JP2007289884A - Liquid droplet discharge device and liquid droplet discharge method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出方法、特に、液晶ディスプレイ等の表面に液滴を塗布するための液滴吐出装置及び液滴吐出方法に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge device and a droplet discharge method, and more particularly to a droplet discharge device and a droplet discharge method for applying droplets to the surface of a liquid crystal display or the like.
近年、インクジェット技術は紙媒体上に画像を形成するプリンター装置としてだけでなく、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子放出素子、電気泳動表示装置等の製造装置としての用途が期待されている。 In recent years, inkjet technology is expected to be used not only as a printer device for forming an image on a paper medium but also as a manufacturing device for a liquid crystal display, an organic EL display, a plasma display, an electron-emitting device, an electrophoretic display device, and the like. .
インクジェット技術を製造装置に採用する場合、従来の紙面への印刷とは異なり、液滴の着弾精度を向上させることが必要とされる。プリンター装置では、着弾精度は10〜20μmでよかったが、製造装置では、10μm以下、場合によっては数μm以下の着弾精度が要求される。しかも、従来の紙面よりもはるかに大面積の基板に対して液滴を吐出させる必要があるため、装置全体を高剛性化し、振動による吐出位置のばらつきを抑え、かつ、液滴がノズル孔から基板に飛翔する距離をできるだけ小さくする必要がある。 When the inkjet technology is employed in a manufacturing apparatus, it is necessary to improve the landing accuracy of droplets, unlike conventional printing on paper. In the printer device, the landing accuracy was 10 to 20 μm, but in the manufacturing device, the landing accuracy is required to be 10 μm or less, and in some cases, several μm or less. Moreover, since it is necessary to eject droplets to a substrate with a much larger area than the conventional paper, the entire device is made highly rigid, variation in ejection position due to vibration is suppressed, and droplets are ejected from the nozzle holes. It is necessary to make the flight distance to the substrate as small as possible.
例えば、特許文献1には、基板を同一方向に搬送するステージと、ステージ進行方向と直交する方向にインクジェットヘッドを移動させるキャリッジ機構とを、それぞれ石定盤上に直結して設けた構成が開示されている。
For example,
また、特許文献2には、基板のほぼ全域に液滴を塗布する装置として、複数のヘッドを一方向に配列してラインヘッドを構成し、基板に対してヘッド配列の略直交方向に相対的に移動させることで、例えば液晶パネルに用いるカラーフィルタ基板を製造するものが開示されている。
In
さらに、特許文献3には、基板の全面に塗布するためのラインヘッドと、ラインヘッドで塗布不良が生じた部分を修復する修復ヘッドとを備えた装置が開示されている。
Furthermore,
しかしながら、特許文献1では、製造装置として高い着弾精度を達成するために、装置基体を石定盤とする点に言及されているだけであり、これだけでは不十分であると推察される。このため、装置全体を高剛性化し、かつ精度良く構成することが必須となり、装置が大型化し、重量が大きくなる上、高価なものとなることは避けられない。
However,
また、特許文献2では、ヘッド毎にヘッド位置を調整する機構を設け、それぞれの位置関係を調整した後、各ヘッドの位置関係を固定して基板に対し一括して相対的に往復移動させなければならない。つまり、構成の複雑化は避けられず、高価なものとなる。
In
さらに、特許文献3では、液晶パネル用のカラーフィルタのように規則的にパターンが配列する基板をインクジェット方式で製造する際に生じる恐れのある、不吐出ノズル起因のライン状の色抜けを無くすことができるに過ぎない。
Furthermore,
このように、前記いずれの装置であっても、大面積の基板にランダムに点在する着色箇所(例えば、カラーフィルタや有機ELパネル等の製造工程中の基板面のダストに起因する欠陥)を有する基板に対して効率的に塗布するには不適切である。 As described above, in any of the above-described devices, colored spots (for example, defects caused by dust on the substrate surface during the manufacturing process of a color filter, an organic EL panel, etc.) scattered randomly on a large-area substrate. It is unsuitable for applying efficiently to a substrate having it.
そこで、本発明は、着弾精度を向上させつつ、構成を簡略化して安価に制作できる上、液滴吐出を効率的に行うことの可能な液滴吐出装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a droplet discharge device that can be manufactured at low cost by improving the landing accuracy, and that can efficiently perform droplet discharge.
また、着弾精度を向上させつつ、液滴吐出を効率的に行うことの可能な液滴吐出方法を提供することを課題とする。 It is another object of the present invention to provide a droplet discharge method capable of efficiently discharging droplets while improving landing accuracy.
本発明は、前記課題を解決するための手段として、液滴吐出装置を、被吐出平面を有する被吐出体を支持する被吐出体支持手段と、被吐出体の被吐出平面に液滴を吐出する複数の液滴吐出手段と、前記複数の液滴吐出手段を個別に吐出制御及び移動制御する駆動制御手段とを備えた構成とし、前記複数の液滴吐出手段と被吐出体は相対的に移動可能に構成され、前記駆動制御手段は、前記いずれかの液滴吐出手段によって被吐出体に液滴を吐出させる場合、該液滴吐出手段による液滴位置が許容範囲内となるように、他の液滴吐出手段の移動範囲を安定移動領域に制限したものである。 According to the present invention, as means for solving the above-described problems, a droplet discharge device includes a discharge target support unit that supports a discharge target having a discharge target plane, and discharges a droplet onto the discharge target plane of the discharge target. A plurality of droplet discharge means, and a drive control means for individually controlling and moving the plurality of droplet discharge means. The plurality of droplet discharge means and the discharge target are relatively The drive control unit is configured to be movable, and when the droplet discharge unit discharges a droplet to the discharge target, the droplet control unit causes the droplet position to be within an allowable range. The movement range of the other droplet discharge means is limited to the stable movement region.
ここに、被吐出体とは、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子放出素子、電気泳動表示装置等を得るための各種基板、素子等を含む概念である。液滴には、被吐出体の種類に応じて種々のものが使用できる。許容範囲とは、被吐出体に液滴吐出を施した結果、得られた製品が予め決められた所定の品質を有するのに適正であると考えられる範囲を意味する。 Here, the discharge target is a concept including various substrates and elements for obtaining a liquid crystal display, an organic EL display, a plasma display, an electron-emitting device, an electrophoretic display device, and the like. Various droplets can be used depending on the type of the discharge target. The permissible range means a range that is considered to be appropriate for the product obtained as a result of performing droplet discharge on the discharge target body to have a predetermined quality.
前記構成により、液滴吐出手段から基板に液滴吐出させる場合、他の液滴吐出手段を往復移動させたとしても、その範囲は安定移動領域に制限されているので、液滴吐出に悪影響を与えることがない。これにより、構成を複雑化させて高額なものとすることなく、着弾精度を高めることが可能となる。また、ある液滴吐出手段による液滴吐出中に、他の液滴吐出手段の移動を開始できるので、非常に効率良く液滴吐出を行うことが可能となる。特に、液滴吐出手段が重量化すれば、移動による振動等が発生しやすくなるため、前記構成を採用することによる効果は絶大である。 With the above configuration, when droplets are ejected from the droplet ejecting means to the substrate, even if other droplet ejecting means are reciprocated, the range is limited to the stable movement region. Never give. This makes it possible to increase the landing accuracy without complicating the configuration and making it expensive. Further, since the movement of the other droplet discharge means can be started during the droplet discharge by a certain droplet discharge means, the droplet discharge can be performed very efficiently. In particular, if the droplet discharge means is increased in weight, vibrations and the like due to movement are likely to occur, and thus the effect of adopting the above configuration is enormous.
前記複数の液滴吐出手段と被吐出体の相対移動は、前記各液滴吐出手段を、個別に被吐出体の被吐出平面の第1の方向に向かって前記被吐出体支持手段に対して相対的に往復移動可能に支持する第1支持手段と、前記第1支持手段を、前記第1の方向とは直交する第2の方向に向かって前記被吐出体支持手段に対して相対的に往復移動可能に支持する第2支持手段とにより行うようにすればよい。 The relative movement of the plurality of droplet discharge means and the discharge target is determined by moving each droplet discharge means individually with respect to the discharge target support means toward the first direction of the discharge plane of the discharge target. A first support means for reciprocally supporting the first support means, and the first support means relative to the discharged object support means in a second direction perpendicular to the first direction; What is necessary is just to carry out by the 2nd support means supported so that reciprocation is possible.
