JP2007136431A - パターン形成方法及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】「駆動電圧Vh」を「目標速度」、「目標加速度」及び目標重量に対応させて、「駆動電圧情報VhI」として記憶部に格納した。そして、「駆動電圧情報VhI」に基づいて、ノズルの「目標速度」及び「目標加速度」、さらには描画データで指定された目標重量に対応する「駆動電圧Vh」を演算し、その「駆動電圧Vh」からなる圧電素子駆動電圧COM1を生成して、対応する圧電素子に供給させるようにした。
【選択図】図9
Description
、液状体を加圧するための加圧手段(例えば、圧電素子)の加圧量や、ノズル内の液状体界面(メニスカス)の形状に変動を来たす虞があった。その結果、吐出する液滴の重量(容量)や飛行速度の変動、着弾位置の位置ズレ等、各種液滴吐出動作の動作不良を招く問題があった。
このパターン形成方法において、所定の重量からなる前記液滴が前記目標位置に着弾するように、前記対象物に対する前記液滴吐出ヘッドの移動経路を、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて変更するようにしてもよい。
囲を拡張させることができ、液滴の吐出動作を、より安定化させることができる。
また、本実施形態では、前記「目標位置P」であって、コード領域SのX矢印方向略中心位置(X矢印方向から8列目にあたる16個の「目標位置P」)に位置する「目標位置P」を、それぞれ「教示位置Pt」とし、「教示位置Pt」に関する「目標座標Sp」を、「教示座標Tp」という。さらに、本実施形態では、各データセルCの一辺の長さを「セル幅W」という。
本実施形態では、上記基板2の長手方向をX矢印方向とし、X矢印方向と直交する方向をY矢印方向という。
。その第1アーム28aの手先には、第1アーム28aに設置された第2モータM2(図8参照)の出力軸に駆動連結される第2アーム28bが水平方向に回動可能に連結されている。第2アーム28bの手先には、第2アーム28bに設置された第3モータM3(図8参照)の出力軸に駆動連結される円柱状の第3アーム28cが、そのZ矢印方向に沿う軸心を回動中心にして回動可能に連結されている。その第3アーム28cの下端部(手先)にはヘッドユニット30が配設されている。
図6において、各ノズルNの上側には、前記液状体タンク31に連通する圧力室としてのキャビティ34が形成されて、液状体タンク31の導出する液状体Fを、それぞれ対応するノズルN内に供給するようになっている。各キャビティ34の上側には、上下方向に振動可能な振動板35が貼り付けられて、キャビティ34内の容積を拡大・縮小するようになっている。振動板35の上側には、各ノズルNに対応する複数の圧電素子PZが配設されるとともに、所定の駆動信号(圧電素子駆動電圧COM1:図8参照)を受けて上下方向に収縮・伸張するようになっている。
度が変動すると、メニスカスKの位置や形状、圧電素子PZの伸張幅や振動板35の振幅は、ヘッドユニット30の速度・加速度に応じて変動するようになる。その結果、吐出する液滴Fbの重量や飛行速度(着弾する位置)が、対応する「目標位置P」毎に変動するようになる。
そして、各「目標位置P」が照射位置Pbに相対するタイミングで、対応する半導体レーザLDにレーザ駆動電圧COM2を供給する。すると、対応する半導体レーザLDからのレーザ光Bが、対応する反射ミラーMに全反射されて、照射位置Pbに位置する液滴F
bの領域に照射される。液滴Fbの領域に照射されたレーザ光Bは、液滴Fbの溶媒あるいは分散媒等を蒸発(乾燥)して、同液滴Fbの金属微粒子を焼成する。これによって、「目標位置P」には、データセルCに対応する所定重量(容積)のドットDが形成される。
図8において、液滴吐出装置20には、CPU等からなる制御装置51が設けられている。制御装置51は、基準ノズルNC(第3アーム28cの手先)の現在位置と各種制御プログラムに従って、走行装置23、搬送装置24及びスカラロボット26を駆動するとともに、吐出ヘッド32及びレーザヘッド37を駆動制御させるようになっている。
「教示座標Tp」及び「補間点」の座標を、それぞれ対応する「教示座標Tp」あるいは「補間点」の座標に基準ノズルNCを相対させるスカラロボットの姿勢に対応させた情報である。
うになっている。
記「速度・加速度情報VaI」を生成して、記憶部52に格納させるようになっている。
を「目標軌跡R」に沿って九十九折り状に走査するとともに、スカラロボット駆動回路64からの演算結果(基準ノズルNCの現在位置)に基づいて、各種制御信号を出力する。すなわち、制御装置51は、基準ノズルNCが走査を開始するタイミングで、吐出ヘッド駆動回路65に対して、所定の周波数(例えば、補間周波数)からなる吐出タイミング信号LPの出力を開始するようになっている。尚、本実施形態では、基準ノズルNCの位置が、各「教示位置Pt」及び各「補間点」に位置するタイミングで、前記吐出タイミング信号LPが出力されるようになっている。
