JP4702588B2 - 液滴ジェットパターニング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴ジェットパターニング装置に関し、特にノズルヘッドを傾斜回動させて吐出ピッチを可変にし、ノズルピッチ誤差が同ランクの複数のノズルヘッドを装置に組み込み、ノズルピッチ誤差に基づいて傾斜回動角に補正を施すようにしたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、種々の構造のインクジェットプリンタが広く実用に供され、写真と同程度に高解像度のカラー印刷が可能なカラーのインクジェットプリンタが普及しつつある。インクジェットプリンタでは、キャリッジに複数のノズルヘッドを装備し、各ノズルヘッドに 例えば128個の微細なノズルを副走査方向に1又は複数列に形成し、各ノズルからインクの液滴を吐出することでドットパターンにて画像を記録する。特開平11−334049号公報には、この種のインクジェットプリンタにおいて、ノズル間ピッチ(ノズルピッチ)を可変にして印字する為に、固定リンクに対して可動リンクを移動させてノズルヘッドを傾斜回動させることにより、ノズルピッチを可変にする技術が記載されている。
【0003】
他方、近年、パーソナルコンピュータ、ワープロ、複写機、ファクシミリ装置、携帯電話、種々の携帯端末機などに、一般に液晶ディスプレイが採用され、最近ではカラーフィルターを介してカラー表示可能なカラーの液晶ディスプレイも広く採用されている。前記カラーフィルターは、透明膜にR(赤)、G(緑)、B(青)の光3原色のフィルター画素を微細なドットパターンにて規則的に形成したものであるが、このカラーフィルターも、前記のインクジェットプリンタと同様の液滴ジェットパターニング装置により製作することができる。
【0004】
特許第3121226号公報には、前記のカラーフィルターを製作する為の液滴ジェットパターニング装置が記載されている。この装置では、R,G,Bの3色の各ノズルヘッドの複数のノズルから液滴を吐出させてガラス基板にR,G,Bのドットパターンを記録する。そして、副走査方向に対してノズルヘッドを傾斜させることにより、副走査方向のドットピッチ(吐出ピッチ)をノズルピッチよりも適宜小さく調整して記録する技術も提案されている。ノズルヘッドを傾斜させた場合に、各ノズルヘッドのNo.1,No.2,・・・No.Nのノズルから吐出するタイミングを異ならせて、ガラス基板における記録開始端の位置を揃える技術も提案されている。また、各ノズルヘッドにおける複数のノズルの中心線からの各ノズルの位置の誤差を修正するように、吐出タイミングを制御する技術も提案されている。
【0005】
また、特開平9−300664号公報には、前記のカラー液晶ディスプレイに用いるカラーフィルターを製作する為の液滴ジェットパターニング装置が記載されている。この装置では、R,G,Bの3色のノズルヘッドが副走査方向と平行に、かつ副走査方向に対して傾斜回動可能に設けられている。
他方、特開平7−89185号公報に記載のインクジェットプリンタにおいては、複数のヘッドチップを有し、インクの着弾位置の位置ずれの補正を行うように、複数のヘッドチップ間の相対位置を決定してそれらヘッドチップを枠体に固定する構造を採用している。
【0006】
即ち、ヘッドチップを製作後に、インクの着弾位置の縦ずれ量(ノズル列方向のずれ量)や横ずれ量(ノズル中心線に直交する方向のずれ量)を測定し、これらずれ量が規定値内に収まる複数のヘッドチップについて横ずれ量をランク分けし、この横ずれ量が同ランクの3つのノズルを選択してプリンタに装着する。
尚、特開平8−118647号公報に記載のインクジェットプリンタにおいては、ノズルの径や溝や形状のバラツキを予め測定しておき、その製作誤差を解消するように補正する。
【0007】
ここで、前記のような液晶ディスプレイに代わる次世代のディスプレイとして、有機ELディスプレイが実用化されつつある。尚、ELはElectro Luminescenceの略称である。有機ELディスプレイのEL基板は、例えば、ガラス基板の表面に、陽極膜、正孔輸送層、発光層、陰極膜を形成したもので、発光層として発光色に応じて種々の発光性有機化合物が適用される。カラーELディスプレイのEL基板の発光層では、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の発光画素を規則的にドットパターンに形成してある。有機ELディスプレイでは、構造が簡単で薄型化、軽量化、低コスト化が可能となるうえ、視野角依存性が少なく、低消費電力であるなどの優位性がある。