前記第1支持手段は、前記全ての液滴吐出手段の往復移動範囲で、前記第1の方向に於ける被吐出体の全領域をカバーできるように、前記各液滴吐出手段を支持する構成とすればよい。 The first support means is configured to support each droplet discharge means so as to cover the entire area of the discharge target body in the first direction within a reciprocating range of all the droplet discharge means. And it is sufficient.
そして、前記液滴吐出手段の安定移動領域の寸法Sは、前記第1の方向の被吐出体の寸法をLとしたとき、0.1≦S/L≦0.4を満足するものとすればよい。 The dimension S of the stable movement region of the droplet discharge means is assumed to satisfy 0.1 ≦ S / L ≦ 0.4, where L is the dimension of the discharge target in the first direction. That's fine.
前記第1支持手段を等速移動させながら、前記第2支持手段による液滴吐出手段の移動を行わせれば、より一層効率良く液滴吐出を行わせることが可能となる点で好ましい。 It is preferable that the droplet discharge means can be moved by the second support means while moving the first support means at a constant speed, so that the droplet discharge can be performed more efficiently.
前記第1支持手段は、前記液滴吐出手段のうち、前記被吐出体の隣接する領域に液滴を吐出可能なもの同士を、物理的に干渉不能な位置で往復移動可能に支持するようにするのが好ましい。 The first support means supports the liquid droplet ejection means capable of ejecting liquid droplets to adjacent areas of the ejection target body so as to be capable of reciprocating at positions where physical interference is not possible. It is preferable to do this.
この構成により、万一誤動作したとしても、各液滴吐出手段が互いに干渉することを確実に防止できるので、信頼性の高いものとすることが可能となる。特に、液滴吐出ユニットが重量化した場合、衝突した際の影響は甚大なものであるが、前記構成により確実に回避することができるので有効である。 With this configuration, even if a malfunction occurs, it is possible to reliably prevent the droplet discharge means from interfering with each other, and thus it is possible to achieve high reliability. In particular, when the droplet discharge unit is increased in weight, the impact at the time of collision is enormous, but it is effective because it can be surely avoided by the above configuration.
前記第1支持手段は、前記液滴吐出手段を、異なる直線上で往復移動可能に支持することにより、前記第1の方向に於ける吐出領域が一部重複する場合であっても物理的な干渉を回避可能とするのが好ましい。 The first support means supports the droplet discharge means so as to be able to reciprocate on different straight lines, so that even if the discharge areas in the first direction partially overlap, It is preferable to be able to avoid interference.
この構成により、液滴吐出手段同士の干渉を確実に回避しつつ、被吐出体への液滴吐出を漏れなく確実に行うことが可能となる。 With this configuration, it is possible to reliably perform the liquid droplet ejection onto the ejection target body without leaking while reliably avoiding the interference between the liquid droplet ejection means.
前記第1支持手段は、被吐出体支持手段の上面に沿って平行移動する梁部を備え、前記液滴吐出手段は、前記梁部の両側にそれぞれ往復移動可能に支持される少なくとも2部材で構成するのが好ましい。 The first support means includes a beam portion that translates along the upper surface of the discharge target support means, and the droplet discharge means is at least two members that are supported so as to be reciprocally movable on both sides of the beam portion. It is preferable to configure.
この構成により、単一の第1支持手段によって複数の液滴吐出手段を互いに干渉することなく吐出領域を重複させることができるので、簡単な構成であるにも拘わらず、被吐出体への液滴吐出を漏れなく行うことが可能となる。 With this configuration, the plurality of droplet discharge means can be overlapped by the single first support means without interfering with each other, so that the liquid to the discharge target body is simple despite the simple structure. It becomes possible to perform droplet discharge without leakage.
この場合、梁部の両側にそれぞれ設けられる液滴吐出手段の重量の合計値がほぼ等しくなるようにするのが好ましい。例えば、梁部の片側に1つ、残る片側に2つの液滴吐出手段がそれぞれ設けられる場合、2つの液滴吐出手段の各重量を小さく設定し、合計値が1つの液滴吐出手段とほぼ等しくなるようにすればよい。これにより、第1支持手段を等速移動させながら液滴吐出手段による液滴吐出を行ったとしても、安定した移動状態を維持し、所望の着弾精度を得ることができる。 In this case, it is preferable that the total values of the weights of the droplet discharge means provided on both sides of the beam portion are substantially equal. For example, in the case where one droplet is provided on one side of the beam and two droplet discharge means are provided on the remaining one side, the weight of each of the two droplet discharge means is set small, and the total value is almost equal to that of one droplet discharge means. What is necessary is just to make it equal. As a result, even when the droplet discharge unit performs droplet discharge while moving the first support unit at a constant speed, a stable movement state can be maintained and desired landing accuracy can be obtained.
前記第2支持手段を複数設けることにより、前記第1の方向に於ける吐出領域が一部重複する場合であっても物理的な干渉を回避可能とするようにしてもよい。 By providing a plurality of the second support means, it may be possible to avoid physical interference even when the ejection regions in the first direction partially overlap.
前記液滴吐出手段の重量をm、前記第1支持手段及び前記液滴吐出手段の総重量をMとしたとき、50≦M/m≦200を満足するように構成するのが好ましい。 It is preferable that 50 ≦ M / m ≦ 200 is satisfied, where m is the weight of the droplet discharge means and M is the total weight of the first support means and the droplet discharge means.
この構成により、移動部品全体に対する液滴吐出手段の重量を抑え、液滴吐出手段の移動に伴う重心の変化や、移動方向を変換する際の振動の発生等を確実に防止することが可能となる。 With this configuration, it is possible to suppress the weight of the droplet discharge means with respect to the entire moving part, and to reliably prevent the change in the center of gravity accompanying the movement of the droplet discharge means and the occurrence of vibrations when changing the movement direction Become.
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、被吐出体の表面に対して複数の液滴吐出手段を個別に移動させて所定位置に位置決めし、被吐出体に向かって液滴を吐出させる液滴吐出方法であって、前記いずれかの液滴吐出手段によって被吐出体に液滴を吐出させる場合、該液滴吐出手段による液滴位置が許容範囲内となるように、他の液滴吐出手段の移動範囲を安定移動領域に制限するようにしたものである。 Further, according to the present invention, as means for solving the above-mentioned problems, a plurality of droplet discharge means are individually moved with respect to the surface of the discharge target body and positioned at a predetermined position, and the droplets are directed toward the discharge target body. In the case of discharging a droplet onto an object to be discharged by any one of the above-described droplet discharge means, the other method is used so that the position of the droplet by the droplet discharge means is within an allowable range. The movement range of the droplet discharge means is limited to a stable movement region.
前記いずれかの液滴吐出手段によって被吐出体に液滴を吐出させる場合、該液滴吐出手段は等速移動させるようにしてもよい。 In the case where droplets are discharged onto the discharge target body by any one of the droplet discharge means, the droplet discharge means may be moved at a constant speed.
本発明によれば、液滴吐出手段の移動範囲を安定移動領域に制限するだけであるので、構成が複雑化することなく、着弾精度を高めつつ、安価に制作することができる。また、ある液滴吐出手段による液滴吐出中に、他の液滴吐出手段の移動を開始できるので、効率的な液滴の塗布が実現できる。 According to the present invention, since the movement range of the droplet discharge means is only limited to the stable movement area, it is possible to produce at low cost while improving the landing accuracy without complicating the configuration. In addition, since the movement of the other droplet discharge means can be started during the droplet discharge by a certain droplet discharge means, it is possible to realize efficient droplet application.
