JP2010274192A

JP2010274192A - 吐出装置及び吐出装置の位置合わせ方法

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Publication number: JP2010274192A
Application number: JP2009128872A
Authority: JP
Inventors: Yuya Inoue; 祐也井上; Takumi Namekawa; 巧滑川; Megumi Baba; 恵馬場; Koji Hane; 功二羽根; Hiromi Maekawahara; 博実前川原
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-05-28
Also published as: JP5374237B2

Abstract

【課題】大型基板又は二個の小型基板とヘッドとの位置合わせが可能に構成された吐出装置を提供する。
【解決手段】本発明の吐出装置１０は、第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂを有している。第一の載置台２４ａは第二の載置台２４ｂより大きく、第一の載置台２４ａ上に第二の載置台２４ｂが配置される。基板５０を第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂの両方に係るように載せると、第一の基板回転機構４２によって第一の載置台２４ａを基準面に平行に回転させ、ヘッド移動機構４５によってヘッド３２を移動することにより、基板５０とヘッド３２が位置合わせできる。第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上にそれぞれ載せると、第一の基板５０ａを基板５０と同様に位置合わせした後、第二の基板位置合わせ機構によって第二の載置台２４ｂを基準面に平行に回転し、かつ移動することにより、第二の基板５０ｂとヘッド３２が位置合わせすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、吐出装置及び吐出装置の位置合わせ方法に関する。

近年の情報化社会の伸展に伴い、より大型の液晶表示装置の需要が高まり、その生産性の向上が望まれている。カラー液晶表示装置では、表示画像をカラー化するためにカラーフィルターを用いている。カラーフィルターは、基板上の所定の領域に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクを所定のパターンで配置することにより作成される。インクの吐出にはインクジェット方式が多く採用されている。

多くの吐出装置は、基準面に対して静止された台座と、台座上を第一の方向（Ｙ方向）に移動可能な基板移動部と、前記第一の方向と垂直で基準面に平行な第二の方向（Ｘ方向）に移動可能なヘッドを有している。

従来、基板は基板移動部の載置台上にロボットにより搬送されるが、吐出装置のＸＹ軸に完全に揃えて載置することは難しい。Ｙ方向（載置台の移動方向）のずれは、基板移動部の移動やインクジェットの吐出タイミングで調整することが可能だが、Ｘ方向のずれは、基板もしくはヘッドの移動により調整する必要がある。さらに基板のθ方向（基準面に平行な回転方向）のずれは、基板回転又はヘッドの回転又は吐出しながらのＸＹ方向のヘッド移動制御などにより調整する必要がある。
ヘッドを複数方向に移動させることや、吐出しながら移動させることは、ヘッドの移動機構が複雑になるとともに、ヘッド位置の精度を維持することが難しい。このため、ヘッドはできるだけ移動機構を少なくし、かつ吐出しながらヘッドが移動しないことが好ましい。

特許文献１記載の装置では、ヘッドを基板上を走査するようにＸＹ方向に移動させてインクを吐出するヘッド移動方式を採用している。ヘッド移動方式では、基板の大型化に比例してインクの吐出に長い時間がかかり、また、ムラなく所定の間隔でインクを着弾させるにはヘッドの移動制御が難しいという課題があった。

ヘッド移動方式に対し、台座に対して静止したヘッド保持部が複数の吐出口を有し、その下を通過する基板にインクを吐出するヘッド据え置き方式は、上記の課題を解決している。
ただし、ヘッド据え置き方式では、基板がヘッド保持部の下を通過する間に、基板上の各着弾位置が少なくとも一つの吐出口の下を通過するように、基板の幅方向の長さがヘッドの幅方向の長さ以下である必要がある。

特許文献２記載のヘッド据え置き方式の吐出装置では、基板の幅方向の長さがヘッドの幅方向の長さ以下であれば、異なるサイズの基板であっても載置可能な吐出装置を提供しているが、幅方向の長さがヘッドの幅方向の長さの半分以下である小型基板に吐出する場合には、特許文献２記載の装置では、載置台上に１つの小型基板を載置すると吐出効率が悪く、２つの小型基板を載置するとヘッドに対して両方の基板を位置合わせすることができないという不都合があった。

