズルにおける吐出位置の補正量として求める補正量算出装置と、
上記求められた補正量に基づいて、上記吐出対象物に対する上記粒子含有インク吐出ヘッドユニットの位置を相対的に移動させて、上記補正用ノズルにおける吐出位置を補正する移動制御装置と
を備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、粒子含有インクの吐出位置を補正する場合には、粒子含有インク吐出ヘッドにおける補正用ノズルから、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみが吐出される。こうして、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを吐出することによって、吐出対象物上におけるインクの着弾位置のばらつきを低減することができる。したがって、上記補正用ノズルよりインクを吐出してから上記着弾位置測定装置によってインクの着弾位置が求められるまでの一連の作業の繰り返し回数を低減することができ、短時間に且つ高精度に着弾位置を求めることが可能になる。
【００１８】
さらに、全ての上記粒子含有インク吐出ヘッドは、粒子含有インク吐出ヘッドユニットに搭載されており、移動制御装置によって上記粒子含有インク吐出ヘッドユニットと一体に移動されると共に、全ての上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける全ての上記ノズルのうち少なくとも１個以上であり且つ総ノズル数よりも少ない数のノズルを、上記補正用ノズルと成している。したがって、複数個の上記粒子含有インク吐出ヘッドを、恰も１個の上記粒子含有インク吐出ヘッドと見なすことができ、上記着弾位置測定装置および上記補正量算出装置による１個の上記粒子含有インク吐出ヘッドに対する上記補正量の算出アルゴリズムをそのまま適用することが可能になると共に、広範囲に粒子含有インクを吐出することができる。
【００１９】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記補正用ノズルから吐出されるインクの上記粒子含有量は０である。
【００２０】
上記粒子含有インクを用いた場合の着弾位置のばらつきは、上記粒子の含有量の低下に伴って減少する。この実施の形態によれば、吐出位置計測時および補正時には、上記粒子含有インクにおける粒子含有量を０にしている。したがって、上記補正用ノズルから吐出されたインクの着弾位置は、上記粒子の影響を受け難く、ばらつきが最も小さくなり、さらに短時間に高精度の着弾位置補正を行うことができる。
【００２１】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記補正用ノズルの個数は１個である。
【００２２】
この実施の形態によれば、上記粒子含有インク吐出ヘッドユニットが平行移動のみ可能であって回転移動が不可能な場合において、上記補正用ノズルの個数が１個であるため、上記補正に用いない通常の吐出用のノズルの数を増やすことが可能になる。したがって、吐出位置のズレを補正することができ、尚且つ、一度により広範囲にインクを塗布することが可能になる。
【００２３】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記補正用ノズルの個数は２個である。
【００２４】
この実施の形態によれば、上記補正用ノズルの個数が２個であるため、上記基板に対する平行移動に伴う吐出位置のズレのみならず、回転移動に伴う吐出位置のズレも補正することができる。
【００２５】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記全てのノズルは略直線状に配列されており、
上記補正用ノズルは、上記全てのノズルの配列における少なくとも両端に位置するノズルに割り当てられている。
【００２６】
この実施の形態によれば、上記補正用ノズルは、上記全てのノズルの配列における少なくとも両端に位置している。したがって、２個の補正用ノズルのうち、何れか一方の補正用ノズルから吐出されるインクが本来着弾する位置を、上記補正用ノズルにおける回転中心から離すことができ、上記補正用ノズルの回転移動による補正値を良好に求めることができる。
【００２７】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
粒子を含有したインクにおける上記粒子の透過性が低く且つ液体の透過性が高いフィルタであって、上記その他のノズルから吐出されるべき上記粒子を含有したインクに含まれる上記粒子の少なくとも一部を除去して、上記粒子含有量が少ないインクを生成するフィルタを備えている。
【００２８】
この実施の形態によれば、上記補正用ノズルから吐出されるインクである上記その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを、別途用意する必要が無い。したがって、インク供給機構を容易に構成することができる。
【００２９】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記フィルタは、上記粒子含有インク吐出ヘッド内に設けられている。
【００３０】
この実施の形態によれば、上記粒子含有インク吐出ヘッド内で、上記その他のノズルから吐出されるべき上記粒子を含有したインクから、上記粒子含有量が少ないインクが生成される。したがって、上記粒子含有インク吐出ヘッドへのインク流入口を１つのみにすることができ、従来から用いられている粒子を含有しないインクに対応したインク供給機構をそのまま用いることが可能になる。
【００３１】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記フィルタは、上記粒子を含有したインクを上記粒子含有インク吐出ヘッドに供給するための配管と上記粒子含有インク吐出ヘッドとを接続するマニホールド内に設けられている。
【００３２】
