JP4657745B2 - 印刷システムおよび印刷方法 - Google Patents
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Description
本発明は、連続的に送られる基板にノズルにより印刷材料を付着するインクジェット式の印刷システムおよび印刷方法に関し、とりわけ基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができる印刷システムおよび印刷方法に関する。
従来より、連続的に送られる紙等の基板に対してノズルからトナー等の印刷材料を噴出して付着させるインクジェット式の印刷システムが知られている。このような従来のインクジェット式の印刷システムについて図１８を用いて説明する。
図１８に示すように、従来のインクジェット式の印刷システムは、連続的に送られる基板６０を受ける受け台６１と、受け台６１の上方に設けられ、印刷材料６２を基板６０に噴出して付着させる複数のノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃとを備えており、各ノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃは、受け台６１の上方に設けられたノズル固定部材６４に並列に取り付けられている。ノズル固定部材６４はその位置が変化しないよう受け台６１から一定距離だけ離間した場所に固定されている。このため、各ノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃはその位置が固定されており、移動することができないようになっている。
また、基板６０に対して各ノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃにより印刷材料６２が付着されるときの位置合わせ精度を向上させる方法としては、例えば特許文献１に示す方法が知られている。
ところで、現在、有機／高分子材料、ナノ粒子、カーボンナノチューブなど、新しい材料（機能的材料）による半導体素子の研究が活発に行われている。具体的には、広告、本、紙幣など、従来では紙が使用されていた媒体において、表示装置や記憶回路などの新しい機能を付加したデバイスの実現が目指されている。
すなわち、従来の広告や本などのメディアは、主に印刷技術による大量生産に適した媒体として期待されているのに対し、上述の研究では自由度の高い情報システムの実現が目指されている。将来的な目標としては、例えば家庭のパソコン上でシステム手帳をデザインし、ボタンや表示装置、太陽電池などを書き込んで印刷するだけで、自由に持ち運んで使うことができる情報システムの実現が挙げられている。
このような情報システムの実現を図るためには、例えば金属素子等の導体素子や、有機トランジスタ素子や有機ＥＬ素子等の半導体素子などの、径が非常に小さな素子（ナノ粒子）を含む材料を多層状態となるよう基板に付着させる必要がある。
また、絶縁材料を塗布することにより基板上に高純度・高品質の酸化シリコン（ＳｉＯ２）絶縁膜を形成する場合もある。
ここで、導体素子または半導体素子を含む材料あるいは絶縁材料を多層状態となるよう基板に付着させる方法として前述の図１８に示すようなインクジェット式の印刷システムを使用することが考えられている。
また、絶縁材料を塗布することにより基板上に高純度・高品質の酸化シリコン（ＳｉＯ２）絶縁膜を形成する場合もある。
ここで、導体素子または半導体素子を含む材料あるいは絶縁材料を多層状態となるよう基板に付着させる方法として前述の図１８に示すようなインクジェット式の印刷システムを使用することが考えられている。
しかしながら、紙にトナー等を付着させて印刷を行う印刷システムにおいては、紙に対するトナー等の付着の位置合わせ精度は２０μｍ程度の誤差が許容されるが、導体素子、半導体素子または絶縁素子を含む液体材料（印刷材料）を何度も同じ基板に付着させて多層状態を形成することにより前述の情報システムを実現するためには、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させてこの位置合わせ精度の誤差を数μｍまで下げなければならないという問題がある。
また、図１８に示す印刷システムは、相互の位置関係が固定された複数のノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃから基板６０に印刷材料６２を同時に付着させるようになっているので、印刷システムに送られる基板６０が縮んだり変形したりした場合には各ノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃに対応する基板６０の部分間の距離が変化してしまい位置合わせ精度が悪化してしまうという問題がある。
また、図１８に示す印刷システムは、相互の位置関係が固定された複数のノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃから基板６０に印刷材料６２を同時に付着させるようになっているので、印刷システムに送られる基板６０が縮んだり変形したりした場合には各ノズル６３ａ、６３ｂ、６３ｃに対応する基板６０の部分間の距離が変化してしまい位置合わせ精度が悪化してしまうという問題がある。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズルが基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる印刷システムおよび印刷方法を提供することを目的とする。
本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる複数の移動自在の２次ノズルと、前記各２次ノズルに対応して設けられ、当該２次ノズルをそれぞれ移動させる複数の駆動装置と、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の駆動装置を制御して各々の２次ノズルの位置を調整するノズル位置制御装置と、を備えたことを特徴とする印刷システムである。
また、本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に、複数の移動自在の２次ノズルから印刷材料を付着する印刷方法において、撮像装置により、基板上の検知マークを撮像する工程と、１次ノズルから印刷材料を２次ノズルに送る工程と、ノズル位置制御装置により、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の駆動装置をそれぞれ制御して各々の２次ノズルの位置を調整する工程と、各２次ノズルから印刷材料を基板に噴出して付着させる工程と、を備えたことを特徴とする印刷方法である。
このような印刷システムおよび印刷方法によれば、各２次ノズルの位置が対応する駆動装置によりそれぞれ独立して調整されるので基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズルは基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる。更に、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズルを小型のものとすることができ、これらの２次ノズルを敏速に移動させることができる。
また、本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に、複数の移動自在の２次ノズルから印刷材料を付着する印刷方法において、撮像装置により、基板上の検知マークを撮像する工程と、１次ノズルから印刷材料を２次ノズルに送る工程と、ノズル位置制御装置により、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の駆動装置をそれぞれ制御して各々の２次ノズルの位置を調整する工程と、各２次ノズルから印刷材料を基板に噴出して付着させる工程と、を備えたことを特徴とする印刷方法である。
このような印刷システムおよび印刷方法によれば、各２次ノズルの位置が対応する駆動装置によりそれぞれ独立して調整されるので基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズルは基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる。更に、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズルを小型のものとすることができ、これらの２次ノズルを敏速に移動させることができる。
本発明の印刷システムにおいては、前記各駆動装置は、基板の送り方向に対する垂直面に沿って前記各２次ノズルをそれぞれ移動させることが好ましい。
このような印刷システムによれば、各２次ノズルと基板との間の離間距離を調整することができ、これらの各２次ノズルを基板に接近させることにより印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。また、基板の幅方向のずれに対して各２次ノズルの位置合わせを確実に行うことができる。
このような印刷システムによれば、各２次ノズルと基板との間の離間距離を調整することができ、これらの各２次ノズルを基板に接近させることにより印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。また、基板の幅方向のずれに対して各２次ノズルの位置合わせを確実に行うことができる。
本発明の印刷システムにおいては、前記基板と各２次ノズルとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサを更に備え、前記ノズル位置制御装置は、前記基板の位置に加えて前記測定センサにより測定された離間距離に基づいて各々の駆動装置を制御して各々の２次ノズルの位置を調整することが好ましい。
このような印刷システムによれば、測定センサにより測定された離間距離が小さくなるよう各２次ノズルを基板に接近させることによって、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
このような印刷システムによれば、測定センサにより測定された離間距離が小さくなるよう各２次ノズルを基板に接近させることによって、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
本発明の印刷システムにおいては、前記各駆動装置は、前記測定センサにより測定された離間距離が１０μｍ以下となるよう各々の２次ノズルをそれぞれ移動させることが好ましい。
このような印刷システムによれば、各２次ノズルと基板との離間距離が１０μｍ以下となる状態でこれらの２次ノズルから基板に印刷材料を噴出させることができるので、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
このような印刷システムによれば、各２次ノズルと基板との離間距離が１０μｍ以下となる状態でこれらの２次ノズルから基板に印刷材料を噴出させることができるので、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
本発明の印刷システムにおいては、前記各駆動装置は、前記基板と前記各２次ノズルとが接触するよう各々の２次ノズルをそれぞれ移動させることが好ましい。
このような印刷システムによれば、基板と各２次ノズルとが接触した状態で各々の２次ノズルから基板に印刷材料が噴出されるので、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
このような印刷システムによれば、基板と各２次ノズルとが接触した状態で各々の２次ノズルから基板に印刷材料が噴出されるので、基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
本発明の印刷システムにおいては、各々の２次ノズルに対して１次ノズルが複数設けられていることが好ましい。
このような印刷システムによれば、複数の種類の印刷材料を同時に一つの２次ノズルから基板に噴出させる場合には、これらの複数の種類の印刷材料をそれぞれの１次ノズルに種類ごとに分けて貯留することができる。
このような印刷システムによれば、複数の種類の印刷材料を同時に一つの２次ノズルから基板に噴出させる場合には、これらの複数の種類の印刷材料をそれぞれの１次ノズルに種類ごとに分けて貯留することができる。
本発明の印刷システムにおいては、前記各駆動装置は、各２次ノズルが、この２次ノズルに対応する複数の１次ノズルから印刷材料を受けるよう各２次ノズルをそれぞれ移動させることが好ましい。
このような印刷システムによれば、複数の１次ノズルから一つの２次ノズルに確実に印刷材料を送ることができる。
このような印刷システムによれば、複数の１次ノズルから一つの２次ノズルに確実に印刷材料を送ることができる。
本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる複数の２次ノズルと、前記各２次ノズルの噴出口と前記基板との間に設けられ、前記２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置と、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置を制御して各々の２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整するノズル噴出方向制御装置と、を備えたことを特徴とする印刷システムである。
また、本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に、複数の２次ノズルから印刷材料を付着する印刷方法において、撮像装置により、基板上の検知マークを撮像する工程と、１次ノズルから印刷材料を２次ノズルに送る工程と、ノズル噴出方向制御装置により、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置をそれぞれ制御して各々の２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整する工程と、各２次ノズルから印刷材料を基板に噴出して付着させる工程と、を備えたことを特徴とする印刷方法である。
このような印刷システムおよび印刷方法によれば、各２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置によりそれぞれ独立して調整されるので基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズルは基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる。更に、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズルを小型のものとすることができる。
また、本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に、複数の２次ノズルから印刷材料を付着する印刷方法において、撮像装置により、基板上の検知マークを撮像する工程と、１次ノズルから印刷材料を２次ノズルに送る工程と、ノズル噴出方向制御装置により、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置をそれぞれ制御して各々の２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整する工程と、各２次ノズルから印刷材料を基板に噴出して付着させる工程と、を備えたことを特徴とする印刷方法である。
このような印刷システムおよび印刷方法によれば、各２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置によりそれぞれ独立して調整されるので基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズルは基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる。更に、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズルを小型のものとすることができる。
本発明の印刷システムにおいては、前記２次ノズルの上方に、当該２次ノズルの洗浄を行う洗浄液を貯留する洗浄ノズルを更に設けたことが好ましい。