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<全体構成>
図1及び図2は本実施形態に係る液滴吐出装置1を示す。この装置1は、大略、被吐出体支持手段である載置台2上に、第2支持手段であるガントリ3、液滴吐出手段である液滴吐出ユニット4、第1支持手段であるスライド機構5等をそれぞれ設け、駆動制御手段である制御装置6(図5参照)を備えた構成である。なお、装置1の横幅(図1の左右方向の寸法)は3.5m、縦幅(図1の上下方向の寸法)は5mである。
<Overall configuration>
1 and 2 show a
<載置台>
載置台2には、中央部に位置し、被吐出体である基板10を支持するメインステージ7と、その片側に設けられ、液滴吐出ユニット4をメンテナンスするためのサブステージ8とが設けられている。
<Mounting table>
The mounting table 2 is provided with a
載置台2の上面両側部にはガントリ3を矢印A方向に移動可能に支持するためのガントリレール9が設けられている。
Gantry rails 9 for supporting the
メインステージ7は御影石製で、上面は0.5mm以下の平面度で、同一水平面内に位置する(水平度が高くなる)ように高精度に形成されている。また、メインステージ7の上面には吸引孔(図示せず)が複数形成されている。吸引孔は全て吸引/送風機構(図示せず)に接続されている。吸引/送風機構の吸引駆動により吸引孔を介して載置台2上に載置した基板10を吸引固定し、液滴吐出時の位置ずれを防止する。また吸引/送風機構の送風駆動により吸引孔から空気を吹き出させ、載置台2から基板10を取り外し容易とする。なお、載置台2には、横幅2.2m、縦幅2.8mの基板10を載置可能となっている。
The
サブステージ8には、液滴吐出ユニット4のメンテナンスを行うためのメンテナンス部13が搭載されている。メンテナンス部13は、液滴吐出ユニット4に対し、非使用時に吐出面をキャップしたり、不良吐出口を検出して回復させたりする等の諸機能を備える。液滴吐出ユニット4は、その吐出口面をメンテナンス部13に相対近接させた対向位置でメンテナンス処理される。
A
液滴吐出ユニット4の不良吐出口の検出は、レーザー発光素子11とレーザー受光素子12を備えた不吐出検出機構によって行われる。不吐出検出機構は液滴吐出ユニット4毎に設けられている。不吐出検出機構の模式図を図14に示す。図14(a)は液滴吐出素子19と不吐出検出機構を横から見た図で、図14(b)は装置下側から見た図である。ここで使用されるレーザー光の直径は1mmであり、一つの液滴吐出ユニット4の全てのノズル孔26から吐出される液滴はこのレーザー光軸L内を通過するように配置されている。レーザー発光素子11及びレーザー受光素子12の位置は図示しない微動機構によって調整される。万一、レーザー光軸L内を液滴が通過しない場合、微動機構により調整可能である。なお、レーザー受光素子12での受光量は、そこに接続された受光量計測手段(図示せず)に記憶されるようになっている。
Detection of a defective discharge port of the
<ガントリ>
ガントリ3は、門型形状で、中央梁部13と両端支持部14とで構成されている。ガントリ3の全長Lは3.5mであり、基板10上に位置する中央梁部13の長さTは2.5mである。
<Gantry>
The
両端支持部14は、それぞれ断面略L字形のブロックで構成され、前記載置台2に設けた各ガントリレール9に摺動可能に支持される。これにより、ガントリ3は載置台2を第2の方向すなわち図2中矢印A方向に往復移動可能となる。なお、ガントリレール9によるガントリ3の支持構造は、エアー浮上させてリニア駆動制御により往復移動させるものが採用可能である。
Both end support portions 14 are each configured by a block having a substantially L-shaped cross section, and are slidably supported by each
中央梁部13には、後述する液滴吐出ユニット4を往復移動可能に支持する第1スライド機構5と、後述する観察カメラユニット18を往復移動可能に支持する第2スライド機構(図示せず)とがそれぞれ設けられている。
The
第1スライド機構5及び第2スライド機構は共に、図3に示すように、2列のLMガイド15(株式会社THK製)と、これらの列間に設置したリニアガイド16とで構成されている。スライド機構5は、液滴吐出ユニット4に取り付けたリニア駆動機構17を駆動制御し、図1中、矢印B方向に液滴吐出ユニット4を移動させる。リニアガイド16は、小型の永久磁石をN極及びS極の磁極面が交互に位置するように一列に配列したものである。リニア駆動機構17は、交流制御でN及びS極を自在に発生できるものである。リニアガイド16とリニア駆動機構17の磁石力によりスライド機構5に設けた液滴吐出ユニット4又は後述する観察カメラユニット18の位置制御が可能となっている。但し、前記液滴吐出ユニット4の移動範囲は、隣接するもの同士で互いに干渉しないように物理的に離れた位置に形成されている。これにより、たとえ第1スライド機構5が誤動作して液滴吐出ユニット4が予期しない位置に移動したとしても、他の液滴吐出ユニット4と干渉することがなく、損傷等の不具合の発生を確実に防止することが可能となる。
As shown in FIG. 3, each of the
なお、LMガイド15の有効移動ストロークは、液滴吐出ユニット4Bでは0.5m、液滴吐出ユニット4A、4Cでは0.9m、観察カメラでは2.5mであり、それぞれこの範囲内で自由に移動可能となっている。また、前記液滴吐出手段の移動範囲は0.2m以上とされている。これにより、液滴吐出手段の交換作業を容易に行うことが可能となっている。特に、この値は、前述のサイズの装置1であれば、複数のスライド機構5を隣接させて基板10全面の塗布を可能とする場合には必須となる。
The effective movement stroke of the LM guide 15 is 0.5 m for the droplet discharge unit 4B, 0.9 m for the
<液滴吐出ユニット>
液滴吐出ユニット4は、図4の模式断面図に示すように、吐出素子19、駆動制御回路20、電気接続ケーブル21、インクタンク22、及び、インク配管23を筺体24内に収納した構成である。また筺体24には、吐出素子19の位置調整のための図示しない微調整機構(例えば、X、Y、Z、Θステージ)も収納されている。液滴吐出ユニット4は、ガントリ3上に設置された第1スライド機構5に計3個搭載されている(4A、4B、4C)。液滴吐出ユニット4A、4B、4Cは、独立して第1の方向である矢印B方向に往復移動可能となっている。なお、液滴吐出ユニット4の総重量は5kg〜30kgである。
<Droplet discharge unit>
As shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4, the
前記液滴吐出ユニット4は、製造装置用として信頼性の高いものとする必要があり、高剛性に形成されている。また、使用するインク材料で腐食されない材質で形成する必要もある。このため、筐体24は、肉厚のステンレス材料で形成されている。吐出素子19は、圧電体基板10に複数のインク室となる溝を形成した後、隔壁側面の一部に電極を形成した公知のものである。吐出素子19では、隔壁の両側面の間に電界を印加すると、隔壁自身がせん断変形し、インク室内のインクが吐出される。吐出素子19の吐出面はメインステージ7の上面と平行に形成され、そこにはノズルプレート25が接着されている。ノズルプレート25には直径10〜30μmの複数のノズル孔26が形成されている。メインステージ7に基板10を搭載した状態で、ノズルプレート25の最下面である液滴吐出面と基板10の上面との間は、0.2〜0.5mmになるように予め調整されている。前記吐出素子19には、サーマル方式、積層圧電体方式、静電方式などの公知のインクジェット方式によるものに加え、液滴を選択的に吐出できる機構を有するものであれば任意に使用可能である。駆動制御回路20は、ケーブルを介して駆動制御システム(いずれも図示せず)に接続され、前記吐出素子19を駆動制御する。インクタンク22には、インク補充回数を減らすために大容量(例えば、総重量2kg)のものが使用されている。
The
各液滴吐出ユニット4の移動範囲Sは、矢印B方向の基板10の寸法(幅)をLとしたとき、0.1≦S/L≦0.4を満足する安定移動領域となるように設計されている。また、各液滴吐出ユニット4の重量mは、ガントリ3及び液滴吐出ユニット4の総重量をMとしたとき、50≦M/m≦200を満足するように設計されている。これらの値は次のような実験の結果に基づいて決定されている。
The movement range S of each
図6は、実験データを取得するための実験装置の模式図である。この実験装置は、図1及び2に示す装置とほぼ同様な構成であるが、次の点で相違する。ガントリ3上に搭載する液滴吐出ユニット4は2つとしている。一方の液滴吐出ユニット4Dはスライド機構5に固定され、他方の液滴吐出ユニット4Eは基板幅の全域に渡って移動し、液滴吐出しない。
FIG. 6 is a schematic diagram of an experimental apparatus for acquiring experimental data. This experimental apparatus has substantially the same configuration as the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, but differs in the following points. Two
液滴吐出ユニット4Eを等速移動させながら液滴吐出ユニット4Dから液滴を吐出させ、着弾精度を計測する。ここでは、一方が吐出中のときの他方のユニットのスライド幅Sと、他方のユニットの重量とをパラメータとして実験を行った。第1パラメータは液滴吐出ユニット4Eのスライド幅Sとし、基板全幅L(=2.5m)に対してS/L=0.1〜0.9の間で変化させた。第2パラメータは、液滴吐出ユニット4Eの重量をm(=5〜100kg)とし、ガントリ総重量M(=2000kg及び1000kg)に対して、M/m=20〜500の間で変化させた。ガントリ総重量には、搭載した液滴吐出ユニット4D、4E及びそのスライド機構5の重量を含めた値を使用した。液滴吐出ユニット4Eは液滴を吐出させる必要がないため、重量のみを調整したダミーの重量物を用い、重量4〜100kgの間で変化させた。なお、着弾精度は、液滴吐出面と基板面の距離(飛翔距離)に比例する。例えば、0.5mmの飛翔距離で着弾位置が5μmずれている場合、飛翔距離が0.3mmでは着弾位置のずれは3μm程度になる。但し、飛翔距離0.5mm以上となると基板面方向に生じる空気流れの影響を受けるため、ずれが大きくなる。また飛翔距離を0.2mm以下とすると、着弾後の液滴の跳ね返り微粒子がノズル面に付着し、結果として着弾精度を悪化させる。よって、現実的には0.2〜0.5mmの飛翔距離を採用する場合が殆どである。