この実施の形態によれば、上記フィルタを、上記粒子含有インク吐出ヘッドとは独立して取り付けることができる。したがって、上記粒子含有インク吐出ヘッドの構成を簡単にできると共に、上記粒子含有インク吐出ヘッドと干渉すること無く上記フィルタを取り外すことができ、上記フィルタの清掃および交換などの作業を容易に行うことができる。
【００３３】
また、１実施の形態の粒子含有インク塗布装置では、
上記その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを貯蔵する第１インクタンクと、
上記その他のノズルから吐出されるべき上記粒子を含有したインクを貯蔵する第２インクタンクと、
上記第１インクタンク内のインクを、上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記補正用ノズルに供給する第１インク供給装置と、
上記第２インクタンク内のインクを、上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記その他のノズルに供給する第２インク供給装置と
を備えている。
【００３４】
この実施の形態によれば、上記その他のノズルから吐出される「粒子含有インク」と、上記補正用ノズルから吐出される上記「粒子含有インク」よりも粒子含有量が少ないインクとを、完全に分離して用いることができる。そのため、上記補正用ノズルから吐出されるインクとして、上記「粒子含有インク」とは全く組成が異なるインクを用いたり、「粒子を含有しないインク」を用いたりすることができる。
【００３５】
また、この発明は、上記粒子含有インク塗布装置の吐出位置補正方法であって、
上記粒子含有インク吐出ヘッドにおける上記補正用ノズルから、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを吐出する工程と、
上記着弾位置測定装置によって、上記補正用ノズルから吐出されて吐出対象物上に着弾したインクを観察し、この観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める工程と、
上記補正量算出装置によって、上記求められた着弾位置と上記補正用ノズルから吐出されたインクが本来着弾すべき位置とのズレ量を、上記補正用ノズルにおける吐出位置の補正量として求める工程と、
上記移動制御装置によって、上記求められた補正量に基づいて、上記吐出対象物に対する上記粒子含有インク吐出ヘッドの位置を相対的に移動させて、上記補正用ノズルにおける吐出位置を補正する工程と
を備えたことを特徴としている。
【００３６】
上記構成によれば、粒子含有インクの吐出位置を補正する場合には、粒子含有インク吐出ヘッドにおける補正用ノズルから、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみが吐出される。こうして、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクを吐出することによって、吐出対象物上におけるインクの着弾位置のばらつきを低減することができる。したがって、上記補正用ノズルよりインクを吐出してから上記着弾位置測定装置によってインクの着弾位置が求められるまでの一連の作業の繰り返し回数を低減することができ、短時間に且つ高精度に着弾位置を求めることが可能になる。
【発明の効果】
【００３７】
以上より明らかなように、この発明の粒子含有インク塗布装置、および、この発明の粒子含有インク塗布装置の吐出位置補正方法は、粒子含有インクの吐出位置を補正する場合には、粒子含有インク吐出ヘッドにおける補正用ノズルから、その他のノズルから吐出されるインクよりも粒子含有量が少ないインクのみを吐出するので、粒子含有量が少ないインクを吐出することによって、吐出対象物上におけるインクの着弾位置のばらつきを低減することができる。したがって、上記補正用ノズルよりインクを吐出してから上記着弾位置測定装置によってインクの着弾位置が求められるまでの一連の作業の繰り返し回数を低減することができ、短時間に且つ高精度に着弾位置を求めることが可能になる。
【００３８】
すなわち、この発明によれば、短時間に且つ高精度に吐出位置を補正することが可能になるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４０】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の粒子含有インク塗布装置における構成を示す斜視図である。この粒子含有インク塗布装置１は、インクが塗布される基板２が載置されるステージ３と、インク吐出ヘッド(以下、単に吐出ヘッドと言う)が搭載されたインク吐出ヘッドユニット(以下、単にヘッドユニットと言う)４と、吐出されて基板２の表面に着弾したインクを観察する観察装置５と、観察装置５による観察結果に基づいてインクの着弾位置を求める着弾位置測定装置６と、上記吐出ヘッドに設けられた補正用ノズルから吐出されたインクの着弾位置とこのインクが本来着弾すべき位置とに基づいて補正量を求める補正量算出装置７と、を備えている。
【００４１】
さらに、本粒子含有インク塗布装置１は、上記ヘッドユニット４を基板２に対して相対的に移動させるヘッドユニット移動装置８と、基板２をヘッドユニット４に対して相対的に移動させる基板移動装置９と、ヘッドユニット移動装置８および基板移動装置９の動作を制御する移動制御装置１０と、を備えている。ヘッドユニット移動装置８および基板移動装置９は、基板２の表面に平行な面内において、ヘッドユニット４と基板２との相対的な移動(相対的に平行な平行移動)を可能にしている。さらに、ヘッドユニット移動装置８は、基板２の表面に平行な面内において、基板２の表面に垂直な軸を回転中心としたヘッドユニット４の基板２に対する回転移動を可能にしている。すなわち、移動制御装置１０の制御によって、基板２上の任意の位置に任意の回転角度で吐出が可能なように、上記吐出ヘッドの吐出面と基板２の表面との間の距離を一定に保った状態で、上記吐出ヘッドが移動されるのである。
【００４２】
