JP2012055846A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】描画処理と異物検出処理を効率よく行い、生産性を向上させる。
【解決手段】ワークに向けて機能液が液滴として吐出される液滴吐出ヘッドと、平面視において、前記液滴吐出ヘッドの両側のそれぞれに配置され、前記ワークが載置されるステージと、各前記ステージを前記液滴吐出ヘッドに対して相対的に走査させる走査部と、前記ステージ上に載置された前記ワークに付着した異物を検出する異物検出部と、一方の前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対的に走査させている間に、他方の前記ステージに載置された前記ワークに付着した前記異物を検出させる制御部と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。

ワークと液滴吐出ヘッドとを相対的に走査させながら、ワークに向けて機能液を液滴として吐出させ、機能液をワーク上に付着させる液滴吐出装置では、吐出させた液滴の着弾位置精度を高めるための一つの手段として、ワークの面から液滴吐出ヘッドまでのプラテンギャップを狭くなる方向に設定する手法が採用されている。しかし、ワーク上に異物等が付着していた場合、走査中に異物と液滴吐出ヘッドとが接触して、液滴吐出ヘッドやワークが損傷してしまうおそれがある。このため、ワークに付着した異物等を検出する異物検出部を備え、異物の検出を行いながら液滴を吐出させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１５４０８８号公報

しかしながら、上記の装置では、異物の検出と液滴の吐出とが同時に行われる場合がある。すなわち、異物検出処理と液滴吐出処理とを並列処理する場合には、比較的処理に時間がかかる異物検出処理によりワークの移動速度が決定されるので、異物検査処理と液滴吐出処理との並列処理により生産性が低下してしまう、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滴吐出装置は、ワークに向けて機能液が液滴として吐出される液滴吐出ヘッドと、平面視において、前記液滴吐出ヘッドの両側のそれぞれに配置され、前記ワークが載置されるステージと、各前記ステージを前記液滴吐出ヘッドに対して相対的に走査させる走査部と、前記ステージ上に載置された前記ワークに付着した異物を検出する異物検出部と、一方の前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対的に走査させている間に、他方の前記ステージに載置された前記ワークに付着した前記異物を検出させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、液滴吐出ヘッドと一方のステージとを相対的に走査させている間に、他方のステージに載置されたワークに対して異物検出を行わせる。従って、一方のステージに載置されたワークに対する処理と他方のステージに載置されたワークに対する処理とが互いに干渉することなく、ステージ毎に独立して処理されるので、ワーク処理の生産性を向上させることができる。

［適用例２］上記適用例にかかる液滴吐出装置の前記制御部では、前記一方のステージの最終走査中に、前記他方のステージに載置された前記ワークに対する前記異物の検出を行うことを特徴とする。

この構成によれば、他方のステージに載置されたワークの異物検出は、一方のステージの最終走査中に行われるため、互いのワークの処理の干渉を防止することができる。

［適用例３］上記適用例にかかる液滴吐出装置の前記制御部では、前記一方のステージの最終走査中に、前記他方のステージに載置された前記ワークに対する前記異物の検出を行うと共に、前記他方のステージに載置された前記ワークを描画開始ポジションに移動させることを特徴とする。

この構成によれば、一方のステージの最終走査中に、他方のステージに載置されたワークの異物検出が行われる。そして、一方のステージは、ワーク給材ポジションに移動され、他方のステージは、異物検出を行うと共に描画開始ポジションに移動される。従って、液滴が吐出される直前に異物検出が行われるため、描画時における異物付着よる不具合の発生を低減させることができる。

液滴吐出装置の構成を示す斜視図。 液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図。 液滴吐出装置の電気的構成を示すブロック図。 液滴吐出装置の制御方法を示す説明図。 液滴吐出装置の制御方法を示す説明図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材ごとに縮尺を異ならせて図示している。

