JP2022168996A - インクジェット式印刷装置及び印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本件発明は、プリント配線基板のインクジェットヘッド式印刷装置及び印刷方法においてインク吐出の位置制御の精度をさらに高めることより高精度な回路パターンを基板上に形成することができる印刷技術を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッドが吐出作動中、かつＸ軸方向に移動中において、インクジェットヘッドの移動機構はカメラによって取得された位置情報に基づいて基板の所定位置にインクを吐出するようにインクジェットヘッドをＹ軸方向にも制御するように動作するように構成される。これによってより高精度な回路パターンを基板上に形成することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット式の装置を用いて高い精度でパターンを基板上に形成することができる膜形成に関し、より詳細には、ワーク（被印刷物、基板等、たとえば表面上に導体回路を備えたプリント配線板）のためのインクジェット式印刷装置及び印刷方法に関する。

このインクジェット方式の印刷装置は、載置台（ステージ）上に位置決めされて載置されたワークの表面にインクジェットヘッドからのインクの吐出を制御しつつＸ方向（横方向）及びこれと垂直方向に延びるＹ方向（縦方向）に移動させることによってワーク上に所定の回路パターン、すなわち、設計仕様通りの回路パターンが印刷されて、形成されるように構成されなければならない。

この場合、設計通りの精密な回路パターンを形成するためには、印刷装置のインクジェットヘッドから吐出されるインク付着の精度、とりわけ付着位置の精度を高性能に維持することが極めて重要な要素となる。

インクの付着位置を高精度に制御するため、特許文献１には、基板をインクジェット印刷装置の付着台ステージ上に固定し、基板の外周領域に形成された位置決めマークを検出手段で検出し、検出手段からの位置決めマークの位置情報に基づき吐出ヘッドおよび載置台の少なくとも一方の位置を補正し、また載置台上に設定された位置決めマークの検出時の焦点距離に基づき、吐出ヘッドと基板との間の距離を補正し、基板の吐出領域内における所定の領域に吐出ヘッドから吐出されたインクを塗布するようにした装置が開示されている。

特開２００２－３４７２３８号

印刷装置のインクジェットヘッドからの吐出位置の位置補正が必要となる理由として、印刷装置を組み立てた場合、その組立てられた印刷装置ごとに、固有の動作特性がそれぞれ微妙に異なってくることによる。例えば、それぞれの印刷装置におけるボールネジの剛性、ボールネジのあそび等、装置の組み付け形態がそれぞれ微妙に異なることにより、印刷装置が動作した場合においてその装置固有のローリングやヨーイングが異なって生じる影響により、副走査方向（インクジェットヘッドの移動方向（Ｘ方向）に対する垂直な方向（Ｙ方向））にも微妙な位置ずれが発生する。

インクの吐出位置の調整に関連して特許文献１には、以下の開示がある。
「基板２の外周領域５に形成された位置決めマークであるリニアスケール４を、検出手段であるＣＣＤカメラ８で検出できるように設定する。次いで、塗布領域３の所定の位置がインクの吐出位置となるように、吐出ヘッド７の吐出位置の確認を行い、吐出ヘッド７からのインクの吐出を開始する。所定の塗布領域への塗布を行った後、吐出を停止する。そして次の吐出位置へ吐出ヘッド７をステージに対して相対的に移動させて、次の吐出を開始する。（特許文献１、段落番号［００４４］）
すなわち、特許文献１の開示によれば、インクジェット吐出開始座標を指定し、その位置情報に基づいて補正するようになっている。しかし、インクジェットヘッドのＹ方向の位置補正に関しては、１つのノズル幅分の印刷と次のノズル幅分の印刷との位置との間での補正はリニアスケールを用いて行うようになっているが、インクジェットヘッドの動作中、とりわけＸ方向へ移動中（印刷中）の位置補正については開示されておらず、また、そのような補正が可能な構成にもなっていない。

この結果、特許文献１に開示された印刷装置ではインクジェットヘッドがＸ方向に移動中（印刷中）における位置補正、とりわけＹ方向の位置補正を行うことができないため、インクジェットヘッドの吐出位置精度を向上させるには限界がある。

本件発明は、インクジェットヘッド式印刷のヘッドの吐出位置制御においてにこのような従来技術の技術的な限界に鑑み、吐出ヘッドの位置制御の精度をさらに高めることができる印刷装置及び印刷方法に関するものであって、インクジェットヘッドの高度な位置補正制御、とりわけ、インクジェットヘッドが、Ｘ方向へ移動中（印刷中）において、そのＹ方向の位置補正を可能とし、これによってより高精度な印刷、例えば回路パターン等を形成できる高精度の基板上での印刷技術を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本件発明にかかるインクジェットヘッド式印刷装置は、以下のように構成される。