上記ヘッドユニット４および移動制御装置１０は全体制御装置１１に接続されており、全体制御装置１１からの制御信号に基づいて、移動制御装置１０によってヘッドユニット４の基板２上の任意の位置への移動を行い、ヘッドユニット４によってインクの吐出を行うようになっている。また、観察装置５は着弾位置測定装置６に接続され、着弾位置測定装置６は補正量算出装置７に接続されている。さらに、補正量算出装置７は全体制御装置１１に接続されている。そして、全体制御装置１１は、補正量算出装置７で算出された補正量に基づいてヘッドユニット４を移動させる位置を決定し、移動制御装置１０およびヘッドユニット４を制御してインクの吐出を行うのである。
【００４３】
上記ヘッドユニット４の構成を図２に示す。ヘッドユニット４は、吐出ヘッド１５と、インクタンク１６と、吐出ヘッド１５と配管とを接続するマニホールド(図示せず)と、インクタンク１６からのインクを上記マニホールドに供給するための供給配管１７と、上記マニホールドからインクタンク１６に戻るインクが通る回収配管１８と、吐出ヘッド制御回路(図示せず)と、を備えている。インクタンク１６から排出されたインクは、回収配管１８の途中に設けられたインクポンプ１９によって、インクタンク１６と吐出ヘッド１５との間を循環している。これによって、インク内の粒子の沈降を防止するようになっている。
【００４４】
上記インクタンク１６は、上記インクを納めた可撓性の袋２１を、機密箱２０の内部に配置した構造を有しており、機密箱２０は吸排気ポンプ２２に接続されている。そして、吸排気ポンプ２２によって、機密箱２０の内部が吸引されて一定の負圧になっており、それによって吐出ヘッド１５の内部のインクは適切な負圧値を維持することができる。上記吐出ヘッド制御回路は、信号線(図示せず)によって、吐出ヘッド１５と接続されており、全体制御装置１１からの信号に従って吐出ヘッド１５の駆動を行う。
【００４５】
図３は、上記吐出ヘッド１５の概略構成を示す図である。但し、図３(a)は外観図であり、図３(b)は内部構成を示す図である。図３に示すように、吐出ヘッド１５は、インクが導入されるインク流入口２３と、インクが排出されるインク流出口２４と、インク流入口２３とインク流出口２４とに連通するインク室２５と、このインク室２５に連通した複数の圧力室２６と、この圧力室２６を外部に連通する複数のノズル２７と、圧力室２６に圧力を発生させるアクチュエータ２８と、を含んで構成されている。
【００４６】
上記アクチュエータ２８は、例えば、ＰＺＴ(Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛重合体)材料で構成された圧電素子であり、上記吐出ヘッド制御回路からの制御信号により駆動される。すなわち、上記吐出ヘッド制御回路から信号線(図示せず)を介してアクチュエータ２８に制御信号(電気信号)が印加されることによって、アクチュエータ２８が変形されるのである。その結果、圧力室２６の内部に圧力が発生し、この圧力によって、当該圧力室２６に連通しているノズル２７からインクが吐出される。そして、上記制御信号を印加するアクチュエータ２８と上記制御信号を印加するタイミングとを選ぶことによって、任意のノズル２７から任意のタイミングでインクを吐出することが可能になるのである。尚、ヘッドユニット４の回転移動によって、ノズル２７の列の配列方向の角度を変えることが可能である。
【００４７】
さらに、本実施の形態の粒子含有インク塗布装置に用いられる吐出ヘッド１５には、一般の吐出用のノズル２７の他に、着弾位置の補正を行うための吐出に用いる補正用ノズル２９が設けられている。そして、一般の吐出用のノズル２７に連通している圧力室２６とインク室２５との間には、何も設置されてはいない。これに対して、補正用ノズル２９に連通している圧力室２６とインク室２５との間には、フィルタ３０が設けられている。このフィルタ３０は、粒子含有インクに含まれている粒子を通し難い構造になっている。したがって、補正用ノズル２９に連通した圧力室２６に流れ込むインクは、その他の圧力室２６に流れ込むインクよりも粒子含有濃度が低くなっている。そのため、補正用ノズル２９から吐出されるインクは、その他のノズル２７から吐出されるインクよりも粒子の含有量が少なくなるのである。
【００４８】
本実施の形態におけるインク塗布装置１に用いられている吐出ヘッド１５には、合計で６個のノズル２７が設けられており、そのうちの一側端に位置する第１ノズル２７と他側端に位置する第６ノズル２７との２個のノズルが補正用ノズル２９に割り当てられ、第２ノズル２７〜第５ノズル２７が一般の吐出用のノズル２７に割り当てられている。第１ノズル(補正用ノズル)２９に連通した圧力室２６とインク室２５との間、および、第６ノズル(補正用ノズル)２９に連通した圧力室２６とインク室２５との間には、フィルタ３０が設けられている。したがって、第１ノズル(補正用ノズル)２９および第６ノズル(補正用ノズル)２９から吐出されるインクは、第２ノズル２７〜第５ノズル２７から吐出されるインクよりも粒子の含有量が少ないのである。
【００４９】
尚、本実施の形態における吐出ヘッド１５の場合には、吐出ヘッド１５へのインク流入口２３は１つのみであり、従来のフィルタ３０を設けていない吐出ヘッド１５の場合と同じ位置に設けられている。そのため、本実施の形態における吐出ヘッド１５には、粒子を含有しないインクに対応したインク供給機構をそのまま用いることが可能なのである。
【００５０】
次に、上記補正量算出装置７によって実行される補正量算出の具体的な方法について説明する。吐出ヘッド１５(ヘッドユニット４)は、基板２の表面に平行な面内で基板２に対して相対的な平行移動と、基板２の表面に垂直な軸を回転中心とした基板２に対して相対的な回転移動とが可能になっている。補正量算出装置７は、吐出ヘッド１５(ヘッドユニット４)における動きの位置ズレ量を、上記補正量として求めるのである。この位置ズレは、例えばヘッドユニット４の取り外しおよび取付け等によって発生する。
【００５１】
先ず、上記ヘッドユニット４を回転移動させ、さらにヘッドユニット４をステージ３に対して相対的に移動させて、ステージ３の上に設置された試験基板上における補正用ノズル２９の吐出箇所を定める。続いて、補正用ノズル２９からインクを吐出する。そうすると、吐出された液滴は上記試験基板上に着弾して着弾結果を残す。