【0008】
前記カラーの有機ELディスプレイのEL基板を製作する方法について概略説明すると、ガラス基板の上に形成された陽極膜の上に、正孔輸送層形成用の液滴を液滴ジェット記録装置のノズルヘッドからガラス基板上に吐出させ、真空中または不活性ガス中で加熱して定着させる。次に、EL発光層形成用のR,G,Bに対応する3種類の液滴を正孔輸送層の上に3つのノズルヘッドから夫々ガラス基板上に吐出してドットパターンを形成し、次にそのドットパターンを真空加熱し、その後EL発光層の上に陰極膜を形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
特許第3121226号公報の技術では、各ノズルヘッドにおける複数のノズルの中心線からの各ノズルの位置の誤差を修正することが可能であるが、ノズルピッチの誤差を補正することは何ら提案されていない。また、特開平7−89185号公報に記載のインクジェットプリンタにおいても、横ずれ量についての誤差をある程度補正可能であるが、ノズル列方向の縦ずれ量を補正する技術については何ら提案されていない。
本発明の目的は、ノズルヘッドの傾斜回動角を調整することでノズルピッチの誤差を補正可能な液滴ジェットパターニング装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の液滴ジェットパターニング装置は、主走査方向と直交する副走査方向に沿ってノズルヘッドに列設された複数のノズルから液滴を吐出して被吐出媒体にパターンを形成する液滴ジェットパターニング装置において、前記主走査方向に所定間隔おきに配置した複数のノズルヘッドと、前記複数のノズルヘッドを回動可能に連結するリンク機構を有し、それらノズルヘッドをリンク機構を介して副走査方向と平行な基準位置から傾斜回動させる為の回動手段と、この回動手段を制御する回動制御手段とを備え、多数のノズルヘッドのノズルピッチ誤差を複数段階にランク付けしておき、前記回動手段に装着する複数のノズルヘッドをノズルピッチ誤差が同ランクのノズルヘッドで構成し、前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に回動させることを特徴とするものである。
【0011】
複数のノズルヘッドが主走査方向に所定間隔おきに配置されて回動手段のリンク機構に回動可能に連結され、副走査方向の吐出ピッチをノズルピッチよりも小さく調整する際には、回動制御手段により制御される回動手段によって、それらノズルヘッドをリンク機構を介して副走査方向と平行な基準位置から傾斜回動させる。例えば、ノズルピッチをP、傾斜回動角をθとすると、吐出ピッチはP×cosθとなる。
【0012】
この液滴ジェットパターニング装置の製作段階において、予め多数のノズルヘッドが製作して準備され、それらノズルヘッドのノズルピッチ誤差(例えば、ノズル列の一端側のノズルから他端側のノズルまでの寸法の誤差)を複数段階にランク付けしておき、前記回動手段に装着する複数のノズルヘッドをノズルピッチ誤差が同ランクのノズルヘッドで構成するため、複数のノズルヘッドにおけるノズルピッチ誤差が近似した値となる。前記ノズルピッチ誤差が正の値の場合は、ノズルヘッドの傾斜回動角度を大きく調整することでノズルピッチ誤差を補正することができ、ノズルピッチ誤差が負の値の場合は、ノズルヘッドの傾斜回動角度を小さく調整することでノズルピッチ誤差を補正することができる。
【0013】
ここで、請求項2のように、前記回動制御手段は、指定された回動角(θ)だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、前記回動手段に装着された複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差に基づいて前記回動角に補正を施し、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に補正された回動角だけ回動させる構成にしてもよい。請求項1の欄で説明したように、複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差が+ΔPの場合は、指定回動角θに対して角度Δθだけ傾斜回動角を大きく補正する。同様に、複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差が−ΔPの場合には、前記角度Δθだけ傾斜回動角を小さく補正する。
【0014】