このような印刷システムによれば、洗浄ノズルから２次ノズルに洗浄液を送ることにより２次ノズルの洗浄を容易に行うことができ、２次ノズルの噴出口の目詰まりを防止することができる。
このような印刷システムによれば、洗浄ノズルから２次ノズルに洗浄液を送ることにより２次ノズルの洗浄を容易に行うことができ、２次ノズルの噴出口の目詰まりを防止することができる。
本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる移動自在の２次ノズルと、前記２次ノズルに対応して設けられ、当該２次ノズルを移動させる駆動装置と、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて駆動装置を制御して２次ノズルの位置を調整するノズル位置制御装置と、を備えたことを特徴とする印刷システムである。
このような印刷システムによれば、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、２次ノズルを小型のものとすることができ、この２次ノズルを敏速に移動させることができる。
このような印刷システムによれば、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、２次ノズルを小型のものとすることができ、この２次ノズルを敏速に移動させることができる。
本発明は、連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる２次ノズルと、前記２次ノズルの噴出口近傍に設けられ、前記２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置と、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて噴出方向変化装置を制御して２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整するノズル噴出方向制御装置と、を備えたことを特徴とする印刷システムである。
このような印刷システムによれば、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、２次ノズルを小型のものとすることができる。
このような印刷システムによれば、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、２次ノズルを小型のものとすることができる。
上述の印刷システムにおいては、印刷材料は、導体素子、半導体素子または絶縁素子を含む液体材料であることが好ましい。
印刷材料に含まれる粒子がトナー等の絶縁性粒子のような大きな粒子である場合に比べて、印刷材料が導体素子、半導体素子または絶縁素子のような非常に微細な素子（ナノ粒子）を含む液体材料である場合には、基板に対する印刷材料の付着において要求される位置合わせ精度が非常に高くなる。このため、上述の印刷システムを用いて基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を高めることにより、印刷材料が導体素子、半導体素子または絶縁素子のような非常に微細な素子を含む液体材料であっても所望の印刷済基板を得ることができる。
印刷材料に含まれる粒子がトナー等の絶縁性粒子のような大きな粒子である場合に比べて、印刷材料が導体素子、半導体素子または絶縁素子のような非常に微細な素子（ナノ粒子）を含む液体材料である場合には、基板に対する印刷材料の付着において要求される位置合わせ精度が非常に高くなる。このため、上述の印刷システムを用いて基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を高めることにより、印刷材料が導体素子、半導体素子または絶縁素子のような非常に微細な素子を含む液体材料であっても所望の印刷済基板を得ることができる。
本発明の印刷システムおよび印刷方法によれば、各ノズルの位置が対応する駆動装置によりそれぞれ独立して調整されるので基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズルは基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる。
また、本発明の他の印刷システムおよび印刷方法によれば、各ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置によりそれぞれ独立して調整されるので基板に対する印刷材料の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズルは基板の所望の位置に印刷材料を付着させることができる。
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１乃至図３は、本発明による印刷システムおよび印刷方法の第１の実施の形態を示す図である。
このうち図１は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図２は、図１の印刷システムの側断面図であり、図３は、図１の印刷システムにおけるノズルの上面図である。
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。図１乃至図３は、本発明による印刷システムおよび印刷方法の第１の実施の形態を示す図である。
このうち図１は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図２は、図１の印刷システムの側断面図であり、図３は、図１の印刷システムにおけるノズルの上面図である。
本実施の形態の印刷システムは、連続的に送られるとともに検知マーク１１が付された基板１０に印刷材料１２を付着するインクジェット式のものである。
図１に示すように、この印刷システムは、基板１０を受ける受け台１５と、受け台１５の上方に設けられ、基板１０上の検知マーク１１を撮像する複数の撮像装置２０と、受け台１５の上方に設けられ、印刷材料１２を基板１０に噴出して付着させる複数の移動自在のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとを備えている。また、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応して、これらのノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃが設けられており、更に、各々の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整するノズル位置制御装置５０が設置されている。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述する。
図１に示すように、この印刷システムは、基板１０を受ける受け台１５と、受け台１５の上方に設けられ、基板１０上の検知マーク１１を撮像する複数の撮像装置２０と、受け台１５の上方に設けられ、印刷材料１２を基板１０に噴出して付着させる複数の移動自在のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとを備えている。また、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応して、これらのノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃが設けられており、更に、各々の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整するノズル位置制御装置５０が設置されている。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述する。
図１に示すように、印刷システムに連続的に送られる基板１０の表面には複数の検知マーク１１が予め付されている。この検知マーク１１は、基板１０が印刷システムに送られる前に予め検知マーク付着システム（図示せず）により付されたものであってもよく、また、図１に示す印刷システムの前段に設けられた他の印刷システム（図示せず）により付着された印刷材料そのものであってもよい。
複数の検知マーク１１は、基板１０の送り方向に対して並列に点在するよう当該基板１０に付されている。
複数の検知マーク１１は、基板１０の送り方向に対して並列に点在するよう当該基板１０に付されている。
受け台１５の上方には複数の撮像装置２０が基板１０の送り方向に対して並列に設置されている。これらの撮像装置２０は、図１に示すように各検知マーク１１に対応して設けられている。
各撮像装置２０の垂直方向下方にはマイクロレンズ２１がそれぞれ設けられており、撮像装置２０はマイクロレンズ２１を介して結像された基板１０上の検知マーク１１を撮像するようになっている。
具体的には、撮像装置２０は、基板１０上の検知マーク１１の撮像を行う撮像センサ２２と、この撮像センサ２２を基板１０に対して垂直方向（図２の矢印方向）に移動させる焦点調節器２３とを備えている。焦点調節器２３により、撮像センサ２２が検知マーク１１の撮像を行う際にこの検知マーク１１の像の焦点を合わせるようになっている。
ここで、複数のマイクロレンズ２１を用いることにより、それぞれの検知マーク１１に対して個別に焦点合わせを行うことができる。このため、一つのマイクロレンズ２１により基板１０上の全ての検知マーク１１の焦点合わせを行う場合と比較して、マイクロレンズ２１を小型のものとすることができる。更に、マイクロレンズ２１の小型化を行うことによりその焦点が短くなるので、撮像装置２０をマイクロレンズ２１の近くに設置することができるようになり、印刷システム全体をコンパクトなものとすることができる。
各撮像装置２０の垂直方向下方にはマイクロレンズ２１がそれぞれ設けられており、撮像装置２０はマイクロレンズ２１を介して結像された基板１０上の検知マーク１１を撮像するようになっている。
具体的には、撮像装置２０は、基板１０上の検知マーク１１の撮像を行う撮像センサ２２と、この撮像センサ２２を基板１０に対して垂直方向（図２の矢印方向）に移動させる焦点調節器２３とを備えている。焦点調節器２３により、撮像センサ２２が検知マーク１１の撮像を行う際にこの検知マーク１１の像の焦点を合わせるようになっている。
ここで、複数のマイクロレンズ２１を用いることにより、それぞれの検知マーク１１に対して個別に焦点合わせを行うことができる。このため、一つのマイクロレンズ２１により基板１０上の全ての検知マーク１１の焦点合わせを行う場合と比較して、マイクロレンズ２１を小型のものとすることができる。更に、マイクロレンズ２１の小型化を行うことによりその焦点が短くなるので、撮像装置２０をマイクロレンズ２１の近くに設置することができるようになり、印刷システム全体をコンパクトなものとすることができる。
また、受け台１５の上方には複数のテーパ形状のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが基板１０の送り方向に対して並列に設置されている。各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、これらのノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに貯留された印刷材料１２を下方に噴出して受け台１５上の基板１０に付着させるようになっている。ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃのテーパ形状（上方に大きく開口しており基板１０側に向かって徐々に小さくなる形状）は、シリコンの異方性エッチングにより製作することができる。
ここで、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから基板１０に噴出される印刷材料１２は、例えば金属素子等の導体素子や、有機トランジスタ素子や有機ＥＬ素子等の半導体素子、あるいは酸化シリコン（ＳｉＯ２）絶縁膜を形成する絶縁素子等の、径が非常に小さな素子（ナノ粒子）を含む液体材料が用いられる。
図３に示すように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、チューブ３１を介して外部から印刷材料１２が補給されるようになっている。
ここで、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから基板１０に噴出される印刷材料１２は、例えば金属素子等の導体素子や、有機トランジスタ素子や有機ＥＬ素子等の半導体素子、あるいは酸化シリコン（ＳｉＯ２）絶縁膜を形成する絶縁素子等の、径が非常に小さな素子（ナノ粒子）を含む液体材料が用いられる。
図３に示すように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、チューブ３１を介して外部から印刷材料１２が補給されるようになっている。
各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃには、これらのノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃが設けられている。
ここで、ノズル３０ａに対応して設けられ、このノズル３０ａを移動させる駆動装置４０ａを一例として説明する。
この駆動装置４０ａは、図２および図３に示すように、ノズル３０ａにアーム４２ａを介して取り付けられたアクチュエータ４３ａと、このアーム４２ａに対してそれぞれ水平方向外方に離間して設けられた一対の静電アクチュエータ４４ａ、４４ａとを有している。
アクチュエータ４３ａは、図２の矢印Ａに示すようにアーム４２ａを基板１０に対して垂直方向に移動させ、このことによりノズル３０ａを基板１０に対して垂直方向に自在に移動させるようになっている。
静電アクチュエータ４４ａ、４４ａは、アーム４２ａのノズル３０ａ側の端部からそれぞれ水平方向外方に離間して設けられている。ここで、各静電アクチュエータ４４ａのアーム４２ａ側の側面は、当該アーム４２ａに係合するくし歯状のものとなっている。各静電アクチュエータ４４ａは、この静電アクチュエータ４４ａに対向するアーム４２ａを静電気力により誘引し、このことにより図３の矢印Ｂに示すようにノズル３０ａを基板１０の幅方向に移動させるようになっている。
このように、駆動装置４０ａは、アクチュエータ４３ａおよび一対の静電アクチュエータ４４ａ、４４ａを有することにより、ノズル３０ａを基板１０の送り方向に対する垂直面に沿って移動させることができるようになっている。
同様に、駆動装置４０ｂ、４０ｃは、前述の駆動装置４０ａと略同一の構成を有するようになっている。
ここで、ノズル３０ａに対応して設けられ、このノズル３０ａを移動させる駆動装置４０ａを一例として説明する。
この駆動装置４０ａは、図２および図３に示すように、ノズル３０ａにアーム４２ａを介して取り付けられたアクチュエータ４３ａと、このアーム４２ａに対してそれぞれ水平方向外方に離間して設けられた一対の静電アクチュエータ４４ａ、４４ａとを有している。
アクチュエータ４３ａは、図２の矢印Ａに示すようにアーム４２ａを基板１０に対して垂直方向に移動させ、このことによりノズル３０ａを基板１０に対して垂直方向に自在に移動させるようになっている。
静電アクチュエータ４４ａ、４４ａは、アーム４２ａのノズル３０ａ側の端部からそれぞれ水平方向外方に離間して設けられている。ここで、各静電アクチュエータ４４ａのアーム４２ａ側の側面は、当該アーム４２ａに係合するくし歯状のものとなっている。各静電アクチュエータ４４ａは、この静電アクチュエータ４４ａに対向するアーム４２ａを静電気力により誘引し、このことにより図３の矢印Ｂに示すようにノズル３０ａを基板１０の幅方向に移動させるようになっている。
このように、駆動装置４０ａは、アクチュエータ４３ａおよび一対の静電アクチュエータ４４ａ、４４ａを有することにより、ノズル３０ａを基板１０の送り方向に対する垂直面に沿って移動させることができるようになっている。
同様に、駆動装置４０ｂ、４０ｃは、前述の駆動装置４０ａと略同一の構成を有するようになっている。
各撮像装置２０および各駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃにノズル位置制御装置５０が電気的に接続されている。
このノズル位置制御装置５０は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル位置制御装置５０は、この基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の駆動措置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整するようになっている。