While moving the droplet discharge unit 4E at a constant speed, droplets are discharged from the droplet discharge unit 4D and the landing accuracy is measured. Here, an experiment was performed using the slide width S of the other unit when one of the units is discharging and the weight of the other unit as parameters. The first parameter was the slide width S of the droplet discharge unit 4E, and was varied between S / L = 0.1 and 0.9 with respect to the entire substrate width L (= 2.5 m). The second parameter was set such that the weight of the droplet discharge unit 4E was m (= 5 to 100 kg), and varied between M / m = 20 to 500 with respect to the total gantry weight M (= 2000 kg and 1000 kg). As the total weight of the gantry, a value including the weight of the mounted droplet discharge units 4D and 4E and the
液滴吐出ユニット4Eの加減速度を4(m/s2)、等速速度を0.3(m/s)とし、液滴吐出ユニット4Eの加速動作後に0.3sの安定化時間(静定時間)を経て、液滴吐出ユニット4Dから0.3mmの飛翔距離で基板10に液滴を滴下し、その着弾精度を確認した。着弾精度は、30滴を基板10に滴下し、その理想着弾位置からのずれをプロットすることにより検出した(図7参照)。
The acceleration / deceleration speed of the droplet discharge unit 4E is 4 (m / s 2 ), the constant speed is 0.3 (m / s), and the stabilization time (static) is set after the acceleration operation of the droplet discharge unit 4E. After a long time, droplets were dropped from the droplet discharge unit 4D onto the
図8はガントリ総重量M=2000kgのときの実験結果、図9はガントリ総重量M=1000kgのときの実験結果である。図8及び図9では、着弾位置のずれ量が3μm以下を◎、5μ以下を○、10μ以下を△、それ以上を×として評価している。図8では、M/mが20以下の場合、スライド比0.2以上となると×になる。M/mが50以上の場合、0.4以下のスライド比ですべて◎と良好な結果を示した。さらにM/mが250以上の場合、0.6以下のスライド比で◎となった。なお、必ずしもずれ量3μmを◎として判定するとは限らず、液滴吐出ユニット4Dの着弾ずれ量が、液滴吐出ユニット4Eが停止した状態で液滴吐出ユニット4を吐出させた場合の着弾位置のずれ量と同程度であれば◎として判定しても問題ない。すなわち、液滴吐出ユニットを必ずしも基板の全幅にわたって移動させるのではなく、液滴吐出ユニットの移動領域を、着弾位置ずれの許容値に関連付けられた安定移動領域以内とすることで、個別に移動可能であり、かつ重量物化した液滴吐出ユニットを有する製造装置において、液滴の着弾位置精度を向上させることが可能となる。図8では、M/mが20以下の場合、液滴吐出ユニット4Eの重量は100kgであり、スライド機構5の剛性が不十分で、良好な結果が得られなかった。図9では、M/mが50以上の場合、0.4以下のスライド比で全て◎と良好な結果を示した。
FIG. 8 shows the experimental results when the total gantry weight M = 2000 kg, and FIG. 9 shows the experimental results when the total gantry weight M = 1000 kg. In FIGS. 8 and 9, evaluation is made by assuming that the deviation amount of the landing position is 3 μm or less, ◎, 5 μ or less is ◯, 10 μ or less is Δ, and more is X In FIG. 8, when M / m is 20 or less, it becomes x when the slide ratio is 0.2 or more. When M / m was 50 or more, all showed good results with ◎ at a slide ratio of 0.4 or less. Furthermore, when M / m was 250 or more, it became ◎ with a slide ratio of 0.6 or less. The deviation amount of 3 μm is not always determined as ◎, and the landing deviation amount of the droplet discharge unit 4D is the landing position when the
このようにスライド比が大きくなると着弾精度が悪化する原因は、ガントリ3上を液滴吐出ユニット4が移動する幅が大きくなると重心移動が大きくなり、図10に示すように、ガントリ3の左側の移動性aと右側の移動性bの間にずれが生じ、ガントリ3を安定して移動できなくなるためと考えられる。
The reason why the landing accuracy deteriorates when the slide ratio increases as described above is that the movement of the center of gravity increases as the width of movement of the
以上の結果から、スライド比が0.1〜0.6、望ましくは0.1〜0.4の安定移動領域に限定することで、仮に他のユニットが等速移動中であっても、吐出した着弾精度を高精度に確保することが可能となることが明らかとなった。また、0.1以下では、スライド領域は20cm程度しかなく、その殆どが加速、減速移動になるために、液滴吐出ユニット4Eの等速移動時に液滴吐出ユニット4Dから液滴吐出させることは不可能である。さらに、液滴吐出ユニット4の重量が5kg以上の場合、本効果が大いに発揮される。しかも、ユニット重量5kg以下では、他の検証で剛性の高い液滴吐出ユニット4を製造することは不可能であることがわかった。つまり、ガントリ3総重量とユニット重量の比であるM/mが、50〜200の場合において、上記効果が明確であった。
From the above results, by limiting to a stable movement region with a slide ratio of 0.1 to 0.6, preferably 0.1 to 0.4, even if other units are moving at a constant speed, It became clear that it was possible to ensure the landing accuracy with high accuracy. Also, at 0.1 or less, the slide area is only about 20 cm, and most of the slide area is accelerated and decelerated. Therefore, when the droplet discharge unit 4E moves at a constant speed, it is not possible to discharge the droplet from the droplet discharge unit 4D. Impossible. Furthermore, when the weight of the
<ノズル列の配列>
液滴吐出ユニット4内のノズル孔26の配列について、図11を参照して説明する。図11は、載置台2側から上方に向かって液滴吐出ユニット4とガントリ3の一部を見た模式図である。
<Array of nozzle rows>
The arrangement of the nozzle holes 26 in the
図11(a)に示す装置では、1種類の液滴材料を吐出する液滴吐出ユニット4が搭載されている。ガントリ3には、第1スライド機構5を介して液滴吐出ユニット46が矢印B方向に移動可能に取り付けられている。液滴吐出面のノズル孔26は一列に配列され、方向Bに直交する方向から数度傾斜している。
In the apparatus shown in FIG. 11A, a
図11(b)に示す装置では、3種類の液滴材料を吐出する液滴吐出ユニット4が搭載されている。液滴吐出ユニット46には、第1の液滴材料を吐出するノズル孔26Aの列、第2の液滴材料を吐出するノズル孔26Bの列、第3の液滴材料を吐出するノズル孔26Cの列がそれぞれ設けられている。各ノズル孔26列は方向Bに直交する方向から数度傾斜し、矢印B方向への投影領域がほぼ一致している。なお、各ノズル孔26列は、液滴吐出ユニット4内で矢印B方向に僅かに移動可能となっていてもよい。
In the apparatus shown in FIG. 11B, a
<観察カメラユニット>
観察カメラユニット18(図5)は、CCD(Charge Coupled Devices)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子と、そこで得られた画像情報を処理する画像処理部とを備える。観察カメラユニット18は、基板10上の欠陥やアライメントマーク、あるいは、液滴吐出ユニット4によって基板10上に着弾した着弾画像を観察し、アライメントマークを基準とする欠陥位置あるいは着弾位置のアドレス(欠陥位置座標あるいは着弾位置座標)を出力する。このように、観察カメラユニット18は、液滴吐出ユニット4の液滴吐出素子19を交換して着弾位置補正を行うための情報を取得する場合や、使用中の着弾位置を再確認する場合等に用いられる。なお、観察カメラユニット18は、ガントリ3の中央梁部13の底面、側面、あるいは、別途設けた他のガントリ3に矢印B方向に往復移動可能に設ければよい。
