JP2010131561A - 液状体吐出装置、及び液状体吐出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多数のキャリッジ(ヘッド)をキャリッジの配列方向に移動することに起因してキャリッジ(ヘッド)の移動装置を制御する制御装置の負荷が大きくなることや、キャリッジ(ヘッド)の移動に要する時間が増大し、液滴吐出による描画のために要する時間が増大することを抑制することができる液状体吐出装置、及び液状体吐出方法を提供する。
【解決手段】液状体吐出装置は、液状体を吐出する吐出ノズルを有する吐出ユニットを備え、吐出ユニットと基材とを第一の方向に相対移動させると共に、吐出ノズルから液状体を吐出することによって、基材上に液状体を配置する液状体吐出装置であって、基材を保持する基材台と、吐出ユニットを基材台に対して第一の方向に移動させる第一移動手段と、基材台を、吐出ユニットに対して第一の方向と交差する第二の方向に移動させる第二移動手段と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】液状体吐出装置は、液状体を吐出する吐出ノズルを有する吐出ユニットを備え、吐出ユニットと基材とを第一の方向に相対移動させると共に、吐出ノズルから液状体を吐出することによって、基材上に液状体を配置する液状体吐出装置であって、基材を保持する基材台と、吐出ユニットを基材台に対して第一の方向に移動させる第一移動手段と、基材台を、吐出ユニットに対して第一の方向と交差する第二の方向に移動させる第二移動手段と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、液状体を吐出する吐出ノズルを有する液状体吐出装置、当該液状体吐出装置における液状体吐出方法に関する。
従来から、液状体を吐出する吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドを備え、液状体を吐出して描画対象物上の任意の位置に着弾させることによって、描画対象物の任意の位置に液状体を配置する液状体吐出装置が知られている。このような液状体吐出装置を用いることによって、カラー液晶装置のカラーフィルタ膜などのような機能膜の材料を含む液状材料を、任意の位置に任意の量だけ精度良く塗布することが可能である。塗布された液状材料を乾燥させることによって、任意の厚さ及び形状の機能膜を形成することができる。
近年、大型の液晶表示装置のように、液状体を配置する対象物の大型化がみられる。また、効率良く生産するために多くの表示装置などを一つの基材上に形成するために液状体を配置する対象物が大型化する傾向もみられる。
特許文献1には、ワークを第一方向とヘッドの配列方向である第2方向に移動可能な第1移動部と、ヘッドを有するキャリッジを第2方向に移動し位置決め可能な第2移動部とを備え、ノズルから液体をワークに吐出することで、大型のワークであっても、液滴をワークに対して容易に吐出することができ、ワークの生産性を向上することができる液滴吐出装置、及び液滴吐出方法が開示されている。
特許文献1には、ワークを第一方向とヘッドの配列方向である第2方向に移動可能な第1移動部と、ヘッドを有するキャリッジを第2方向に移動し位置決め可能な第2移動部とを備え、ノズルから液体をワークに吐出することで、大型のワークであっても、液滴をワークに対して容易に吐出することができ、ワークの生産性を向上することができる液滴吐出装置、及び液滴吐出方法が開示されている。
しかしながら、多数のキャリッジ(ヘッド)をキャリッジの配列方向に移動するのは、それぞれのキャリッジ(ヘッド)を個別に、相互の位置関係を保って移動することが必要であって、キャリッジ(ヘッド)の移動装置を制御する制御装置の負荷が大きくなるという課題があった。また、負荷が大きいことに起因して、キャリッジ(ヘッド)の移動に要する時間が増大し、液滴吐出による描画のために要する時間が増大するという課題があった。
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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例にかかる液状体吐出装置は、液状体を吐出する吐出ノズルを有する吐出ユニットを備え、前記吐出ユニットと基材とを第一の方向に相対移動させると共に、前記吐出ノズルから前記液状体を吐出することによって、前記基材上に前記液状体を配置する液状体吐出装置であって、前記基材を保持する基材台と、前記吐出ユニットを、前記基材台に対して前記第一の方向に移動させる第一移動手段と、前記基材台を、前記吐出ユニットに対して前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させる第二移動手段と、を備えることを特徴とする。
この液状体吐出装置によれば、吐出ユニットと基材台との第一の方向の相対移動は吐出ユニットを第一移動手段によって移動することで実施し、第二の方向の相対移動は基材台を第二移動手段によって移動することで実施する。これにより、第一の方向の相対移動に加えて第二の方向の相対移動も吐出ユニットを移動させる構成に比べて、吐出ユニットを移動させる移動装置の構成を簡単にすることができる。また、吐出ユニットの移動を制御する制御手段の負荷を軽減することもできる。
[適用例2]上記適用例にかかる液状体吐出装置において、前記吐出ユニットは、複数の前記吐出ノズルを有する吐出ヘッドを備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれの前記吐出ノズルは、前記第二の方向に配列していることが好ましい。
この液状体吐出装置によれば、第一の方向の相対移動を一回実施することで、第二の方向に配列した吐出ノズルの配列範囲に対応する幅の領域に液状体を着弾させて配置することができる。
[適用例3]上記適用例にかかる液状体吐出装置において、前記吐出ユニットは、1又は複数の前記吐出ヘッドをそれぞれ備える複数のヘッドユニットを備え、前記複数のヘッドユニットにおけるそれぞれのヘッドユニット相互の前記第二の方向における相対位置を調整する第三移動手段をさらに備えることが好ましい。
この液状体吐出装置によれば、第三移動手段を用いて、ヘッドユニットの相互の位置を調整することができる。これにより、基材の液状体を配置する位置に対応して、ヘッドユニット(吐出ノズルの列)の配置を適切な配置に調整することができる。
[適用例4]上記適用例にかかる液状体吐出装置において、前記第一移動手段は、前記複数のヘッドユニットを一体にして移動させることが好ましい。
この液状体吐出装置によれば、複数のヘッドユニットは第一の方向に一体に移動させられる。一体で移動させることにより、複数のヘッドユニットを個別に移動させる場合にくらべて、移動の制御を容易にすることができる。
[適用例5]上記適用例にかかる液状体吐出装置において、前記吐出ノズルの保守を行う保守装置をさらに備え、前記保守装置は、前記吐出ユニットが前記第一移動手段によって移動させられることで対向可能な位置に配設されていることが好ましい。
この液状体吐出装置によれば、保守装置は、吐出ユニットが第一移動手段によって移動させられることで対向可能な位置に位置する。したがって、保守装置は、基材台に対して第一の方向の位置に位置する。これにより、保守装置が基材台に対して第二の方向に位置する場合にくらべて、吐出装置の第二の方向の大きさを小さくすることができる。
[適用例6]上記適用例にかかる液状体吐出装置において、前記第一移動手段は、前記基材台における前記基材を載置する面に平行な方向において、前記基材台と、重ならない位置に配設されていることが好ましい。
この液状体吐出装置によれば、第一移動手段は、基材台と重ならない位置に配設されている。これにより、基材台に対して基材を給除材する際に、基材を基材台に対して移動するための空間をつくるために基材台を第一移動手段と重ならない位置に移動させることを不要にすることができる。基材台を第一移動手段と重ならない位置に移動させる移動装置を設けることを不要にすることもできる。
[適用例7]本適用例にかかる液状体吐出方法は、液状体を吐出する吐出ノズルを有する吐出ユニットと基材とを相対移動させると共に、前記吐出ノズルから前記液状体を吐出することによって、前記基材上に前記液状体を配置する液状体吐出方法であって、前記吐出ユニットを、前記基材を載置する基材台に対して第一の方向に移動させると共に、前記吐出ノズルから選択的に前記液状体を吐出する吐出走査工程と、前記基材台を、前記吐出ユニットに対して前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させて、前記基材に対する所定の位置に前記吐出ノズルを位置させる移動走査工程と、を有することを特徴とする。