【００５２】
次に、上記観察装置５によって着弾結果を観察し、観察結果に基づいて、着弾位置測定装置６によって着弾位置を測定する。さらに、上記着弾位置に基づいて、補正量算出装置７によってズレ量を求める。この様子を、図４および図５を用いてさらに説明する。
【００５３】
図４は、上記試験基板３１上に吐出されたインクの着弾結果の観察装置５による観察像である。着弾結果は円形の像として観察される。着弾位置測定装置６は、この像に対して円近似の画像解析を行って中心３２の座標を求める。そして、この中心座標を着弾位置の座標とする。さらに、補正量算出装置７によって、上記着弾位置の座標から補正量を求めるのである。
【００５４】
以下、上記補正量算出装置７による補正量の求め方を、さらに詳しく説明する。以下においては、吐出ヘッド１５(ヘッドユニット４)の試験基板３１に対する相対的な平行移動の方向をＸ方向およびＹ方向とし、試験基板３１の表面に垂直な軸の回りの回転方向をθ方向とし、夫々の誤差量をＸs,Ｙs,θsと記すことにする。
【００５５】
図５は、本来インクが着弾すべき位置と、実際の着弾位置と、各誤差量との関係を示している。ヘッドユニット４の回転中心を座標(ＸＲ,ＹＲ)で表すと、１つ目の補正用ノズル２９について、本来インクが着弾する位置の座標(Ｘ０,Ｙ０)と実際の着弾位置(Ｘｍ０,Ｙｍ０)と各誤差量Ｘs,Ｙs,θsとの関係が、式(１)および式(２)によって表される。
Ｘｍ０＝ＸＲ＋Ｘs＋(Ｘ０−ＸＲ)・cosθs＋(Ｙ０−ＹＲ)・sinθs  …（１）
Ｙｍ０＝ＹＲ＋Ｙs−(Ｘ０−ＸＲ)・sinθs＋(Ｙ０−ＹＲ)・cosθs  …（２）
同様に、２つ目の補正用ノズル２９について、本来インクが着弾する位置の座標(Ｘ１,Ｙ１)と実際の着弾位置(Ｘｍ１,Ｙｍ１)と各誤差量Ｘs,Ｙs,θsとの関係が、式(３)および式(４)によって表される。
Ｘｍ１＝ＸＲ＋Ｘs＋(Ｘ１−ＸＲ)・cosθs＋(Ｙ１−ＹＲ)・sinθs  …（３）
Ｙｍ１＝ＹＲ＋Ｙs−(Ｘ１−ＸＲ)・sinθs＋(Ｙ１−ＹＲ)・cosθs  …（４）
【００５６】
ここで、Ｘｍ０,Ｙｍ０,Ｘｍ１,Ｙｍ１は測定値であり、Ｘ０,Ｙ０,Ｘ１,Ｙ１,ＸＲ,ＹＲは設計値であり、夫々既知である。したがって、式(１)〜式(４)を連立させて解くことによって、Ｘs,Ｙs,θsを求めることができる。そして、Ｘs,Ｙs,θsが求まれば、ズレ量を相殺するように、移動制御装置１０によってヘッドユニット４を基板２に対して相対的に移動させることで、全てのノズル２７についての着弾位置を補正することできるのである。
【００５７】
以上のように、２つの補正用ノズル２９から吐出されて試験基板３１上に着弾したインクを観察装置５によって観察することによって、試験基板３１の面に対して平行方向(Ｘ方向およびＹ方向)および回転方向(θ方向)の誤差を補正することができ、結果的に全てのノズル２７について着弾位置の補正が可能になるのである。
【００５８】
尚、２つの補正用ノズル２９の位置は任意であるが、複数のノズル２７の配列における両端に割り当てることが望ましい。その理由は、補正用ノズル２９がノズル２７配列の両端であることによって、例え片方の補正用ノズル２９からのインクの本来着弾すべき位置が、ヘッドユニット４の回転中心に近い位置であったとしても、もう片方の補正用ノズル２９からのインクの本来着弾すべき位置は、ヘッドユニット４の回転中心から離れた位置になるために、回転移動による補正量を大きな変化として測定することができ、回転移動による補正値を良好に求めることが可能になるためである。
【００５９】
ところで、上記吐出ヘッド１５における補正用ノズル２９から吐出されたインクの着弾位置は、全く同じ条件下であっても、ある程度のばらつきが生じる。特に、粒子を含有したインクを用いた場合には、粒子を含有しないインクを用いた場合よりもばらつきが大きくなる。さらに、そのばらつきの大きさは粒子の含有量が増すと共に増大する。それは、インクに含まれる粒子が補正用ノズル２９の淵に付着してしまい、その影響によって吐出の方向がばらついてしまうためである。
【００６０】
正確な補正量を求めるためには、着弾ばらつきの中心位置を求め、それを元に補正量を算出する必要がある。ここで、着弾位置のばらつきが大きいと、着弾ばらつきの中心位置を求めるために、非常に多数個の着弾位置を計測する必要が発生する。
【００６１】
図６〜図９は、上記吐出ヘッド１５の同一の補正用ノズル２９からインクを吐出した場合の着弾位置を示す。
【００６２】
先ず、粒子を含有しないインクを用いて着弾位置を計測した場合には、図６に示すように、狭い範囲内に着弾位置のばらつきは収まる。そのため、補正用ノズル２９からインクを吐出してから着弾位置の計測までの一連の作業を２回行うことで、着弾ばらつきの中心位置を±５μmの精度で求めることが可能である。さらに、着弾ばらつきの中心位置を±２μmの精度で求める場合でも、上記一連の作業を１０回で完了することができる。
【００６３】
次に、粒子を約１０重量％含有したインクを用いて着弾位置を計測した場合には、着弾位置のばらつきは図７に示すようになる。但し、吐出ヘッド１５内における補正用ノズル２９に連通する圧力室２６とインク室２５との間に設けるフィルタ３０として、粒子の透過率が低いフィルタを使用している。その結果、補正用ノズル２９から吐出されたインクに含まれる粒子の濃度は約２重量％となり、上記一連の作業を１０回繰り返すことによって、着弾ばらつきの中心位置を±５μmの精度で求めることができる。
【００６４】
次に、上記吐出ヘッド１５内のフィルタ３０をやや粒子の透過率が高いフィルタに変更して、再度着弾位置を計測した場合には、補正用ノズル２９から吐出されたインクに含まれる粒子の濃度は約５重量％となり、着弾位置のばらつきは図８に示すようになる。この場合には、着弾ばらつきの中心位置を±５μmの精度で求めるためには、上記一連の作業を２５回繰り返す必要がある。
【００６５】