<Observation camera unit>
The observation camera unit 18 (FIG. 5) includes an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Devices), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and an image processing unit that processes image information obtained there. The
<制御装置>
制御装置6は、図5に示すように、観察カメラユニット18で得た液滴吐出箇所情報(欠陥位置座標)、又は、本装置1に基板10を搭載する前に別の欠陥箇所の識別装置により得た液滴吐出箇所情報(欠陥位置座標)に基づいて液滴吐出ユニット4毎の動作状態を決定する動作状態決定部27と、この動作状態決定部27からの出力に基づいて各液滴吐出ユニットの吐出時期を決定する駆動制御部28とを備える。
<Control device>
As shown in FIG. 5, the
動作状態決定部27は、各液滴吐出ユニット4の巡回すべき液滴吐出箇所情報に基づいて、加減速及び液滴吐出の時期を演算する動作時期演算部29と、動作時期演算部29から出力される動作時期情報に基づいて、ある液滴吐出ユニット4から液滴を吐出する時期に、他の液滴吐出ユニット4が加減速時期にあるか否かを判断し、動作時期の調整を行う動作時期調整部30とを備える。
The operation state determination unit 27 includes an operation timing calculation unit 29 that calculates acceleration / deceleration and droplet discharge timing based on the droplet discharge location information to be circulated by each
動作時期調整部30では、各液滴吐出ユニット4の加減速時期を調整するほか、加減速時期の調整だけでは対処しきれない場合に、液滴吐出ユニット4毎に巡回すべき液滴吐出箇所を調整し、あるいは、前記動作時期演算部29に再計算命令を出力する。
The operation
なお、制御装置6では、事前にダミー基板によって得られた理想とする着弾位置と実際の着弾位置とのズレ量に基づいて次の補正を行う。すなわち、矢印A方向に対しては吐出タイミングの補正、矢印B方向に対してはスライド機構5の移動量の補正を行う。これにより、基板10上の所望位置(欠陥位置)に液滴を着弾させることができる。
Note that the
なお、ダミー基板を使用した補正量の決定方法は次の通りである。すなわち、通常の基板10と同様に2箇所の所定位置にアライメントマークを形成したダミー基板を載置台2にセットする。そして、観察カメラユニット18により、前記両アライメントマークをそれぞれ撮像し、その位置情報を取得する。続いて、ガントリ3を予め設定した着弾位置まで移動させ、液滴吐出ユニット4のノズル孔26からダミー基板に向けて液滴を吐出する。このとき、全てのノズル孔26から液滴を吐出しても良い。次に、観察カメラユニット18を移動させ、液滴着弾位置を順次撮像し、アライメントマークからの実際の着弾位置を割り出す。そして、仮想の着弾位置と実際の着弾位置の差分をそれぞれの液滴吐出ユニット4の補正データとして、矢印A方向及び矢印B方向に分解して保存する。矢印A方向のズレ量は、液滴吐出ユニット4からの吐出のタイミングを調整することにより補正する。矢印B方向のズレ量は、スライド機構5による液滴吐出ユニット4の移動量をオフセットすることにより補正する。なお、これら一連の作業は、ノズル毎の不吐出を検出するためにも行う。
The correction amount determination method using a dummy substrate is as follows. That is, a dummy substrate having alignment marks formed at two predetermined positions is set on the mounting table 2 in the same manner as the
<動作>
次に、前記構成からなる液滴吐出装置1の動作について説明する。
<Operation>
Next, the operation of the
まず、図示しない搬送ロボットにより修復対象となる基板10を搬送し、載置台2に載置する。このとき、基板10の位置を従来周知の方法により調整する。修復対象となる基板10は、被吐出平面である上面に、製造工程でダストが混入した部分、空白の窪みが形成された部分等について、レーザー加工等により不良部分を含む所定領域を除去して所定形状の凹部を形成したものが該当する。凹部は、例えば、深さ2μm程度に形成され、開口部は200×70μm程度の長方形状となっている。凹部の位置は、レーザー加工等により形成した際の位置データが修復箇所データとして登録したものを使用する。但し、凹部の位置は載置台2に載置後、観察カメラユニット18により特定するようにすることも可能である。載置台2では、吸引/送風機構を駆動し、吸引孔を介して基板10を吸着して位置決めする。
First, the
続いて、サブステージ8に位置するガントリ3をメインステージ7へと移動させる。メインステージ7では、ガントリ3を基板10の一端(図1のSTの位置)から他端(図1のENの位置)へと等速で移動させる。なお、ガントリ3を等速で移動させているのは、加減速移動により液滴吐出ユニットのインクタンク内のインクが慣性力を受けることを防止し、液滴吐出を安定させるためである。
Subsequently, the
さらに、ガントリ3の等速移動中に、前記修復箇所データに基づいて液滴吐出ユニット4A、4B、4Cを該当箇所へと移動させる。この場合、液滴吐出ユニット4Aは領域10A、液滴吐出ユニット4Bは領域10B、液滴吐出ユニット4Cは領域10Cの範囲でそれぞれ個別に往復移動させる。
Further, while the
このとき、複数の液滴吐出ユニット4を個別に移動、停止、液滴吐出することで次のような場合が生じる。すなわち、いずれかの液滴吐出ユニット4から液滴を吐出する時期を、
(1)他の液滴吐出ユニットの等速移動中に行う場合(Aモード)
(2)他の液滴吐出ユニットの加減速完了直後に行う場合(Bモード)
(3)他の液滴吐出ユニットの加減速移動中に行う場合(Cモード)
(4)他の液滴吐出ユニットの停止中に行う場合(Dモード)
At this time, the following cases occur by individually moving, stopping, and discharging the droplets of the plurality of
(1) When performed while the other droplet discharge unit is moving at a constant speed (A mode)
(2) When performed immediately after completion of acceleration / deceleration of another droplet discharge unit (B mode)
(3) When performed during acceleration / deceleration movement of another droplet discharge unit (C mode)
(4) When performed while other droplet discharge units are stopped (D mode)
前記いずれかの液滴吐出ユニットからの液滴吐出は、次の実験結果に基づいて、他の液滴吐出ユニット4が等速移動(Aモード)又は停止状態(Dモード)にあるときにのみ行うように時期を設定した。
Droplet discharge from any one of the droplet discharge units is performed only when the other
実験装置としては、前記図6の模式図に示すものと同様の構成のものを使用した。そして、液滴吐出ユニット4Eを、矢印B方向に、加速移動、等速移動、減速移動、停止を繰り返す間、液滴吐出ユニット4Dを、矢印A方向に等速移動させながら液滴吐出させ、その着弾精度を計測した。ここで、停止とは、減速動作から停止し、安定化時間が経過した後の状態を意味する。等速移動とは、加速動作から等速移動へと移行し、安定化時間が経過した後の状態を意味する。なお、実験では、液滴吐出ユニット4Eから液滴を吐出させる必要がないため、重量のみを調整したダミーの重量物を使用し、5〜50kgの間で変化させた。 As the experimental apparatus, an apparatus having the same configuration as that shown in the schematic diagram of FIG. 6 was used. Then, the droplet discharge unit 4E is discharged in the direction of arrow B while moving the droplet discharge unit 4D at a constant speed in the direction of arrow A while repeating acceleration movement, constant speed movement, deceleration movement, and stop. The landing accuracy was measured. Here, the stop means a state after stopping from the deceleration operation and after the stabilization time has elapsed. The constant speed movement means a state after the transition from the acceleration operation to the constant speed movement and the stabilization time has elapsed. In the experiment, since it is not necessary to discharge droplets from the droplet discharge unit 4E, a dummy heavy object in which only the weight is adjusted was used, and was varied between 5 and 50 kg.