この液状体吐出方法によれば、吐出走査工程における第一の方向の相対移動を、吐出ユニットを移動することで実施し、移動走査工程における第二の方向の相対移動を、基材台を移動することで実施する。これにより、第一の方向の相対移動に加えて第二の方向の相対移動も吐出ユニットを移動させる場合に比べて、吐出ユニットを移動させる移動装置の構成を簡単にすることができる。また、吐出ユニットの移動を制御する制御手段の負荷を軽減することもできる。
[適用例8]上記適用例にかかる液状体吐出方法において、前記吐出ユニットは、複数の前記吐出ノズルを有する吐出ヘッドを備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれの前記吐出ノズルは、前記第二の方向に配列していることが好ましい。
この液状体吐出方法によれば、第一の方向の相対移動を一回実施することで、第二の方向に配列した吐出ノズルの配列範囲に対応する幅の領域に、液状体を着弾させて配置することができる。
[適用例9]上記適用例にかかる液状体吐出方法において、前記吐出ユニットは、1又は複数の前記吐出ヘッドをそれぞれ備える複数のヘッドユニットを備え、前記複数のヘッドユニットにおけるそれぞれのヘッドユニット相互の前記第二の方向における相対位置を調整する位置調整工程をさらに有することが好ましい。
この液状体吐出方法によれば、位置調整工程において、ヘッドユニットの相互の位置が調整される。これにより、基材の液状体を配置する位置に対応して、ヘッドユニット(吐出ノズルの列)の配置を適切な配置に調整することができる。
[適用例10]上記適用例にかかる液状体吐出方法において、前記吐出走査工程では、前記複数のヘッドユニットを一体にして移動させることが好ましい。
この液状体吐出方法によれば、複数のヘッドユニットは第一の方向に一体に移動させられる。一体で移動させることにより、複数のヘッドユニットを個別に移動させる場合にくらべて、移動の制御を容易にすることができる。
[適用例11]上記適用例にかかる液状体吐出方法において、前記吐出ノズルの保守作業を行う保守工程をさらに有し、前記保守工程は、前記吐出ユニットを前記第一の方向に移動させることによって保守作業を行う位置に移動させる保守移動工程を含むことが好ましい。
この液状体吐出方法によれば、保守移動工程では、吐出ユニットを第一の方向に移動させる。したがって、保守工程における保守作業は、基材台に対して第一の方向の位置において実施される。これにより、保守作業が基材台に対して第二の方向の位置で実施される場合にくらべて、保守作業を実施する際に吐出ユニットが位置する領域を含む液状体の吐出を実施する装置の第二の方向の大きさを小さくすることができる。
[適用例12]上記適用例にかかる液状体吐出方法において、前記基材台に前記基材を載置する、又は前記基材台に載置された前記基材を除材する給除材工程と、前記給除材工程に先んじて、前記吐出ユニットを前記第一の方向に移動させることによって、前記基材台と前記第一の方向において重ならない位置に移動させる給除材前移動工程と、をさらに有することが好ましい。
この液状体吐出方法によれば、給除材工程に先立って給除材前移動工程を実施することによって、吐出ユニットを基材台と第一の方向において重ならない位置に移動させる。これにより、給除材工程を実施する際に、基材を基材台に対して移動するための空間をつくるために基材台を吐出ユニットと重ならない位置に移動させる工程を不要にすることができる。基材台を吐出ユニットと重ならない位置に移動させる移動装置を設けることを不要にすることもできる。
以下、液状体吐出装置、及び液状体吐出方法の一実施形態について図面を参照して、説明する。実施形態は、吐出ノズルを有する吐出ヘッドの一例として、液滴を吐出する吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置を例にして説明する。なお、以下の説明において参照する図面では、図示の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
<液滴吐出法>
最初に、液滴吐出法について説明する。液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換方式、電気熱変換方式、静電吸引方式等が挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御して吐出ノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に30kg/cm2程度の超高圧を印加して吐出ノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進して吐出ノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散して吐出ノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出ノズルから吐出させるものである。
最初に、液滴吐出法について説明する。液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換方式、電気熱変換方式、静電吸引方式等が挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御して吐出ノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に30kg/cm2程度の超高圧を印加して吐出ノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進して吐出ノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散して吐出ノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出して吐出ノズルから吐出させるものである。
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒーターにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、吐出ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。このうち、ピエゾ方式は、液状材料に熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えない、駆動電圧を調整することによって、液滴の大きさを容易に調整することができるなどの利点を有する。本実施形態では、液状材料選択の自由度が高いこと、及び液滴の制御性が良いことから上記ピエゾ方式を用いる。
<液滴吐出装置>
次に、液滴吐出装置の全体構成について、図1、図2及び図3を参照して説明する。図1は、液滴吐出装置の概略構成を示す平面図である。図2及び図3は、液滴吐出装置の概略構成を示す側面図である。図2は、液滴吐出装置を図1の矢印aの方向から見た、X軸方向に延在する側面の側面図であり、図3は、液滴吐出装置を図1の矢印bの方向から見た、Y軸方向に延在する側面の側面図である。
次に、液滴吐出装置の全体構成について、図1、図2及び図3を参照して説明する。図1は、液滴吐出装置の概略構成を示す平面図である。図2及び図3は、液滴吐出装置の概略構成を示す側面図である。図2は、液滴吐出装置を図1の矢印aの方向から見た、X軸方向に延在する側面の側面図であり、図3は、液滴吐出装置を図1の矢印bの方向から見た、Y軸方向に延在する側面の側面図である。
図1に示すように、液滴吐出装置1は、描画ユニット2と、ワークユニット3と、機能液供給ユニット7(図6参照)と、検査ユニット4と、保守ユニット5とを備えている。
描画ユニット2は、液状体としての機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド17(図2参照)を有している。
ワークユニット3は、液滴吐出ヘッド17から吐出された液滴の吐出対象であるワークWを載置するワーク載置台31を有している。
機能液供給ユニット7は、中継タンクと、給液チューブとを有し、当該給液チューブが、液滴吐出ヘッド17に接続されており、給液チューブを介して機能液が液滴吐出ヘッド17に供給される。
検査ユニット4は、液滴吐出ヘッド17の吐出状態などの検査を実施する各装置を備えている。
保守ユニット5は、液滴吐出ヘッド17の各種の保守を実施する各装置を備えている。
液滴吐出装置1は、また、これら各ユニットなどを総括的に制御する吐出装置制御部6(図6参照)を備えている。
描画ユニット2と、ワークユニット3と、検査ユニット4と、保守ユニット5とは、平面視長方形形状の定盤9の上に配設されている。
描画ユニット2は、液状体としての機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド17(図2参照)を有している。
ワークユニット3は、液滴吐出ヘッド17から吐出された液滴の吐出対象であるワークWを載置するワーク載置台31を有している。