本件発明の一つの態様においてはインクジェットヘッドからインクを吐出して基板上で所定の印刷動作を行うためのインクジェット式印刷装置において、
前記基板を位置決めして配置する載置台と、
該載置台上に配置された前記基板を撮像することにより、前記基板上の位置を示す位置情報を取得する、前記インクジェットヘッドと一体的に移動可能なカメラと、
前記カメラによって取得された位置情報に基づいて前記インクジェットヘッドを前記基板上においてＸ軸方向及びＹ軸方向への移動を制御する移動制御機構と、を備え、
前記インクジェットヘッドが吐出作動中、かつＸ軸方向に移動中において、前記移動制御機構は前記カメラによって取得された位置情報に基づいて前記基板の所定位置にインクを吐出するように前記インクジェットヘッドをＹ軸方向にも制御するように動作する、インクジェット式印刷装置が提供される。

好ましい態様では、Ｘ方向に移動中（印刷中）のＹ軸方向の制御動作は、個別の印刷装置ごとの補正データを作成し、作成された個別の印刷装置ごとの補正データに基づいて、Ｙ方向の位置補正を行う。本発明は、このＸ方向に移動中（印刷中）のＹ軸方向の制御操作によってインクジェットヘッドの噴射精度をさらに向上させている。

本件発明の好ましい態様では、前記Ｘ方向及びＹ方向に等間隔で延びる複数の直線が描かれた基準マスクと、
前記基準マスク上の前記複数の直線の交点のそれぞれの座標を前記位置情報における基準マークとして記憶する記憶部をさらに備え、
該記憶部は、前記基準マスクを位置決めして前記載置台上に配置して、前記移動制御機構により、前記インクジェットヘッドを移動させつつ前記基準マスク上の前記交点を撮像することによって得られた前記交点の座標を前記位置情報における前記基準マークの補正データとして記憶するように構成されており、
前記移動制御機構は前記補正データに基づいて前記インクジェットヘッドをＹ軸方向に制御するように構成されていることを特徴とするインクジェット式印刷装置が提供される。

補正データの作成に当たり、本件発明では、基準マスクという特別の要素を用いて補正データを取得するように構成している。

別の好ましい態様では、インクを吐出しつつ移動するインクジェットヘッドを用いて基板上で所定の印刷動作を行うためのインクジェット式印刷方法において、
Ｘ方向とＹ方向に等間隔で延びる複数の直線を描いた基準マスクを用意し、
前記基準マスクの前記複数の直線のそれぞれの交点の位置情報を基準マークとして記憶し、
前記基準マスクを印刷装置の載置部に位置決めして載置し、
前記インクジェットヘッドをカメラと一体的に移動させながら、前記それぞれの交点を前記カメラにより撮像してそれぞれの交点の位置情報を取得し、
前記それぞれの交点にかかる基準マークの位置情報からのずれを示す補正データを取得し、
前記インクジェットヘッドが前記基板上にインクの吐出動作中で、かつＸ方向に前記基板上を移動中において、前記インクジェットヘッドの移動制御機構が、前記補正データに基づいて前記インクジェットヘッドの位置をＹ軸方向に補正する、段階を備えたことを特徴とするインクジェット式印刷方法が提供される。

好ましい態様では、前記基準マークからのずれに対応したそれぞれの交点の位置情報にかかる前記補正データを格納した補正テーブルを作成する段階をさらに備えた、ことを特徴とするインクジェット式印刷方法が提供される。

本件発明では、実際にインクジェットヘッドを移動制御して回路パターンを形成する前の段階において、予めインクジェットヘッドのずれの量を計測し、予測するための工程を組み込んでいる。

そして、インクジェットヘッドが実際に基板に対して回路パターンを印刷するための吐出動作を行った場合において、該補正データを用いて理論値からのずれを修正するようにしている。

基準マスクは石英ガラス等の熱膨張率の小さな材料から作成される。

基準マスクにはＸ方向及びＹ方向に等間隔で延びる複数の直線が描かれておりこれによって基準マスク上には格子状の模様が形成される。

まず、第１段階として、前記基準マスク上の格子状の模様の交点の位置、すなわち、上記複数の直線の交点のそれぞれの座標を基準マークの位置情報として記憶する。

この場合、それぞれの基準マークの座標は、印刷装置のインクジェットヘッドと一体となって可動するカメラの焦点（中心）と一致するものとして取り扱われるようになっている。

次に、回路パターンの印刷対象となる基板と同様に基準マスクを実際に印刷装置の載置台に取りつける。この場合、基準マスクは、描かれたＸ方向の直線が載置台のＸ軸に対して正確に平行になるように、回路パターンを印刷する基板と同様のやり方で取り付けられる。この理由は、基準マスクが載置台に対して傾いた状態で取り付けられた場合には、Ｘ方向及びＹ方向ともに歪んだ状態で位置の補正データが取得されることになるからである。

そして、基板上において実際の印刷動作と同様に、印刷装置のインクジェットヘッド及びカメラを移動させて、基準マスクに描かれた直線の交点がカメラの焦点（中心）と一致させた状態で撮像する。

この場合、実際に基板上で印刷動作を行う場合と同様のインクジェットヘッドの移動制御を行う。すなわち、基準マスク上をインクジェットヘッドが、Ｘ方向の直線に沿って次のＹ方向の直線との交点を目指すように移動制御する。１つの交点を通過すると次の交点を目指してＸ方向にさらに移動させる。この基準マスクの基端側から末端側に向けて移動制御動作を繰り返しながら、それぞれの交点の座標を撮像する。