制御装置51には、レーザヘッド駆動回路66が接続されて、所定のクロック信号に同期させたレーザ駆動電圧COM2を出力するようになっている。そして、レーザヘッド駆動回路66は、吐出ヘッド駆動回路65からの吐出制御信号SIを受けると、所定の時間(照射待機時間)だけ待機して、吐出制御信号SIに対応した各半導体レーザLDに、それぞれレーザ駆動電圧COM2を供給するようになっている。尚、本実施形態の照射待機時間は、前記「速度・加速度情報VaI」と「飛行速度Vm」に基づいて設定されている。
はじめに、入出力部61を操作して描画データIaを制御装置51に入力する。すると、制御装置51は、走行装置駆動回路62及び搬送装置駆動回路63を介して、走行装置23及び搬送装置24を駆動制御し、基板ストッカ22のマザー基板2Mを載置台25R(載置台25L)に搬送して載置する。
「飛行速度Vm」を演算すると、制御装置51は、「速度・加速度情報VaI」及び「飛行速度Vm」に基づいて、各「補間点」及び第1の「教示位置Pt」における全てのノズルN(全てのノズル番号)に対して、「目標重量Iw」からなる液滴Fbの「着弾位置Pe」(「着弾座標Se」)を演算する(ステップS15)。
た、制御装置51は、基準ノズルNCを各「補間点」に相対させるスカラロボット26の姿勢において、選択ノズルに対応する各「着弾位置Pe」を「補間着弾位置PS」(補間着弾座標TS)として演算する。
る。補正距離LHを演算すると、制御装置51は、補正距離LH及び「速度・加速度情報VaI」に基づいて、補正距離LH分に相対する吐出ヘッド32の走査時間(補正時間)を演算する。補正時間を演算すると、制御装置51は、補正用ノズルと「補正用目標座標SH」との組み合わせに対して、補正時間を設定する。すなわち、制御装置51は、補正用ノズルに対して、「補間着弾座標TS」の直上に位置するタイミングから補正時間分だけ遅延させて吐出させるための「吐出タイミング情報TaI」を生成して記憶部52に格納する(ステップS22)。
一方、「補正用目標座標SH」の目標軌跡方向RAの反対側に「第1着弾位置T1」及び「補間着弾座標TS」がないと判断すると(ステップS21おいてNO)、制御装置51は、隣接するノズルNによって補正可能か否かを判断する。すなわち、隣接するノズルNに対応する「第1着弾座標T1」、「補間着弾座標TS」及び「着弾座標Se」の中から、「補正用目標座標SH」との間の距離が「基準誤差Dp」未満となる「第1着弾座標T1」、「補間着弾座標TS」、「着弾座標Se」があるか否かを判断する(ステップS24)。
一方、隣接するノズルNによって補正が不可能であると判断すると(ステップS23においてNO)、制御装置51は、補間演算部53による補間処理、すなわち軌跡作成の設定を変更する旨のメッセージを入出力部61に表示させて着弾位置補正プログラムPG2を終了する(ステップS25)。
(1)上記実施形態によれば、「駆動電圧Vh」を、「目標速度」、「目標加速度」及び「目標重量Iw」に対応させて、「駆動電圧情報VhI」として記憶部52に格納した。
そして、「駆動電圧情報VhI」に基づいて、ノズルNの「目標速度」及び「目標加速度」、さらには描画データIaで指定された「目標重量Iw」に対応する「駆動電圧Vh」を演算し、その「駆動電圧Vh」からなる圧電素子駆動電圧COM1を生成して、対応する圧電素子PZに供給させるようにした。
(2)しかも、「目標速度」と「目標加速度」の双方に基づいて、「駆動電圧Vh」を演算させるようにした。その結果、「目標速度」と「目標加速度」のいずれか一方に基づいて演算させる場合に比べて、吐出ヘッド32の運動状態を詳細に反映させることができ、より正確に液滴Fbの重量を制御させることができる。
(3)上記実施形態によれば、「飛行速度Vm」を、「目標速度」、「目標加速度」及び「駆動電圧Vh」に対応させて、飛行速度情報VmIとして記憶部52に格納した。そして、飛行速度情報VmIに基づいて、ノズルNの「目標速度」及び「目標加速度」、さらには前記「駆動電圧Vh」に対応する「飛行速度Vm」を演算させて、その「飛行速度Vm」を利用して、液滴Fbの着弾位置Pe(「着弾座標Se」)を演算させるようにした。また、演算させた「着弾座標Se」と「目標座標Sp」との間の距離を短縮させるように各種補正を実行させるようにした。
(4)しかも、「目標速度」と「目標加速度」の双方に基づいて、「着弾座標Se」を演算させるようにした。その結果、「目標速度」と「目標加速度」のいずれか一方に基づいて規定させる場合に比べて、吐出ヘッド32の運動状態を詳細に反映させることができ、より正確に着弾位置を制御させることができる。
(5)上記実施形態によれば、「着弾座標Se」と「目標座標Sp」の位置関係に基づいて、液滴Fbを吐出させるタイミングの変更、あるいは液滴Fbを吐出させるノズルNの変更を施して「着弾座標Se」と「目標座標Sp」との間の距離を短縮させるようにした。従って、着弾位置の位置補正方法を拡大させることができ、液滴Fbの吐出動作を、より安定化させることができる。