機能液供給ユニット7は、中継タンクと、給液チューブとを有し、当該給液チューブが、液滴吐出ヘッド17に接続されており、給液チューブを介して機能液が液滴吐出ヘッド17に供給される。
検査ユニット4は、液滴吐出ヘッド17の吐出状態などの検査を実施する各装置を備えている。
保守ユニット5は、液滴吐出ヘッド17の各種の保守を実施する各装置を備えている。
液滴吐出装置1は、また、これら各ユニットなどを総括的に制御する吐出装置制御部6(図6参照)を備えている。
描画ユニット2と、ワークユニット3と、検査ユニット4と、保守ユニット5とは、平面視長方形形状の定盤9の上に配設されている。
<描画ユニット>
次に、描画ユニット2について、図1、図2及び図3を参照して説明する。描画ユニット2は、吐出ユニット20と、X軸走査機構25とを備えている。
X軸走査機構25は、X軸リニアモーター27と、X軸スライダ28と、X軸支持ベース29と、支柱29Aとを備えている。4本の支柱29Aは、長方形形状の定盤9の略四隅に立設されている。X軸支持ベース29は、両端をそれぞれ支柱29Aに支持されて、定盤9の上方で、X軸方向に延在している。一対のX軸支持ベース29は、互いに平行であって、上面の定盤9の面からの高さが同じである。一対のX軸支持ベース29のそれぞれの上面には、一対のX軸リニアモーター27,27の一方がそれぞれ配設されている。それぞれのX軸リニアモーター27の上面には、一対のX軸スライダ28,28の一方が、それぞれX軸方向にスライド自在に配設されている。X軸方向が、第一の方向に相当する。X軸走査機構25が、第一移動手段に相当する。
次に、描画ユニット2について、図1、図2及び図3を参照して説明する。描画ユニット2は、吐出ユニット20と、X軸走査機構25とを備えている。
X軸走査機構25は、X軸リニアモーター27と、X軸スライダ28と、X軸支持ベース29と、支柱29Aとを備えている。4本の支柱29Aは、長方形形状の定盤9の略四隅に立設されている。X軸支持ベース29は、両端をそれぞれ支柱29Aに支持されて、定盤9の上方で、X軸方向に延在している。一対のX軸支持ベース29は、互いに平行であって、上面の定盤9の面からの高さが同じである。一対のX軸支持ベース29のそれぞれの上面には、一対のX軸リニアモーター27,27の一方がそれぞれ配設されている。それぞれのX軸リニアモーター27の上面には、一対のX軸スライダ28,28の一方が、それぞれX軸方向にスライド自在に配設されている。X軸方向が、第一の方向に相当する。X軸走査機構25が、第一移動手段に相当する。
吐出ユニット20は、液滴吐出ヘッド17を有するヘッドユニット18と、ヘッドキャリッジ21と、キャリッジ枠22と、ブリッジプレート24とを備えている。吐出ユニット20は、ヘッドユニット18と、ヘッドキャリッジ21と、キャリッジ枠22との組を、例えば10組備えている。
ヘッドユニット18は、ヘッドキャリッジ21に固定されている。ヘッドキャリッジ21は、定盤9の面(図1に示したXY平面)に略垂直な軸回りに回動調整可能な回動調整機構(図示省略)を介してキャリッジ枠22に吊着されている。ヘッドキャリッジ21に固定されたヘッドユニット18における液滴吐出ヘッド17は、当該回動調整機構によって、吐出ノズル78(図4参照)の配列方向を調整可能である。
キャリッジ枠22は、移動機構(図示省略)を介して、X軸方向に移動及び固定可能にブリッジプレート24に取付けられている。10個のキャリッジ枠22は、移動機構によって、ブリッジプレート24に対して独立して移動可能であり、キャリッジ枠22に吊着されているヘッドキャリッジ21に固定されたヘッドユニット18における液滴吐出ヘッド17の相互の位置を調整可能である。この移動機構が、第三移動手段に相当する。
ブリッジプレート24の両端には、上述した一対のX軸スライダ28,28の一方が、それぞれ固定されており、一対のX軸スライダ28,28がブリッジプレート24を両持ちで支持している。
キャリッジ枠22は、移動機構(図示省略)を介して、X軸方向に移動及び固定可能にブリッジプレート24に取付けられている。10個のキャリッジ枠22は、移動機構によって、ブリッジプレート24に対して独立して移動可能であり、キャリッジ枠22に吊着されているヘッドキャリッジ21に固定されたヘッドユニット18における液滴吐出ヘッド17の相互の位置を調整可能である。この移動機構が、第三移動手段に相当する。
ブリッジプレート24の両端には、上述した一対のX軸スライダ28,28の一方が、それぞれ固定されており、一対のX軸スライダ28,28がブリッジプレート24を両持ちで支持している。
一対のX軸リニアモーター27,27を(同期して)駆動すると、一対のX軸スライダ28,28が、図示省略したX軸ガイドを案内にして同時にX軸方向を平行移動する。これにより、ブリッジプレート24がX軸方向に移動し、吐出ユニット20がX軸方向に、一体に移動する。X軸リニアモーター27の駆動を制御することにより、吐出ユニット20をX軸方向に移動させることも可能であるし、X軸方向の任意の位置に保持することも可能である。
<ワークユニット>
次に、ワークユニット3について、図1、及び図2を参照して説明する。ワークユニット3は、ワーク載置台31と、Y軸走査機構32とを備えている。
ワーク載置台31は、載置されたワークWを吸引して固定する吸引機構(図示省略)と、載置されたワークWの平面方向の傾きを補正するためのシータ調整機構31aとを備えている。ワーク載置台31が、基材台に相当する。ワークWが、基材に相当する。
次に、ワークユニット3について、図1、及び図2を参照して説明する。ワークユニット3は、ワーク載置台31と、Y軸走査機構32とを備えている。
ワーク載置台31は、載置されたワークWを吸引して固定する吸引機構(図示省略)と、載置されたワークWの平面方向の傾きを補正するためのシータ調整機構31aとを備えている。ワーク載置台31が、基材台に相当する。ワークWが、基材に相当する。
Y軸走査機構32は、Y軸リニアモーター33と、Y軸スライダ34と、Y軸支持ベース36と、を備えている。一対のY軸支持ベース36,36は、Y軸方向に延在して、定盤9上に固定されている。一対のY軸支持ベース36,36のそれぞれの溝部には、一対のY軸リニアモーター33,33の一方がそれぞれ配設されている。一対のY軸スライダ34,34は、それぞれ一対のY軸支持ベース36,36のそれぞれに、Y軸方向にスライド自在に支持されている。Y軸スライダ34には、ワーク載置台31が固定されて支持されている。
一対のY軸リニアモーター33,33を(同期して)駆動すると、一対のY軸スライダ34,34が、図示省略したY軸ガイドを案内にして同時にY軸方向を平行移動する。これにより、ワーク載置台31がY軸方向に移動し、ワーク載置台31に載置されて固定されたワークWがY軸方向に移動する。Y軸リニアモーター33の駆動を制御することにより、ワーク載置台31をY軸方向に移動させることも可能であるし、Y軸方向の任意の位置に精度良く位置決めして、当該位置に保持することも可能である。Y軸方向が第二の方向に相当する。Y軸走査機構32が、第二移動手段に相当する。
<液滴吐出ヘッド>
次に、図4を参照して、液滴吐出ヘッド17について説明する。図4は、液滴吐出ヘッドの構成を示す図である。図4(a)は、液滴吐出ヘッドをノズルプレート側から見た外観斜視図であり、図4(b)は、液滴吐出ヘッドの圧力室周りの構造を示す斜視断面図であり、図4(c)は、液滴吐出ヘッドの吐出ノズル部の構造を示す断面図である。
次に、図4を参照して、液滴吐出ヘッド17について説明する。図4は、液滴吐出ヘッドの構成を示す図である。図4(a)は、液滴吐出ヘッドをノズルプレート側から見た外観斜視図であり、図4(b)は、液滴吐出ヘッドの圧力室周りの構造を示す斜視断面図であり、図4(c)は、液滴吐出ヘッドの吐出ノズル部の構造を示す断面図である。
図4(a)に示したように、液滴吐出ヘッド17は、いわゆる2連のものであり、2連の接続針72,72を有する液体導入部71と、液体導入部71の側方に連なるヘッド基板73と、液体導入部71に連なるポンプ部75と、ポンプ部75に連なるノズルプレート76と、を備えている。液体導入部71のそれぞれの接続針72には、それぞれ配管接続部材が接続されて、当該配管接続部材を介して給液チューブが接続され、給液チューブに接続された機能液供給ユニット7から機能液が供給される。ヘッド基板73には、一対のヘッドコネクタ77,77が実装されており、当該ヘッドコネクタ77を介してフレキシブルフラットケーブル(FFCケーブル)が接続される。液滴吐出ヘッド17は、FFCケーブルを介して吐出装置制御部6と接続されており、FFCケーブルを介して信号の授受が行われる。ポンプ部75とノズルプレート76とにより、略方形状のヘッド本体74が構成されている。
ポンプ部75の基部側、すなわちヘッド本体74の基部側は、液体導入部71及びヘッド基板73を受けるべく方形フランジ状にフランジ部79が形成されている。このフランジ部79には、液滴吐出ヘッド17を固定する小ねじ用のねじ孔(雌ねじ)79aが一対形成されている。液滴吐出ヘッド17は、液滴吐出ヘッド17を保持するためのヘッド保持部材を貫通してねじ孔79aに螺合したヘッド止めねじにより、ヘッド保持部材に固定される。