そして、それぞれの撮像位置における、複数の直線からなる格子状の模様の交点の位置、すなわち、上記複数の直線の交点のそれぞれの座標位置を、基準マークからのずれの量（距離）にかかる位置情報を補正データとして記憶する。最終的に、それぞれの基準マークからのずれの量を示すそれぞれの位置情報にかかる補正データを整理して補正テーブルを作成する。

したがって、補正テーブルには、基準マスクのそれぞれの基準マークと関係づけられたそれぞれの補正データがＸＹ座標で示される形で記憶されている。

インクジェットヘッドが基板上を回路パターンの形成のためにＸ方向に移動中（印刷中）において、補正テーブルに格納された補正データに基づいて、インクジェットヘッドを基板上においてＹ方向にも制御する動作について説明する。

本件発明にかかるインクジェット式印刷装置では、基板上へのインク吐出を行う場合、補正テーブルに記憶されている補正データに基づいて、インクジェットヘッドを移動制御機構により基板上の基端（一端）側の所定の吐出開始位置まで移動させ、所定の条件が整い次第、インクジェットヘッドは基板上にインクの吐出を開始する。

インクジェットヘッドは、インクの吐出開始と同時に基板の基端（一端）側から末端（他端）側に向けて予め設定されたＸ軸に沿って移動する。この場合、インクジェットヘッドは所定のインク吐出動作を継続しながら、基準マークからのずれの量（距離）にかかる位置情報を補正データに基づいてＸ方向の直線に沿って補正テーブルの格子模様において、次のＹ方向の直線との交点を目標点として目指すように移動制御される。

この場合、補正テーブルにおける基準マークからの位置のずれ量（基準マークからの距離）を踏まえた補正データの座標において直線の交点がカメラの焦点（中心）と一致する点を目標点とする。

そして、Ｘ方向の同一直線上において１つの交点（目標点）を通過すると次の交点（目標点）を目指してＸ方向にさらに移動させる。この動作を繰り返して、インクジェットヘッドが基板の基端（一端）側から末端（他端）側に向けて予め設定されたＸ軸に沿って移動するように制御する。

この場合、本件発明においては、上記したようにインクジェットヘッドはＸ方向の移動を継続させながら、インクジェットヘッドと一体的に移動するカメラによって取得された各目標点の補正データに基づく座標にかかる位置情報に基づいてＹ方向への移動制御を平行して行う。

補正データは、Ｘ方向及びＹ方向の両方のずれ量（距離）を含んでいるので、上記目標点への移動制御はＸ方向の移動中におけるＹ方向の補正も含まれることになる。

従って、本発明においては、Ｘ方向に移動中（印刷中）において、補正テーブルに記憶されている補正データに基づいて、インクジェットヘッドをＹ方向にも移動制御することになる。

そして、インクジェットヘッドが基板の末端（他端）側の所定位置に到達したとき、インクジェットヘッドからのインクの吐出は一旦停止される。

これによって、Ｘ方向の所定の移動ラインに沿った基板の一端から他端への連続的なインク吐出動作を伴うジェットノズルの移動が完了すると、基板上にはインクジェットノズル幅分の一筋の帯状の回路パターンが形成される。

この一回の一筋の帯状の回路パターンの形成動作の後、基板の末端（他端）側に止まった状態で、インクジェットノズルは、インクの吐出巾分だけＹ方向（例えば、基板のＹ方向に１つの格子巾分）に移動させられ、基板の末端（他端）側の所定の位置において位置決めされる。

そして、Ｙ軸方向に隣接した次のＸ方向に延びる一筋の帯状の回路パターンの形成動作を行う。この場合においても、前回同様に所定の吐出開始位置まで移動させ、所定の条件が整い次第、インクジェットヘッドはインクの吐出を開始する。

今度は、回路パターン形成方向が逆になる。すなわち、インクの吐出開始と同時にインクジェットヘッドは、今度は前回の移動方向とは反対方向の、基板の末端（他端）側から基板の基端（一端）側に向けてＸ方向への移動及びインクの吐出を開始する。そして、前回同様にインクの吐出開始と同時にインクジェットヘッドを上記末端（他端）側から上記基端（一端）側に向けて予め設定された位置からのＸ方向の移動を開始し、その移動を継続する。この場合においても、上記したようにインクジェットヘッドはＸ方向の移動を継続しながら、通過する各基準マークに対する補正データを踏まえた位置情報に基づいてＹ方向への位置制御を平行して行う。

このようなインクの吐出を行いながらの基端（一端）と末端（他端）との間のＸ方向の往復移動、かつこのＸ方向の移動と平行したＹ方向への位置制御、そして一筋の帯状の回路パターン形成後インクの吐出巾分のＹ方向への移動を伴う一連のインクジェットヘッドの動作は、基板上に所定の回路パターンの形成が完了するまで繰り返される。