特開平１１−２４８９２５特開２００６−１３０８８

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板をヘッドの下を通過させて吐出液を吐出する吐出装置であって、基板移動部上に載置された大型基板又は二個の小型基板と、ヘッドとの位置合わせが可能に構成された吐出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、基準面に対して静止された台座と、前記台座に固定されたヘッド保持部と、前記ヘッド保持部に保持された複数のヘッドと、各前記ヘッドに設けられた複数の吐出口と、前記台座に対し、前記基準面に平行な第一の方向に移動可能な基板移動部と、を有し、前記吐出口から前記基板移動部上に配置された基板に向かって吐出液を吐出し、前記吐出液の液滴を前記基板に着弾させる吐出装置であって、前記基板移動部は、前記基板を載置可能な第一、第二の載置台と、前記第一の載置台は、前記基準面に平行に、かつ前記台座に対して回転移動する第一の基板回転機構を有し、前記第二の載置台は、前記基準面に平行に、かつ前記台座に対して回転移動する機能と、少なくとも前記基準面に平行な一方向に移動する機能とを有する第二の基板位置合わせ機構を有する、吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記第二の載置台は前記第一の載置台上に設けられる吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記第一の載置台は前記第二の載置台より大きい吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記ヘッドを、前記基準面に平行でかつ前記基板移動部の移動方向に垂直に移動するヘッド移動機構を有する吐出装置である。
本発明は、基準面に対して静止された台座と、前記台座に固定されたヘッド保持部と、前記ヘッド保持部に保持された複数のヘッドと、各前記ヘッドに設けられた複数の吐出口と、前記台座に対し、前記基準面に平行な第一の方向に移動可能な基板移動部と、を有し、前記吐出口から前記基板移動部上に配置された基板に向かって吐出液を吐出し、前記吐出液の液滴を前記基板に着弾させる吐出装置であって、前記基板移動部上に配置され、第一、第二の基板をそれぞれ載置可能な第一、第二の載置台と、前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向に離間して前記ヘッド保持部に固定された複数の固定カメラと、複数の前記固定カメラが撮影した画像を処理し、前記画像内の所望位置の前記基準面に対する座標が測定できる制御装置と、前記ヘッド保持部の中で複数の前記ヘッドが取り付けられた取付板と、前記取付板と前記ヘッド保持部の間に配置され、前記取付板を前記ヘッド保持部に対して前記第二の方向に移動可能にしたヘッド移動機構と、前記第一の載置台と前記基板移動部の間に配置され、前記第一の載置台を前記基板移動部に対して前記基準面に平行に回転可能にした第一の基板回転機構と、を有する吐出装置である。
本発明は、基準面に対して静置された台座と、前記台座に固定されたヘッド保持部と、前記ヘッド保持部に保持された複数のヘッドと、各前記ヘッドに設けられた複数の吐出口と、前記台座に対し、前記基準面に平行な第一の方向に移動可能な基板移動部と、を有し、前記吐出口から前記基板移動部上に配置された基板に向かって吐出液を吐出し、前記吐出液の液滴を前記基板に着弾させる吐出装置であって、前記基板移動部上に配置され、第一、第二の基板をそれぞれ載置可能な第一、第二の載置台と、前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向に離間して前記ヘッド保持部に固定された複数の固定カメラと、複数の前記固定カメラが撮影した画像を処理し、複数の前記固定カメラが撮影した前記画像内の所望位置の前記基準面に対する座標が測定できる制御装置と、前記ヘッド保持部の中で複数の前記ヘッドが取り付けられた取付板と、前記取付板と前記ヘッド保持部の間に配置され、前記取付板を前記ヘッド保持部に対して前記第二の方向に移動可能にしたヘッド移動機構と、前記第一の載置台と前記基板移動部の間に配置され、前記第一の載置台を前記基板移動部に対して前記基準面に平行に回転可能にした第一の基板回転機構と、前記第二の載置台と前記基板移動部の間に配置され、前記第二の載置台を前記基板移動部又は前記第一の載置台のいずれか一方の回転移動基準に対して、前記基準面に平行に回転可能にし、前記第二の方向に移動可能にした第二の基板位置合わせ機構と、を有し、前記制御装置には、前記第一、第二の基板にそれぞれ設けられた２個の基板基準点を前記固定カメラで撮影した画像から、前記第一、第二の基板を前記第二の方向に移動させて前記ヘッドの下方を通過させたときに、前記第一、第二の基板上の着弾位置が前記吐出口の真下位置を通過するように、前記第一、第二の基板と前記取付板とを移動させて位置合わせを行う位置合わせ手順が設けられた吐出装置である。
本発明は吐出装置であって、前記制御装置には、２個の前記固定カメラが前記第一の基板上の２個の基板基準点を撮影した画像を処理して、前記第一の基板上の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、前記第一の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が前記第二の方向と平行になるように、前記第一の基板を前記基準面に平行に回転させ、所定の前記吐出口の前記第二の方向の位置と、前記第一の基板上の所定の着弾位置の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記取付板を前記第二の方向に移動させ、２個の前記固定カメラが前記第二の基板上の２個の基板基準点を撮影した画像を処理して、前記第二の基板上の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、前記第二の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が、前記第二の方向と平行になるように前記第二の基板を前記基準面に平行に回転させ、前記第二の基板上の所定の着弾位置の前記第二の方向の位置と、所定の前記吐出口の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記第二の基板を前記第二の方向に移動させて位置合わせを行う位置合わせ手順が設けられた吐出装置である。
本発明は吐出装置の位置合わせ方法であって、第一、第二の基板にそれぞれ２個の基板基準点を設けておき、前記第一、第二の基板を基板移動部上に載置し、前記基板移動部を基準面に平行な第一の方向に移動させ、位置合わせを行う位置で一旦静止させ、前記第一の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、前記第一の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が、前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向と平行になるように前記第一の基板を前記基準面に平行に回転させ、吐出口の前記第二の方向の位置と、前記第一の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、ヘッドを前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部をヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第一の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにし、前記第二の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、前記第二の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が前記第二の方向と平行になるように前記第二の基板を前記基準面に平行に回転させ、前記第二の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置と、前記吐出口の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記第二の基板を前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部を前記ヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第二の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにする位置合わせ方法である。
本発明は吐出装置の位置合わせ方法であって、第一、第二の基板にそれぞれ２個の基板基準点を設けておき、前記第一、第二の基板を基板移動部上に載置し、前記基板移動部を基準面に平行な第一の方向に移動させ、位置合わせを行う位置で一旦静止させ、前記第一の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、前記第一の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が、前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向と平行になるように前記第一の基板を前記基準面に平行に回転させ、吐出口の前記第二の方向の位置と、前記第一の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、ヘッドを前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部をヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第一の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにし、前記第二の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、前記第二の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が前記第二の方向と平行になるように前記第二の基板を前記基準面に平行に回転させ、前記第二の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置と、前記吐出口の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記第二の基板を前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部を前記ヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第二の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにする位置合わせ方法である。