図20は、時間を横軸にして、上段が液滴吐出ユニット4Eのスライド機構5での移動速度、下段が液滴吐出ユニット4Dの吐出タイミングを示す模式図である。
FIG. 20 is a schematic diagram illustrating the moving speed of the droplet discharge unit 4E on the
液滴吐出ユニット4Eについて、停止時間(停止ステップS300)の経過後、1回の移動停止動作毎に、加速時間(加速移動ステップS301)、加速後に等速移動しつつ安定化する安定化時間(第1の安定化ステップS302)、等速動作時間(等速移動ステップ:S303)、減速動作時間(減速移動ステップS304)、減速後に停止しつつ安定化する安定化時間(第2の安定化ステップS305)、停止時間(停止ステップS306)の順で進行させた。そして、前記液滴吐出ユニット4Eの移動動作中、液滴吐出ユニット4Dから基板10に液滴を滴下させ、その着弾精度を確認した。着弾精度は、發液処理した基板に液滴を着弾させて加熱硬化することで得られる着弾液滴の円形残渣の形状を、非接触3次元計測器で計測し、理想位置からのずれ量から算出した。
For the droplet discharge unit 4E, after the stop time (stop step S300) has elapsed, for each movement stop operation, the acceleration time (acceleration move step S301), and the stabilization time (stabilized while moving at a constant speed after acceleration ( First stabilization step S302), constant speed operation time (constant speed movement step: S303), deceleration operation time (deceleration movement step S304), stabilization time for stopping while decelerating (second stabilization step) S305) and the stop time (stop step S306). During the movement operation of the droplet discharge unit 4E, droplets were dropped from the droplet discharge unit 4D onto the
図20の下段を見ると、液滴吐出ユニット4Dの吐出動作S400はDモード、吐出動作S401はCモード、吐出動作S402はBモード、吐出動作S403はAモード、吐出動作S404はCモード、吐出動作S405はBモード、吐出動作S406はDモードである。 20, the discharge operation S400 of the droplet discharge unit 4D is D mode, the discharge operation S401 is C mode, the discharge operation S402 is B mode, the discharge operation S403 is A mode, the discharge operation S404 is C mode, The operation S405 is the B mode, and the discharge operation S406 is the D mode.
Dモード(図20の吐出動作S400、S406が相当する。)では、着弾精度は全て±2μm以内に入ることがわかった(例えば、図7(a)参照)。つまり、Dモードは他の液滴吐出ユニット4Eの影響を受けることがなく、液滴吐出ユニット4D自体が持つ本来の性能となる。 In the D mode (corresponding to the discharge operations S400 and S406 in FIG. 20), it was found that the landing accuracy was all within ± 2 μm (for example, see FIG. 7A). That is, the D mode is not affected by the other droplet discharge unit 4E, and becomes the original performance of the droplet discharge unit 4D itself.
Aモード(図20の吐出動作S403が相当する。)では、着弾精度は全て±2μm以内に入り、Dモードと同様の結果が得られた(例えば、図7(a)参照)。よって、他の液滴吐出ユニット4Eが等速移動時に液滴を吐出しても、着弾精度に影響の無いことがわかった。 In the A mode (corresponding to the discharge operation S403 in FIG. 20), the landing accuracy was all within ± 2 μm, and the same result as in the D mode was obtained (for example, see FIG. 7A). Therefore, it has been found that even if another droplet discharge unit 4E discharges a droplet while moving at a constant speed, the landing accuracy is not affected.
Bモードでは、着弾位置精度は、A又はDモードに比べてやや悪化し、±3〜±5μm以内となった(例えば、図21参照)。なお、着弾精度の違いは、加減速動作が完了してからの経過時間によって生じ、完了から吐出までの経過時間の長いほうが着弾位置精度は良くなることがわかった。Bモードで着弾位置制度がやや悪化するのは、加減速動作時に発生した振動が収束するまでに一定時間を要するためである考えられる。 In the B mode, the landing position accuracy is slightly worse than in the A or D mode, and is within ± 3 ± 5 μm (for example, see FIG. 21). The difference in landing accuracy is caused by the elapsed time after completion of the acceleration / deceleration operation, and it has been found that the landing position accuracy is improved as the elapsed time from completion to ejection is longer. The reason why the landing position system slightly deteriorates in the B mode is considered to be because it takes a certain time for the vibration generated during the acceleration / deceleration operation to converge.
Cモードでは、着弾精度は±5μm以上となる場合が生じた(例えば、図7(b)参照)。この状態で基板10に液滴を滴下すると、塗布すべき領域外に液材が流れ込み、不良品となった。Aモード及びDモードに比べてCモードで着弾位置精度が悪化した原因としては、液滴吐出ユニット4Dの吐出中に、重量物である他の液滴吐出ユニット4Eが、加減速動作を行ったためにガントリ3に慣性反力がかかり、その振動が吐出中の液滴吐出ユニット4Dに悪影響を与えたものと考えられる。
In the C mode, the landing accuracy may be ± 5 μm or more (for example, see FIG. 7B). When droplets were dropped on the
以上の結果から、複数の液滴吐出ユニット4が個別に移動可能に構成した装置において、いずれかの液滴吐出ユニット4Dからの液滴吐出中に、他の液滴吐出ユニット4Eを加減速動作させると、着弾精度が悪化することがわかった。また、加減速動作直後の残留振動が存在する際に吐出動作を行っても、やはり着弾精度がやや悪化することがわかった。前記実験では、2個の液滴吐出ユニット4D、4Eを用いたが、2個以上の液滴吐出ユニット4を備えた構成であっても、いずれかの液滴吐出ユニット4から液滴吐出させる場合、全ての他の液滴吐出ユニット4が等速移動又は停止状態にあることが、着弾精度の向上に必須であることは明白である。
Based on the above results, in the apparatus configured such that the plurality of
なお、液滴吐出ユニット4の重量を10kgとしたとき、残留振動が収まるまでの時間を、加速度ピックアップ装置を用いて計測したところ0.1sであり、この時間を過ぎると着弾精度は悪化することは無かった。この残留振動が収まる時間は、装置の剛性、液滴吐出ユニットの重量、液滴吐出ユニット4の加減速度により異なるが、加速度ピックアップ装置等の振動検出手段を用いて振動を計測することで、必要な安定化時間を決定することができる。但し、加減速度0.5m/s2以下の場合には、加減速中でも着弾位置精度の悪化は見られなかった。よって、本発明では、加減速度0.5m/s2以下に例示されるような、着弾位置精度を悪化させない程度の緩やかな加減速も、請求項記載の等速移動とみなすことも可能である。また、等速動作中の速度変動による加減速動作も請求項記載の等速移動と見なすことができる。
In addition, when the weight of the
次いで、基板10が図12に示すような欠陥部100を有する場合の各液滴吐出ユニット4A、4B、4Cの動作について説明する。図12の例では、基板10の表面には、合計8箇所に欠陥部100が存在する。
Next, the operation of each of the
液滴吐出ユニット4Aは、図12の矢印のように基板10上を移動、停止し、「欠陥部100A1→欠陥部100A2→欠陥部100A3」の順に液滴を吐出する。液滴吐出ユニット4Aを移動させる場合、B方向のアドレスが一致した位置で停止させ、ガントリ3がA方向に移動してA方向のアドレスが一致するまで待機する。その後、A方向のアドレスが一致すれば、液滴吐出ユニット4を駆動し、吐出口から液滴を処理基板10上の所望位置に吐出させる。同様に液滴吐出ユニット4Bは「欠陥部100B1→欠陥部100B2→欠陥部100B3」の順に、液滴吐出ユニット4Cは「欠陥部100C1→欠陥部100C2」の順に、それぞれが個別に移動、停止、吐出を繰り返す。
The
この場合、各液滴吐出ユニット4の駆動制御を、ある液滴吐出ユニット4の吐出動作のタイミングと、他の液滴吐出ユニット4の移動動作のタイミングとの関係を考慮することなく行えば、例えば、欠損部が図12に示すパターンで存在する場合、各液滴吐出ユニット4の駆動状態は図13(a)に示すようになる。各液滴吐出ユニット4は個別のタイミングで移動されるので、図中のAでは、液滴吐出ユニット4Bが吐出状態にあるとき、液滴吐出ユニット4Cは加速移動することになる。また、図中のBでは、液滴吐出ユニット4Aが吐出状態にあるとき、液滴吐出ユニット4Bが加速移動することになる。
In this case, if the drive control of each
このように、ある液滴吐出ユニット4の吐出動作を、他の液滴吐出ユニット4の加減速時に行えば、前述の実験結果が示す通り、液滴吐出に振動等の悪影響を及ぼし、着弾精度が低下することになる。但し、ガントリ3上に複数の液滴吐出ユニット4が搭載され、ガントリ3と修復すべき基板10を相対的に等速移動する過程で、液滴を吐出する構成では、吐出動作のタイミングを調整することは難しい。そこで、図13(b)に示すように、液滴吐出ユニット4の移動のタイミングを調整する。具体的には、図13(a)中の破線の矢印の方向に修正し、ある液滴吐出ユニット4が液滴吐出動作にあれば、残りの液滴吐出ユニット4を、加速状態、減速状態、加減速直後のいずれの状態にもならないようにする。