上記のインクジェットヘッドの移動制御及びをインクの吐出動作の開始、停止を繰り返し、最終的に基板上の所望の回路パターン形成（印刷）予定領域においてすべてのインクの液滴の付着及びインクの液滴を硬化させるという一連の動作を終えることによって基板上におけるインクジェット方式での回路パターン形成が完了する。

なお、上記の場合には、インクジェットヘッドを基板に対して吐出動作をさせながらＸ方向に往復移動させるように構成しているが、必ずしもこのようにする必要はなく、基端から末端へのＸ方向の移動によって一筋の吐出領域が基板上に形成された場合において吐出動作を停止すると同時に基端側に戻すように構成することもできる。

すなわち、一般的には単方向印刷（例えばインクジェットヘッドが右方向に移動中の場合にのみ印刷動作を行う）が主流であるが、上記のような双方向印刷時（ヘッドが右方向、左方向のどちらの方向の移動中にも印刷を行う）にも本発明は機能する。

また、インクジェットヘッドを移動させるのではなく、基板を移動させる構成とすることも可能である。上記一筋の帯状の回路パターンの形成後のＹ方向への移動は、インクジェットヘッド又は載置台の何れかを相対的に移動制御することによって位置決めすることができる。

本発明の重要な要素の一つとして、インクジェットヘッドと基板とを相対移動させながら基板上に所定計画のインク噴射を行う場合において、インクジェットヘッドの移動方向に対して直角方向の吐出位置補正を行うことによってインク吐出精度を改善できることが上げられる。

この場合、基準マークからのずれの量（距離）は必要な補正量であるが、その位置ずれ量（必要な補正量）はそれぞれの基準マークの位置（Ｘ方向及びＹ方向の位置）ごとに異なる。加えて、上記したように組立てられた印刷装置ごとに、固有の動作特性がそれぞれ微妙に異なるため、使用する印刷装置ごとに補正量が変化する。

例として、インクジェットヘッドと基板との間の相対移動中において位置ずれ量が数十μｍ単位で基板の基端から中央部に向かって徐々に増大し、中央部から末端部に向けて徐々に減少していくことがある。いわば弓なり状に変化する場合がある。また、基板の基端から末端にかけてS字状に位置ずれ量が変化する場合もある。本発明では基準マークの位置情報とこの基準マークの位置に対応する位置ずれ量、基準マスクを用いて事前に検証し位置補正情報として補正テーブルを作成して装置に記憶させるように構成している。

そして、個別の印刷装置の補正量の変化を踏まえてインクジェットヘッドと基板との間の相対移動方向とは直角方向の補正を行うようにしている。

本発明によれば、インクジェットヘッドがＸ方向に移動中（印刷中）においても、Ｙ方向の位置補正を行うように構成されているので、インクジェットヘッドの高度な位置制御を可能なる。この精度の高いインクヘッドの位置制御により高精度の印刷動作を基板上で展開することができ、精度の高い印刷物を提供することができる。

インクジェット式印刷装置の一部正面図である。 インクジェット式印刷装置の一部平面図である。 インクジェットヘッドの概略平面図である。 インクジェット方式の膜形成装置の制御関係を示すブロック図である。 予め印刷装置に記憶されている基準マスクの基準マークの位置を示す図であって、いわば仮想的な基準マスクの平面図である。 実際にインクジェットヘッドの載置台に装着される基準マスクの例を示す平面図である。 インクジェットヘッドが基板上で移動（印刷）する場合（横軸）においてインクジェットヘッドと基準マークとの位置ずれの変化（縦軸）の全体的な傾向の例を示す図である。 は、インクジェットヘッドと基板との間で位置補正を行わなかった場合の基準マークからの位置ずれ量を示すグラフである。 はそれぞれの基準マークの位置における補正量を示すグラフである。 は、それぞれの基準マークの位置において補正テーブルを用いて補正した後の位置ずれの量を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

ＵＶ硬化型インクを使用したインクジェット式印刷装置の構成について説明する。

図１に、インクジェット方式による印刷装置１０の一部正面図を示す。また、印刷装置の主な構成について説明する。

印刷装置１０は印刷の対象となるプリント配線用の基板（ワーク）１を固定する載置台１１を備える。

図２に、インクジェット方式による膜形成装置すなわち印刷装置１０の一部平面図を示す。図３は、インクジェットヘッドすなわちインク吐出ヘッドの概略平面図である。図３に示すように、本例では、インク吐出ヘッド６上においてインクヘッドノズル５は図示しているように縦方向に並列して２列に配置され、一方のノズルが他方のノズル間にそれぞれが互い違いに位置するように配列されている。

図４は、印刷装置１０のための制御部２０との関係を形成概略的に示すブロック図である。インクジェット方式による印刷装置１０は、例えば、印刷の対象となるプリント配線板すなわち基板（ワーク）１を固定する１１と、インクジェットヘッド６や硬化部１８をＸ方向に移動させるＸ軸ボールネジ１２、Ｘ軸リニアガイド１４、Ｘ軸モータ１６や、載置部をＹ方向に移動させるＹ軸ボールネジ１３、Ｙ軸リニアガイド１５、Ｙ軸モータ１７等から構成される移動機構部２５および移動動作を制御する移動制御部２４と、インクジェットヘッド（インクを吐出して付着させる吐出部）６と、プリント配線板１に付着したインクをＵＶ照射等により硬化させる硬化部１８と、各駆動部やインクの吐出を制御する吐出制御部２３から構成される。