大型基板と小型基板の両方のサイズの基板に吐出ができるので、設備コストの削減になる。
小型基板に対しては二個並行して吐出液を吐出できるので、吐出効率が向上できる。

本発明の吐出装置の一例の側面図本発明の吐出装置の一例の平面図（ａ）：第一、第二の固定カメラの画像を一つの平面座標に載せたときの固定カメラの画像の模式図（ｂ）：第三、第四の固定カメラの画像を一つの平面座標に載せたときの固定カメラの画像の模式図ヘッドと吐出口の配置を説明する図複数の吐出口が千鳥配列に並んで一つの吐出口列を形成している場合のヘッドと吐出口の配置を説明する図（ａ），（ｂ）：吐出装置のＡ−Ａ切断断面図第一、第二の基板を載置したときの吐出装置の平面図

吐出装置をＲＧＢカラーフィルターの製造で使用する場合を一例として以下で説明する。
本発明はＲＧＢカラーフィルターの製造に限定されるものではなく、例えばＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示素子や液晶表示装置の製造も含まれる。

＜吐出装置の構造＞
図１は本発明で用いる吐出装置１０の側面図を示しており、図２は平面図を示している。
吐出装置１０は、水平な基準面に対して静置された台座７０と、長いレール７１と、基板移動部２０と、ヘッド保持部３０を有している。レール７１は台座７０上に、その上方を向いた面が基準面に平行になるように、配置されている。基板移動部２０はレール７１上に配置されている。ヘッド保持部３０は、台座７０に固定された支柱７２に支えられて、レール７１上の基板移動部２０の高さより高い位置に固定されている。

基板移動部２０はレール上移動機構４１を有している。基板移動部２０はレール上移動機構４１上に配置される。
レール上移動機構４１にはモーターが設けられており、制御装置９２から伝送される信号を受けると、基板移動部２０をレール７１上で移動させる。
基板移動部２０はレール７１上を移動することにより、ヘッド保持部３０の下を往復移動することができるように構成されている。

以後、レール７１に沿って移動する基板移動部２０の移動方向（第一の方向）をｙ軸方向、それと垂直で基準面に平行な方向（第二の方向）をｘ軸方向と呼ぶ。
ヘッド保持部３０は、取付板３３と、取付板３３に取り付けられた複数のヘッド３２を有している。

図４はヘッド３２と吐出口３５の配置を説明する模式図である。
各ヘッド３２は、吐出口３５を複数有している。一個のヘッド３２の複数の吐出口３５は、そのヘッド３２の一面に、一列に並んで吐出口列を形成し、又は、互いに平行な複数列に並んで、互いに平行な複数の吐出口列を形成している。

一個のヘッド３２中の吐出口３５は一の方向に等間隔で配置されており、その間隔を吐出口間隔(吐出口の中心間距離)Ｄとすると、各ヘッド３２の吐出口間隔Ｄ同士も同じ値にされている。
本発明では、一個のヘッド３２の複数の吐出口３５が、一の方向に等間隔で配置されている限りでは、必ずしも一直線上に並ぶ必要はなく、例えば図５に示すように千鳥配列に並んで、一吐出口列を形成してもよい。

ここでは、各ヘッド３２は、前記一の方向がｘ軸方向と平行になるような向きで取付板３３に取り付けられている。
各ヘッド３２は、ヘッドの前記一の方向の長さが、吐出口列の長さ(端部の吐出口の中心間の前記一の方向の距離)に吐出口間隔Ｄを加算した長さよりも大きく形成されており、従って、複数のヘッド３２をｘ軸と平行な一列に並べ、ｙ軸上の位置を同一にすると、一のヘッドの吐出口列端部に位置する吐出口と、隣接するヘッドの吐出口列端部に位置する吐出口の間のｘ軸方向の距離は、吐出口間隔Ｄよりも大きな距離で離間してしまう。

本発明では、ｘ軸方向に沿って並ぶ複数のヘッド３２が、異なるヘッド３２の端部の吐出口間でもｘ軸方向の距離が吐出口間隔Ｄになるように、隣接するヘッド３２の吐出口３５はｙ軸上では異なる位置に配置されており、隣接するヘッド３２の端部がｘ軸上で重なって、異なるヘッド３２の吐出口３５間を含めて、各吐出口３５がｘ軸上で吐出口間隔Ｄで並ぶように配置されている。

この場合、ｘ軸に沿って並ぶ複数のヘッド３２の吐出口３５は、ｙ軸上で二種類の位置に配置することができ、隣接するヘッド３２の吐出口列が、二種類の位置に交互に配置されると、そのように配置された一組の複数のヘッド３２は、千鳥配列され、１つのヘッド組３８を構成する。

ヘッド組３８は、複数の組が取付板３３に配置されている。
所定の数ｎのヘッド組３８はヘッドグループを構成し、１個のヘッドグループ中では、１つのヘッド組３８中の隣接する２個の吐出口３５の間に、他のヘッド組３８の吐出口３５が、ｘ軸方向に等間隔Ｄ／ｎになるように１個ずつ配置されている。