このノズル位置制御装置５０は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル位置制御装置５０は、この基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の駆動措置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整するようになっている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、図１に示す印刷システムに基板１０が送られる前に、複数の検知マーク１１をこの基板１０に付しておく。この際に、複数の検知マーク１１が基板１０の送り方向に対して並列に点在するよう、すなわち各検知マーク１１が基板１０の送り方向に対して垂直方向に沿って点在するよう、各検知マーク１１を基板１０に付しておく。この検知マーク１１は、前述のように他の印刷システムにより既に基板１０上に付された他の種類の印刷材料であってもよい。
まず、図１に示す印刷システムに基板１０が送られる前に、複数の検知マーク１１をこの基板１０に付しておく。この際に、複数の検知マーク１１が基板１０の送り方向に対して並列に点在するよう、すなわち各検知マーク１１が基板１０の送り方向に対して垂直方向に沿って点在するよう、各検知マーク１１を基板１０に付しておく。この検知マーク１１は、前述のように他の印刷システムにより既に基板１０上に付された他の種類の印刷材料であってもよい。
次に、基板１０が印刷システムの受け台１５上に送られると、各撮像装置２０が基板１０上の対応する各検知マーク１１の撮像をそれぞれ行う。この際に、基板１０上の各検知マーク１１はマイクロレンズ２１により結像され、各撮像装置２０は結像された各検知マーク１１を撮像している。
各撮像装置２０により撮像された各検知マーク１１の画像はノズル位置制御装置５０にそれぞれ送られる。ここで、各撮像装置２０は、得られた画像をビデオ信号（シーケンシャルな信号）に変換せずに直接情報処理を行い、この画像の信号をノズル位置制御装置５０に送っている。このことにより、各撮像装置２０により得られた画像を迅速にノズル位置制御装置５０に送ることができる。
ノズル位置制御装置５０は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えばノズル３０ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル位置制御装置５０は駆動装置４０ａを制御してこのノズル３０ａを基板１０に対する垂直方向（図１、図２の矢印Ａ参照）または基板１０の幅方向（図１、３の矢印Ｂ参照）に移動させ、印刷材料１２が付されるべき基板１０上の所望の位置の真上にノズル３０ａが位置するようにする。
ノズル位置制御装置５０は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えばノズル３０ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル位置制御装置５０は駆動装置４０ａを制御してこのノズル３０ａを基板１０に対する垂直方向（図１、図２の矢印Ａ参照）または基板１０の幅方向（図１、３の矢印Ｂ参照）に移動させ、印刷材料１２が付されるべき基板１０上の所望の位置の真上にノズル３０ａが位置するようにする。
以上のように本実施の形態の印刷システムおよび印刷方法によれば、基板１０の上方に複数の移動自在のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃが設けられ、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃが各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応して設けられている。更に、ノズル位置制御装置５０は、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて基板１０の位置を計測し、この基板１０の位置に基づいて各々の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整している。
このように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置が対応する駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０は基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。
このように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置が対応する駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０は基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。
また、各駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、基板１０の送り方向に対する垂直面に沿って各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃをそれぞれ移動させるようになっている。このため、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと基板１０との間の離間距離を調整することができるので、これらの各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを基板１０に接近させることにより印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。また、基板１０の幅方向のずれに対して各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置合わせを確実に行うことができる。
また、基板１０には各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する複数の検知マーク１１が付されており、各検知マーク１１に対応して複数の撮像装置２０が設けられており、ノズル位置制御装置５０は、各撮像装置２０により撮像されたそれぞれの検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置を計測する。そして、ノズル位置制御装置５０は、この基板１０の各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて各々の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整している。
このため、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置が、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する基板１０の部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置のずれに応じて個別に調整されるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
このため、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置が、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する基板１０の部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置のずれに応じて個別に調整されるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
また、基板１０と撮像装置２０との間にマイクロレンズ２１を設け、撮像装置２０はマイクロレンズ２１を介して結像された基板１０上の検知マーク１１を撮像している。このため、撮像装置２０は基板１０上の検知マーク１１のより鮮明な画像を得ることができ、ノズル位置制御装置５０は、この結像された検知マーク１１の画像に基づいて各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置の調整をより的確に行うことができる。
また、印刷材料１２は導体素子、半導体素子または絶縁素子を含む液体材料である。ここで、印刷材料１２に含まれる粒子がトナー等の絶縁性粒子のような大きな粒子である場合に比べて、印刷材料１２が導体素子、半導体素子または絶縁素子のような非常に微細な素子（ナノ粒子）を含む液体材料である場合には、基板１０に対する印刷材料１２の付着において要求される位置合わせ精度が非常に高くなる。このため、上述の印刷システムを用いて印刷材料１２の付着における位置合わせ精度を高めることにより、印刷材料１２が導体素子、半導体素子または絶縁素子を含む液体材料であっても所望の印刷済基板を得ることができる。
本実施の形態による印刷システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。
次に本実施の形態による印刷システムの変形例につき、図４により説明する。図４において、図１乃至図３に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
次に本実施の形態による印刷システムの変形例につき、図４により説明する。図４において、図１乃至図３に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示すように、基板１０と各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサ１６が各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応して複数設けられていてもよい。
各々の測定センサ１６は、ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの上流側における受け台１５の近傍に設けられたカンチレバー１６ａからなり、このカンチレバー１６ａは先端部分が基板１０の流れ方向下方に延びている。
各々の測定センサ１６は、ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの上流側における受け台１５の近傍に設けられたカンチレバー１６ａからなり、このカンチレバー１６ａは先端部分が基板１０の流れ方向下方に延びている。
図４に示すカンチレバー１６ａが受け台１５に送られた基板１０の表面に接触したときに、このカンチレバー１６ａのたわみの大きさ（変形量）が例えば当該カンチレバー１６ａ内を流れる電流の大きさに基づいて測定される（ピエゾ方式）。ここで、カンチレバー１６ａのたわみの大きさ（変形量）が光てこ方式により計測されるようになっていてもよい。そして、各々のカンチレバー１６ａのたわみの大きさ（変形量）に基づいて基板１０と各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの間の離間距離が測定される。
ここで、基板１０と各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサ１６は図４に示すようなカンチレバー１６ａからなるものに限定されず、例えば光学センサ、超音波センサ等の他のセンサを用いることもできる。
そして、ノズル位置制御装置５０は、前述の受け台１５に対する基板１０の各部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に加えてこの測定センサ１６により測定された離間距離に基づいて各々の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整するようになっている。
このような印刷システムによれば、基板１０と各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサ１６を更に備え、ノズル位置制御装置５０は、基板１０の位置に加えて測定センサ１６により測定された離間距離に基づいて各々の駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの位置を調整しているので、測定センサ１６により測定された離間距離が小さくなるよう各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを基板１０に接近させることによって、印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
他の変形例としては、図５に示すように、撮像装置２０を受け台１５の上方に設ける代わりに下方に設置してもよい。
このような変形例においては、受け台１５は透明プラスチック等の透過性を有する材料から構成されており、また基板１０の表面ではなく裏面に各検知マーク１１が付されるようになっている。
また、図５に示すように、各撮像装置２０は、ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより基板１０に印刷材料１２が付着される箇所の真下（基板１０に対してノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと反対側）にそれぞれ設置されている。
このような変形例においては、受け台１５は透明プラスチック等の透過性を有する材料から構成されており、また基板１０の表面ではなく裏面に各検知マーク１１が付されるようになっている。
また、図５に示すように、各撮像装置２０は、ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより基板１０に印刷材料１２が付着される箇所の真下（基板１０に対してノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと反対側）にそれぞれ設置されている。
このような印刷システムによれば、基板１０の表面ではなく裏面に検知マーク１１を付すことができるので、検知マーク１１が基板１０の表面に付される場合に比べて検知マーク１１の存在を目立たなくすることができる。また、ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより基板１０に印刷材料１２が付着される箇所の真下に各撮像装置２０が設置されるので、撮像装置２０により基板１０上の検知マーク１１を検出した直後にノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから基板１０に印刷材料１２を付着させることができるので、印刷材料１２の基板１０に対する付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
更に他の変形例としては、図６に示すように、受け台１５を設置する代わりに印刷システムの上流側および下流側にそれぞれ基板１０の供給ロール１８ａおよび巻取ロール１８ｂを設置してもよい。このような印刷システムにおいては、供給ロール１８ａから基板１０がノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの真下に送られ、これらのノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより印刷材料１２が付着された基板１０は巻取ロール１８ｂに巻き取られるようになる。
また、このような変形例においては、図６に示すような構成の代わりに、ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃにより基板１０に印刷材料１２が付着される箇所の真下（基板１０に対してノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと反対側）に各撮像装置２０がそれぞれ設置されていてもよい（図示せず）。この場合には、基板１０の表面ではなく裏面に検知マーク１１が付されるようになっている。
第２の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図８は、図７の印刷システムの縦断面図である。
以下、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図８は、図７の印刷システムの縦断面図である。