（液滴吐出装置の構成）
まず、液滴吐出装置の構成について説明する。液滴吐出装置は、ワークに向けて機能液が液滴として吐出される液滴吐出ヘッドと、平面視において、前記液滴吐出ヘッドの両側のそれぞれに配置され、前記ワークが載置されるステージと、各前記ステージを前記液滴吐出ヘッドに対して相対的に走査させる走査部と、前記ステージ上に載置された前記ワークに付着した異物を検出する異物検出部と、一方の前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対的に走査させている間に、他方の前記ステージに載置された前記ワークに付着した前記異物を検出させる制御部と、を備えたものである。図１は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、液滴吐出装置１は、ワークＷａ，Ｗｂを載置する第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂを備えている。ワークＷａ，Ｗｂは、例えば、液晶表示装置を構成する透光性基板等である。平板状の基台１４の上面には、その長手方向（Ｙ方向）に沿って２本のガイドレール１５が互いに平行となるように延設されている。そして、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂは、ガイドレール１５によって同一の一次元軌道上を往復移動自在に支持されており、リニアモーター等により構成された第１及び第２ステージ駆動部１４２ａ，１４２ｂ（図３参照）によってそれぞれ駆動される。また、基台１４の上面には、ガイドレール１５に平行して主走査位置検出装置１６が配置され、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂの位置が計測できるようになっている。

基台１４のＹ方向における中央部には、一対の支持台８ａ，８ｂが立設され、その一対の支持台８ａ，８ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材９が架設されている。案内部材９の上側には、吐出する機能液を供給可能に収容する収容タンク１０が配設されている。案内部材９の下側には、Ｘ方向に延びるガイドレール２１が延設されている。そして、キャリッジ１８が、ガイドレール２１によって往復移動自在に支持されており、リニアモーター等により構成されたキャリッジ駆動部１４３（図３参照）によって駆動される。

キャリッジ１８の下面側には、液滴吐出ヘッド２４が設けられている。図２は、液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図である。図２に示すように、液滴吐出ヘッド２４は、ノズルプレート３０を備え、ノズルプレート３０には、ノズル３１が形成されている。そして、各ノズル３１に対応してキャビティ３２が形成されている。そして、キャビティ３２には、機能液が供給されるように構成されている。

キャビティ３２には、上下方向（Ｚ方向：縦振動）に振動して、キャビティ３２内の容積を拡大または縮小させる振動板３４と、上下方向に伸縮して振動板３４を振動させる加圧手段としての圧電素子３５が配設されている。そして、圧電素子３５を制御駆動するための駆動信号を受けると、圧電素子３５が伸張することにより、振動板３４によってキャビティ３２内の容積が縮小される。その結果、ノズル３１から縮小した容積分の機能液が液滴３６として吐出される。なお、本実施形態の液滴吐出ヘッド２４では、加圧手段として、縦振動型の圧電素子３５を用いたが、特に、これに限定されず、例えば、下電極と圧電体層と上電極とを積層形成した撓み変形型の圧電素子を用いてもよい。また、加圧手段として、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用してもよい。さらには、発熱体を用いてノズル内に泡を発生させ、その泡によって機能液を液滴として吐出させる構成を有する液滴吐出ヘッドであってもよい。

液滴吐出装置１は、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂに上に載置されたワークＷａ，Ｗｂに付着した異物を検出する第１及び第２異物検出部８１，８２を備えている。

第１異物検出部８１は、レーザー光源を有する投光部１０１ａと、レーザー光を受光する受光部１０１ｂ等で構成されている。本実施形態では、基台１４のＸ方向の両側に支柱９１ａ，９１ｂが配置され、支柱９１ａに投光部１０１ａが設けられている。支柱９１ｂであって、投光部１０１ａに相対向した位置に受光部１０１ｂが設けられている。そして、投光部１０１ａからワークＷａの上面に沿うように所定の光量を有する検出光Ｌ１を出射させる。そして、受光部１０１ｂでは、検出光Ｌ１を受光させて、その受光量を検出する。そして、例えば、ワークＷａの上面に異物が付着している場合には、その異物によって検出光Ｌ１が遮断され、受光部１０１ｂで受光する受光量が低下する。また、ワークＷａの下面に異物が付着している場合には、異物が付着している近辺のワークＷａが第１ステージ１２ａに対して浮き上がった状態となることから、その浮き上がった部分によって、検出光Ｌ１が遮断され、受光部１０１ｂの受光量が低下する。このように、レーザー光の受光量によって、異物の有無（検出）を判断することができる。