ヘッド保持部３０は不図示のインクタンクを有し、インクタンクにはＲ、Ｇ、Ｂの３色のうちの一色のインクが貯蔵されている。各ヘッド３２はインクタンクに接続されている。
各吐出口３５はそれぞれ内部にインク（吐出液）の詰まったインク室を有し、各インク室には圧力発生装置がそれぞれ配置される。各圧力発生装置は外部の制御装置９２から電送される信号を受けて、各インク室に所定の圧力を発生させ、各吐出口３５から所定の量のインクを吐出させる。

ヘッド保持部３０が３個以上のヘッドグループを有する場合は、各ヘッド３２がヘッドグループ毎に異なる色のインクタンクに接続されることにより、１つのヘッド保持部３０は３色のインクを吐出できる。

図６（ａ）、（ｂ）は吐出装置１０のＡ−Ａ切断断面図である。
基板移動部２０は第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂを有している。第一の載置台２４ａは第二の載置台２４ｂより大きく、第一の載置台２４ａは基板移動部２０上に配置され、第二の載置台２４ｂは第一の載置台２４ａ上に配置される。
第二の載置台２４ｂの上方を向いた面は、第一の載置台２４ａの上方を向いた面と同じ高さになるように形成されている。

第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂの上方を向いた面はどちらも不図示の吸引口を有し、吸引口は不図示の真空ポンプに接続されている。図６（ａ）に示すように、基板５０を第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上に両載置台に係るように配置したのち、真空ポンプで排気を行うと、基板５０は第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上に真空吸着されて保持される。

本発明の吐出装置は、図６（ｂ）と図７に示すように、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上にそれぞれ配置してもよい。第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを配置したのち、真空ポンプで排気を行うと、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂは第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上にそれぞれ真空吸着されて保持される。

基板５０と第一、第二の基板５０ａ、５０ｂ上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色が着弾されるべき領域（着弾位置）がそれぞれ定められている。基板５０と第一、第二の基板５０ａ、５０ｂは一の方向に対して平行な方向と垂直な方向に格子状をしたブラックマトリクスをそれぞれ有し、各着弾位置はブラックマトリクスで区画された領域に配置されている。
基板５０と第一、第二の基板５０ａ、５０ｂの各基板上で一の方向に隣り合う着弾位置の間隔は、１個のヘッドグループ中のｘ軸方向に隣接する吐出口間隔Ｄ／ｎと同じ、又はｘ軸方向に隣接する吐出口間隔Ｄ／ｎの整数倍の長さに形成されている。

＜インクの吐出工程＞
後述する第一の位置合わせ工程での位置合わせ作業により、各ヘッド３２は台座７０上の座標に対して予め位置合わせがされているものとする。
先ず、基板５０上へのインクの吐出工程を説明する。

基板移動部２０を移動開始位置に移動させて静止させる。第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上に両載置台に係るように基板５０を載せ、真空吸着して、基板５０を第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上に吸着保持する。

次いで、基板移動部２０と共に基板５０を移動させ、基板５０上の各着弾位置と所定の吐出口３５との位置合わせを行う位置で一旦静止させる。ここでは、後述する第二の位置合わせ工程での位置合わせ作業のように、基板５０上の各着弾位置と所定の吐出口３５とを、移動カメラ２１と固定カメラ３１とによって位置合わせして、基板５０をヘッド保持部３０の下方を通過させる。

基板５０がヘッド保持部３０の下方を通過する間に、基板５０上の各着弾位置が少なくとも一個の吐出口３５の真下を通過するようになっており、制御装置９２により、一個の着弾位置に対して、一個の吐出口３５からインクが吐出され、各着弾位置には、一色のインクが着弾する。

基板５０がヘッド保持部３０の下方を通過して取り外し位置に到着すると、基板５０上の各着弾位置にはインクが着弾しており、取り外し位置で乾燥させた後、真空吸着を解除して第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上から基板５０を取り外す。

次に、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂ上へのインクの吐出工程を説明する。
基板移動部２０を移動開始位置に移動させて静止させる。第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上に、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂをそれぞれ載せ、真空吸着して、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上に吸着保持する。

次いで、基板移動部２０と共に第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを移動させ、第一の基板５０ａ上の各着弾位置と所定の吐出口３５との位置合わせを行う位置で一旦静止させる。ここでは、後述する第二の位置合わせ工程での位置合わせ作業のように、第一の基板５０ａ上の各着弾位置と所定の吐出口３５とを、移動カメラ２１と固定カメラ３１とによって位置合わせする。次に、後述する第三の位置合わせ工程での位置合わせ作業のように、第二の基板５０ｂ上の各着弾位置と所定の吐出口３５とを、固定カメラ３１によって位置合わせして、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂをヘッド保持部３０の下方を通過させる。

第一、第二の基板５０ａ、５０ｂがヘッド保持部３０の下方を通過する間に、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂ上の各着弾位置が少なくとも一個の吐出口３５の真下を通過するようになっており、制御装置９２により、一個の着弾位置に対して、一個の吐出口３５からインクが吐出され、各着弾位置には、一色のインクが着弾する。

第一、第二の基板５０ａ、５０ｂがヘッド保持部３０の下方を通過して取り外し位置に到着すると、第一、第二の基板５０ａ、５０ｂ上の各着弾位置にはインクが着弾しており、取り外し位置で乾燥させた後、真空吸着を解除して第一、第二の載置台２４ａ、２４ｂ上からそれぞれ第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを取り外す。