回路パターンを印刷するための基板１は、印刷装置１０の載置台１１に固定される。固定方法としては真空吸着方式等があげられる。

インクジェットヘッド６には、図３に示すように配置で多数のインクジェットノズル５が設けられており、基板１に対してインクジェットヘッド６を相対的に移動させながら、インクジェットノズル５からインクの液滴を吐出して基板１上に回路パターンを構成する膜の形成すなわち、印刷を行う。

硬化部１８として、ＵＶ硬化装置１８ａ及び１８ｂが、インクジェットヘッド６と連動して移動するようにインクジェットヘッド６の移動の進行方向の上流側と下流側の両側に取り付けられている。

本発明の実施例では、インクジェットヘッド６のＸ方向への移動中（印刷中）におけるＹ方向の位置補正を行うことが可能となるようにしている。

本発明の実施例では、回路パターン形成を行う前の準備として回路パターン形成用データを作成してデータベース２１に収納しておく。回路パターン形成用データは、回路パターン形成データ編集ソフトウェアに設計データを読み込ませることで作成することが可能である。設計データには様々なフォーマットが存在するが、ガーバーデータやＤＸＦデータ、ＯＤＢ＋＋データなどがあげられる。回路パターン形成用データには回路パターン形成する絵柄の情報や、アライメントマーク等の情報が含まれている。アライメントマークは、位置合わせ用のマークで、回路パターン形成時にワークの位置（座標）をカメラ２６で確認し、位置補正や伸縮補正、回転補正を行うために使用される。

本発明の実施例においては、実際のワーク（基板）１上に回路パターンを形成する印刷動作を実行する前に、個別の印刷装置ごとに、まず補正データとりわけY方向の補正を高精度に行うための補正データを作成する作業を行う。

この理由は上記したように印刷装置は、同じ構成部品を用いて同じ工程により組み立てた場合においても、その組立てられた印刷装置ごとに、個々の動作特性がそれぞれ微妙に異なってくることによる。例えば、それぞれの印刷装置におけるボールネジの剛性、ボールネジのあそび等、装置の組み付け形態がそれぞれ微妙に異なることにより、印刷装置が動作した場合においてその装置固有のローリングやヨーイングが異なって生じる影響により、副走査方向（インクジェットヘッドの移動方向（Ｘ方向）に対する垂直な方向（Ｙ方向））にも微妙な位置ずれが発生するからである。

本発明の実施例では、上記さまざまな理由によって必要が生じる、個別の印刷装置１０が想定している噴射予定位置（理論値）からの位置ずれを補正してインクジェットヘッドの噴射位置を制御するように構成する。このために、噴射位置の理論値からの位置ずれを補正データとして整理して格納した補正テーブルを作成する。

本発明では、組み立てた印刷装置ごとに異なる特性を踏まえて精度の高いインク吐出を達成するために基準マスク３０という特別の構成部品を使用して、補正テーブルを作成する。

図５には予め印刷装置に記憶されている基準マスクの基準マークの位置の仮想的な基準マスクの例を示す平面図が示されている。

図６を参照すると、本実施例にかかる基準マスク３０の例が平面図で図示されている。

基準マスク３０は石英ガラス等の熱膨張率の小さな材料から作成される。

基準マスク３０にはＸ方向及びこれと垂直方向のＹ方向に等間隔で延びる複数の直線が格子状に描かれており、この基準マスク３０上のＸ方向及びＹ方向の複数の直線の交点の位置を基準マークの位置として扱う。

基板上に回路パターン形成のために使用する印刷装置は、まず、前記基準マスク３０上の格子状の模様の交点の位置それぞれのＸＹ座標を基準マークの位置情報として記憶する。言い換えれば、印刷装置は基準マークとして認識している上記Ｘ方向及びＹ方向に延びる複数の直線の交点の理論上（設計上）の位置を基準マークの位置情報として予め入力している。

本実施例では、基板を取り付ける載置台に基板と同様の手順で基準マスク３０を取り付ける。そして、基板上に回路パターン形成の場合と同様にインクジェットヘッドを実際に移動制御して、基準マスク３０に描かれた直線の交点をカメラ２６により撮像してそれぞれの交点の位置情報を取得する。そして、撮像されたそれぞれの格子状の交点のＸＹ座標を補正データとして記憶する。

実際に使用している基準マスク３０は、Ｘ方向、Ｙ方向ともに約１ｍｍ程度の間隔の直線をデザインしている。本例では、Ｘ方向、Ｙ方向ともに約１ｍｍ程度の間隔で直線が描かれているが、さらに大きな間隔の格子状の基準マスク３０を使用することもできる。例えば、５ｍｍ程度から１０ｍｍ程度の間隔とすることもできる。しかし、大きな間隔の格子状の基準マスク３０を使用した場合、位置制御の密度は小さくなる。逆に直線の間隔を小さくすると、より精度が高い補正テーブルを作成することが可能となるが、そのためには直線の全ての交点をカメラで撮像を行う工程が必要となる。