最後に、上記吐出ヘッド１５内のフィルタ３０を外して(つまり、インクに含まれる粒子の濃度を約１０重量％にして)着弾位置を計測した場合は、着弾位置は、図９に示すように非常にばらつく。したがって、着弾ばらつきの中心位置を±５μmの精度で求めるためには、上記一連の作業を８０回も繰り返す必要が生じ、計測時間が長時間必要である。さらに、着弾ばらつきの中心位置を±２μmの精度で求めようとすると、上記一連の作業を５００回繰り返す必要になると計算により推測され、実用に耐えない結果となる。
【００６６】
このように、上記補正用ノズル２９から吐出されるインクに含まれる粒子の濃度を低くすることによって、短時間に着弾ばらつきの中心位置を正確に求めることができ、短時間に正確な補正量を求めることが可能になる。特に、補正用ノズル２９から吐出されるインクに粒子が含まれていなければ、最も短時間で正確に補正量を求めることができるのである。
【００６７】
以上のごとく、本実施の形態においては、吐出ヘッド１５を保持すると共に、基板２に対して相対的に移動可能なヘッドユニット４を有している。そして、吐出ヘッド１５の補正用ノズル２９から吐出されて基板２の表面に着弾したインクを観察装置５によって観察し、観察装置５による観察結果に基づいて着弾位置測定装置６によってインクの着弾位置を求め、このインクの着弾位置と本来着弾すべき位置とに基づいて補正量算出装置７によって補正量を求めるようにしている。さらに、上記吐出ヘッド１５内における補正用ノズル２９に連通する圧力室２６とインク室２５との間には、粒子含有インクに含まれている粒子を通さないフィルタ３０を設けている。
【００６８】
したがって、粒子を約１０重量％含有したインクを用いる場合でも、補正用ノズル２９から吐出されたインクに含まれる粒子の濃度を約２重量％程度に下げることができ、着弾位置のばらつきを低減することができる。その結果、着弾ばらつきの中心位置を±５μmの精度で求める際に、補正用ノズル２９よりインクを吐出してから着弾位置を計測するまでの一連の作業を１０回繰り返せばよく、短時間に高精度の着弾位置補正を行うことができるのである。
【００６９】
また、上記吐出ヘッド１５の補正用ノズル２９として、一列に配列された複数個のノズル２７における両端のノズル２７を割り当てている。したがって、例え片方の補正用ノズル２９からのインクが本来着弾すべき位置が、ヘッドユニット４の回転中心に近い位置であったとしても、もう片方の補正用ノズル２９からのインクが本来着弾すべき位置は、ヘッドユニット４の回転中心から離れた位置になる。したがって、回転移動による補正量を大きな変化として測定することができ、回転移動による補正値を良好に求めることができるのである。
【００７０】
・第２実施の形態
本実施の形態は、上記吐出ヘッド１５の他の構成に関する。本実施の形態における粒子含有インク吐出装置の概略構成は、上記第１実施の形態の場合と同様であるため、本粒子含有インク吐出装置における概略構成の説明は省略する。尚、本実施の形態において、本粒子含有インク吐出装置における吐出ヘッド１５以外の構成について述べる場合には、図１および図２を使用することにする。
【００７１】
図１０は、本実施の形態における吐出ヘッド１５の内部構造を示す。本実施の形態においては、一方の補正用ノズル４１に連通した第２圧力室４２へは、その他のノズル４３に連通した第１圧力室４４への第１インク流入口４５とは仕切壁４６aで仕切られた別の第２インク流入口４７aから、ノズル４３に連通したインク室４８とは仕切壁４６aで仕切られた別の補正用インク室４９aを介して、インクが導入される。同様に、他方の補正用ノズル４１に連通した第２圧力室４２へは、第１圧力室４４への第１インク流入口４５とは仕切壁４６bで仕切られた別の第２インク流入口４７bから、ノズル４３に連通したインク室４８とは仕切壁４６bで仕切られた別の補正用インク室４９bを介して、インクが導入される。尚、５１は、インクが排出されるインク流出口である。また、５２は、圧力室４２,４４に圧力を発生させるアクチュエータである。
【００７２】
図１１および図１２は、上記吐出ヘッド１５と供給配管１７および回収配管１８とを接続するマニホールドを示す。但し、図１１は、マニホールド５３の外観斜視図である。また、図１２は、図１１におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。図１１および図１２に示すように、マニホールド５３には、供給配管１７に接続されるインク供給接続部５４、回収配管１８に接続されるインク排出接続部５５、フィルタ５６、第１吐出ヘッド接続部(インク注入部)５７、第２吐出ヘッド接続部(インク流出部)５８、第３吐出ヘッド接続部(フィルタ漉し注入部)５９a,５９b、第１,第２,第３吐出ヘッド接続部５７,５８,５９a,５９bの周囲を囲むパッキン６０が設けられている。
【００７３】
以下、上記マニホールド５３内におけるインクの流れについて説明する。ヘッドユニット４のインクタンク１６からインク供給接続部５４を介してマニホールド５３に流入したインクは、マニホールド５３内部で２つの流路６１,６２に分流される。そのうち、流路６１に分流されたインクは、第１吐出ヘッド接続部５７から吐出ヘッド１５の第１インク流入口４５を介して吐出ヘッド１５のインク室４８に直接流れ込む。さらに、吐出ヘッド１５のインク流出口５１から排出されたインクは、第２吐出ヘッド接続部５８を介してマニホールド５３に戻り、流路６３を通り、インク排出接続部５５を介してヘッドユニット４のインクタンク１６に戻る。
【００７４】
また、今１つの上記流路６２に分流されたインクは、上記フィルタ５６に導入されて粒子が除去される。そして、粒子が除去されたインクは、連通路６４および流路６５を通って一方の第３吐出ヘッド接続部(フィルタ漉し注入部)５９aに至り、吐出ヘッド１５における一方の第２インク流入口４７aを介して補正用インク室４９aに流れ込む。同様に、粒子が除去されたインクは、連通路６６および流路６７を通って他方の第３吐出ヘッド接続部(フィルタ漉し注入部)５９bに至り、吐出ヘッド１５における他方の第２インク流入口４７bを介して他方の補正用インク室４９bに流れ込む。こうして、補正用インク室４９a,４９bに流入した粒子を除去されたインクは、夫々の圧力室４２に流入し、アクチュエータ５２によって圧力室４２内に圧力が発生されることによって、夫々の補正用ノズル４１から吐出される。