＜第一の位置合わせ工程＞
以下では原点位置合わせ作業と、ヘッドアレイ位置合わせ作業と、固定カメラ３１のカメラ基準点の位置測定作業とから成る第一の位置合わせ工程を説明する。
基板移動部２０は、移動カメラ２１を有している。移動カメラ２１は、基板移動部２０のｙ軸方向の端に配置されている。移動カメラ２１は上端にレンズを有し、移動カメラ２１で撮影された画像は外部の制御装置９２で画像処理される。制御装置９２には例えばコンピュータが使用される。

基板移動部２０に対して基板移動部２０の移動方向と垂直で基準面に平行な方向をＸ方向と呼ぶと、基板移動部２０は移動カメラ２１をＸ方向に移動可能なカメラ移動機構（不図示）を有している。カメラ移動機構にはモーターが設けられており、制御装置９２から伝送される信号を受けると、移動カメラ２１をＸ方向に移動させる。

＜原点位置合わせ作業＞
先ず、移動カメラ２１によって撮影した画像上の一点の基準面に対するｘｙ座標が分かるように、移動カメラ２１と基準面上の原点との位置合わせを行う。

外部の測定装置９３には、移動カメラ２１のｘ座標上の移動量を±符号付きで測定するｘ軸方向距離測定装置と、ｙ座標上の移動量を±符号付きで測定するｙ軸方向距離測定装置が設けられており、移動カメラ２１が二点間を移動したときに、移動の始点と終点を結ぶベクトルのｘ成分とｙ成分が分かるようになっている。測定する距離は符号付きであるから、往復移動して始点に戻った場合の測定値はゼロである。

移動カメラ２１が撮影できる範囲である視野内には、視野内で不動の移動基準点が定められている。
この吐出装置１０では、基準面に対して静止したｘｙ座標の原点が定められている。
移動カメラ２１を移動させ、原点、又は原点を通る垂線が移動カメラ２１で撮影されると仮定したときは原点を通る垂線、を撮影し、原点の画像、又は原点を通る垂線の画像が移動基準点と一致したときに、ｘ軸方向距離測定装置とｙ方向距離測定装置の値をゼロにする。
その状態から移動カメラ２１が移動すると、移動カメラ２１で撮影した画像上の、移動基準点と重なる位置の基準面に対するｘｙ座標が分かることになる。

＜ヘッドアレイ位置合わせ作業＞
次に、基板移動部２０のｙ軸方向の移動と、移動カメラ２１のＸ方向の移動により、移動カメラ２１を１つの吐出口３５の下に位置させる。
移動カメラ２１の画像を見て、移動基準点と、その吐出口３５の画像の中心が一致したとき、測定装置９３の値から、その吐出口３５の基準面に対するｘｙ座標が求まる。
このような吐出口３５の基準面に対するｘｙ座標の測定作業を、全ての吐出口３５で繰り返す。

各吐出口３５の基準面に対するｘｙ座標は、予め設定値がそれぞれ定められている。基準面に対するｘｙ座標の測定値が設定値と誤差がある場合、それぞれのヘッド３２が有する個別ヘッド位置修正手段（微動ネジ）は、人の手又は制御装置９２から伝送される信号により制御され、吐出口３５の基準面に対するｘｙ座標が設定値と一致するように修正される。修正後の各吐出口３５の基準面に対するｘｙ座標は制御装置９２に記憶しておく。

＜固定カメラのカメラ基準点の位置測定作業＞
ヘッド保持部３０は、第一、第二、第三、第四の固定カメラ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを有している。第一、第二、第三、第四の固定カメラ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ヘッド保持部３０のｙ軸方向の一旦に固定されている。第一、第二、第三、第四の固定カメラ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、下端にレンズを有しているので、下を移動する基板５０と第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを撮影することができる。

第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂの配置は、第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂにそれぞれ設定された第一、第二のカメラ基準点の間の距離が基板５０と第一の基板５０ａの両基板がそれぞれ有する第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂの間の距離と同じであり、第一、第二のカメラ基準点を結ぶ線分はｘ軸方向と平行になるように、設計されている。

第三、第四の固定カメラ３１ｃ、３１ｄの配置は、第三、第四の固定カメラ３１ｃ、３１ｄにそれぞれ設定された第三、第四のカメラ基準点の間の距離が第二の基板５０ｂの有する第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄの間の距離と同じであり、第三、第四のカメラ基準点を結ぶ線分はｘ軸方向と平行になるように、設計されている。
ただし実際は、第一、第二、第三、第四の固定カメラ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、ヘッド保持部３０に固定される際の取付誤差のために、設計値からズレた位置に取付られている。

第一、第二、第三、第四の固定カメラ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、それぞれのレンズ上のカメラ基準点の位置に、外から移動カメラ２１で撮影できるような固定マークを有している。移動カメラ２１を移動させ、第一の固定カメラ３１ａの下に位置させる。移動カメラ２１で撮影した画像上で、第一の固定カメラ３１ａの固定マークの画像が移動基準点と一致したとき、測定装置９３の値から、第一の固定カメラ３１ａのカメラ基準点の基準面に対するｘｙ座標が測定される。第二、第三、第四の固定カメラ３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのカメラ基準点の基準面に対するｘｙ座標も同様に測定して、それぞれ記憶しておく。