本発明の１つの実施例では、１０ｍｍ程度の間隔で行い約３０００回の撮像処理により補正テーブルを作成する。

基準マスク３０は、描かれたＸ方向の直線が載置台のＸ軸に対して正確に平行になるように取り付けられる。このようにして、基準マスク３０上の多数の基準マークをインクジェットヘッドと一体的に移動可能なカメラで撮像することにより、実際のＸ軸およびＹ軸上の位置と、認識している該基準マークの位置情報の誤差に基づく補正データを取得し、これをＸ軸及びＹ軸の座標を踏まえて整理した補正テーブルを作成する。

補正テーブルには、移動中のインクジェットヘッドの移動制御機構のカメラが基準マークであると認識する実際の位置と、予め記憶されている基準マスク３０の基準マークとの位置のずれの距離すなわち、誤差情報が補正データとして格納されている。

実際に基板を載置台に載置して回路パターン等を印刷する場合には、インクジェットヘッドを所定位置にＸ方向及びＹ方向に移動させる際に、位置補正テーブルの該当する補正データのからの所定位置における補正量を求め、求めた補正量を用いて所定位置に移動させるようにする。

補正テーブル作成手順について具体的に説明する。
（１）基準マスク３０（ガラスプレート）を印刷装置の載置部に取り付ける。

この場合において、上記したように基板上に回路パターン形成のために使用する印刷装置は、まず、基準マスク３０上の格子状の模様の交点の位置それぞれのＸＹ座標を基準マークの位置情報として記憶する。印刷装置は基準マークとして認識している上記Ｘ方向及びＹ方向に延びる複数の直線の交点の理論上（設計上）の位置を基準マークの位置情報として予め入力している。図５には基準マークの位置情報が記憶された基準マスクの例が図示されており、図示の例では、基準マークはＡ１～Ｈ５までの４０カ所の位置である。

図６には図５の基準マスクと同一構成を有し、実際に印刷装置の載置台に取りつけられて補正テーブルのための補正データを採取するための基準マスク３０が示されている。

そして、図６に示す実物の基準マスク３０を、実際に載置部にＸ方向の直線がＸ軸に対して平行に正確に延びるように取り付ける。

この場合において、Ｘ方向の直線がＸ軸に対して平行に正確に基準マスク３０を取り付けるには、例えば、図６においてＸ方向の位置が直線Ｘ１上で、Ｙ方向の位置が直線Ｙ１上の交点の位置の基準マーク（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ７、Ｙ１）をインクジェットヘッドの近傍に取り付けられている（ＣＣＤ）カメラにより、撮像する。そして、記憶されている基準マークＨ１の中心との位置関係を確認する。記憶されている基準マークＡ１、Ｈ１との間でＹ方向がずれていなければ、基準マスク３０が傾いていないと判断し、傾いている場合には、基準マスク３０の取り付けを微調整しながら、基準マスク３０が傾いていない状態で固定する。（載置部が回転可能な場合、基準マークＡ１とＨ１の撮像による取得情報から基準マスク３０の回転角度を計算して、載置部を回転させることにより基準マスク３０が傾きを直すことができる。）
（２）インクジェットヘッドの近傍に取り付けられている（ＣＣＤ）カメラで、記憶している基準マスク３０の基準マークＡ１の中心（交点）を撮像し、位置情報を記録する。この記憶されている基準マスク３０の基準マークＡ１と実際に取りつけられている基準マスク３０の基準マーク（Ｘ１、Ｙ１）の位置情報は、例えば、原点位置からのＸ軸及びＹ軸モータのエンコーダ値を記録し、この位置を位置補正テーブルの原点とする。
（３）カメラをＸ方向及びＹ方向に移動させて、記憶している基準マークＢ１の中心に対応する基準マスク３０の基準マーク（Ｘ２、Ｙ１）（直線Ｘ２と直線Ｙ１の交点）を撮像し、Ｘ軸及びＹ軸モータの位置エンコーダ値を記録する。（Ｙ方向へのずれがない場合にはＹ方向の移動はゼロになる）
（４）同様に、カメラをＸ方向及びＹ方向に移動させて、基準マークＣ１、Ｄ１、・・・、Ｈ１の中心に対応する基準マスク３０の基準マーク（Ｘ３、Ｙ１）（直線Ｘ３と直線Ｙ１の交点）、（Ｘ４、Ｙ１）（直線Ｘ４と直線Ｙ１の交点）・・・、（Ｘ８、Ｙ１）（直線Ｘ８と直線Ｙ１の交点）を順番に撮像し、Ｘ軸及びＹ軸モータのエンコーダ値を記録する。
（５）基準マスク３０のＹ方向の直線Ｙ１上における基準マークの撮像が完了すると、カメラをＸ方向に及びＹ方向に移動させて、記憶している基準マークＡ２の中心に対応する基準マスク３０の基準マーク（Ｘ１、Ｙ２）（直線Ｘ１と直線Ｙ２の交点）を撮像し、Ｘ軸及びＹ軸モータのエンコーダ値を記録する。
（６）同様に、カメラをＸ方向及びＹ方向に移動させて、記憶している基準マークＣ２、Ｄ２、・・・、Ｈ２の中心に対応する基準マスク３０の基準マーク（Ｘ３、Ｙ２）（直線Ｘ３と直線Ｙ２の交点）、（Ｘ４、Ｙ２）（直線Ｘ４と直線Ｙ２の交点）・・・、（Ｘ８、Ｙ２）（直線Ｘ８と直線Ｙ２の交点）を順番に撮像し、Ｘ軸及びＹ軸モータのエンコーダ値を記録する。
（７）前記のようなＸ方向及びＹ方向の移動、基準マークの中心の撮像及びＸ軸及びＹ軸モータのエンコーダ値の記録を基準マークＨ５まで繰り返す。（図６のような基準マスク３０の場合、最終的にはＸ方向はＡ～Ｈまでの８カ所、Ｙ方向は１～５までの５カ所の計４０カ所の基準マークについて行う。）
（８）それぞれの基準マーク位置（Ａ１～Ｈ５までの４０カ所）において、基準マスク３０とカメラで撮像位置のＸ方向及びＹ方向の誤差を格納した補正テーブルを作成し、保存する。