(6)上記実施形態によれば、液滴Fbを吐出させるタイミングの補正と、液滴Fbを吐出させるノズル番号の補正の双方で、「着弾座標Se」と「目標座標Sp」との間の距離を基準誤差D0未満に補正できない場合には、補間処理の設定変更を促す旨のメッセージを表示させるようにした。従って、目標位置Pに対応した目標軌跡Rの作成を円滑に進めることができ、ドットDの生産性を、さらに向上させることができる。
・上記実施形態では、補間処理で生成した「補間点」に基づいて、「目標速度」及び「目標加速度」を演算する構成にした。これに限らず、例えば、吐出ヘッド32の走査時間が最短になるように、補間処理において、予め最大となる「目標速度」及び「目標加速度」を設定し、同「目標速度」及び「目標加速度」に対応した補間処理を実行するようにしてもよく、「目標速度」あるいは「目標加速度」に基づいて吐出制御する構成であればよい。
・上記実施形態では、「目標速度」及び「目標加速度」の双方に基づいて吐出制御させる構成にした。これに限らず、例えば、「目標速度」のみに基づいて吐出制御させる構成にしてもよく、あるいは「目標加速度」のみに基づいて吐出制御させる構成にしてもよい。これによれば、演算速度を高速化させることができ、軌跡(補間点)等の演算による工程
遅延を回避することができる。
・上記実施形態では、「教示位置Pt」と「補間点」に基づいて、「目標速度」及び「目標加速度」を演算する構成にした。これに限らず、例えばヘッドユニット30に速度・加速度センサを設け、速度・加速度センサの検出する速度及び加速度に基づいて、吐出制御させる構成にしてもよく、速度・加速度の演算あるいは計測方法に限定されるものではない。
・上記実施形態では、「駆動電圧情報VhI」を補間式として具体化したが、これに限らず、「駆動電圧Vh」を、「目標速度」、「目標加速度」及び「目標重量Iw」に対応させたルックアップテーブルであってもよく、「駆動電圧Vh」を、「目標速度」、「目標加速度」及び「目標重量Iw」に基づいて導出可能な情報であればよい。
・上記実施形態では、「飛行速度情報VmI」を補間式として具体化した。これに限らず「飛行速度情報VmI」は、「飛行速度Vm」を、「目標速度」、「目標加速度」、「目標重量Iw」及び「駆動電圧Vh」に対応させたルックアップテーブルであってもよく、「目標速度」、「目標加速度」、「目標重量Iw」及び「駆動電圧Vh」に基づいて「飛行速度Vm」を導出可能な情報であればよい。
・上記実施形態では、ノズル配列方向Anを目標軌跡方向RAと直交するように構成した。これに限らず、ノズル配列方向Anを目標軌跡方向RAに傾斜させるように構成してもよい。これによれば、ノズル配列方向Anを傾斜させる分だけ、目標軌跡方向RAから見たノズルNの形成ピッチを縮小させることができ、液滴吐出装置20を、より微細なパターンの描画に対応させることができる。
・上記実施形態では、圧電素子駆動電圧COM1の「駆動電圧Vh」に基づいて液滴Fbの重量を制御させる構成にした。これに限らず、圧電素子駆動電圧COM1の駆動波形によって液滴Fbの重量を制御させる構成にしてもよい。例えば、引込保持期間W12の時間や押出期間W13の時間等、液状体Fを加圧する加圧速度等を変量して液滴Fbの重量を制御させる構成にしてもよい。さらには、圧電素子駆動電圧COM1を短期間に連続して供給し、押出期間W13の回数によって、同位置に着弾可能な連続する液滴Fbの数量(総重量)を制御させる構成にしてもよい。
・上記実施形態では、液滴Fbを吐出させるタイミングの補正と、液滴Fbを吐出させるノズル番号の補正の双方で、「着弾座標Se」と「目標座標Sp」との間の距離を「基準誤差D0」未満に補正できない場合には、補間処理の設定変更を促す旨のメッセージを表示させるようにした。これに限らず、例えば、「着弾座標Se」と「目標座標Sp」の位置関係に基づいて、「着弾座標Se」を「目標座標Sp」に対応させるための補間パラメータを制御装置51に変更させて、別途補間処理(「補間点」の演算)を実行させる構成にしてもよい。
・上記実施形態では、ヘッドユニット30にレーザヘッド37を搭載する構成にしたが、これに限らず、レーザヘッド37を搭載しない構成であってもよい。これによれば、液滴吐出ヘッド32の移動速度を、より高速で制御することができ、識別コード10の生産性を向上させことができる。
・上記実施形態では、移動手段を多関節ロボットに具体化したが、これに限らず、ヘッドユニット30を対象物上で移動可能な手段であればよい。
・上記実施形態では、液滴Fbの領域に照射するレーザ光Bによって、液滴Fbを乾燥・焼成する構成にした。これに限らず、例えば照射するレーザ光Bのエネルギーによって、液滴Fbを所望の方向に流動させる構成にしてもよく、あるいは液滴Fbの外縁のみに照射して液滴Fbをピニングする構成にしてもよい。すなわち、液滴Fbの領域に照射するレーザ光Bによって液滴Fbからなるパターンを形成する構成であればよい。