本発明は基板５０の第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂの間の距離が、第一、第二のカメラ基準点の間の距離と同じであり、第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂで撮影する場合に限定されず、４個の固定カメラのカメラ基準点のうち異なる２個のカメラ基準点の間の距離と同じであり、対応する２個の固定カメラで撮影できればよい。

＜第二の位置合わせ工程＞
以下では、基板５０又は第一の基板５０ａのいずれか一方（以下の説明では第一の基板５０ａで代表する）がヘッド保持部３０の下方を通過する間に、基板上の各着弾位置が少なくとも一個の吐出口３５の真下を通過するように位置合わせ作業を行う第二の位置合わせ工程を説明する。

第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂで撮影された画像は制御装置９２で画像処理され、画像内の所望位置の基準面に対するｘｙ座標が分かるようになっている。
先ず、基板移動部２０をｙ軸方向に移動させて、第一の基板５０ａが有する第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂを、第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂの下にそれぞれ位置させる。

図３（ａ）は第一、第二の固定カメラの画像８５ａ、８５ｂを一つの平面座標に載せたときの固定カメラ画像の模式図を示している。
図３（ａ）の符号８１ａ、８１ｂは第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂのカメラ基準点を示し、符号８２ａ、８２ｂはそれぞれの設計値（第一、第二の設計値）を示している。符号８３ａ、８３ｂは第一、第二の固定カメラ３１ａ、３１ｂがそれぞれ撮影した第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂの画像を示している。

制御装置９２は、第一、第二の設計値８２ａ、８２ｂの２点を通る直線と、第一、第二の基板基準点の画像８３ａ、８３ｂの２点を通る直線の成す角度θ₁の値を、各点の座標から計算により求める。
制御装置９２は画像内のｘ軸方向とｙ軸方向が分かるので、第一、第二の基板基準点の画像８３ａ、８３ｂの２点を通る直線とｘ軸方向又はｙ軸方向との成す角度を計算により求めてもよい。

基板移動部２０は、第一の載置台２４ａを基板移動部２０に対して基準面に平行に回転可能な第一の基板回転機構４２を有している。第一の基板回転機構４２には例えば圧搾空気で回転駆動を行うエアスピンドルが用いられる。

制御装置９２は、第一の基板５０ａ上の第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂを結ぶ線分がｘ軸方向と平行になるように、第一の載置台２４ａを基板移動部２０に対して基準面に平行に所定角度だけ回転させる信号を、第一の基板回転機構４２に伝送する。

第一の基板回転機構４２は、制御装置９２から伝送される信号を受けると、第一の載置台２４ａと、第一の載置台２４ａ上に保持された第一、第二の基板５０ａ、５０ｂを、基板移動部２０に対して基準面に平行に所定角度だけ回転させる。
回転移動後の第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂは、制御装置９２で画像処理されて、それぞれの基準面に対するｘｙ座標が制御装置９２に記憶される。

第一の基板５０ａ上で第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂと各着弾位置との相対位置は予め設定されているので、第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂのｘｙ座標から、各着弾位置の基準面に対するｘｙ座標が求まる。
各吐出口３５は、前述の第一の位置合わせ工程により位置合わせされていて、基準面に対するｘｙ座標は制御装置９２に記憶されている。

ヘッド保持部３０は、取付板３３をヘッド保持部３０に対してｘ軸方向に移動可能なヘッド移動機構４５を有している。ヘッド移動機構４５にはヘッド移動モーターが設けられている。
制御装置９２は、所定の吐出口３５のｘ座標と、第一の基板５０ａ上の第一、第二の基板基準点５１ａ、５１ｂのｘ座標とから誤差を求め、誤差がゼロになるように取付板３３をｘ軸方向に所定距離だけ移動させる信号を、ヘッド移動機構４５に伝送する。
ヘッド移動機構４５は、制御装置９２から伝送される信号を受けると、取付板３３と、取付板３３に取り付けられたヘッド３２を、ヘッド保持部３０に対してｘ軸方向に所定距離だけ移動させる。

以上の手順で第二の位置合わせ工程が完了する。この状態では、第一の基板５０ａがヘッド保持部３０の下方を通過する間に、第一の基板５０ａ上の各着弾位置が少なくとも一個の吐出口３５の真下を通過するようになっている。

＜第三の位置合わせ工程＞
以下では、第二の基板５０ｂがヘッド保持部３０の下方を通過する間に、第二の基板５０ｂ上の各着弾位置が少なくとも一個の吐出口３５の真下を通過するように位置合わせ作業を行う第三の位置合わせ工程を説明する。

第三、第四の固定カメラ３１ｃ、３１ｄで撮影された画像は制御装置９２で画像処理され、画像内の所望位置の座標が分かるようになっている。
先ず、基板移動部２０をｙ軸方向に移動させて、第二の基板５０ｂが有する第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄを、第三、第四の固定カメラ３１ｃ、３１ｄの下にそれぞれ位置させる。

図３（ｂ）は第三、第四の固定カメラの画像８５ｃ、８５ｄを一つの平面座標に載せたときの固定カメラ画像の模式図を示している。
図３（ｂ）の符号８１ｃ、８１ｄは第三、第四の固定カメラ３１ｃ、３１ｄのカメラ基準点を示し、符号８２ｃ、８２ｄはそれぞれの設計値（第三、第四の設計値）を示している。符号８３ｃ、８３ｄは第三、第四の固定カメラ３１ｃ、３１ｄがそれぞれ撮影した第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄの画像を示している。