図７および図８に示す印刷システムは、各ノズルをそれぞれ移動させる複数の駆動装置を設ける代わりに、これらのノズルの位置を固定し、各々のノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置をノズル毎に設けた点が異なるのみであり、他は実質的に図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同様の構成を有している。
図７および図８に示す本実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図７および図８に示す本実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図７に示すように、本実施の形態の印刷システムは、基板１０を受ける受け台１５と、受け台１５の上方に設けられ、基板１０上の検知マーク１１を撮像する複数の撮像装置２０と、受け台１５の上方に設けられ、印刷材料１２を基板１０に噴出して付着させる複数の固定されたノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃとを備えている。また、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの噴出口近傍には、これらの各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる複数の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃが設けられており、更に、各々の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整するノズル噴出方向制御装置５５が設置されている。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述するが、第１の実施の形態と同一部分の詳細な説明は省略する。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述するが、第１の実施の形態と同一部分の詳細な説明は省略する。
図７に示すように、複数のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、受け台１５の上方に設けられたノズル固定部材３２に取り付けられており、このノズル固定部材３２はその位置が変化しないよう受け台１５から一定距離だけ離間した場所に固定されている。このため、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃはその位置が固定されており、移動することができないようになっている。
各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの噴出口近傍には、これらのノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃがそれぞれ設けられている。
具体的には、図７および図８に示すように、各噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの下方に設けられた一対の電極４７ａ、４７ｂをそれぞれ有している。一対の電極４７ａ、４７ｂは、図７および図８に示すように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから真下に延びるような基板１０に対する垂線を介して対向し、かつ基板１０の送り方向と平行に延びる直線に対して対向するよう設置されている。一対の電極４７ａ、４７ｂは、これらの電極間に発生する電磁場により各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから基板１０に向かって噴出される印刷材料１２の噴出方向を図８の鎖線矢印に示すように変化させるようになっている。
具体的には、図７および図８に示すように、各噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの下方に設けられた一対の電極４７ａ、４７ｂをそれぞれ有している。一対の電極４７ａ、４７ｂは、図７および図８に示すように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから真下に延びるような基板１０に対する垂線を介して対向し、かつ基板１０の送り方向と平行に延びる直線に対して対向するよう設置されている。一対の電極４７ａ、４７ｂは、これらの電極間に発生する電磁場により各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから基板１０に向かって噴出される印刷材料１２の噴出方向を図８の鎖線矢印に示すように変化させるようになっている。
各撮像装置２０および各噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃにノズル噴出方向制御装置５５が電気的に接続されている。
このノズル噴出方向制御装置５５は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル噴出方向制御装置５５は、この基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃを制御して、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整するようになっている。
このノズル噴出方向制御装置５５は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル噴出方向制御装置５５は、この基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃを制御して、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整するようになっている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
各撮像装置２０により撮像された各検知マーク１１の画像はノズル噴出方向制御装置５５にそれぞれ送られる。ノズル噴出方向制御装置５５は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えばノズル３０ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル噴出方向制御装置５５は噴出方向変化装置４５ａを制御してこのノズル３０ａから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させ、基板１０上の所望の位置に印刷材料１２が噴出されるようにする。具体的には、図８に示すように、噴出方向変化装置４５ａの一方の電極４７ａに、基板１０の部分１０ａの計測された位置の設定位置に対するずれの大きさに応じた強さの電圧を印加し、電極４７ａ、４７ｂ間に所望の強さの電磁場を発生させ、この電磁場を用いてノズル３０ａから真下に噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる。
各撮像装置２０により撮像された各検知マーク１１の画像はノズル噴出方向制御装置５５にそれぞれ送られる。ノズル噴出方向制御装置５５は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えばノズル３０ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル噴出方向制御装置５５は噴出方向変化装置４５ａを制御してこのノズル３０ａから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させ、基板１０上の所望の位置に印刷材料１２が噴出されるようにする。具体的には、図８に示すように、噴出方向変化装置４５ａの一方の電極４７ａに、基板１０の部分１０ａの計測された位置の設定位置に対するずれの大きさに応じた強さの電圧を印加し、電極４７ａ、４７ｂ間に所望の強さの電磁場を発生させ、この電磁場を用いてノズル３０ａから真下に噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる。
以上のように本実施の形態の印刷システムおよび印刷方法によれば、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる複数の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃが各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃの噴出口近傍に設けられ、更に、ノズル噴出方向制御装置５５は、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて基板１０の位置を計測し、この基板１０の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整している。
このように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。
このように、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃは基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。
また、基板１０には各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する複数の検知マーク１１が付されており、各検知マーク１１に対応して複数の撮像装置２０が設けられており、ノズル噴出方向制御装置５５は、各撮像装置２０により撮像されたそれぞれの検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置を計測する。そして、ノズル噴出方向制御装置５５は、この基板１０の各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて各々の噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃを制御して各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整している。
このため、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向が、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する基板１０の部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置のずれに応じて個別に調整されるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
このため、各ノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向が、各々のノズル３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対応する基板１０の部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置のずれに応じて個別に調整されるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
第３の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図１０は、図９の印刷システムの側断面図である。
以下、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図１０は、図９の印刷システムの側断面図である。
図９および図１０に示す印刷システムは、基板に印刷材料を付着させるノズルとして１段階のものを設ける代わりに１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものを設けた点が異なるのみであり、他は実質的に図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同様の構成を有している。
図９および図１０に示す本実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図９および図１０に示す本実施の形態において、図１乃至図３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図９に示すように、本実施の形態の印刷システムは、基板１０を受ける受け台１５と、受け台１５の上方に設けられ、基板１０上の検知マーク１１を撮像する複数の撮像装置２０と、受け台１５の上方に設けられた複数のテーパ形状の１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃと、受け台１５と１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃとの間に設けられた複数の移動自在のテーパ形状の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとを備えている。また、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃが設けられており、更に各々の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃを制御して各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置を調整するノズル位置制御装置５１が設置されている。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述するが、第１の実施の形態と同一部分の詳細な説明は省略する。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述するが、第１の実施の形態と同一部分の詳細な説明は省略する。
図９に示すように、複数の１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、受け台１５の上方に設けられた１次ノズル固定部材３３ａに取り付けられており、この１次ノズル固定部材３３ａはその位置が変化しないよう受け台１５から一定距離だけ離間した場所に固定されている。このため、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃはその位置が固定されており、移動することができないようになっている。図９に示すように、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、基板１０に送り方向に対して並列に設置されており、各々印刷材料１２を貯留するとともに、この貯留された印刷材料１２を下方の各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに向かって噴出させるようになっている。
図１０に示すように、１次ノズル固定部材３３ａにはピエゾアクチュエータ３４が取り付けられている。このピエゾアクチュエータ３４は１次ノズル固定部材３３ａを振動させるようになっており、この１次ノズル固定部材３３ａの振動により各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃから印刷材料１２が下方に向かってより円滑に噴出するようになる。
また、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃに下方かつ受け台１５の上方には複数の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが基板１０の送り方向に対して並列に設置されている。各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、各々１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ送られた印刷材料１２を更に下方に噴出して受け台１５の基板１０に付着させるようになっている。