・上記実施形態では、液滴Fbによって半円球状のドットDを形成する構成にしたが、これに限らず、例えば、楕円形状のドットや線状のパターンを形成する構成であってもよい。
・上記実施形態では、吐出した液滴Fbによって識別コード10のドットDを形成する構成にした。これに限らず、例えば液晶表示装置1や、平面状の電子放出素子を備えて同素
子から放出された電子による蛍光物質の発光を利用した電界効果型装置(FEDやSED等)に設けられる各種薄膜、金属配線、カラーフィルタ等を形成する構成にしてもよく、着弾した液滴Fbによってパターンを形成する構成であればよい。
・上記実施形態では、対象物をマザー基板2Mに具体化したが、これに限らず、例えばシリコン基板やフレキシブル基板、あるいは金属基板等であってもよく、着弾した液滴Fbによってパターンを形成する対象物であればよい。
Claims (16)
- 対象物上で移動する液滴吐出ヘッドの圧力室に貯留されたパターン形成材料を含む液状体を加圧して、前記液状体の液滴を吐出口から前記対象物に向かって吐出し、前記対象物に着弾した前記液滴によってパターンを形成するようにしたパターン形成方法において、
前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて吐出制御するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1に記載のパターン形成方法において、
前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか一つを、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて制御するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1又は2に記載のパターン形成方法において、
前記液滴の重量が所定の重量になるように、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量と前記圧力室を加圧する加圧速度のいずれか一方を、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて制御するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3に記載のパターン形成方法において、
所定の重量からなる前記液滴が前記目標位置に着弾するように、前記圧力室を加圧するタイミングを、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて制御するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3又は4に記載のパターン形成方法において、
所定の重量からなる前記液滴が前記目標位置に着弾するように、前記液滴を吐出する前記吐出口を、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて複数の前記吐出口の中から選択するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3〜5のいずれか1つに記載のパターン形成方法において、
所定の重量からなる前記液滴が前記目標位置に着弾するように、前記対象物に対する前記液滴吐出ヘッドの移動経路を、前記液滴吐出ヘッドの速度又は加速度に基づいて変更させるようにしたことを特徴とするパターン形成方法。 - 圧力室の液状体を加圧して前記液状体の液滴を吐出口から吐出させる加圧手段を有した液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドを対象物の上方で移動させる移動手段と、
前記加圧手段と前記移動手段を駆動制御して、前記対象物に向かって前記液滴を吐出させるとともに、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴吐出ヘッドの加速度に基づいて吐出制御する吐出制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項7に記載の液滴吐出装置において、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか一つを、前記液滴吐出ヘッドの加速度に基づいて制御することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項8に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドの加速度を、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室