そして、実際の印刷時に、位置補正テーブルを読み出し、Ｘ方向及びＹ方向に補正がかかるようにＸ軸及びＹ軸方向に補正を行いながら印刷を行う。

補正テーブルを使用しない場合には、インクジェットヘッドが移動しながらインクを吐出している状態の時は、Ｙ軸方向の移動は行うことはできない。しかし、本発明の実施例では、補正テーブルを使用して、補正テーブルにＹ軸方向のずれ（誤差）がある場合には、インクジェットヘッドが移動しながらインクを吐出している状態でもＹ軸方向のずれがゼロになるようにＹ軸方向にも移動しながらインクを吐出するようになっている。

インクジェットヘッドの往復移動動作に伴う上記のインクの液滴の付着、ＵＶ硬化装置１８ａ、１８ｂのオンオフの切り替え及びインクの硬化の動作を繰り返し、最終的にプリント配線板上の所望の回路パターン形成（印刷）予定領域においてすべてのインクの液滴の付着及びインクの液滴を硬化させるという一連の動作を終えることによってプリント配線板等の基板上におけるインクジェット方式での印刷が完了する。

本発明者らは、上記の補正テーブルを作成するに際し必要な補正量の傾向について知見を得た。

インクジェットヘッドが基板上でＸ方向に移動していく場合において、インクジェットヘッドと基準マークとの間の位置ずれ量の変化の全体的な傾向は、それぞれの印刷装置の個別の動作特性によって異なる。

１つの例としては図７の左側に図示されるように基板の基端から中央部に向かって徐々に増大し、中央部から末端部にむけて徐々に減少する場合がある。すなわち、対象基板の中央部の位置ずれ量が大きくなる場合、言わば、弓なり状のように変化する場合がある。また、基板の基端から末端にかけてS字状に位置ずれ量が変化する場合もある。
図８ないし１０には、インクジェットヘッドを移動制御した場合において、インクジェットヘッドと基板との間の位置ずれの変化を検証した結果が示されている。

この検証を行うにあたり、基板上において約５０mmの間隔で縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）にそれぞれ十数個の基準マークを設定し、それぞれの基準マークの位置情報を上記した手順で形成し、この位置情報に基づいて用いてインクジェットヘッドを基板上で印刷動作のための移動制御を行ってインクジェットヘッドと基板との間の位置ずれ量の変化を追跡した。

図８には、インクジェットヘッドと基板との間で位置補正を行わなかった場合の位置ずれ量が示されている。

図９にはそれぞれの基準マークの位置における補正量が示されている。

図１０には、それぞれの基準マークの位置において補正テーブルを用いて補正した後の位置ずれ量が示されている。

図１０には、補正テーブルを用いてそれぞれの基準マークの位置において補正データを踏まえて補正した後の位置ずれの量を計測した結果が示されている。基準値からのY方向の位置ずれ量の平均値を比較すると、図８に示す補正前の位置ずれ量と比較して図１０に示す補正後の位置ずれ量の平均値は際立って少なくなっている。

図示されている約120カ所についての位置ずれ量の追跡結果に基づいて基準値に対するＹ方向の位置ずれ量の平均値を計測した。
その平均値は、それぞれ
補正前：21.7μm
補正後：-7.6μmであった。

平均値の比較結果においては、補正後の位置ずれ量が補正前の位置ずれ量よりも少なくなっていることは明らかである。

また、本件発明者らは、図示されている約120カ所についての位置ずれ量の追跡結果に基づいて品質管理の分野で知られている工程能力指数（process capability index）Cpkについても検証した。