ここで、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃには各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ印刷材料１２が送られるようになっているので、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおける印刷材料１２の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを小型のものとすることができる。
ここで、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃには各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ印刷材料１２が送られるようになっているので、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおける印刷材料１２の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを小型のものとすることができる。
各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃには、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃが設けられている。
各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、第１の実施の形態における駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃと略同一の構成を有するようになっている。
各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、第１の実施の形態における駆動装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃと略同一の構成を有するようになっている。
図１０に示すように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃはアースに接続されている。また、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃと各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとの間、および各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃと基板１０との間にはそれぞれ電圧Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１、Ｖ２＞０）が印加されるようになっており、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの電位の大きさはＶ１、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの電位の大きさは０、基板１０の電位の大きさは−Ｖ２となる。
各撮像装置２０および各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃにノズル位置制御装置５１が電気的に接続されている。
このノズル位置制御装置５１は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル位置制御装置５１は、この基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃを制御して、各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置を調整するようになっている。
このノズル位置制御装置５１は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル位置制御装置５１は、この基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃを制御して、各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置を調整するようになっている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
まず、図９および図１０に示す印刷システムに基板１０が送られる際に、予め各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃに印刷材料１２が貯留されている。そして、印刷システムの受け台１５上に基板１０が送られた際に、ピエゾアクチュエータ３４が１次ノズル固定部材３３ａを振動させるとともに、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃと各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとの間に電圧Ｖ１が印加され、このことにより各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃから各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに印刷材料１２がそれぞれ噴出される。
まず、図９および図１０に示す印刷システムに基板１０が送られる際に、予め各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃに印刷材料１２が貯留されている。そして、印刷システムの受け台１５上に基板１０が送られた際に、ピエゾアクチュエータ３４が１次ノズル固定部材３３ａを振動させるとともに、各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃと各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとの間に電圧Ｖ１が印加され、このことにより各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃから各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに印刷材料１２がそれぞれ噴出される。
また、基板１０が印刷システムの受け台１５上に送られると、各撮像装置２０が基板１０上の対応する各検知マーク１１の撮像を行い、各撮像装置２０により撮像された各検知マーク１１の画像はノズル位置制御装置５１にそれぞれ送られる。ノズル位置制御装置５１は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えば２次ノズル３６ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル位置制御装置５１は例えば駆動装置４１ａを制御してこの２次ノズル３６ａを基板１０に対する垂直方向（図９および図１０の矢印Ａ参照）または基板１０の幅方向（図９の矢印Ｂ参照）に移動させ、印刷材料１２が付されるべき基板１０上の所望の位置の真上に２次ノズル３６ａが位置するようにする。
そして、例えば２次ノズル３６ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル位置制御装置５１は例えば駆動装置４１ａを制御してこの２次ノズル３６ａを基板１０に対する垂直方向（図９および図１０の矢印Ａ参照）または基板１０の幅方向（図９の矢印Ｂ参照）に移動させ、印刷材料１２が付されるべき基板１０上の所望の位置の真上に２次ノズル３６ａが位置するようにする。
ここで、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃと基板１０との間に電圧Ｖ２が印加されることにより、この２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板１０に印刷材料１２が円滑に噴出される。
以上のように本実施の形態の印刷システムおよび印刷方法によれば、基板１０の上方に印刷材料１２を貯留する１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが設けられるとともに、１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの下方に複数の移動自在の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが設けられ、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ移動させる複数の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃが各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応して設けられている。更に、ノズル位置制御装置５１は、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて基板１０の位置を計測し、この基板１０の位置に基づいて各々の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃを制御して各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置を調整している。
このように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置が対応する駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃは基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。更に、基板１０に印刷材料１２を付着させるノズルは１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃおよび２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおける印刷材料１２の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを小型のものとすることができ、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを敏速に移動させることができる。
このように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置が対応する駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃは基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。更に、基板１０に印刷材料１２を付着させるノズルは１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃおよび２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおける印刷材料１２の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを小型のものとすることができ、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを敏速に移動させることができる。
また、各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、基板１０の送り方向に対する垂直面に沿って各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ移動させるようになっている。このため、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃと基板１０との間の離間距離を調整することができ、これらの各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを基板１０に接近させることにより印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。また、基板１０の幅方向のずれに対して各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置合わせを確実に行うことができる。
本実施の形態による印刷システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。
次に本実施の形態による印刷システムの変形例につき、図１１により説明する。図１１において、図９および図１０に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
次に本実施の形態による印刷システムの変形例につき、図１１により説明する。図１１において、図９および図１０に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図１１に示すように、基板１０と各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサ１７が各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応して複数設けられていてもよい。
各測定センサ１７は、第１の実施の形態における測定センサ１６と略同一の構成を有するようになっている。
各測定センサ１７は、第１の実施の形態における測定センサ１６と略同一の構成を有するようになっている。
ノズル位置制御装置５１は、前述の受け台１５に対する基板１０の各部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に加えてこの測定センサ１７により測定された離間距離に基づいて各々の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃを制御して各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置を調整するようになっている。
このような印刷システムによれば、基板１０と各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサ１７を更に備え、ノズル位置制御装置５１は、基板１０の位置に加えて測定センサ１７により測定された離間距離に基づいて各々の駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃを制御して各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの位置を調整しているので、測定センサ１７により測定された離間距離が小さくなるよう各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを基板１０に接近させることによって、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
また、上述の変形例による印刷システムにおいて、各測定センサ１７により測定された離間距離が１０μｍ以下となるよう各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃが各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを移動させることが好ましい。
このような印刷システムによれば、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃと基板１０との離間距離が１０μｍ以下となる状態でこれらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板１０に印刷材料１２を噴出させることができるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
このような印刷システムによれば、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃと基板１０との離間距離が１０μｍ以下となる状態でこれらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板１０に印刷材料１２を噴出させることができるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