を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか1つに対応させる吐出制御情報を記憶した記憶手段を備え、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか一つを、前記液滴吐出ヘッドの加速度と前記記憶手段の記憶する前記吐出制御情報に基づいて制御することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項7又は8に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドは、複数の前記圧力室に対応する複数の前記加圧手段と、複数の前記圧力室に対応する複数の吐出口と、を備え、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴を吐出する前記吐出口の位置を、前記液滴吐出ヘッドの加速度に基づいて選択することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項9に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドは、複数の前記圧力室に対応する複数の前記加圧手段と、複数の前記圧力室に対応する複数の吐出口と、を備え、
前記記憶手段は、前記液滴吐出ヘッドの加速度を、前記液滴を吐出する前記吐出口の位置に対応させる吐出制御情報を記憶し、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴を吐出する前記吐出口の位置を、前記液滴吐出ヘッドの加速度と前記記憶手段の記憶する前記吐出制御情報に基づいて制御することを特徴とする液滴吐出装置。 - 圧力室の液状体を加圧して前記液状体の液滴を吐出口から吐出させる加圧手段を有した液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドを対象物の上方で移動させる移動手段と、
前記加圧手段と前記移動手段を駆動制御して、前記対象物に向かって前記液滴を吐出させるとともに、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴吐出ヘッドの速度に基づいて吐出制御する吐出制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項12に記載の液滴吐出装置において、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか一つを、前記液滴吐出ヘッドの速度に基づいて制御することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項13に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドの速度を、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか1つに対応させる吐出制御情報を記憶した記憶手段を備え、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、少なくとも前記圧力室を加圧する加圧量、前記圧力室を加圧する加圧速度、前記圧力室を加圧するタイミングのいずれか一つを、前記液滴吐出ヘッドの速度と前記記憶手段の記憶する前記吐出制御情報に基づいて制御することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項12又は13に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドは、複数の前記圧力室に対応する複数の前記加圧手段と、複数の前記圧力室に対応する複数の吐出口と、を備え、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴を
吐出する前記吐出口の位置を、前記液滴吐出ヘッドの速度に基づいて選択することを特徴とする液滴吐出装置。 - 請求項14に記載の液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドは、複数の前記圧力室に対応する複数の前記加圧手段と、複数の前記圧力室に対応する複数の吐出口と、を備え、
前記記憶手段は、前記液滴吐出ヘッドの速度を、前記液滴を吐出する前記吐出口の位置に対応させる吐出制御情報を記憶し、
前記吐出制御手段は、前記液滴が前記対象物の目標位置に着弾するように、前記液滴を吐出する前記吐出口の位置を、前記液滴吐出ヘッドの速度と前記記憶手段の記憶する前記吐出制御情報に基づいて制御することを特徴とする液滴吐出装置。
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