第２異物検出部８２は、レーザー光源を有する投光部１０２ａと、レーザー光を受光する受光部１０２ｂ等で構成されている。本実施形態では、基台１４のＸ方向の両側に支柱９２ａ，９２ｂが配置され、支柱９２ａに投光部１０２ａが設けられている。支柱９２ｂであって、投光部１０２ａに相対向した位置に受光部１０２ｂが設けられている。そして、投光部１０２ａからワークＷｂの上面に沿うように所定の光量を有する検出光Ｌ２を出射させる。そして、受光部１０２ｂでは、検出光Ｌ２を受光させて、その受光量を検出する。なお、ワークＷｂに付着した異物の有無の判断については、第１異物検出部８１と同様なので説明を省略する。

液滴吐出装置１は、液滴吐出ヘッド２４から吐出される液滴を検査する検査ユニット７０を備えている。検査ユニット７０は、移動テーブル７１を備え、移動テーブル７１が、ガイドレール１５によって第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂと同一の一次元軌道上を往復移動自在に配置されている。そして、リニアモーター等により構成された移動テーブル駆動部１４４（図３参照）によって駆動される。

移動テーブル７１の上面には、検査台７２が設置されている。検査台７２は、Ｘ方向に沿って長く延び、その上面に、被検出紙Ｐが配置されている。検査台７２に配置した被検出紙Ｐは、検査台７２が液滴吐出ヘッド２４の直下に案内された時に、液滴吐出ヘッド２４の各ノズル３１から吐出された液滴３６が着弾されるようになっている。

移動テーブル７１の上面であって検査台７２に隣接した位置には、フラッシング回収台７３が並設されている。フラッシング回収台７３の受け口７３ａは、各フラッシング回収台７３が対応するキャリッジ１８の直下に案内された時に、キャリッジ１８の液滴吐出ヘッド２４の各ノズル３１から液滴３６が吐出され（フラッシングされ）た場合に、その液滴３６を受け止め、収容するようになっている。

移動テーブル７１の上面であって並設されたフラッシング回収台７３に隣接した位置には、重量測定ユニット７４が並設されている。重量測定ユニット７４は、対応するキャリッジ１８の直下に案内された時に、各キャリッジ１８の液滴吐出ヘッド２４の各ノズル３１から吐出された液滴３６が着弾し、その重量を計測するようになっている。

（液滴吐出装置の電気的構成）
次に、液滴吐出装置の電気的構成について説明する。図３は、液滴吐出装置の電気的構成を示すブロック図である。液滴吐出装置１には、装置全体を制御する制御部３８を備えている。制御部３８は、指令部１３０と駆動部１４０とを備え、指令部１３０は、ＣＰＵ１３２、記憶手段としてのＲＯＭ１３３，ＲＡＭ１３４および入出力インターフェイス１３１からなり、ＣＰＵ１３２が入出力インターフェイス１３１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４のデータに基づき処理し、入出力インターフェイス１３１を介して駆動部１４０へ制御信号を出力する。ＣＰＵ１３２は、例えば、ＲＯＭ１３３に記憶されたプログラムソフトに従って、ワークＷａ，Ｗｂの表面の所定位置に機能液を液滴吐出するための制御を行うものである。

駆動部１４０は、ヘッド駆動部１４１、第１及び第２ステージ駆動部１４２ａ，１４２ｂ、キャリッジ駆動部１４３、移動テーブル駆動部１４４、メンテ駆動部１４５、第１及び第２異物検出駆動部１４６ａ，１４６ｂ等から構成されている。そして、指令部１３０の制御信号により、ヘッド駆動部１４１は、液滴吐出ヘッド２４を制御し、第１及び第２ステージ駆動部１４２ａ，１４２ｂは、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂを制御し、キャリッジ駆動部１４３は、キャリッジ１８を制御し、移動テーブル駆動部１４４は、移動テーブル７１を制御し、メンテ駆動部１４５は、検査ユニット７０を制御し、第１及び第２異物検出駆動部１４６ａ，１４６ｂは、第１及び第２異物検出部８１，８２を制御する。