他の変形例としては、図１２に示すように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃと基板１０との離間距離を測定する測定センサとして当該２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃと一体化されたものを用いてもよい。
このような印刷システムについて図１２を用いて説明する。
このような印刷システムについて図１２を用いて説明する。
図１２に示す印刷システムにおいて、各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、基板１０と各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとが接触するよう各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ移動させるようになっている。
ここで、各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃの詳細について、２次ノズル３６ａを移動させる駆動装置４１ａを一例として説明する。
駆動装置４１ａは、図２および図３に示すような第１の実施の形態の駆動装置４０ａと略同一の構成を有するが、２次ノズル３６ａとアクチュエータ４３ａとの間に設けられたアーム４２ａが図４に示すカンチレバー１６ａとしての機能をも兼ね備えている。
すなわち、２次ノズル３６ａが受け台１５に送られた基板１０の表面に接触したときに、アーム４２ａのたわみの大きさが例えばこのアーム４２ａ内を流れる電流の大きさに基づいて測定される。そして、アーム４２ａのたわみの大きさが一定範囲内となるよう、アクチュエータ４３ａがアーム４２ａを基板１０に対して垂直方向に移動させる。
同様に、駆動装置４１ｂ、４１ｃは、前述の駆動装置４１ａと略同一の構成を有するようになっている。
ここで、各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃの詳細について、２次ノズル３６ａを移動させる駆動装置４１ａを一例として説明する。
駆動装置４１ａは、図２および図３に示すような第１の実施の形態の駆動装置４０ａと略同一の構成を有するが、２次ノズル３６ａとアクチュエータ４３ａとの間に設けられたアーム４２ａが図４に示すカンチレバー１６ａとしての機能をも兼ね備えている。
すなわち、２次ノズル３６ａが受け台１５に送られた基板１０の表面に接触したときに、アーム４２ａのたわみの大きさが例えばこのアーム４２ａ内を流れる電流の大きさに基づいて測定される。そして、アーム４２ａのたわみの大きさが一定範囲内となるよう、アクチュエータ４３ａがアーム４２ａを基板１０に対して垂直方向に移動させる。
同様に、駆動装置４１ｂ、４１ｃは、前述の駆動装置４１ａと略同一の構成を有するようになっている。
このようにして、各駆動装置４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、アーム４２ａが過度にたわむことを防止しながら、基板１０と各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとが接触するよう各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃをそれぞれ移動させることができる。
このような印刷システムによれば、基板１０と各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとが接触した状態で各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板１０に印刷材料１２が噴出されるので、基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を更に向上させることができる。
他の変形例としては、図１３に示すように、各々の２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）に対して複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａが設けられているものであってもよい。
この場合、複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａの内部には互いに異なる種類の印刷材料１２がそれぞれ貯留されており、各駆動装置４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）が、対応する複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａから複数の種類の印刷材料１２を受けるよう各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）を移動させるようになっている。具体的には、図１３において２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）は、駆動装置４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）により基板１０の送り方向にも自在に移動することができるようになっている。
この場合、複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａの内部には互いに異なる種類の印刷材料１２がそれぞれ貯留されており、各駆動装置４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）が、対応する複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａから複数の種類の印刷材料１２を受けるよう各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）を移動させるようになっている。具体的には、図１３において２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）は、駆動装置４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）により基板１０の送り方向にも自在に移動することができるようになっている。
更に、各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）の上方に、この２次ノズル３６ａの洗浄を行う洗浄液を貯留する洗浄ノズル３７ａを更に設け、各駆動装置４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）が洗浄ノズル３７ａから洗浄液を受けるようこれらの各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）を移動させるようになっている。
このような印刷システムによれば、各々の２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）に対して複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａが設けられているので、複数の種類の印刷材料１２を同時に一つの２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）から基板１０に噴出させる場合には、これらの複数の種類の印刷材料１２をそれぞれの１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａに種類ごとに分けて貯留することができる。
また、各駆動装置４１ａ（４１ｂ、４１ｃ）は、各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）が、対応する複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａから印刷材料１２を受けるよう各２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）を移動させるようになっているので、複数の１次ノズル３５ａ、３５ａ、３５ａから一つの２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）に確実に印刷材料１２を送ることができる。
さらに、２次ノズル３６ａ（３６ｂ、３６ｃ）の上方に、この２次ノズル３６ａの洗浄を行う洗浄液を貯留する洗浄ノズル３７ａを更に設けたので、洗浄ノズル３７ａから２次ノズル３６ａに洗浄液を送ることにより２次ノズル３６ａの洗浄を容易に行うことができ、２次ノズル３６ａの噴出口における目詰まりを防止することができる。
更に他の変形例としては、上述の印刷システムは、１次ノズルおよび２次ノズルの個数が複数となっているもの（図９および図１０参照）に限られず、１次ノズルおよび２次ノズルの個数がそれぞれ１つのみとなっていてもよい。このような場合には、この変形例における印刷システムに送られる基板には１つの検知マークのみが付されており、当該検知マークを撮像する撮像装置およびマイクロレンズの個数も１つとなっている。また、２次ノズルに対応する駆動装置の個数も１つとなっている。
このような印刷システムによれば、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、２次ノズルを小型のものとすることができ、この２次ノズルを敏速に移動させることができる。
第４の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。図１４は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図１５は、図１４の印刷システムの縦断面図である。
以下、図面を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。図１４は、本実施の形態の印刷システムの全体の構成を示す斜視図であり、図１５は、図１４の印刷システムの縦断面図である。
図１４および図１５に示す印刷システムは、各２次ノズルをそれぞれ移動させる複数の駆動装置を設ける代わりに、これらの各２次ノズル間の位置関係を固定し、各々の２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置を２次ノズル毎にそれぞれ設けた点が異なるのみであり、他は実質的に図９および図１０に示す第３の実施の形態と同様の構成を有している。
図１４および図１５に示す本実施の形態において、図９および図１０に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図１４および図１５に示す本実施の形態において、図９および図１０に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図１４に示すように、本実施の形態の印刷システムは、基板１０を受ける受け台１５と、受け台１５の上方に設けられ、基板１０上の検知マーク１１を撮像する複数の撮像装置２０と、受け台１５の上方に設けられた複数の１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃと、受け台１５と１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃとの間に設けられた複数の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃとを備えている。また、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの噴出口近傍には、これらの各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる複数の噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃが設けられており、更に、各々の噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃを制御して各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整するノズル噴出方向制御装置５６が設置されている。
このような印刷システムの各構成要素について以下に詳述するが、第３の実施の形態と同一部分の詳細な説明は省略する。
図１４に示すように、複数の１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが受け台１５の上方に設けられた１次ノズル固定部材３３ａに取り付けられるとともに、複数の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが受け台１５と１次ノズル固定部材３３ａとの間に設けられた２次ノズル固定部材３３ｂに取り付けられ、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃ間の位置関係が固定されている。
ここで、２次ノズル固定部材３３ｂは受け台１５や１次ノズル固定部材３３ａに対して若干移動することができるようになっている。すなわち、２次ノズル固定部材３３ｂは、例えば各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ印刷材料１２を受けるために所望の位置に移動したり、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの粗い位置合わせを行ったりすることができるようになっている。
ここで、２次ノズル固定部材３３ｂは受け台１５や１次ノズル固定部材３３ａに対して若干移動することができるようになっている。すなわち、２次ノズル固定部材３３ｂは、例えば各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ印刷材料１２を受けるために所望の位置に移動したり、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの粗い位置合わせを行ったりすることができるようになっている。
各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの噴出口近傍には、これらの２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる各噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃが設けられている。
各噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、第２の実施の形態における噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃと略同一の構成を有するようになっている。
このような噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃにより、図１５に示すように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板１０に向かって噴出される印刷材料１２の噴出方向を図１５の鎖線矢印に示すように変化させるようになっている。
各噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃは、第２の実施の形態における噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃと略同一の構成を有するようになっている。
このような噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃにより、図１５に示すように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから基板１０に向かって噴出される印刷材料１２の噴出方向を図１５の鎖線矢印に示すように変化させるようになっている。
各撮像装置２０および各噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃにノズル噴出方向制御装置５６が電気的に接続されている。
このノズル噴出方向制御装置５６は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル噴出方向制御装置５６は、この基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃを制御して、各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整するようになっている。