ノズルプレート76のノズル形成面76aには、ノズルプレート76に形成されており液滴を吐出する吐出ノズル78から成るノズル列78Aが、2本形成されている。2本のノズル列78Aは相互に平行に列設されており、各ノズル列78Aは、等ピッチで並べた例えば180個(図示では模式的に表している)の吐出ノズル78で構成されている。すなわち、ヘッド本体74のノズル形成面76aには、その中心線を挟んで2本のノズル列78Aが配設されている。
液滴吐出ヘッド17が液滴吐出装置1に取付けられた状態では、ノズル列78AはY軸方向に延在する。2列のノズル列78Aをそれぞれ構成する吐出ノズル78同士は、Y軸方向において、相互に半ノズルピッチずつ位置がずれている。1ノズルピッチは、例えば140μmである。X軸方向の同じ位置において、それぞれのノズル列78Aを構成する吐出ノズル78から吐出された液滴は、設計上では、Y軸方向に等間隔に並んで一直線上に着弾する。ノズル列78Aにおける吐出ノズル78のノズルピッチが140μmの場合、当該一直線状に連なる着弾位置の中心間距離は、設計上では、70μmである。
図4(b)及び(c)に示すように、液滴吐出ヘッド17は、ノズルプレート76にポンプ部75を構成する圧力室プレート51が積層されており、圧力室プレート51に振動板52が積層されている。
圧力室プレート51には、液体導入部71から振動板52の液供給孔53を経由して供給される機能液が常に充填される液たまり55が形成されている。液たまり55は、振動板52と、ノズルプレート76と、圧力室プレート51の壁とに囲まれた空間である。また、圧力室プレート51には、複数のヘッド隔壁57によって区切られた圧力室58が形成されている。振動板52と、ノズルプレート76と、2個のヘッド隔壁57とによって囲まれた空間が圧力室58である。
圧力室プレート51には、液体導入部71から振動板52の液供給孔53を経由して供給される機能液が常に充填される液たまり55が形成されている。液たまり55は、振動板52と、ノズルプレート76と、圧力室プレート51の壁とに囲まれた空間である。また、圧力室プレート51には、複数のヘッド隔壁57によって区切られた圧力室58が形成されている。振動板52と、ノズルプレート76と、2個のヘッド隔壁57とによって囲まれた空間が圧力室58である。
圧力室58は吐出ノズル78のそれぞれに対応して設けられており、圧力室58の数と吐出ノズル78の数とは同じである。圧力室58には、2個のヘッド隔壁57の間に位置する供給口56を介して、液たまり55から機能液が供給される。ヘッド隔壁57と圧力室58と吐出ノズル78と供給口56との組は、液たまり55に沿って1列に並んでおり、1列に並んだ吐出ノズル78がノズル列78Aを形成している。図4(b)では図示省略したが、図示した吐出ノズル78を含むノズル列78Aに対して液たまり55に関して略対称位置に、1列に並んで配設された吐出ノズル78がもう一列のノズル列78Aを形成しており、対応するヘッド隔壁57と圧力室58と供給口56との組が、1列に並んでいる。
振動板52の圧力室58を構成する部分には、それぞれ圧電素子59の一端が固定されている。圧電素子59の他端は、固定板(図示省略)を介して液滴吐出ヘッド17全体を支持する基台(図示省略)に固定されている。
圧電素子59は電極層と圧電材料とを積層した活性部を有し、電極層に駆動電圧を印加することで、活性部が長手方向(図4(b)又は(c)においては振動板52の厚さ方向)に縮む。活性部が縮むことで、圧電素子59の一端が固定された振動板52が圧力室58と反対側に引張られる力を受ける。振動板52が圧力室58と反対側に引張られることで、振動板52が圧力室58の反対側に撓む。これにより、圧力室58の容積が増加することから、機能液が液たまり55から供給口56を経て圧力室58に供給される。次に、電極層に印加されていた駆動電圧が解除されると、活性部が元の長さに戻ることで、圧電素子59が振動板52を押圧する。振動板52が押圧されることで、圧力室58側に戻る。これにより、圧力室58の容積が急激に元に戻る、すなわち増加していた容積が減少することから、圧力室58内に充填されていた機能液に圧力が加わり、当該圧力室58に連通して形成された吐出ノズル78から機能液が液滴となって吐出される。
圧電素子59は電極層と圧電材料とを積層した活性部を有し、電極層に駆動電圧を印加することで、活性部が長手方向(図4(b)又は(c)においては振動板52の厚さ方向)に縮む。活性部が縮むことで、圧電素子59の一端が固定された振動板52が圧力室58と反対側に引張られる力を受ける。振動板52が圧力室58と反対側に引張られることで、振動板52が圧力室58の反対側に撓む。これにより、圧力室58の容積が増加することから、機能液が液たまり55から供給口56を経て圧力室58に供給される。次に、電極層に印加されていた駆動電圧が解除されると、活性部が元の長さに戻ることで、圧電素子59が振動板52を押圧する。振動板52が押圧されることで、圧力室58側に戻る。これにより、圧力室58の容積が急激に元に戻る、すなわち増加していた容積が減少することから、圧力室58内に充填されていた機能液に圧力が加わり、当該圧力室58に連通して形成された吐出ノズル78から機能液が液滴となって吐出される。
吐出装置制御部は、圧電素子59への印加電圧の制御、すなわち駆動信号を制御することにより、複数の吐出ノズル78のそれぞれに対して、機能液の吐出制御を行う。より詳細には、吐出ノズル78から吐出される液滴の体積や、単位時間あたりに吐出する液滴の数などを変化させることができる。これにより、基板上に着弾した液滴同士の距離や、基板上の一定の面積に着弾させる機能液の量などを変化させることができる。例えば、ノズル列78Aに並ぶ複数の吐出ノズル78の中から、液滴を吐出させる吐出ノズル78を選択的に使用することにより、ノズル列78Aの延在方向では、ノズル列78Aの長さの範囲であって吐出ノズル78のピッチ間隔で、複数の液滴を同時に吐出することができる。ノズル列78Aの延在方向と略直交する方向では、基板と吐出ノズル78とを相対移動させて、当該相対移動方向において、当該吐出ノズル78が対向可能な、基板の任意の位置に吐出ノズル78から吐出される液滴を配置することができる。
<ヘッドユニット>
次に、描画ユニット2が備えるヘッドユニット18の概略構成について、図5を参照して説明する。図5は、ヘッドユニットの概略構成を示す平面図である。図5に示したX軸及びY軸は、ヘッドユニット18が液滴吐出装置1に取付けられた状態において、図1に示したX軸及びY軸と一致している。
次に、描画ユニット2が備えるヘッドユニット18の概略構成について、図5を参照して説明する。図5は、ヘッドユニットの概略構成を示す平面図である。図5に示したX軸及びY軸は、ヘッドユニット18が液滴吐出装置1に取付けられた状態において、図1に示したX軸及びY軸と一致している。
図5に示したように、ヘッドユニット18は、キャリッジプレート61と、キャリッジプレート61に搭載された9個の液滴吐出ヘッド17と、を有している。液滴吐出ヘッド17は、図示省略したヘッド保持部材を介してキャリッジプレート61に固定されている。キャリッジプレート61に固定された液滴吐出ヘッド17は、ヘッド本体74がキャリッジプレート61に形成された孔(図示省略)に遊嵌して、ノズルプレート76(ヘッド本体74)が、キャリッジプレート61の面より突出している。図5は、ノズルプレート76(ノズル形成面76a)側から見た図である。9個の液滴吐出ヘッド17は、Y軸方向に分かれて、それぞれ3個ずつの液滴吐出ヘッド17を有するヘッド組62を3組、形成している。それぞれの液滴吐出ヘッド17のノズル列78Aは、ヘッドユニット18が液滴吐出装置1に取付けられた状態において、Y軸方向に延在している。
一つのヘッド組62が有する3個の液滴吐出ヘッド17は、Y軸方向において、互いに隣り合う液滴吐出ヘッド17の、一方の液滴吐出ヘッド17の端の吐出ノズル78に対して、もう一方の液滴吐出ヘッド17の端の吐出ノズル78が半ノズルピッチずれて位置する位置に、配設されている。ヘッド組62が有する3個の液滴吐出ヘッド17において、全ての吐出ノズル78のX軸方向の位置を同じにすると、吐出ノズル78は、Y軸方向に半ノズルピッチの等間隔で並ぶ。すなわち、X軸方向の同じ位置において、それぞれの液滴吐出ヘッド17が有するそれぞれのノズル列78Aを構成する吐出ノズル78から吐出された液滴は、設計上では、Y軸方向に等間隔に並んで一直線上に着弾する。一つのヘッド組62は、例えば180個の6倍、1080個の吐出ノズル78を有し、Y軸方向におけるノズルピッチは、70μmであり、Y軸方向の両端の吐出ノズル78のY軸方向における中心間距離は、約75.5mmである。ヘッド組62を構成する3個の液滴吐出ヘッド17は、Y軸方向において互いに重なるため、X軸方向に階段状に並んでヘッド組62を構成している。ヘッド組62が有する6本のノズル列78Aからなるノズル列をヘッド組ノズル列と表記する。