（液滴吐出装置の制御方法）
次に、液滴吐出装置の制御方法について説明する。図４及び図５は、液滴吐出装置の制御方法を示す説明図である。なお、説明を容易にするため、検査ユニット７０を省略して図示している。

まず、図４（ａ）に示すように、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂを初期ポジションＨｐａ，Ｈｐｂに配置させる。初期ポジションＨｐａ，Ｈｐｂは、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂに対してワークＷａ，Ｗｂを載置或いは排除するためのポジションである。そして、図示しないワーク搬送ロボットを駆動させ、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂ上のそれぞれにワークＷａ，Ｗｂを載置させる。その後、ワークＷａ，Ｗｂのアライメントを行わせる。なお、ワークＷａとワークＷｂとを同時期に載置する必要はなく、ワークＷａを載置した後に、ワークＷｂを載置してもよい。

次に、ワークＷａに対する異物の付着の有無を検出させる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、第１ステージ１２ａを初期ポジションＨｐａから第２ステージ１２ｂが配置された方向へ移動させることにより、ワークＷａが第１異物検出部８１の投光部１０１ａと受光部１０１ｂの間を移動して異物の検出が行われる。詳細には、ワークＷａが第１異物検出部８１の投光部１０１ａと受光部１０１ｂの間を移動する期間中において、投光部１０１ａから検出光Ｌ１を出射させ、受光部１０１ｂに検出光Ｌ１を受光させる。これにより、その受光量が検出される。そして、検出された受光量が、所定の受光量に達した場合には、ワークＷａに対する異物付着無しと判断される。一方、検出された受光量が、所定の受光量に達しない場合には、ワークＷａに対する異物付着有りと判断される。異物付着無しと判断された場合には次のステップに移行される。一方、異物付着有りと判断された場合には、第１ステージ１２ａを初期ポジションＨｐａに移動させ、第１ステージ１２ａからワークＷａを排除する等の処理を行う。

次いで、図４（ｃ）に示すように、第１ステージ１２ａをさらに第２ステージ１２ｂの方向に移動させ、ワークＷａを描画開始ポジションＤｐに配置させる。描画開始ポジションＤｐは、ワークＷａと液滴吐出ヘッド２４とを相対的に走査させながら液滴吐出を開始するポジションである。

次いで、図５（ｄ）に示すように、液滴吐出ヘッド２４と第１ステージ１２ａとを複数回相対的に走査させながら、液滴吐出ヘッド２４から機能液を液滴として吐出させ、ワークＷａ上に機能液を付着させる。

そして、第１ステージ１２ａの最終走査中に、第２ステージ１２ｂに載置されたワークＷｂの異物の検出を行う。本実施形態では、図５（ｅ），（ｆ）に示すように、第１ステージ１２ａの最終走査では、第１ステージ１２ａを初期ポジションＨｐａに移動させるとともに、第２ステージ１２ｂに載置されたワークＷｂの異物の検出を行う。具体的には、第１ステージ１２ａを描画開始ポジションＤｐから初期ポジションＨｐａへ移動させる間に、第２ステージ１２ｂを初期ポジションＨｐｂから描画開始ポジションＤｐに移動させることにより、ワークＷｂが第２異物検出部８２の投光部１０２ａと受光部１０２ｂの間を移動して異物の検出が行われる。詳細には、ワークＷｂが第２異物検出部８２の投光部１０２ａと受光部１０２ｂの間を移動する期間中において、投光部１０２ａから検出光Ｌ２を出射させ、受光部１０２ｂに検出光Ｌ２を受光させる。これにより、その受光量が検出される。そして、検出された受光量が、所定の受光量に達した場合には、ワークＷｂに対する異物付着無しと判断される。一方、検出された受光量が、所定の受光量に達しない場合には、ワークＷｂに対する異物付着有りと判断される。異物付着無しと判断された場合には次のステップに移行される。一方、異物付着有りと判断された場合には、第２ステージ１２ｂを初期ポジションＨｐｂに移動させ、第２ステージ１２ｂからワークＷｂを排除する等の処理を行う。