【００７５】
上述したように、本実施の形態においては、粒子含有インク中の粒子を除去するためのフィルタ５６をマニホールド５３の内部に設けている。そして、フィルタ５６で粒子が除去されたインクを、吐出ヘッド１５における通常の粒子含有インク用の第１インク流入口４５およびインク室４８とは仕切壁４６a,４６bで仕切られた第２インク流入口４７a,４７bおよび補正用インク室４９a,４９bに供給するようにしている。
【００７６】
したがって、本実施の形態によれば、上記第１実施の形態のごとく、吐出ヘッド１５内に粒子除去用のフィルタを設ける必要が無く、吐出ヘッド１５内に設ける場合よりも大型のフィルタ５６を用いることが可能になる。その結果、長期間に亘って安定した補正用インクの吐出が可能になる。また、フィルタ５６を交換する場合には、例えばマニホールド５３に設けられたフィルタ交換用の蓋６８を開閉して行うことができ、吐出ヘッド１５に何ら影響与えること無く、必要に応じてフィルタ５６を交換することができる。そのために、さらに安定して補正用インクの吐出が可能になるのである。
【００７７】
・第３実施の形態
本実施の形態は、上記吐出ヘッド１５およびヘッドユニット移動装置８の他の構成に関する。本実施の形態における粒子含有インク吐出装置の概略構成は、上記第１実施の形態の場合と同様であるために、本粒子含有インク吐出装置における概略構成の説明は省略する。尚、本実施の形態においては、図１〜図３を使用して説明を行う。
【００７８】
本実施の形態におけるヘッドユニット移動装置８は、基板２に対する相対的な平行移動および回転移動のうち、基板２の表面に垂直な軸の回りの回転移動は行わないようになっている。そのため、ヘッドユニット４におけるノズル２７の配列方向は常に一定である。さらに、本実施の形態における吐出ヘッド１５においては、補正用ノズル２９は、一列に配列されたノズル２７のうちの一側端に位置するノズル２７と他側端に位置するノズル２７とのうち何れか一方のみが補正用ノズル２９に割り当てられている。
【００７９】
上述したように、本実施の形態の場合には、ヘッドユニット４は回転移動を行わないため、吐出ヘッド１５(ヘッドユニット４)は、試験基板３１の表面に平行な面内で、試験基板３１に対して相対的な平行移動のみ行う。その場合における補正用ノズル２９から吐出されたインクが本来着弾する位置の座標(Ｘ０,Ｙ０)と、実際の着弾位置(Ｘｍ０,Ｙｍ０)と、Ｘ方向およびＹ方向の誤差量Ｘs,Ｙsとの関係が、式(５)および式(６)によって表される。
Ｘｍ０＝Ｘs＋Ｘ０  …（５）
Ｙｍ０＝Ｙs＋Ｙ０  …（６）
【００８０】
そのため、本実施の形態における上記補正量算出装置７は、吐出ヘッド１５における１つの補正用ノズル２９からのインクの吐出によって補正量の算出を行うことができるのである。
【００８１】
また、上記補正用ノズル２９が１つですむため、その分だけ補正に用いない一般の吐出用のノズル２７の数を増やすことが可能になる。したがって、一度により広範囲にインクを塗布することが可能になる。
【００８２】
・第４実施の形態
本実施の形態は、上記ヘッドユニット４の他の構成に関する。本実施の形態における粒子含有インク吐出装置の概略構成は上記第１実施の形態の場合と同様であるため、本粒子含有インク吐出装置における概略構成の説明は省略する。尚、本実施の形態において、本粒子含有インク吐出装置におけるヘッドユニット４以外の構成について述べる場合には、図１〜図３を使用することにする。
【００８３】
図１３は、本実施の形態におけるヘッドユニット４の構成を示す。但し、図１３において、インクタンク１６,機密箱２０,袋２１および吸排気ポンプ２２は、図２に示す上記第１実施の形態におけるヘッドユニット４の場合と同様であるため、図２と同じ番号を付けて詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施の形態においては、上記ヘッドユニット４に２個の吐出ヘッド７１,７２が搭載されており、共通のインクタンク１６から２つに分岐された供給配管７３と供給配管７４とによって吐出ヘッド７１,７２に独立してインクが供給される。また、吐出ヘッド７１,７２から排出されたインクは、１つに合流する回収配管７５と回収配管７６とによって、途中に設けられたインクポンプ７７,７８によって、インクタンク１６に独立して回収される。こうして、インクタンク１６と吐出ヘッド７１,７２との間でインクが循環されるのである。その場合、２個の吐出ヘッド７１,７２は略直線状に配列されており、吐出ヘッド７１における複数のノズル２７と吐出ヘッド７２における複数のノズル２７とは略同一直線上に配列されている。
【００８５】
上記２個の吐出ヘッド７１,７２の夫々における基本構造は、図３に示す上記第１実施の形態における吐出ヘッド１５の場合と同様である。但し、本実施の形態における吐出ヘッド７１,７２においては、補正用ノズル２９は一列に配列された複数のノズル２７のうちの１個に割り当てられている。その場合に、吐出ヘッド７１における補正用ノズル２９は、ノズル２７の配列における吐出ヘッド７２側とは反対側の側端に位置するノズル２７が補正用ノズル２９に割り当てられる。これに対して、吐出ヘッド７２における補正用ノズル２９は、ノズル２７の配列における吐出ヘッド７１側とは反対側の側端に位置するノズル２７が補正用ノズル２９に割り当てられる。こうして、吐出ヘッド７１と吐出ヘッド７２とを１個の吐出ヘッドと見なした場合におけるノズル２７の配列の一側端に位置するノズル２７と他側端に位置するノズル２７とが、補正用ノズル２９に割り当てられるのである。
【００８６】
そして、上記２個の吐出ヘッド７１,７２は、ヘッドユニット４に固定された状態でヘッドユニット４と一体に移動するため、２個の吐出ヘッド７１,７２が、恰も上記第１実施の形態における１つの吐出ヘッド１５であるかのごとく取り扱うことができる。そのために、本実施の形態における補正量算出装置７による補正量算出アルゴリズムとして、上記第１実施の形態における補正量算出装置７による補正量算出アルゴリズムをそのまま適用することができるのである。