ヘッドユニット18が有する3つのヘッド組62は、それぞれが有する1本のヘッド組ノズル列が、Y軸方向において、ノズル列78Aの半ノズルピッチずれて位置する位置に、配設されている。言い換えると、それぞれのヘッドユニット18は、互いに隣り合うヘッド組62を構成する液滴吐出ヘッド17の、一方のヘッド組62における液滴吐出ヘッド17の端の吐出ノズル78に対して、もう一方のヘッド組62における液滴吐出ヘッド17の端の吐出ノズル78が、Y軸方向において、半ノズルピッチずれた位置に、配設されている。
一つのヘッドユニット18が備える3つのヘッド組62における9個の液滴吐出ヘッド17が有する18本のノズル列78Aは、1本のノズル列として扱うこともできる。当該ノズル列は、例えば180個の18倍、3240個の吐出ノズル78を有し、Y軸方向におけるノズルピッチは、70μmであり、Y軸方向の両端の吐出ノズル78の中心間距離(ノズル列長さ)は、約226.7mmである。即ち、一つのヘッドユニット18の吐出ノズル78から一滴ずつ吐出させて、X軸方向が同じ位置になるように着弾させると、3240個の点が70μmのピッチ間隔で連なる直線が形成される。
一つのヘッドユニット18が備える3つのヘッド組62における9個の液滴吐出ヘッド17が有する18本のノズル列78Aは、1本のノズル列として扱うこともできる。当該ノズル列は、例えば180個の18倍、3240個の吐出ノズル78を有し、Y軸方向におけるノズルピッチは、70μmであり、Y軸方向の両端の吐出ノズル78の中心間距離(ノズル列長さ)は、約226.7mmである。即ち、一つのヘッドユニット18の吐出ノズル78から一滴ずつ吐出させて、X軸方向が同じ位置になるように着弾させると、3240個の点が70μmのピッチ間隔で連なる直線が形成される。
図1又は図3に示した吐出ユニット20においては、ヘッドユニット18は間隔をあけて配置されている。しかし、上述したように、キャリッジ枠22は、移動機構によって、ブリッジプレート24に対して独立して移動可能であり、キャリッジ枠22に吊着されているヘッドキャリッジ21に固定されたヘッドユニット18における液滴吐出ヘッド17の相互の位置を調整可能である。ヘッドユニット18の相互の位置を最も近づけると、吐出ユニット20が備える90個の液滴吐出ヘッド17が有する180本のノズル列78Aは、1本のノズル列のように扱うことができる。当該ノズル列は、Y軸方向におけるノズルピッチが例えば70μmであり、32400個の吐出ノズル78を有するノズル列である。
<検査ユニット>
次に、検査ユニット4について、図1、及び図2を参照して説明する。検査ユニット4は、重量測定ユニット42Aと、吐出検査ユニット43Aとを備えている。
重量測定ユニット42Aは、電子天秤(図示省略)及び受容器42aを備える重量測定装置42を備えている。受容器42aは、1個のヘッドユニット18が有する9個の液滴吐出ヘッド17から吐出される機能液を同時に受けることができる大きさに形成されている。液滴吐出ヘッド17から吐出されて受容器42aに着弾した機能液の重量は、電子天秤によって測定できる。重量測定のために吐出を実施する単位は、吐出ノズル78や、ノズル列78Aや、液滴吐出ヘッド17や、ヘッドユニット18が有する液滴吐出ヘッド17における任意の数の液滴吐出ヘッド17などを任意に選択することができる。
なお、受容器42aを、後述する保守ユニット5におけるフラッシングユニット14のように、フラッシングによって吐出された機能液の受容器として使用することもできる。
次に、検査ユニット4について、図1、及び図2を参照して説明する。検査ユニット4は、重量測定ユニット42Aと、吐出検査ユニット43Aとを備えている。
重量測定ユニット42Aは、電子天秤(図示省略)及び受容器42aを備える重量測定装置42を備えている。受容器42aは、1個のヘッドユニット18が有する9個の液滴吐出ヘッド17から吐出される機能液を同時に受けることができる大きさに形成されている。液滴吐出ヘッド17から吐出されて受容器42aに着弾した機能液の重量は、電子天秤によって測定できる。重量測定のために吐出を実施する単位は、吐出ノズル78や、ノズル列78Aや、液滴吐出ヘッド17や、ヘッドユニット18が有する液滴吐出ヘッド17における任意の数の液滴吐出ヘッド17などを任意に選択することができる。
なお、受容器42aを、後述する保守ユニット5におけるフラッシングユニット14のように、フラッシングによって吐出された機能液の受容器として使用することもできる。
吐出検査ユニット43Aは、液着弾シート43aを備える着弾検査装置43及び観察カメラ(図示省略)を備えている。着弾検査装置43は、液着弾シート43aがY軸方向に延在して配設されており、吐出ユニット20が備える全ての液滴吐出ヘッド17が同時に液着弾シート43aに対向可能である。液滴吐出ヘッド17から吐出されて液着弾シート43aに着弾した機能液の着弾跡を、観察カメラを用いて観測することによって、液滴の着弾の有無や、液滴の大きさや、着弾点の相対位置などを測定する。これにより、吐出ユニット20における吐出ノズル78ごとの、吐出状態(着弾の有無)、吐出重量(着弾液滴の広がりの大きさ)、着弾位置の精度などを検査する。
重量測定ユニット42Aと、吐出検査ユニット43Aとは、吐出ユニット20をX軸走査機構25によってX軸方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド17を受容器42a又は液着弾シート43aに対向させることができる位置に配設されている。重量測定ユニット42A及び吐出検査ユニット43Aは、定盤9に固定された昇降装置84によって、液滴吐出ヘッド17に対して離接方向に移動可能に支持されている。重量測定ユニット42A、及び吐出検査ユニット43Aが、保守装置に相当する。
<保守ユニット>
次に、保守ユニット5について、図1、図2及び図3を参照して説明する。保守ユニット5は、フラッシングユニット14と、吸引ユニット15と、ワイピングユニット16とを備えている。
フラッシングユニット14は、吐出ユニット20が備える全ての液滴吐出ヘッド17から吐出される機能液を同時に受けることができる大きさに形成されている。機能液の粘度が増すことなどを抑制するための吐出(フラッシング)は、フラッシングユニット14に向けて実施される。図1、及び図2に示したフラッシングユニット14は、ワークユニット3と検査ユニット4との間に設置されている。
上述したように、フラッシングユニット14に代えて、重量測定装置42の受容器42aを、フラッシングの受け容器として用いてもよい。また、受容器42aに近接してフラッシングユニット14に相当するフラッシング受容器を設け、ヘッドユニット18が有する一部の液滴吐出ヘッド17が重量測定のための吐出を実施するのに並行して、ヘッドユニット18が有する他の液滴吐出ヘッド17は、当該フラッシング受容器を用いてフラッシングを実施する構成も可能である。
次に、保守ユニット5について、図1、図2及び図3を参照して説明する。保守ユニット5は、フラッシングユニット14と、吸引ユニット15と、ワイピングユニット16とを備えている。
フラッシングユニット14は、吐出ユニット20が備える全ての液滴吐出ヘッド17から吐出される機能液を同時に受けることができる大きさに形成されている。機能液の粘度が増すことなどを抑制するための吐出(フラッシング)は、フラッシングユニット14に向けて実施される。図1、及び図2に示したフラッシングユニット14は、ワークユニット3と検査ユニット4との間に設置されている。
上述したように、フラッシングユニット14に代えて、重量測定装置42の受容器42aを、フラッシングの受け容器として用いてもよい。また、受容器42aに近接してフラッシングユニット14に相当するフラッシング受容器を設け、ヘッドユニット18が有する一部の液滴吐出ヘッド17が重量測定のための吐出を実施するのに並行して、ヘッドユニット18が有する他の液滴吐出ヘッド17は、当該フラッシング受容器を用いてフラッシングを実施する構成も可能である。
吸引ユニット15は、例えば10組のヘッドユニット18に対応して、10組の分割吸引ユニット82を備えている。分割吸引ユニット82は、ヘッドキャップ81と、吸引機構(図示省略)とを備えている。ヘッドキャップ81をヘッドユニット18に当接させることによって、キャリッジプレート61とヘッドキャップ81とで封止空間を形成する。キャリッジプレート61に固定された液滴吐出ヘッド17のノズルプレート76は、封止空間内にあり、吸引機構によって封止空間内の気体を吸引することによって、吐出ノズル78から、機能液が吸引される。これにより、液滴吐出ヘッド17の圧力室58内などに充填されている機能液を強制的に排出させる。