As described above, if the discharge operation of a certain
なお、液滴吐出ユニット4の移動時期を個別に調整ができない場合、欠陥箇所の巡回順序を見直すようにすればよい。これにより、効率的な欠陥の修復を行うことが可能となる。
In addition, when the movement timing of the
また、前記液滴吐出ユニット4の加速度が急激に変化しないように、例えば、速度曲線をなだらかに変化させるのが好ましい。速度曲線を図22(a)に示すように変化させる場合、加速度曲線は図22(b)に示すようになり、加減速動作後の安定化時間を短縮化することが可能となった。
For example, it is preferable to gently change the velocity curve so that the acceleration of the
<メンテナンス>
基板10の搬出及び搬入を実行する間や、基板10への液滴吐出動作を長期間実施しないときには、液滴吐出ユニット4に対してメンテナンス動作を実行する。メンテナンス動作では、不吐出検出、キャップ、キャップ内吸引パージ、ワイピングを行う。
<Maintenance>
A maintenance operation is performed on the
先の基板10の処理後、直ちに次の基板10の処理を行う場合、先の基板10の搬出動作命令が出力されるのと同時に、液滴吐出ユニット4を搭載したガントリ3に対してメンテナンス部13への移動命令が出力される。
When the
図示しないレーザー発光回路は不吐出検出の指令を受けると、レーザー発光素子11からレーザー受光素子12に向かってレーザーを連続的に照射する。レーザー照射方向は、図14に示すように、基板面に略平行で、かつノズル孔列に略平行である。万一、レーザー光軸内を液滴が通過しない場合には図示しない微動機構により位置を調整する。
A laser emission circuit (not shown) continuously irradiates a laser from the laser
レーザー82の照射が開始されれば、1番目のノズル孔26から液滴を一定時間吐出させる。そして、受光量計測手段からの光量を読み取り、通常の受光量と比較することにより遮光量を計測する。続いて、遮光量の値が予め設定した設定値の範囲内にあるか判断し、設定値の範囲内の場合は正常吐出とみなし、それ以外は吐出不良とみなす。順次、2番目、3番目と同様の吐出制御及び遮光量計測を行い、液滴吐出ユニット4の全てのノズル孔26について吐出不良の有無を確認する。
When the irradiation of the laser 82 is started, a droplet is ejected from the
吐出不良が無い場合、液滴吐出ユニット4をキャップ位置に移動させ、基板搬入動作が完了する直前までキャッピングを行う。吐出不良がある場合、従来技術で行われている回復動作、例えば、「液滴吐出ユニット4をキャップ位置に移動→キャッピング→キャップを負圧に引いてノズル孔26から強制排出→キャップ解除→ワイピング」を行い、再度、不吐出検出を行う。不吐出検出と回復動作を、吐出不良が無くなるまで数回を限度に実行する。吐出不良が回復しない場合は、その旨を装置に出力する。
If there is no ejection failure, the
なお、先の対象基板10を処理する直前の最後の不吐出検出結果と、先の対象基板10を搬出中に行う最初の不吐検出結果を比較し、吐出状態に変化が認められる場合、先の対象基板10の処理が不適として廃棄するか、修復工程に回すようにすればよい。
In addition, when the last non-discharge detection result immediately before processing the
<他の実施形態>
前記実施形態では、1つのガントリ3に3つの液滴吐出ユニット4を設けるようにしたが、4つ以上設けることもできる。前記実施形態に係る寸法のガントリ3であれば、3〜12個の液滴吐出ユニット4を設けることが可能である。図15は、1つのガントリ3に9個の液滴吐出ユニット4を設けた例を示す。
<Other embodiments>
In the embodiment, three
ガントリ3の両側面にはスライド機構5が千鳥配列で、一方の側面には4つ、他方の側面には5つ設けられ、それらは機能的に独立している。そして、各スライド機構5には液滴吐出ユニット4が往復移動可能に取り付けられている。したがって、ある液滴吐出ユニット4のスライド機構5上を他の液滴吐出ユニット4が移動することはない。
The
各液滴吐出ユニット4の往復移動範囲は、ガントリ3の一方の側面に配設されたものと他方の側面に配設されたものとの間で、移動方向で重複するように設定されている。この重複範囲は大きければ大きい程よく、1/3以上重複していることが望ましい。但し、1/2以上重複すると、ガントリ3の各側面で隣接する液滴吐出ユニット4の移動範囲が干渉することになるので、1/2未満とされている。したがって、基板の全範囲に亘って確実に液滴を吐出させることができる。また装置の故障や誤動作の場合でも、液滴吐出ユニット4同士が互いに衝突する恐れがなく、信頼性の高い装置とすることができる。
The reciprocating range of each
このように、1つのガントリ3に4つ以上の液滴吐出ユニット4を千鳥配列で設けるようにしたので、高密度で液滴吐出ユニット4を配置することができ、液滴吐出効率を高めることが可能となる。また、各液滴吐出ユニット4の移動量を抑えることができるので、液滴吐出ユニット4の移動に伴う振動の発生等を防止しやすくなり、他の液滴吐出ユニット4による着弾精度をさらに高めることが可能となる。
As described above, since four or more
<他の実施形態>
前記実施形態では、載置台2を固定式としたが、例えば、図16に示すように、可動式とするのが好ましい。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the mounting table 2 is fixed. However, for example, as shown in FIG.
すなわち、前記載置台2を、基板10の搬入時及び搬送時に移動することができるように、装置基体27上に搭載すればよい。装置基体27の上面は、載置台2と同様に、平面度及び水平度が高精度に形成されている。装置基体27の上面両側部にはスライドレール28が設けられ、載置台2が往復移動可能に支持されている。載置台2には、図示しないθ回転機構が設けられている。θ回転機構のリニアモータ制御により、載置台2はスライドレール28上を往復移動し、載置した基板10を同一面内で回転させる。また、載置台2は、スライドレール28と直交する方向に微調整可能となっている。前記スライドレール28には、さらにスライド部材29を介して一対のガントリ3が往復移動可能に支持されている。ガントリ3同士は互いに連結されており一体的に往復移動する。スライド部材29は、スライドレール28上をエアーにより常時浮上した状態に維持され、リニアモータ制御によりスライドレール28に沿って往復移動する。
That is, the mounting table 2 may be mounted on the apparatus base 27 so that it can be moved when the
前記載置台2に基板10を載置する場合、載置台2を装置基体27に対して移動させ、搬送ロボットにより対象となる基板10を載置する。基板10には、面内回転方向を補正するためのアライメントマーク10aが2箇所に形成されている。アライメントマーク10aは同心円状のマークであり、基板10上の2つのアライメントマーク10aのピッチずれ(正規の位置からのずれ量)は2μm以内である。基板10の液滴吐出位置は、アライメントマーク10aを基準として決定されている。
When the
一方のガントリ3Aの両端部には、図17に示すように、2つのアライメントカメラ30がそれぞれ固定されている。アライメントカメラ30は、複数の広視野モードと狭視野モードを有し、広視野モードでθ回転機構及び微動機構によりアライメントした後、狭視野モードで再度同様なアライメント動作を行う。アライメントカメラ30は、図17(a)の位置からガントリ3と一体的に図17(b)の位置に移動し、アライメントカメラ30の画像情報を元に、基板10の基準位置Rからのずれを算出し、前述の載置台2のθ回転機構と矢印B方向の微動機構により図17(b)の点線回転矢印方向に基板10の姿勢を補正する。また、他方のガントリ3Bには、前記実施形態と同様に、スライド機構5を介して観察カメラユニット18が往復移動可能に取り付けられている。
As shown in FIG. 17, two
図18は、広視野モードでのアライメントカメラ30による撮像画像の模式図であり、図18(a)はアライメントカメラによる画像、図18(b)はアライメントカメラ90Bによる画像である。
FIG. 18 is a schematic diagram of an image captured by the
広視野モードは、搬送ロボットの載置台2への基板10の配置精度以上の視野を有するように設計されている。広視野モードでは、まず、同心円のアライメントマーク10aの外円側を用いて、アライメントマーク10aと基準位置Rとのずれを計測し、アライメントマーク10aと基準位置Rが一致するように、θ回転機構及び微調整機構により載置台2を調整し、基板10の姿勢を制御する。
The wide-field mode is designed to have a field of view that is greater than the placement accuracy of the
次に、図19に示すように、アライメントカメラ30を狭視野モードに切り替え、同心円の内側円を用いてアライメントマーク10aと基準位置Rとのずれを計測し、アライメントマーク10aと基準位置Rが一致するように、θ回転機構及び微調整機構により載置台2を調整し、基板10の姿勢を制御する。
Next, as shown in FIG. 19, the
また、アライメントカメラ30による観察位置と液滴吐出ユニット4の液滴吐出位置は、液滴吐出ユニット4の取付後の調整工程で予め計測されている。
Further, the observation position by the
前記構成によれば、図示しない搬送ロボットにより基板10を搬入する場合、搬入する基板10を載置しやすい位置まで載置台2を移動させることができる。また、基板10を載置された載置台2は、元の位置すなわち液滴を吐出するための液滴吐出位置へと移動させ、アライメントカメラ30により基板10の位置調整を行うことができる。
According to the said structure, when carrying in the board |
なお、前記実施形態では、ガントリ3を1又は2つとしたが、3以上とすることも可能である。
In the above embodiment, one or two
また、前記実施形態では、基板10の表面全体に液滴を塗布した後、欠陥部100が発見された場合の修復のために使用可能な液滴塗布装置1について説明したが、この液滴塗布装置1は他の用途にも使用可能である。すなわち、基板上に点在する所望箇所に液滴を吐出させることが可能である。また、カラーフィルタ基板の修復にも使用可能である。
Further, in the above-described embodiment, the liquid
前記実施形態は、液晶表示装置等で用いられるカラーフィルタ基板において、製造工程で発生する欠損部分の修復を行う装置としているが、基板に点在する所望箇所に高速に吐出を行うことのできる装置を説明するために例示したに過ぎない。 In the above embodiment, a color filter substrate used in a liquid crystal display device or the like is used as a device for repairing a defective portion generated in a manufacturing process. However, the device can perform high-speed ejection at desired locations scattered on the substrate. This is merely an example for explaining the above.