【００８７】
以上のごとく、本実施の形態においては、ヘッドユニット４に２個の吐出ヘッド７１,７２を設け、吐出ヘッド７１における複数のノズル２７と吐出ヘッド７２における複数のノズル２７とを略同一直線上に配列している。そして、吐出ヘッド７１と吐出ヘッド７２とを１個の吐出ヘッドと見なした場合におけるノズル２７の配列の両端に位置するノズル２７を補正用ノズル２９に割り当てるようにしている。
【００８８】
したがって、１個のヘッドユニット４によって、上記第１実施の形態の場合よりも広範囲にインクを塗布することが可能になる。また、ヘッドユニット４全体で２個の補正用ノズル２９を設ければよいので、個々の吐出ヘッド７１(７２)では補正用ノズル２９を１個だけ割り当てればよく、その分だけ補正に用いない一般の吐出用のノズル２７の数を増やすことができる。その結果、より広範囲に一度に塗布することができる。
【００８９】
本実施の形態のごとく、１つのヘッドユニット４に複数個の吐出ヘッド７１,７２を配列する際には、実際にインクの吐出を行い、その結果に基づいて夫々の吐出ヘッド７１,７２の位置間隔を調整する場合がある。このような場合には、粒子含有インクを吐出ヘッド７１,７２に導入する前に、粒子を含有しないインクのみを吐出ヘッド７１,７２に導入して、吐出ヘッド７１,７２の位置間隔の調整を行うのが適当である。そうすることによって、全てのノズル２７(２９)が補正用ノズル２９と同様の機能を果たすため、何れのノズル２７(２９)から吐出されたインクに関しても着弾位置のばらつきが小さくなり、短時間に高精度な吐出ヘッドの位置間隔の調整を行うことが可能になる。
【００９０】
そして、一度、上記吐出ヘッド７１,７２の位置間隔の調整を行って吐出ヘッド７１,７２をヘッドユニット４に組み込んだ後は、恰も１つの吐出ヘッドであるかのように扱うことが可能になる。その場合には、補正用ノズル２９以外のノズル２７からは粒子含有インクが吐出されることになるが、補正用ノズル２９から吐出される粒子の含有量が少ないインクの着弾位置のばらつきは小さいため、短時間に高精度な着弾位置の補正を行うことができるのである。
【００９１】
尚、上記第２実施の形態においては、上記吐出ヘッド１５の補正用インク室４９に供給される粒子含有量の少ないインクは、マニホールド５３内で作成するようにしているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、粒子の含有量が少ないインクを、インクタンク１６からマニホールド５３に至る供給配管１７の途中で作成するようにしても構わない。その場合には、フィルタの設置箇所を任意に設定することが可能になり、ヘッドユニット４の製造、延いては粒子含有インク吐出装置の製造が容易になる。
【００９２】
さらに、上記粒子の含有量が少ないインクは、粒子含有インクからフィルタ５６を用いて生成するようにしているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、ヘッドユニット４内にインクタンクを２個設けておき、一方のインクタンクには粒子の含有量が少ないインクを収納し、他方のインクタンクには粒子含有インクを収納するようにしても差し支えない。こうすることによって、「粒子含有インク」と「粒子を含有しないインク」とを完全に分離して用いることが可能になる。そのため、全く異なる組成のインクを「粒子を含有しないインク」として用いることも可能になる。
【００９３】
その場合には、上記「粒子含有インク」を収納した第１タンクの排出口とマニホールドの第１インク供給接続部とを供給配管で接続し、この第１インク供給接続部と上記マニホールドの第１吐出ヘッド接続部(インク注入部)とを分岐しない流路によって直接接続し、上記マニホールドの第２吐出ヘッド接続部(インク流出部)と第１インク排出接続部とを分岐しない流路によって直接接続し、この第１インク供給接続部と上記第１タンクの回収口とをインクポンプが回折された回収配管で接続することによって、上記第１タンクからの「粒子含有インク」を上記第１タンクと吐出ノズルとの間で循環するようにする。一方、上記「粒子の含有量が少ないインク」を収納した第２タンクの排出口とマニホールドの第２インク供給接続部とを供給配管で接続し、この第２インク供給接続部と上記マニホールドの両側の第３吐出ヘッド接続部(フィルタ漉し注入部)とを分岐する流路によって直接接続することによって、上記第２のタンクからの「粒子の含有量が少ないインク」を上記第２タンクから吐出ノズルに供給するようにすればよい。
【００９４】
また、上記第４実施の形態においては、１個のヘッドユニット４に搭載される２個の吐出ヘッド７１,７２を略同一直線上に配列しているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、吐出ヘッド７１と吐出ヘッド７２とは、互いのノズル２７配列が平行や直交するように配置されてもよい。換言すれば、吐出ヘッド７１と吐出ヘッド７２とにおける全てのノズル２７の位置関係が分かっていれば、同様にして着弾位置の補正を行うことができるのである。
【００９５】
さらに、１個のヘッドユニット４に搭載されている吐出ヘッドの数は２個であるが、３個以上の吐出ヘッドを搭載しても一向に構わない。３個以上の吐出ヘッドを搭載する場合でも、各吐出ヘッドにおける全てのノズル２７の位置関係が分かっていれば、同様にして着弾位置の補正を行うことができるのである。
【００９６】
また、上記各実施の形態においては、上記着弾位置測定装置６によって、観察装置５による観察像に対して、円近似の画像解析を行うことによって、着弾位置を求めるようにしている。しかしながら、観察結果から着弾位置を求める方法はこれに限定されるものではない。例えば、着弾結果の像の重心位置を画像解析によって求める方法や、着弾結果の像の色の濃度の分布のうち最も濃度が濃い部分を着弾位置として求める方法等を用いてもよい。
【００９７】