吐出ユニット20が稼動していない状態では、フラッシングを実施するか、ヘッドユニット18にヘッドキャップ81を当接させることによって、吐出ノズル78を封止して、吐出ノズル78から機能液の溶媒などが蒸発することを抑制する。
吐出ユニット20が稼動していない状態では、フラッシングを実施するか、ヘッドユニット18にヘッドキャップ81を当接させることによって、吐出ノズル78を封止して、吐出ノズル78から機能液の溶媒などが蒸発することを抑制する。
ワイピングユニット16は、洗浄液を噴霧したワイピングシート86を有し、吸引後などに、液滴吐出ヘッド17のノズル形成面76a(図4参照)を拭き取る(ワイピングを行う)ために使用する。
吸引ユニット15と、ワイピングユニット16とは、吐出ユニット20をX軸走査機構25によってX軸方向に移動させることで、ヘッドユニット18をヘッドキャップ81又はワイピングシート86に対向させることができる位置に配設されている。吸引ユニット15及びワイピングユニット16は、定盤9に固定された昇降装置88によって、液滴吐出ヘッド17に対して離接方向に移動可能に支持されている。吸引ユニット15、及びワイピングユニット16が、保守装置に相当する。
<液滴吐出装置の電気的構成>
次に、上述したような構成を有する液滴吐出装置1を駆動するための電気的構成について、図6を参照して説明する。図6は、液滴吐出装置の電気的構成を示す電気構成ブロック図である。液滴吐出装置1は、制御装置65を介してデータの入力や、稼働開始や停止などの制御指令の入力を行うことで、制御される。制御装置65は、演算処理を行うホストコンピューター66と、液滴吐出装置1に情報を入出力するための入出力装置68とを有し、インタフェイス(I/F)67を介して吐出装置制御部6と接続されている。入出力装置68は、情報を入力可能なキーボード、記録媒体を介して情報を入出力する外部入出力装置、外部入出力装置を介して入力された情報を保存しておく記録部、モニタ装置などである。
次に、上述したような構成を有する液滴吐出装置1を駆動するための電気的構成について、図6を参照して説明する。図6は、液滴吐出装置の電気的構成を示す電気構成ブロック図である。液滴吐出装置1は、制御装置65を介してデータの入力や、稼働開始や停止などの制御指令の入力を行うことで、制御される。制御装置65は、演算処理を行うホストコンピューター66と、液滴吐出装置1に情報を入出力するための入出力装置68とを有し、インタフェイス(I/F)67を介して吐出装置制御部6と接続されている。入出力装置68は、情報を入力可能なキーボード、記録媒体を介して情報を入出力する外部入出力装置、外部入出力装置を介して入力された情報を保存しておく記録部、モニタ装置などである。
液滴吐出装置1の吐出装置制御部6は、入出力インタフェイス(I/F)47と、CPU(Central Processing Unit)44と、ROM(Read Only Memory)45と、RAM(Random Access Memory)46と、ハードディスク48と、を有している。また、ヘッドドライバー17dと、駆動機構ドライバー8dと、給液ドライバー7dと、保守ドライバー5dと、検査ドライバー4dと、検出部インタフェイス(I/F)92と、を有している。これらは、データーバス49を介して互いに電気的に接続されている。
入出力インタフェイス47は、制御装置65とデータの授受を行い、CPU44は、制御装置65からの指令に基づいて各種演算処理を行い、液滴吐出装置1の各部の動作を制御する制御信号を出力する。RAM46は、CPU44からの指令に従って、制御装置65から受け取った制御コマンドや印刷データを一時的に保存する。ROM45は、CPU44が各種演算処理を行うためのルーチン等を記憶している。ハードディスク48は、制御装置65から受け取った制御コマンドや印刷データを保存したり、CPU44が各種演算処理を行うためのルーチン等を記憶したりしている。
ヘッドドライバー17dには、吐出ユニット20を構成する液滴吐出ヘッド17が接続されている。ヘッドドライバー17dは、CPU44からの制御信号に従って液滴吐出ヘッド17を駆動して、機能液の液滴を吐出させる。駆動機構ドライバー8dには、Y軸走査機構32のY軸リニアモーター33と、X軸走査機構25のX軸リニアモーター27と、各種駆動源を有する各種駆動機構を含む駆動機構80とが接続されている。各種駆動機構は、ワークのアライメントを実施する際にアライメントカメラを移動するためのカメラ移動モーターや、ワーク載置台31のθ駆動モーターや、ワーク載置台31の吸引機構の駆動モーターなどである。駆動機構ドライバー8dは、CPU44からの制御信号に従って上記モーターなどを駆動して、液滴吐出ヘッド17とワークWとを相対移動させてワークWの任意の位置と液滴吐出ヘッド17とを対向させ、ヘッドドライバー17dと協働して、ワークW上の任意の位置に機能液の液滴を着弾させる。
保守ドライバー5dには、保守ユニット5を構成する吸引ユニット15と、ワイピングユニット16とが接続されている。保守ドライバー5dは、CPU44からの制御信号に従って、吸引ユニット15、又はワイピングユニット16を駆動して、液滴吐出ヘッド17の保守作業を実施させる。
検査ドライバー4dには、検査ユニット4が備える吐出検査ユニット43Aや、重量測定ユニット42Aなどが接続されている。検査ドライバー4dは、CPU44からの制御信号に従って、吐出検査ユニット43Aを駆動して、吐出の有無や着弾位置精度などの、液滴吐出ヘッド17の吐出状態の検査を実施させる。また、重量測定ユニット42Aを駆動して、液滴吐出ヘッド17から吐出される機能液の液滴の重量である吐出重量の測定を実施させる。
給液ドライバー7dには、機能液供給ユニット7が接続されている。給液ドライバー7dは、CPU44からの制御信号に従って機能液供給ユニット7を駆動して、液滴吐出ヘッド17に機能液を供給する。検出部インタフェイス92には、各種センサーを有する検出部91が接続されている。検出部91の各センサーによって検出された検出情報が検出部インタフェイス92を介してCPU44に伝達される。
<描画>
次に、液滴吐出装置1によって、ワークWの所定の位置に機能液を配置する描画工程について、図7を参照して説明する。図7は、描画工程を示すフローチャートである。
次に、液滴吐出装置1によって、ワークWの所定の位置に機能液を配置する描画工程について、図7を参照して説明する。図7は、描画工程を示すフローチャートである。
図7のステップS1では、液滴吐出装置1の給除材位置に在るワーク載置台31にワークWを給材する。ワークWの給材は、給材ロボットなどによって実施される。このとき、吐出ユニット20は、予めX軸走査機構25によって移動されて、ワーク載置台31と重ならない位置に、位置している。
次に、ステップS2では、ワーク載置台31に載置されたワークWのアライメントを実施する。ワークWのアライメントは、アライメントカメラによってワークWに形成されたアライメントマーク画像を取得し、撮像結果に基づいて、シータ調整機構31aによってワークWのθ補正を実行することで実施する。
次に、ステップS3では、吐出ユニット20をX軸方向に移動する。吐出ユニット20は、X軸リニアモーター27によってX軸スライダ28を駆動することで、吐出ユニット20の液滴吐出ヘッド17が、アライメントされたワークWに対して描画吐出工程を開始する開始位置に位置するように移動される。
次に、ステップS2では、ワーク載置台31に載置されたワークWのアライメントを実施する。ワークWのアライメントは、アライメントカメラによってワークWに形成されたアライメントマーク画像を取得し、撮像結果に基づいて、シータ調整機構31aによってワークWのθ補正を実行することで実施する。
次に、ステップS3では、吐出ユニット20をX軸方向に移動する。吐出ユニット20は、X軸リニアモーター27によってX軸スライダ28を駆動することで、吐出ユニット20の液滴吐出ヘッド17が、アライメントされたワークWに対して描画吐出工程を開始する開始位置に位置するように移動される。
次に、ステップS4では、ワーク載置台31に供給されており、次に描画吐出を実施する対象のワークの種類が変更されたか否かを判定する。
ワークの種類が変更されていた場合(ステップS4でYES)には、ステップS5に進む。ステップS5では、吐出ユニット20におけるヘッドユニット18の相互の位置を、次に描画吐出を実施する対象のワークに適した配列に調整する。ステップS5の次には、ステップS6に進む。
ワークの種類が変更されていなかった場合(ステップS4でNO)には、吐出ユニット20におけるヘッドユニット18の相互の位置を維持して、ステップS6に進む。
ワークの種類が変更されていた場合(ステップS4でYES)には、ステップS5に進む。ステップS5では、吐出ユニット20におけるヘッドユニット18の相互の位置を、次に描画吐出を実施する対象のワークに適した配列に調整する。ステップS5の次には、ステップS6に進む。