補正前と補正後の工程能力指数Cpkについて比較すると、それぞれ、
補正前：0.61
補正後：1.17 であり、
明らかに、補正後の工程能力指数が良好となっている。つまり、インクジェットからの吐出位置精度が補正前よりも補正後のほうが向上することを示している。

したがって、追跡結果に示されているように位置補正後のインクジェット吐出位置精度は向上することが判明する。

すなわち、図１０において、図示されているように基準マスク３０に基づいてインクジェットヘッドがＸ方向に移動中（印刷中）にＹ方向の位置補正を行うことにより高精度にインク吐出を制御することができる。

上記の実施例では、回路パターンを基板上に形成する場合について説明したが、本発明の技術は、基板上の回路パターンの形成だけでなく、シンボルマークの印刷や、ソルダーレジストの印刷にも使用することもできる。

１ プリント配線板
２ａ 拡大導体部
２ｂ 導体部
３ ソルダーレジスト膜
３ａ 境界部
３ｂ 境界部以外のソルダーレジスト膜
４ ソルダーレジスト開口部
６ インクジェットヘッド
１０ 膜形成装置
１１ 載置台（載置部）
１２ Ｘ軸ボールネジ
１３ Ｙ軸ボールネジ
１４ Ｘ軸リニアガイド
１５ Ｙ軸リニアガイド
１６ Ｘ軸モータ
１７ Ｙ軸モータ
１８ａ、１８ｂ ＵＶ硬化装置
２１ 膜形成用データ
２２ 硬化制御部
２３ 吐出制御部
２４ 移動制御部
２５ 移動機構部
２６ カメラ
３０ 基準マスク

Claims (6)

1. インクジェットヘッドからインクを吐出して基板上で所定の印刷動作を行うためのインクジェット式印刷装置において、
   前記基板を位置決めして配置する載置台と、
   該載置台上に配置された前記基板を撮像することにより、前記基板上の位置を示す位置情報を取得する、前記インクジェットヘッドと一体的に移動可能なカメラと、
   前記カメラによって取得された位置情報に基づいて前記インクジェットヘッドを前記基板上においてＸ軸方向及びＹ軸方向への移動を制御する移動制御機構と、を備え、
   前記インクジェットヘッドが吐出作動中、かつＸ軸方向に移動中において、前記移動制御機構は前記カメラによって取得された位置情報に基づいて前記基板の所定位置にインクを吐出するように前記インクジェットヘッドをＹ軸方向にも制御することを特徴とする、インクジェット式印刷装置。
2. 前記Ｘ方向及びＹ方向に延びる複数の直線が描かれた平面を有する基準マスクと、
   前記基準マスク上の前記複数の直線の交点のそれぞれの座標を前記位置情報における基準マークとして記憶する記憶部をさらに備え、
   該記憶部は、前記基準マスクを位置決めして前記載置台上に配置して、前記移動制御機構により、前記インクジェットヘッドを移動させつつ前記基準マスク上の前記交点を撮像することによって得られた前記交点の座標を前記位置情報における前記基準マークの補正データとして記憶するように構成されており、
   前記移動制御機構は前記補正データに基づいて前記インクジェットヘッドをＹ軸方向に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式印刷装置。
3. 前記基準マークからのずれに対応したそれぞれの交点の位置情報にかかる前記補正データを格納した補正テーブルを備えることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット印刷装置。
4. インクジェットヘッドからインクを吐出して所定の印刷動作を行うためのインクジェット式印刷方法において、
   基板を位置決めして載置台上に配置し、
   前記インクジェットヘッドと一体的に移動可能なカメラを用いて前記載置台上に配置された前記基板を撮像することにより、前記基板上の位置を示す位置情報を取得し、
   前記位置情報に基づいて前記インクジェットヘッドを前記基板上においてＸ軸方向及びＹ軸方向への移動を制御し、
   前記インクジェットヘッドが吐出作動中、かつＸ軸方向に移動中において、前記位置情報に基づいて前記基板の所定位置にインクを吐出するように前記インクジェットヘッドをＹ軸方向にも制御することを特徴とする、インクジェット式印刷方法。
5. Ｘ方向とＹ方向に延びる複数の直線を描いた基準マスクを用意し、
   前記基準マスクの前記複数の直線のそれぞれの交点の位置情報を基準マークとして記憶し、
   前記基準マスクを印刷装置の載置部に位置決めして載置し、
   前記インクジェットヘッドをカメラと一体的に移動させながら、前記それぞれの交点を前記カメラにより撮像してそれぞれの交点の位置情報を取得し、
   前記それぞれの交点かかる基準マークの位置情報からのずれを示す補正データを取得し、
   前記インクジェットヘッドが前記基板上にインクの吐出動作中で、かつＸ方向に前記基板上を移動中において、、前記補正データに基づいて前記インクジェットヘッドの位置をＹ軸方向に補正することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット式印刷方法。
6. 前記基準マークからのずれに対応したそれぞれの交点の位置情報にかかる前記補正データを格納した補正テーブルを作成することをさらに備えた、ことを特徴とする請求項５に記載のインクジェット式印刷方法。

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