このノズル噴出方向制御装置５６は、それぞれの検知マーク１１毎に、対応する撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて、基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。そして、ノズル噴出方向制御装置５６は、この基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの位置に基づいて、各々の噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃを制御して、各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整するようになっている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
各撮像装置２０により撮像された各検知マーク１１の画像はノズル噴出方向制御装置５６にそれぞれ送られる。ノズル噴出方向制御装置５６は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えば２次ノズル３６ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル噴出方向制御装置５６は噴出方向変化装置４６ａを制御してこの２次ノズル３６ａから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させ、基板１０上の所望の位置に印刷材料１２が噴出されるようにする。
各撮像装置２０により撮像された各検知マーク１１の画像はノズル噴出方向制御装置５６にそれぞれ送られる。ノズル噴出方向制御装置５６は、それぞれの検知マーク１１毎に、この送られた画像に基づいて基板１０における各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃの受け台１５に対する位置を計測する。
そして、例えば２次ノズル３６ａに対応する基板１０の部分１０ａの位置が所望の位置からずれていることが計測された場合には、ノズル噴出方向制御装置５６は噴出方向変化装置４６ａを制御してこの２次ノズル３６ａから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させ、基板１０上の所望の位置に印刷材料１２が噴出されるようにする。
以上のように本実施の形態の印刷システムおよび印刷方法によれば、基板１０の上方に印刷材料１２を貯留する１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃが設けられるとともに、１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃの下方に複数の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが設けられ、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を変化させる複数の噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃが各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの噴出口近傍にそれぞれ設けられている。更に、ノズル噴出方向制御装置５６は、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて基板１０の位置を計測し、この基板１０の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置４６ａ、４６ｂ、４６ｃを制御して各々の２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向を調整している。
このように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃは基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。更に、基板１０に印刷材料１２を付着させるノズルは１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃおよび２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおける印刷材料１２の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを小型のものとすることができる。
また、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが取り付けられる２次ノズル固定部材３３ｂは受け台１５や１次ノズル固定部材３３ａに対して若干移動することができるようになっている。このため、この２次ノズル固定部材３３は、例えば各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ印刷材料１２を受けるために所望の位置に移動したり、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの粗い位置合わせを行ったりすることができる。
このように、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃから噴出される印刷材料１２の噴出方向が、対応する噴出方向変化装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃによりそれぞれ独立して調整されるので基板１０に対する印刷材料１２の付着の位置合わせ精度を大幅に向上させることができ、基板１０が縮んだり変形したりした場合であっても各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃは基板１０の所望の位置に印刷材料１２を付着させることができる。更に、基板１０に印刷材料１２を付着させるノズルは１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃおよび２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃからなる２段階のものとなっているので、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃにおける印刷材料１２の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃを小型のものとすることができる。
また、各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが取り付けられる２次ノズル固定部材３３ｂは受け台１５や１次ノズル固定部材３３ａに対して若干移動することができるようになっている。このため、この２次ノズル固定部材３３は、例えば各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃが各１次ノズル３５ａ、３５ｂ、３５ｃからそれぞれ印刷材料１２を受けるために所望の位置に移動したり、撮像装置２０により撮像された検知マーク１１の画像に基づいて各２次ノズル３６ａ、３６ｂ、３６ｃの粗い位置合わせを行ったりすることができる。
本実施の形態による印刷システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。
次に本実施の形態による印刷システムの変形例について説明する。
次に本実施の形態による印刷システムの変形例について説明する。
上述の印刷システムは、１次ノズルおよび２次ノズルの個数が複数となっているもの（図１４および図１５参照）に限られず、１次ノズルおよび２次ノズルの個数がそれぞれ１つのみとなっていてもよい。このような場合には、この変形例における印刷システムに送られる基板には１つの検知マークが付されており、この検知マークを撮像する撮像装置およびマイクロレンズの個数も１つとなっている。また、２次ノズルに対応する噴出方向変化装置の個数も１つとなっている。
このような印刷システムによれば、基板に印刷材料を付着させるノズルは１次ノズルおよび２次ノズルからなる２段階のものとなっているので、２次ノズルにおける印刷材料の貯留容量を小さくすることができる。このことにより、２次ノズルを小型のものとすることができる。
〔参考例〕
本発明の印刷システムを用いた参考例について説明する。
１．イントロダクション
最近、有機半導体（「Ｎａｔｕｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｖｏｌ．３，ｐｐ．１７１−１７６，２００４」参照）、ＣＮＴｓ（「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．８２，Ｎｏ．５，ｐｐ．８１１−８１３，２００３」参照）等の材料や金属半導体のナノ粒子（「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１，ｐｐ．５４−５９，２００４」参照）などの多くの研究において印刷基板のパターニングが用いられている。印刷技術は、いわゆる紙のような柔軟性のある、あるいは面積が大きな基板に材料をパターニングさせるのに適しているので、この印刷技術の重要度が高まってきている。インクジェットの適合材料は、電気的装置（「Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．２６７，ｐｐ．１４７９−１４８１，１９９６」参照）のみならずＭＥＭＳ構造（「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００４，ｐｐ．４９−５３，２００４」や「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００２，ｐｐ．４８７−４９０，２００２」参照）の分野においても注目されている。一方、商業上利用されているインクジェット印刷機のヘッドによるパターニング精度は、一般的には約２０μｍでありリソグラフィ技術と比較して劣っている。インクジェット式の印刷の位置合わせ精度の改善は、機能的材料の多くの積層からなる一体化された装置における課題の一つのポイントである。なぜならば、多くの印刷技術は柔軟性のあるフィルム上に材料をパターニングするのに用いられ、印刷ヘッドには、基板の変形や収縮に対しても能動的に位置合わせを行うような機能が必要とされるからである。
本発明の印刷システムを用いた参考例について説明する。
１．イントロダクション
最近、有機半導体（「Ｎａｔｕｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｖｏｌ．３，ｐｐ．１７１−１７６，２００４」参照）、ＣＮＴｓ（「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．８２，Ｎｏ．５，ｐｐ．８１１−８１３，２００３」参照）等の材料や金属半導体のナノ粒子（「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１，ｐｐ．５４−５９，２００４」参照）などの多くの研究において印刷基板のパターニングが用いられている。印刷技術は、いわゆる紙のような柔軟性のある、あるいは面積が大きな基板に材料をパターニングさせるのに適しているので、この印刷技術の重要度が高まってきている。インクジェットの適合材料は、電気的装置（「Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．２６７，ｐｐ．１４７９−１４８１，１９９６」参照）のみならずＭＥＭＳ構造（「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００４，ｐｐ．４９−５３，２００４」や「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００２，ｐｐ．４８７−４９０，２００２」参照）の分野においても注目されている。一方、商業上利用されているインクジェット印刷機のヘッドによるパターニング精度は、一般的には約２０μｍでありリソグラフィ技術と比較して劣っている。インクジェット式の印刷の位置合わせ精度の改善は、機能的材料の多くの積層からなる一体化された装置における課題の一つのポイントである。なぜならば、多くの印刷技術は柔軟性のあるフィルム上に材料をパターニングするのに用いられ、印刷ヘッドには、基板の変形や収縮に対しても能動的に位置合わせを行うような機能が必要とされるからである。
本参考例においては、第３の実施の形態に示すような、移動する複数のノズルおよび撮像センサを用いたインクジェットの並列位置合わせ制御に関する試験を行った。各ノズルはアクチュエータ、マイクロレンズおよび撮像センサに結合され、このことにより噴出される材料の正確な位置合わせを行っている。機械的に移動するプローブにノズルが結合していることにより、インクの着地位置の正確の制御を行うことができる。
また、本参考例の印刷システムにおいては、視覚制御システムの処理速度も重要である。従来のＣＣＤビデオシステムでは、処理速度がビデオ信号のフレーム率（画面書換速度）により制限されていたので、実際の印刷に必要とされる処理速度を得ることができなかった。これに対して、「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ＩＣＲＡ９６，ｐｐ．２３０９−２３１４，１９９６」の論文に記載された、あるいは特開２００１−１７４２１８号公報に開示されるＣＭＯＳ画像センサを用いることが好ましい。なぜならば、このようなセンサは、並列処理回路を含んだ単一のチップと容易に一体化させることができるからである。前述の論文において、更なるセンサの設計に必要とされる基本的な光学特性を得るような光ダイオードを使用した。
２．設計および組立
本参考例の印刷システムの構成は図９に示す第３の実施の形態の印刷システムの構成と略同一のものとなっている。本参考例の印刷システムは毛管部分、駆動部分および視覚センサ部分から構成されている。作動原理を示す前述の３つの主要部分の構成を、図１０を用いて説明する。本参考例の印刷システムにおいて、インクが電磁場により搬送される（「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００１，ｐｐ．３８９−３９２」参照）。毛管部分はインクジェットの１次ノズルとして機能する開口を有している。開口の直径は１０〜４０μｍの範囲内の大きさとなっている。毛管および開口は、頂部側から底部側までシリコンウエハにより各々パターニングされている。毛管はパイレックス（登録商標）グラスの陽極結合によりシールされている。毛管に貯留されたインキは電磁場により１次ノズルから噴出され、このインキは駆動部分に形成された２次ノズルに搬送される。２次ノズルに送られたインキは基板に噴出される。２次ノズルはアースに電気的に接続しており、基板にはマイナスの電圧が印加されている。ノズル部分および駆動部分は図３に示す構成と略同一のものとなっている。エッチング液による異方性エッチングにより、５０μｍの厚さのＳＯＩからなる静電アクチュエータの本体に２次ノズルを形成した。この２次ノズルの位置をアクチュエータにより制御し、基板上のインクの着地位置を変化させるようになっている。
本参考例の印刷システムの構成は図９に示す第３の実施の形態の印刷システムの構成と略同一のものとなっている。本参考例の印刷システムは毛管部分、駆動部分および視覚センサ部分から構成されている。作動原理を示す前述の３つの主要部分の構成を、図１０を用いて説明する。本参考例の印刷システムにおいて、インクが電磁場により搬送される（「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００１，ｐｐ．３８９−３９２」参照）。毛管部分はインクジェットの１次ノズルとして機能する開口を有している。開口の直径は１０〜４０μｍの範囲内の大きさとなっている。毛管および開口は、頂部側から底部側までシリコンウエハにより各々パターニングされている。毛管はパイレックス（登録商標）グラスの陽極結合によりシールされている。毛管に貯留されたインキは電磁場により１次ノズルから噴出され、このインキは駆動部分に形成された２次ノズルに搬送される。２次ノズルに送られたインキは基板に噴出される。２次ノズルはアースに電気的に接続しており、基板にはマイナスの電圧が印加されている。ノズル部分および駆動部分は図３に示す構成と略同一のものとなっている。エッチング液による異方性エッチングにより、５０μｍの厚さのＳＯＩからなる静電アクチュエータの本体に２次ノズルを形成した。この２次ノズルの位置をアクチュエータにより制御し、基板上のインクの着地位置を変化させるようになっている。