例えば、
・基板上に導電性インクを吐出して配線パターンを描画する装置
・基板上に有機EL(Electronic Luminescence)を形成する材料を吐出し、有機EL表示部を製造する装置
・有機EL表示部の欠損部を修復する装置
・大型看板等に画像を印刷する装置、または画像を修復する装置
・その他のインクジェット技術を応用した製造装置
にも適用できることは明らかである。
For example,
-A device that draws a wiring pattern by discharging conductive ink on the substrate-A device that manufactures an organic EL display unit by discharging a material that forms organic EL (Electro Luminescence) on the substrate-Defects in the organic EL display unit It is obvious that the present invention can also be applied to an apparatus for repairing a part, an apparatus for printing an image on a large signboard, etc., an apparatus for repairing an image, or a manufacturing apparatus to which other inkjet technology is applied.
特にカラーフィルタ基板の画素のような厚み均一性が性能に大きく影響を及ぼすような基板の場合、全てのノズル孔からの吐出量を予め装置外で計測しておき、吐出量補正を行いながら吐出を行う必要がある。例えば前述の200×70×深さ2μmの凹部に固形分10%の液滴を吐出する場合には、300pL程度の滴下が必要となる。ここで、吐出量補正を液滴数の増減により行う場合、1滴の液滴量が小さいほど高精度に補正を行うことができるが、その分、液滴数を増やす必要が生じる。そこで、本実施形態のように、基板の搬送方向に対して略平行にノズル列を配列し、複数のノズルを使用して液滴を吐出させると、1ノズルが受け持つ滴下量は概ね300÷(ノズル数)に分割できるために、体積の小さい液滴を吐出させて高精度な吐出量補正を加えながら、処理速度(基板搬送速度)を落とさなくても良くなる。また、吐出量補正と関係なく、より高速に処理を行いたい場合も効果を発揮する。 In particular, in the case of a substrate where thickness uniformity, such as pixels on a color filter substrate, has a large effect on performance, the discharge amount from all nozzle holes is measured outside the device in advance and discharged while correcting the discharge amount. Need to do. For example, in the case where a droplet having a solid content of 10% is discharged into the above-described recess of 200 × 70 × 2 μm in depth, approximately 300 pL is required. Here, when the ejection amount correction is performed by increasing / decreasing the number of droplets, the smaller the droplet amount, the more accurate the correction can be. However, it is necessary to increase the number of droplets accordingly. Therefore, as in the present embodiment, when the nozzle rows are arranged substantially parallel to the substrate transport direction and droplets are ejected using a plurality of nozzles, the amount of droplets that one nozzle is responsible for is approximately 300 / ( The number of nozzles) can be divided, so that it is not necessary to decrease the processing speed (substrate transport speed) while discharging a small volume droplet and performing highly accurate discharge amount correction. In addition, it is also effective when processing is to be performed at a higher speed regardless of the ejection amount correction.
また、前記各実施形態では、基板10に対して液滴吐出ユニット4側を移動させるようにしたが、基板10側すなわち載置台2を移動させたり、両者を移動させたりする等、相対的に移動可能な構成であればよい。
Further, in each of the embodiments, the
さらに、前記各実施形態では、ガントリ3を載置台2上で移動させる構成としたが、大型であれば、地面に直接設置する構成としても構わない。
Furthermore, in each said embodiment, although it was set as the structure which moves the
1…液滴吐出装置
2…載置台
3…ガントリ
4…液滴吐出ユニット
5…スライド機構
6…制御装置
7…メインステージ
8…サブステージ
9…ガントリレール
10…基板
11…レーザー発光素子
12…レーザー受光素子
13…中央梁部
14…両端支持部
15…LMガイド
16…リニアガイド
17…リニア駆動機構
18…観察カメラユニット
19…吐出素子
20…駆動制御回路
21…電気接続ケーブル
22…インクタンク
23…インク配管
24…筺体
25…ノズルプレート
26…ノズル孔
DESCRIPTION OF
Claims (13)
被吐出体の被吐出平面に液滴を吐出する複数の液滴吐出手段と、
前記複数の液滴吐出手段を個別に吐出制御及び移動制御する駆動制御手段とを備え、
前記複数の液滴吐出手段と被吐出体は相対的に移動可能に構成され、
前記駆動制御手段は、前記いずれかの液滴吐出手段によって被吐出体に液滴を吐出させる場合、該液滴吐出手段による液滴位置が許容範囲内となるように、他の液滴吐出手段の移動範囲を安定移動領域に制限したことを特徴とする液滴吐出装置。 A discharged body support means for supporting a discharged body having a discharged plane;
A plurality of droplet ejection means for ejecting droplets onto the ejection plane of the ejection target;
Drive control means for individually controlling discharge and movement of the plurality of droplet discharge means,
The plurality of droplet discharge means and the discharge target are configured to be relatively movable,
In the case where any one of the droplet discharge means discharges droplets onto the discharge target, the drive control means is configured to use another droplet discharge means so that the droplet position by the droplet discharge means falls within an allowable range. A droplet discharge device characterized in that the movement range of the liquid crystal is limited to a stable movement region.
前記各液滴吐出手段を、個別に被吐出体の被吐出平面の第1の方向に向かって前記被吐出体支持手段に対して相対的に往復移動可能に支持する第1支持手段と、
前記第1支持手段を、前記第1の方向とは直交する第2の方向に向かって前記被吐出体支持手段に対して相対的に往復移動可能に支持する第2支持手段とにより行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。 The relative movement of the plurality of droplet discharge means and the discharge target is:
First support means for individually supporting the droplet discharge means so as to be reciprocally movable relative to the discharge target support means toward a first direction of a discharge target plane of the discharge target;
The first support means is configured to be performed by second support means that is supported so as to be capable of reciprocating relative to the discharged object support means in a second direction orthogonal to the first direction. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein
前記液滴吐出手段は、前記梁部の両側にそれぞれ往復移動可能に支持される少なくとも2部材で構成したことを特徴とする請求項5に記載の液滴吐出装置。 The first support means includes a beam portion that translates along the upper surface of the discharge target support means,
6. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 5, wherein the liquid droplet ejection means is composed of at least two members supported so as to be reciprocally movable on both sides of the beam portion.
前記いずれかの液滴吐出手段によって被吐出体に液滴を吐出させる場合、該液滴吐出手段による液滴位置が許容範囲内となるように、他の液滴吐出手段の移動範囲を安定移動領域に制限することを特徴とする液滴吐出方法。 A droplet discharge method in which a plurality of droplet discharge means are individually moved with respect to the surface of an object to be discharged, positioned at a predetermined position, and a droplet is discharged toward the object to be discharged,
When one of the droplet discharge means discharges a droplet onto the discharge target, the movement range of the other droplet discharge means is stably moved so that the position of the droplet by the droplet discharge means is within the allowable range. A droplet discharge method characterized by being limited to a region.
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