制御装置９２は、第三、第四の設計値８２ｃ、８２ｄの２点を通る直線と、第三、第四の基板基準点の画像８３ｃ、８３ｄの２点を通る直線の成す角度θ₂の値を、各点の座標から計算により求める。
制御装置９２は画像内のｘ軸方向とｙ軸方向が分かるので、第三、第四の基板基準点の画像８３ｃ、８３ｄの２点を通る直線とｘ軸方向又はｙ軸方向との成す角度を計算により求めてもよい。

基板移動部２０は、第二の載置台２４ｂを第一の載置台２４ａに対して、基準面に平行に回転移動する機能と、少なくとも前記基準面に平行な一方向（例えばｘ軸方向）に移動する機能とを有する第二の基板位置合わせ機構８０を有している。第二の基板位置合わせ機構８０には、例えばｘｙθステージ又はＵＶＷステージのいずれか一方が用いられる。本発明では、ＵＶＷステージを用いると、高さを抑えて機構を構成できるので、第二の載置台２４ｂの安定性を確保できて都合がよい。

制御装置９２は、第二の基板５０ｂ上の第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄを結ぶ線分がｘ軸方向と平行になるように、第二の載置台２４ｂを第一の載置台２４ａに対して基準面に平行に所定角度だけ回転させる信号を、第二の基板位置合わせ機構８０に伝送する。

第二の基板位置合わせ機構８０は、制御装置９２から伝送される信号を受けると、第二の載置台２４ｂと、第二の載置台２４ｂ上に保持された第二の基板５０ｂを、基板移動部２０に対して基準面に平行に所定角度だけ回転させる。
回転移動後の第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄは、制御装置９２で画像処理されて、それぞれの基準面に対するｘｙ座標が制御装置９２に記憶される。

第二の基板５０ｂ上で第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄと各着弾位置との相対位置は予め設定されているので、第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄのｘｙ座標から、各着弾位置の基準面に対するｘｙ座標が求まる。
各吐出口３５は、前述の第一、第二の位置合わせ工程により位置合わせされていて、基準面に対するｘｙ座標は制御装置９２に記憶されている。

制御装置９２は、第二の基板５０ｂ上の第三、第四の基板基準点５１ｃ、５１ｄのｘ座標と、所定の吐出口３５のｘ座標とから誤差を求め、誤差がゼロになるように第二の載置台２４ｂをｘ軸方向に所定距離だけ移動させる信号を、第二の基板位置合わせ機構８０に伝送する。

第二の基板位置合わせ機構８０は、制御装置９２から伝送される信号を受けると、第二の載置台２４ｂ上に保持された第二の基板５０ｂを、第一の載置台２４ａに対してｘ軸方向に所定距離だけ移動させる。
以上の手順で第三の位置合わせ工程が完了する。この状態では、第二の基板５０ｂがヘッド保持部３０の下方を通過する間に、第二の基板５０ｂ上の各着弾位置が少なくとも一個の吐出口３５の真下を通過するようになっている。

１０……吐出装置
２０……基板移動部
２１……移動カメラ
２４ａ、２４ｂ……第一、第二の載置台
３０……ヘッド保持部
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ……第一、第二、第三、第四の固定カメラ
３２……ヘッド
３３……取付板
３５……吐出口
４２……第一の基板回転機構
４５……ヘッド移動機構
５０……基板
５０ａ、５０ｂ……第一、第二の基板
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ……第一、第二、第三、第四の基板基準点
７０……台座
８０……第二の基板位置合わせ機構
９２……制御装置