さらに、上記補正用ノズル２９は、上記吐出ヘッドのノズル２７配列における両端のノズル２７に割り当てることが望ましいが、必ずしも端のノズル２７に割り当てる必要は無く、必要に応じた位置に割り当てればよい。例えば、図１４に示すように、基板２の一部に塗布が不要な箇所がある場合には、図１５に示す吐出ヘッド８１において、図１５中における塗布が不要な箇所に対応する左端から５番目のノズル８２と右端から５番目のノズル８２とを補正用ノズル８３に割り当てることによって、吐出ヘッドの大きさを大きくすることなく補正用ノズル８３を設けることが可能になる。
【００９８】
さらに、１個の吐出ヘッドに設けるノズル数を６個にしているが、ノズル数は６個に限定されるものではない。より多くのノズルが設けられている場合でも、上述と同様にして着弾位置の補正を行うことができる。補正用ノズル２９の数についても同様であり、補正用ノズル２９の数を増やすことによって、より着弾位置の補正精度を上げることが可能である。上記補正精度を上げる方法としては、例えば補正量を複数回求めて平均化する等が考えられる。
【００９９】
また、上記各実施の形態においては、上記ヘッドユニット４において、インクタンク１６と吐出ヘッド１５との間でインクを循環させて、インク内の粒子の沈降を防止するようにしているが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、粒子の沈降を他の方法で防ぐ場合や沈降速度が使用上十分遅い場合等においては、非循環型の構成であっても差し支えない。
【０１００】
また、上記各実施の形態においては、インクの着弾位置補正の際には試験基板３１を用いるようにしているが、実際の基板２を用いて行ってもよい。但し、試験基板３１を用いる場合には、長期間に亘って繰り返し同じ試験基板３１を用いることができ、試験基板３１の表面状態に左右されない長期間の評価を行うことが可能になる。さらに、試験基板３１の表面に例えば溶解性塗料を塗布しておく等、観察を容易にするための処理を行うことも可能になる。一方、実際の基板２に着弾位置補正用の吐出を行う場合には、試験用基板３１を用意する必要が無くなり、基板の入れ換え作業を省くことができ、安価に着弾位置の補正量を求めることができる。
【０１０１】
ところで、上記各実施の形態においては、上記吐出ヘッド１５,７１,７２の内部において、インクに生じる圧力をインクタンク１６内の負圧で調整するようにしている。したがって、吐出ヘッド１５,７１,７２とインクタンク２１との位置関係を任意に設定することが可能である。しかしながら、インクタンク２１を吐出ヘッド１５,７１,７２よりも重力方向下方に配置することによって、吐出ヘッド１５,７１,７２の内部でインクに生じる圧力を、吐出ヘッド１５,７１,７２とインクタンク２１との高さの違いのみで調整する場合には、吸排気ポンプ２２を省くことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
粒子を含有したインクのインクジェットを用いた生産装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】この発明の粒子含有インク塗布装置における構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるヘッドユニットの構成を示す図である。
【図３】図２における吐出ヘッドの概略構成を示す図である。
【図４】図１における観察装置による観察像を示す図である。
【図５】本来インクが着弾すべき位置と実際の着弾位置と各誤差量との関係を示す図である。
【図６】粒子を含有しないインクを用いて着弾位置を計測した場合の着弾位置を示す図である。
【図７】粒子を約１０重量％含有したインクを用いると共に、粒子の透過率が低いフィルタを使用して着弾位置を計測した場合の着弾位置を示す図である。
【図８】粒子を約１０重量％含有したインクを用いると共に、やや粒子の透過率が高いフィルタを使用して着弾位置を計測した場合の着弾位置を示す図である。
【図９】粒子を約１０重量％含有したインクを用いると共に、フィルタを使用せずに着弾位置を計測した場合の着弾位置を示す図である。
【図１０】図３とは異なる吐出ヘッドの概略構成を示す図である。
【図１１】マニホールドの外観斜視図である。
【図１２】図１１におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。
【図１３】図２とは異なるヘッドユニットの構成を示す図である。
【図１４】図１における基板に対するインクの塗布位置の一例を示す図である。
【図１５】図１４に示す塗布位置にインクを吐出するための吐出ヘッドを示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１…粒子含有インク塗布装置、
２…基板、
３…ステージ、
４…ヘッドユニット、
５…観察装置、
６…着弾位置測定装置、
７…補正量算出装置、
８…ヘッドユニット移動装置、
９…基板移動装置、
１０…移動制御装置、
１１…全体制御装置、
１５,７１,７２,８１…吐出ヘッド、
１６…インクタンク、
１７,７３,７４…供給配管、
１８,７５,７６…回収配管、
１９,７７,７８…インクポンプ、
２０…機密箱、
２１…可撓性の袋、
２２…吸排気ポンプ、
２３…インク流入口、
４５…第１インク流入口、
４７a,４７b…第２インク流入口、
２４,５１…インク流出口、
２５,４８…インク室、
２６,４２,４４…圧力室、
２７,４３,８２…ノズル、
２８,５２…アクチュエータ、
２９,４１,８３…補正用ノズル、
３０,５６…フィルタ、
３１…試験基板、
４６a,４６b…仕切壁、
４９a,４９b…補正用インク室、
５３…マニホールド、
５４…インク供給接続部、
５５…インク排出接続部、
５７…第１吐出ヘッド接続部(インク注入部)、
５８…第２吐出ヘッド接続部(インク流出部)、
５９…第３吐出ヘッド接続部(フィルタ漉し注入部)、
６１,６２,６３,６５,６７…流路、
６４,６６…連通路、
６８…蓋。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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