毛管部分のウエハ上で、各々のノズルに結合するマイクロレンズの配置を行った。このマイクロレンズの直径は２００μｍであった。マイクロレンズを形成するウエハを介してエッチングされた穴に紫外線硬化樹脂を注入した。マイクロレンズは、基板上の位置合わせマークの焦点を、毛管部分のウエハの上方に配置される各撮像センサに合わせた。
３．試験
３．１ 光学部分
マイクロレンズにより拡大された位置合わせマークのテストパターンについて図１６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。位置合わせマークのパターンは基板から投影され、このマークの正立の画像がレンズを介して撮像された。このことは、基板面がマイクロレンズの焦点距離の範囲内に配置されていることを意味している。光学システムの解像度は、マイクロレンズによる結像面に配置される４つの光ダイオードに焦点が合わせられたレーザースポットを用いることにより評価が行われた。２μｍよりも精細な解像度を示す、良好な線形性が観察された。図１６（ａ）（ｂ）は、レーザースポットを検知することにより光学システムの解像度の評価が行われた結果を示している。
３．１ 光学部分
マイクロレンズにより拡大された位置合わせマークのテストパターンについて図１６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。位置合わせマークのパターンは基板から投影され、このマークの正立の画像がレンズを介して撮像された。このことは、基板面がマイクロレンズの焦点距離の範囲内に配置されていることを意味している。光学システムの解像度は、マイクロレンズによる結像面に配置される４つの光ダイオードに焦点が合わせられたレーザースポットを用いることにより評価が行われた。２μｍよりも精細な解像度を示す、良好な線形性が観察された。図１６（ａ）（ｂ）は、レーザースポットを検知することにより光学システムの解像度の評価が行われた結果を示している。
３．２ ノズル部分
図１７（ａ）（ｂ）に示すように、本参考例の印刷システムの移動する２次ノズルの性能と、電磁場により移動するインクジェットを直接駆動する一対の電極の性能との比較を行った。この試験では、１次ノズルとして５μｍの開口を有するガラス管を用いた。インクとしては蛍光塗料が混合したブチルカルビトルを用い、その粘度は６．５ｍＰａ・ｓであった。結果を図１７（ａ）（ｂ）に示す。１次ノズルから送られたインクが基板に付着する前に２次ノズルに送られることが観察された。１次ノズルおよび２次ノズルの間の電磁場は、インクが２次ノズルから溢れ出ないようにその大きさを調整する必要がある。２次ノズルと基板との間の距離は５００μｍであり、両者の間には１５００Ｖの電圧が印加された。
図１７（ａ）（ｂ）に示すように、本参考例の印刷システムの移動する２次ノズルの性能と、電磁場により移動するインクジェットを直接駆動する一対の電極の性能との比較を行った。この試験では、１次ノズルとして５μｍの開口を有するガラス管を用いた。インクとしては蛍光塗料が混合したブチルカルビトルを用い、その粘度は６．５ｍＰａ・ｓであった。結果を図１７（ａ）（ｂ）に示す。１次ノズルから送られたインクが基板に付着する前に２次ノズルに送られることが観察された。１次ノズルおよび２次ノズルの間の電磁場は、インクが２次ノズルから溢れ出ないようにその大きさを調整する必要がある。２次ノズルと基板との間の距離は５００μｍであり、両者の間には１５００Ｖの電圧が印加された。
図１７（ａ）（ｂ）に示すように、一対の電極を用いたケースの方が、位置ずれが大きくなりがちであった。なぜならば、インクジェットの位置ではなく電磁場によってインクジェットの向きが変化するからである。位置ずれの大きさは、ノズルと基板との間の距離に比例して増大する。本参考例の機械的に移動するノズルを用いたときには、精度の良い位置合わせを行うことができた。なぜならば、インクの着地位置は主に２次ノズルの位置により決まるからである。ここで、移動するノズルのケースにおいても、インクの位置ずれの大きさはアクチュエータそのものによる位置ずれに比べて大きくなる。アクチュエータを移動させる静電磁場が噴出されたインクに対して何らかの影響を与えてしまうからである。このことは、くし歯状の電極の位置を変化させることにより、あるいはノズルと基板との間の距離を減少させることにより避けることができる。ノズルを機械的に制御する手法としては、ＡＦＭカンチレバーのように、マイクロマシンの分野で十分に研究された技術を用いることができる。また、ディップペン・リソグラフィ（「ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＭＥＭＳ２００３，ｐｐ．４−７」参照）のプローブのような基板と２次ノズルとの接触により、所望の設定を行うことができる。
ブチルカルビトルに含まれる蛍光色素（ＦＩＴＣ）のパターニングのラインにおいて、色素は４８８ｎｍの光により励起され、５１２ｎｍの発光が得られる。ここで、基板として導電性のステージ上に配置される一片の紙が用いられている。直線的に移動するステージにより基板が送られたときに、移動するインクジェットは波形パターンを描写した。本参考例のインク駆動方法は最近報告されている様々な機能的材料のパターニングに適合することがこの試験により明らかとなった。
１０ 基板
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 基板の部分
１１ 検知マーク
１２ 印刷材料
１５ 受け台
１６ 測定センサ
１６ａ カンチレバー
１７ 測定センサ
１８ａ 供給ロール
１８ｂ 巻取ロール
２０ 撮像装置
２１ マイクロレンズ
２２ 撮像センサ
２３ 焦点調整器
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ ノズル
３１ チューブ
３２ ノズル固定部材
３３ａ １次ノズル固定部材
３３ｂ ２次ノズル固定部材
３４ ピエゾアクチュエータ
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ １次ノズル
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ ２次ノズル
３７ａ 洗浄ノズル
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 駆動装置
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 駆動装置
４２ａ アーム
４３ａ アクチュエータ
４４ａ、４４ａ 一対の静電アクチュエータ
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 噴出方向変換装置
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ 噴出方向変換装置
４７ａ、４７ｂ 一対の電極
５０ ノズル位置制御装置
５１ ノズル位置制御装置
５５ ノズル噴出方向制御装置
５６ ノズル噴出方向制御装置
６０ 基板
６１ 受け台
６２ 印刷材料
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ ノズル
６４ ノズル固定部材
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 基板の部分
１１ 検知マーク
１２ 印刷材料
１５ 受け台
１６ 測定センサ
１６ａ カンチレバー
１７ 測定センサ
１８ａ 供給ロール
１８ｂ 巻取ロール
２０ 撮像装置
２１ マイクロレンズ
２２ 撮像センサ
２３ 焦点調整器
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ ノズル
３１ チューブ
３２ ノズル固定部材
３３ａ １次ノズル固定部材
３３ｂ ２次ノズル固定部材
３４ ピエゾアクチュエータ
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ １次ノズル
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ ２次ノズル
３７ａ 洗浄ノズル
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 駆動装置
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 駆動装置
４２ａ アーム
４３ａ アクチュエータ
４４ａ、４４ａ 一対の静電アクチュエータ
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 噴出方向変換装置
４６ａ、４６ｂ、４６ｃ 噴出方向変換装置
４７ａ、４７ｂ 一対の電極
５０ ノズル位置制御装置
５１ ノズル位置制御装置
５５ ノズル噴出方向制御装置
５６ ノズル噴出方向制御装置
６０ 基板
６１ 受け台
６２ 印刷材料
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ ノズル
６４ ノズル固定部材
Claims (14)
- 連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、
前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、
前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、
前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる複数の移動自在の２次ノズルと、
前記各２次ノズルに対応して設けられ、当該２次ノズルをそれぞれ移動させる複数の駆動装置と、
前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の駆動装置を制御して各々の２次ノズルの位置を調整するノズル位置制御装置と、
を備えたことを特徴とする印刷システム。 - 前記各駆動装置は、基板の送り方向に対する垂直面に沿って前記各２次ノズルをそれぞれ移動させることを特徴とする請求項１記載の印刷システム。
- 前記基板と各２次ノズルとの間のそれぞれの離間距離を測定する測定センサを更に備え、
前記ノズル位置制御装置は、前記基板の位置に加えて前記測定センサにより測定された離間距離に基づいて各々の駆動装置を制御して各々の２次ノズルの位置を調整することを特徴とする請求項１または２記載の印刷システム。 - 前記各駆動装置は、前記測定センサにより測定された離間距離が１０μｍ以下となるよう各々の２次ノズルをそれぞれ移動させることを特徴とする請求項３記載の印刷システム。
- 前記各駆動装置は、前記基板と前記各２次ノズルとが接触するよう各々の２次ノズルをそれぞれ移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の印刷システム。
- 各々の２次ノズルに対して１次ノズルが複数設けら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印刷システム。
- 前記各駆動装置は、各２次ノズルが、この２次ノズルに対応する複数の１次ノズルから印刷材料を受けるよう各２次ノズルをそれぞれ移動させることを特徴とする請求項６記載の印刷システム。
- 連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、
前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、
前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、
前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる複数の２次ノズルと、
前記各２次ノズルの噴出口と前記基板との間に設けられ、前記２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置と、
前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置を制御して各々の２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整するノズル噴出方向制御装置と、
を備えたことを特徴とする印刷システム。 - 前記２次ノズルの上方に、当該２次ノズルの洗浄を行う洗浄液を貯留する洗浄ノズルを更に設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の印刷システム。
- 連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、
前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、
前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、
前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる移動自在の２次ノズルと、
前記２次ノズルに対応して設けられ、当該２次ノズルを移動させる駆動装置と、
前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて駆動装置を制御して２次ノズルの位置を調整するノズル位置制御装置と、
を備えたことを特徴とする印刷システム。 - 連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に印刷材料を付着する印刷システムにおいて、
前記基板の上方または下方に設けられ、当該基板上の検知マークを撮像する撮像装置と、
前記基板の上方に設けられ、印刷材料を下方に噴出する１次ノズルと、
前記基板と前記１次ノズルとの間に設けられ、当該１次ノズルから噴出された印刷材料を受け、この印刷材料を前記基板に噴出して付着させる２次ノズルと、
前記２次ノズルの噴出口近傍に設けられ、前記２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を変化させる噴出方向変化装置と、
前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて、前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて噴出方向変化装置を制御して２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整するノズル噴出方向制御装置と、
を備えたことを特徴とする印刷システム。 - 印刷材料は、導体素子、半導体素子または絶縁素子を含む液体材料であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の印刷システム。
- 連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に、複数の移動自在の２次ノズルから印刷材料を付着する印刷方法において、
撮像装置により、基板上の検知マークを撮像する工程と、
１次ノズルから印刷材料を２次ノズルに送る工程と、
ノズル位置制御装置により、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の駆動装置をそれぞれ制御して各々の２次ノズルの位置を調整する工程と、
各２次ノズルから印刷材料を基板に噴出して付着させる工程と、
を備えたことを特徴とする印刷方法。 - 連続的に送られるとともに検知マークが付された基板に、複数の２次ノズルから印刷材料を付着する印刷方法において、
撮像装置により、基板上の検知マークを撮像する工程と、
１次ノズルから印刷材料を２次ノズルに送る工程と、
ノズル噴出方向制御装置により、前記撮像装置により撮像された検知マークの画像に基づいて前記基板の位置を計測し、この基板の位置に基づいて各々の噴出方向変化装置をそれぞれ制御して各々の２次ノズルから噴出される印刷材料の噴出方向を調整する工程と、
各２次ノズルから印刷材料を基板に噴出して付着させる工程と、
を備えたことを特徴とする印刷方法。
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