そして、液滴吐出ヘッド２４と第２ステージ１２ｂとを複数回相対的に走査させながら、液滴吐出ヘッド２４から機能液を液滴として吐出させ、ワークＷｂ上に機能液を付着させる。また、ワークＷｂが描画を行っている間に、初期ポジションＨｐａに移動されたワークＷａを第１ステージ１２ａから除材して、新たなワークＷａを第１ステージ１２ａ上に載置する。そして、第２ステージ１２ｂの最終走査中に、第２ステージ１２ｂを初期ポジションＨｐｂに移動させるとともに、第１ステージ１２ａに載置されたワークＷａの異物の検出を行う（図４（ｂ）参照）。以降、所定量のワークＷａ，Ｗｂの描画処理が終了するまで、上記のステップを繰り返し行う。

なお、上記の説明では、第１ステージ１２ａに載置されたワークＷａから異物の検出を開始したが、第２ステージ１２ｂに載置されたワークＷｂから異物の検出を開始し、ワークＷｂの描画を先に行ってもよい。

従って、上記の実施形態によれば、以下に示す効果がある。

（１）液滴吐出ヘッド２４と第１ステージ１２ａとを相対的に走査させている間に、他方の第２ステージ１２ｂに載置されたワークＷｂの異物検出を行う。従って、第１ステージ１２ａに載置されたワークＷａに対する処理と第２ステージ１２ｂに載置されたワークＷｂに対する処理とが互いに干渉することがない。また、同一ワークに対しては異物検査処理と液滴吐出処理の並列処理を行う必要がないので、ワーク処理の生産性を向上させることができる。

（２）第１ステージ１２ａの最終走査中に、第２ステージ１２ｂに載置されたワークＷｂの異物検出を行う。そして、ワークＷｂの異物検出を行うと共に、ワークＷｂを描画開始ポジションＤｐに移動させた。従って、描画の直前に異物検出が行われるため、描画時における異物付着よる不具合の発生を低減させることができる。

なお、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が挙げられる。

上記実施形態では、異物検出部８１，８２を固定し、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂを移動させて異物の検出を行ったが、これに限定されない。例えば、異物検出部８１，８２をＹ軸方向に移動可能に配置し、異物検出部８１，８２を移動させながら異物の検出を行ってもよい。このようにしても上記同様の効果を得ることができる。さらに、上記実施形態では、第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂのそれぞれに異物検出部８１，８２を対応させたが、これに限定されない。一つの異物検出部をＹ軸方向に移動可能に配置して、一つの異物検出部で第１及び第２ステージ１２ａ，１２ｂに対応させてもよい。このようにしても上記同様の効果を得ることができる。

１…液滴吐出装置、１２ａ…第１ステージ、１２ｂ…第２ステージ、２４…液滴吐出ヘッド、３８…制御部、８１…第１異物検出部、８２…第２異物検出部、１０１ａ，１０２ａ…投光部、１０１ｂ，１０２ｂ…受光部。

Claims (3)

1. ワークに向けて機能液が液滴として吐出される液滴吐出ヘッドと、
   平面視において、前記液滴吐出ヘッドの両側のそれぞれに配置され、前記ワークが載置されるステージと、
   各前記ステージを前記液滴吐出ヘッドに対して相対的に走査させる走査部と、
   前記ステージ上に載置された前記ワークに付着した異物を検出する異物検出部と、
   一方の前記ステージと前記液滴吐出ヘッドとを相対的に走査させている間に、他方の前記ステージに載置された前記ワークに付着した前記異物を検出させる制御部と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置において、
   前記制御部では、
   前記一方のステージの最終走査中に、前記他方のステージに載置された前記ワークに対する前記異物の検出を行うことを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項２に記載の液滴吐出装置において、
   前記制御部では、
   前記一方のステージの最終走査中に、前記他方のステージに載置された前記ワークに対する前記異物の検出を行うと共に、前記他方のステージに載置された前記ワークを描画開始ポジションに移動させることを特徴とする液滴吐出装置。

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