ワークの種類が変更されていなかった場合(ステップS4でNO)には、吐出ユニット20におけるヘッドユニット18の相互の位置を維持して、ステップS6に進む。
ステップS4又はステップS5の次に、ステップS6では、ワークWのY軸方向における位置を調整する。ワークWが載置されたワーク載置台31をY軸走査機構32によってY軸方向に移動することで、ワークWと吐出ユニット20における液滴吐出ヘッド17とのY軸方向における相対位置を、描画吐出開始位置に調整する。
次に、ステップS7では、描画ユニット2による描画吐出を実施する。X軸走査機構25によって吐出ユニット20をX軸方向に移動させると共に、吐出ユニット20が有する吐出ノズル78から選択的に機能液を吐出することによって、ワークW上の規定された位置に機能液を配置する。
次に、ステップS7では、描画ユニット2による描画吐出を実施する。X軸走査機構25によって吐出ユニット20をX軸方向に移動させると共に、吐出ユニット20が有する吐出ノズル78から選択的に機能液を吐出することによって、ワークW上の規定された位置に機能液を配置する。
次に、ステップS8では、ワーク載置台31上のワークWに対する描画が完了したか否かを判定する。
描画が完了していなかった場合(ステップS8でNO)には、ステップS9に進む。ステップS9では、ワークWをY軸方向に移動する走査を実施する。ステップS6と同様に、ワークWが載置されたワーク載置台31をY軸走査機構32によってY軸方向に移動するが、ワークWと液滴吐出ヘッド17とのY軸方向における相対位置は、すでに調整されており、ステップS9における走査はいわゆる改行走査である。したがって、ステップS9においては、ワークWやヘッドユニット18などの位置検出は実施せず、規定の改行量だけ、ワーク載置台31をY軸方向に移動する。ステップS9の次には、ステップS7に戻り、ステップS7及びステップS8を繰り返す。
描画が完了していた場合(ステップS8でYES)には、ステップS10に進む。ステップS10では、X軸走査機構25によって吐出ユニット20をX軸方向に移動させることによって、吐出ユニット20をワーク載置台31と重ならない位置に移動する。上述したように、X軸走査機構25は、X軸リニアモーター27と、X軸スライダ28と、X軸支持ベース29と、支柱29Aとを備えている。4本の支柱29Aは、長方形形状の定盤9の略四隅に立設されており、X軸支持ベース29は、両端をそれぞれ支柱29Aに支持されて、定盤9の上方で、X軸方向に延在している。すなわち、X軸走査機構25はワーク載置台31と重ならない位置に配設されている。このため、吐出ユニット20をワーク載置台31と重ならない位置に移動することで、ワーク載置台31に対してワークWを給除材する作業が容易に行える状態になる。
描画が完了していなかった場合(ステップS8でNO)には、ステップS9に進む。ステップS9では、ワークWをY軸方向に移動する走査を実施する。ステップS6と同様に、ワークWが載置されたワーク載置台31をY軸走査機構32によってY軸方向に移動するが、ワークWと液滴吐出ヘッド17とのY軸方向における相対位置は、すでに調整されており、ステップS9における走査はいわゆる改行走査である。したがって、ステップS9においては、ワークWやヘッドユニット18などの位置検出は実施せず、規定の改行量だけ、ワーク載置台31をY軸方向に移動する。ステップS9の次には、ステップS7に戻り、ステップS7及びステップS8を繰り返す。
描画が完了していた場合(ステップS8でYES)には、ステップS10に進む。ステップS10では、X軸走査機構25によって吐出ユニット20をX軸方向に移動させることによって、吐出ユニット20をワーク載置台31と重ならない位置に移動する。上述したように、X軸走査機構25は、X軸リニアモーター27と、X軸スライダ28と、X軸支持ベース29と、支柱29Aとを備えている。4本の支柱29Aは、長方形形状の定盤9の略四隅に立設されており、X軸支持ベース29は、両端をそれぞれ支柱29Aに支持されて、定盤9の上方で、X軸方向に延在している。すなわち、X軸走査機構25はワーク載置台31と重ならない位置に配設されている。このため、吐出ユニット20をワーク載置台31と重ならない位置に移動することで、ワーク載置台31に対してワークWを給除材する作業が容易に行える状態になる。
次に、ステップS11では、描画が実施されたワークWを除材する。
次に、ステップS12では、次に描画するワークWの有無を判定する。次に描画するワークWが有る場合(ステップS12でYES)には、ステップS1に戻り、ステップS1からステップS11を繰り返す。
次に描画するワークWが無い場合(ステップS12でNO)には、ステップS12を終了して描画工程を終了する。
ステップS11、ステップS12、ステップS1、及びステップS2を実施している間は、液滴吐出ヘッド17は稼動していない。この間に、液滴吐出ヘッド17内の機能液が乾燥などすることを抑制するために、ステップS10では、吐出ユニット20を液滴吐出ヘッド17がフラッシングユニット14に臨む位置に移動して、ステップS11、ステップS12、ステップS1、及びステップS2を実施している間は、液滴吐出ヘッド17がフラッシングを実施することが好ましい。
描画工程を終了する場合には、吐出ユニット20をヘッドユニット18がヘッドキャップ81に臨む位置まで移動して、ヘッドキャップ81によって吐出ノズル78を封止した状態で、液滴吐出装置1を休止させることが好ましい。
次に、ステップS12では、次に描画するワークWの有無を判定する。次に描画するワークWが有る場合(ステップS12でYES)には、ステップS1に戻り、ステップS1からステップS11を繰り返す。
次に描画するワークWが無い場合(ステップS12でNO)には、ステップS12を終了して描画工程を終了する。
ステップS11、ステップS12、ステップS1、及びステップS2を実施している間は、液滴吐出ヘッド17は稼動していない。この間に、液滴吐出ヘッド17内の機能液が乾燥などすることを抑制するために、ステップS10では、吐出ユニット20を液滴吐出ヘッド17がフラッシングユニット14に臨む位置に移動して、ステップS11、ステップS12、ステップS1、及びステップS2を実施している間は、液滴吐出ヘッド17がフラッシングを実施することが好ましい。
描画工程を終了する場合には、吐出ユニット20をヘッドユニット18がヘッドキャップ81に臨む位置まで移動して、ヘッドキャップ81によって吐出ノズル78を封止した状態で、液滴吐出装置1を休止させることが好ましい。
本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
(1)吐出ユニット20とワーク載置台31とのX軸方向の相対移動は、吐出ユニット20をX軸走査機構25によって移動することによって実施し、Y軸方向の相対移動は、ワーク載置台31をY軸走査機構32によって移動することによって実施する。これにより、X軸方向の相対移動に加えてY軸方向の相対移動も吐出ユニット20を移動させる構成に比べて、吐出ユニット20を移動させる走査機構の構成を簡単にすることができる。また、吐出ユニット20の移動を制御する制御手段である吐出装置制御部6の負荷を軽減することもできる。
(1)吐出ユニット20とワーク載置台31とのX軸方向の相対移動は、吐出ユニット20をX軸走査機構25によって移動することによって実施し、Y軸方向の相対移動は、ワーク載置台31をY軸走査機構32によって移動することによって実施する。これにより、X軸方向の相対移動に加えてY軸方向の相対移動も吐出ユニット20を移動させる構成に比べて、吐出ユニット20を移動させる走査機構の構成を簡単にすることができる。また、吐出ユニット20の移動を制御する制御手段である吐出装置制御部6の負荷を軽減することもできる。
(2)キャリッジ枠22は、移動機構によって、ブリッジプレート24に対して独立して移動可能であり、キャリッジ枠22に吊着されているヘッドキャリッジ21に固定されたヘッドユニット18における液滴吐出ヘッド17の相互の位置を調整可能である。これにより、ヘッドユニット18の相互の位置を近づけて、吐出ユニット20が備える90個の液滴吐出ヘッド17が有する180本のノズル列78Aを、1本のノズル列のように扱うこともできるし、間隔を広げて、一回の走査における機能液を配置可能な幅を広くすることもできる。
(3)吸引ユニット15と、ワイピングユニット16とは、吐出ユニット20をX軸走査機構25によってX軸方向に移動させることで、ヘッドユニット18をヘッドキャップ81又はワイピングシート86に対向させることができる位置に配設されている。これにより、吸引ユニット15、又はワイピングユニット16が、例えばワーク載置台31のY軸方向側に配設されており、吸引ユニット15、又はワイピングユニット16に臨む位置に移動した吐出ユニット20がY軸方向に突出する構成にくらべて、Y軸方向の大きさを小さくすることができる。また、X軸走査機構25を用いることで、新たな移動機構を設けることを必要とせずに、吐出ユニット20のヘッドユニット18をヘッドキャップ81又はワイピングシート86に対向させることができる。