Claims

基準面に対して静止された台座と、
前記台座に固定されたヘッド保持部と、
前記ヘッド保持部に保持された複数のヘッドと、
各前記ヘッドに設けられた複数の吐出口と、
前記台座に対し、前記基準面に平行な第一の方向に移動可能な基板移動部と、
を有し、
前記吐出口から前記基板移動部上に配置された基板に向かって吐出液を吐出し、前記吐出液の液滴を前記基板に着弾させる吐出装置であって、
前記基板移動部は、前記基板を載置可能な第一、第二の載置台と、
前記第一の載置台は、前記基準面に平行に、かつ前記台座に対して回転移動する第一の基板回転機構を有し、
前記第二の載置台は、前記基準面に平行に、かつ前記台座に対して回転移動する機能と、少なくとも前記基準面に平行な一方向に移動する機能とを有する第二の基板位置合わせ機構を有する、
吐出装置。
前記第二の載置台は前記第一の載置台上に設けられる請求項１記載の吐出装置。
前記第一の載置台は前記第二の載置台より大きい請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の吐出装置。
前記ヘッドを、前記基準面に平行でかつ前記基板移動部の移動方向に垂直に移動するヘッド移動機構を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の吐出装置。
基準面に対して静止された台座と、
前記台座に固定されたヘッド保持部と、
前記ヘッド保持部に保持された複数のヘッドと、
各前記ヘッドに設けられた複数の吐出口と、
前記台座に対し、前記基準面に平行な第一の方向に移動可能な基板移動部と、
を有し、
前記吐出口から前記基板移動部上に配置された基板に向かって吐出液を吐出し、前記吐出液の液滴を前記基板に着弾させる吐出装置であって、
前記基板移動部上に配置され、第一、第二の基板をそれぞれ載置可能な第一、第二の載置台と、
前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向に離間して前記ヘッド保持部に固定された複数の固定カメラと、
複数の前記固定カメラが撮影した画像を処理し、前記画像内の所望位置の前記基準面に対する座標が測定できる制御装置と、
前記ヘッド保持部の中で複数の前記ヘッドが取り付けられた取付板と、
前記取付板と前記ヘッド保持部の間に配置され、前記取付板を前記ヘッド保持部に対して前記第二の方向に移動可能にしたヘッド移動機構と、
前記第一の載置台と前記基板移動部の間に配置され、前記第一の載置台を前記基板移動部に対して前記基準面に平行に回転可能にした第一の基板回転機構と、
を有する吐出装置。
基準面に対して静止された台座と、
前記台座に固定されたヘッド保持部と、
前記ヘッド保持部に保持された複数のヘッドと、
各前記ヘッドに設けられた複数の吐出口と、
前記台座に対し、前記基準面に平行な第一の方向に移動可能な基板移動部と、
を有し、
前記吐出口から前記基板移動部上に配置された基板に向かって吐出液を吐出し、前記吐出液の液滴を前記基板に着弾させる吐出装置であって、
前記基板移動部上に配置され、第一、第二の基板をそれぞれ載置可能な第一、第二の載置台と、
前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向に離間して前記ヘッド保持部に固定された複数の固定カメラと、
複数の前記固定カメラが撮影した画像を処理し、複数の前記固定カメラが撮影した前記画像内の所望位置の前記基準面に対する座標が測定できる制御装置と、
前記ヘッド保持部の中で複数の前記ヘッドが取り付けられた取付板と、
前記取付板と前記ヘッド保持部の間に配置され、前記取付板を前記ヘッド保持部に対して前記第二の方向に移動可能にしたヘッド移動機構と、
前記第一の載置台と前記基板移動部の間に配置され、前記第一の載置台を前記基板移動部に対して前記基準面に平行に回転可能にした第一の基板回転機構と、
前記第二の載置台と前記基板移動部の間に配置され、前記第二の載置台を前記基板移動部又は前記第一の載置台のいずれか一方の回転移動基準に対して、前記基準面に平行に回転可能にし、前記第二の方向に移動可能にした第二の基板位置合わせ機構と、
を有し、
前記制御装置には、前記第一、第二の基板にそれぞれ設けられた２個の基板基準点を前記固定カメラで撮影した画像から、前記第一、第二の基板を前記第二の方向に移動させて前記ヘッドの下方を通過させたときに、前記第一、第二の基板上の着弾位置が前記吐出口の真下位置を通過するように、前記第一、第二の基板と前記取付板とを移動させて位置合わせを行う位置合わせ手順が設けられた吐出装置。
前記制御装置には、
２個の前記固定カメラが前記第一の基板上の２個の基板基準点を撮影した画像を処理して、前記第一の基板上の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、
前記第一の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が前記第二の方向と平行になるように、前記第一の基板を前記基準面に平行に回転させ、
所定の前記吐出口の前記第二の方向の位置と、前記第一の基板上の所定の着弾位置の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記取付板を前記第二の方向に移動させ、
２個の前記固定カメラが前記第二の基板上の２個の基板基準点を撮影した画像を処理して、前記第二の基板上の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、
前記第二の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が、前記第二の方向と平行になるように前記第二の基板を前記基準面に平行に回転させ、
前記第二の基板上の所定の着弾位置の前記第二の方向の位置と、所定の前記吐出口の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記第二の基板を前記第二の方向に移動させて位置合わせを行う位置合わせ手順が設けられた請求項６記載の吐出装置。
第一、第二の基板にそれぞれ２個の基板基準点を設けておき、
前記第一、第二の基板を基板移動部上に載置し、
前記基板移動部を基準面に平行な第一の方向に移動させ、位置合わせを行う位置で一旦静止させ、
前記第一の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、
前記第一の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が、前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向と平行になるように前記第一の基板を前記基準面に平行に回転させ、
吐出口の前記第二の方向の位置と、前記第一の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、ヘッドを前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部をヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第一の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにし、
前記第二の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、
前記第二の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が前記第二の方向と平行になるように前記第二の基板を前記基準面に平行に回転させ、
前記第二の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置と、前記吐出口の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記第二の基板を前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部を前記ヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第二の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにする位置合わせ方法。
第一、第二の基板にそれぞれ２個の基板基準点を設けておき、
前記第一、第二の基板を基板移動部上に載置し、
前記基板移動部を基準面に平行な第一の方向に移動させ、位置合わせを行う位置で一旦静止させ、
前記第一の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、
前記第一の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が、前記第一の方向に垂直で前記基準面に平行な第二の方向と平行になるように前記第一の基板を前記基準面に平行に回転させ、
吐出口の前記第二の方向の位置と、前記第一の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、ヘッドを前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部をヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第一の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにし、
前記第二の基板の２個の基板基準点の前記基準面に対する座標を測定し、
前記第二の基板の２個の基板基準点を結ぶ線分が前記第二の方向と平行になるように前記第二の基板を前記基準面に平行に回転させ、
前記第二の基板の２個の基板基準点の前記第二の方向の位置と、前記吐出口の前記第二の方向の位置とから求めた誤差がゼロになるように、前記第二の基板を前記第二の方向に移動させて、前記基板移動部を前記ヘッド保持部の下を通過させる間に、前記第二の基板上の着弾位置が、前記吐出口の真下位置を通過できるようにする位置合わせ方法。