(4)重量測定ユニット42Aと、吐出検査ユニット43Aとは、吐出ユニット20をX軸走査機構25によってX軸方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド17を受容器42a又は液着弾シート43aに対向させることができる位置に配設されている。これにより、重量測定ユニット42A、又は吐出検査ユニット43Aが、例えばワーク載置台31のY軸方向側に配設されており、重量測定ユニット42A、又は吐出検査ユニット43Aに臨む位置に移動した吐出ユニット20がY軸方向に突出する構成にくらべて、Y軸方向の大きさを小さくすることができる。また、X軸走査機構25を用いることで、新たな移動機構を設けることを必要とせずに、吐出ユニット20のヘッドユニット18を重量測定ユニット42A、又は吐出検査ユニット43Aに対向させることができる。
以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限らない。要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。
(変形例1)前記実施形態においては、フラッシングユニット14と、吐出検査ユニット43Aと、重量測定ユニット42Aと、ワイピングユニット16と、吸引ユニット15とは、ワーク載置台31に近い方からこの順序で定盤9上に配設されていたが、これらの配列順は必須ではない。これらのユニットのような各種保守装置は、それぞれの使用頻度などによって、適宜配置することができる。
(変形例2)前記実施形態においては、フラッシングユニット14は、ワークユニット3と検査ユニット4との間に設置されて、定盤9に固定されていたが、吐出ヘッドからのフラッシングを受けるフラッシングユニットの配設位置はこのような位置に限らない。例えば、ワーク載置台31などの載置台における、吐出走査方向(前記実施形態ではX軸方向)と交差する端辺に沿って、フラッシングユニットを載置台に固定する構成であってもよい。フラッシングユニットを載置台に固定することで、描画吐出を実施する位置からフラッシングを実施する位置までの移動量を少なくして、移動に要する時間を低減させることができる。
1…液滴吐出装置、2…描画ユニット、3…ワークユニット、4…検査ユニット、5…保守ユニット、6…吐出装置制御部、17…液滴吐出ヘッド、18…ヘッドユニット、20…吐出ユニット、24…ブリッジプレート、25…X軸走査機構、31…ワーク載置台、32…Y軸走査機構、44…CPU、62…ヘッド組、76…ノズルプレート、78…吐出ノズル、78A…ノズル列、W…ワーク。
Claims (12)
- 液状体を吐出する吐出ノズルを有する吐出ユニットを備え、前記吐出ユニットと基材とを第一の方向に相対移動させると共に、前記吐出ノズルから前記液状体を吐出することによって、前記基材上に前記液状体を配置する液状体吐出装置であって、
前記基材を保持する基材台と、
前記吐出ユニットを、前記基材台に対して前記第一の方向に移動させる第一移動手段と、
前記基材台を、前記吐出ユニットに対して前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させる第二移動手段と、を備えることを特徴とする液状体吐出装置。 - 前記吐出ユニットは、複数の前記吐出ノズルを有する吐出ヘッドを備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれの前記吐出ノズルは、前記第二の方向に配列していることを特徴とする、請求項1に記載の液状体吐出装置。
- 前記吐出ユニットは、1又は複数の前記吐出ヘッドをそれぞれ備える複数のヘッドユニットを備え、
前記複数のヘッドユニットにおけるそれぞれのヘッドユニット相互の前記第二の方向における相対位置を調整する第三移動手段をさらに備えることを特徴とする、請求項2に記載の液状体吐出装置。 - 前記第一移動手段は、前記複数のヘッドユニットを一体にして移動させることを特徴とする、請求項3に記載の液状体吐出装置。
- 前記吐出ノズルの保守を行う保守装置をさらに備え、
前記保守装置は、前記吐出ユニットが前記第一移動手段によって移動させられることで対向可能な位置に配設されていることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の液状体吐出装置。 - 前記第一移動手段は、前記基材台における前記基材を載置する面に平行な方向において、前記基材台と、重ならない位置に配設されていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液状体吐出装置。
- 液状体を吐出する吐出ノズルを有する吐出ユニットと基材とを相対移動させると共に、前記吐出ノズルから前記液状体を吐出することによって、前記基材上に前記液状体を配置する液状体吐出方法であって、
前記吐出ユニットを、前記基材を載置する基材台に対して第一の方向に移動させると共に、前記吐出ノズルから選択的に前記液状体を吐出する吐出走査工程と、
前記基材台を、前記吐出ユニットに対して前記第一の方向と交差する第二の方向に移動させて、前記基材に対する所定の位置に前記吐出ノズルを位置させる移動走査工程と、を有することを特徴とする液状体吐出方法。 - 前記吐出ユニットは、複数の前記吐出ノズルを有する吐出ヘッドを備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれの前記吐出ノズルは、前記第二の方向に配列していることを特徴とする、請求項7に記載の液状体吐出方法。
- 前記吐出ユニットは、1又は複数の前記吐出ヘッドをそれぞれ備える複数のヘッドユニットを備え、
前記複数のヘッドユニットにおけるそれぞれのヘッドユニット相互の前記第二の方向における相対位置を調整する位置調整工程をさらに有することを特徴とする、請求項8に記載の液状体吐出方法。 - 前記吐出走査工程においては、前記複数のヘッドユニットを一体にして移動させることを特徴とする、請求項9に記載の液状体吐出方法。
- 前記吐出ノズルの保守作業を行う保守工程をさらに有し、
前記保守工程は、前記吐出ユニットを前記第一の方向に移動させることによって保守作業を行う位置に移動させる保守移動工程を含むことを特徴とする、請求項7乃至10のいずれか一項に記載の液状体吐出方法。 - 前記基材台に前記基材を載置する、又は前記基材台に載置された前記基材を除材する給除材工程と、
前記給除材工程に先んじて、前記吐出ユニットを前記第一の方向に移動させることによって、前記基材台と前記第一の方向において重ならない位置に移動させる給除材前移動工程と、をさらに有することを特徴とする、請求項7乃至11のいずれか一項に記載の液状体吐出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008311836A JP2010131561A (ja) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | 液状体吐出装置、及び液状体吐出方法 |
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JP2010131561A true JP2010131561A (ja) | 2010-06-17 |
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JP2008311836A Withdrawn JP2010131561A (ja) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | 液状体吐出装置、及び液状体吐出方法 |
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JP (1) | JP2010131561A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011154812A1 (en) | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Vehicle air conditioning system |
-
2008
- 2008-12-08 JP JP2008311836A patent/JP2010131561A/ja not_active Withdrawn
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WO2011154812A1 (en) | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Vehicle air conditioning system |
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