また、請求項3のように、前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、前記回動手段に装着された複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差中心値に基づいて前記回動角に補正を施し、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に補正された回動角だけ回動させる構成にしてもよい。ピッチ誤差ランクにおいては、ノズルピッチ誤差が幅のある値となっていることから、前記ΔPとしてノズルピッチ誤差中心値を採用することで、ノズルヘッドの傾斜回動角を補正する補正の精度を高めることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、有機ELディスプレイに用いるEL基板(薄いガラス板に3色(R,G,B)用の発光層を形成したもの)を製造する為の液滴ジェットパターニング装置に本発明を適用した場合の一例を示すものである。尚、ELはElectro Luminescenceの略称である。
【0016】
この液滴ジェットパターニング装置1は、ベースフレーム2と、ケーシング3と、被吐出媒体4を保持し主走査方向と副走査方向に独立に移動駆動可能な媒体保持移動装置5と、Z軸スライド機構6と、このZ軸スライド機構6に昇降可能に保持されたノズルヘッド保持装置7と、ノズルヘッド8からの液滴の吐出状態を検査したりノズルヘッド8の保守や調整を行う為の検査調整装置9と、3色のEL発光層を形成する為の吐出用液10やフラッシング用溶剤(フラッシング液)11等を供給する液供給装置12と、これらの装置や機器を制御する制御装置13などで構成されている。
【0017】
次に前記のように列挙した順序に従って、図面に基づいて詳細に説明するが、図2は前記液滴ジェットパターニング装置1の平面図であり、図2の前後左右を前後左右として以下説明するが、左右方向がX軸方向(主走査方向)であり、前後方向がY軸方向(副走査方向)、上下方向がZ軸方向である。
【0018】
図1〜図4に示すように、液滴ジェットパターニング装置1のベースフレーム2の上に直方体状のケーシング3が形成され、このケーシング3の内部空間は、中段位置の水平な仕切り板14(仕切り部材)により、1Fのパターニングルーム15と2Fのメンテナンスルーム16とに仕切られ、仕切り板14はノズルヘッド保持装置7が通過可能な開口部14aも形成されている。この仕切り板14はパターニングルーム15とメンテナンスルーム16とを仕切るものであればよく、必ずしも水平に配設される必要はない。パターニングルーム15内のパターン処理ステージにおいてガラス基板4(被吐出媒体)に多数の3色の微細な画素部からなるドットパターンを形成する吐出記録処理が行われ、メンテナンスルーム16内の検査調整ステージ44においてノズルヘッド8に対する検査や調整が行われる。
【0019】
最初に、媒体保持移動装置5について説明する。
この媒体保持移動装置5は、外部システムの後方の搬送ローダーHから搬送されてくるガラス基板4を所定の受け渡し位置(待機位置)(図2に2点鎖線で図示)で受取り、吐出開始位置に移動させ、ガラス基板4を初期設定位置(原点位置)にアライメント調整し、吐出記録時にはそのガラス基板4をX軸、Y軸方向へ夫々独立に移動駆動し、吐出記録終了後にはガラス基板4を待機位置へ移動させて搬送ローダーHへ受け渡すものである。
【0020】
図1、図4〜図6に示すように、パターニングルーム15(例えば1500×1500×500mm のサイズ)内にベースフレーム2の上面に大理石のベース台17が配設され、このベース台17の4隅から夫々支柱18が立ち上がっている。尚、パターニングルーム15内の空気を圧縮窒素ガスで置換し,室内の水蒸気濃度及び酸素濃度を所定レベル以下にして吐出記録が行われる。
【0021】
図4〜図6に示すように、ベース台17上にはY軸スライド機構19が装備され、Y軸スライド機構19の出力部材19aにはX軸スライド機構20が夫々装備され、このX軸スライド機構20の出力部材20aにはガラス基板4を載置する為の基板受台21が設けられている。これら両スライド機構19,20によってガラス基板4をX,Y軸方向に夫々独立に移動可能になっている。この基板受台21はアライメント調整の為にピン22を中心に鉛直軸心回りに回転可能になっている。
【0022】
この基板受台21は合成樹脂製の多孔材、あるいは焼結金属製の多孔材などで構成され、基板受台21上に載せたガラス基板4に多孔材を介して負圧を作用させて吸着可能になっている。尚、基板受台21はガラス基板4よりも左右に幅広に形成され、基板受台21にはフラッシング液11(ヘッド洗浄用溶剤)を受ける為の左右1対のトレイ21aが一体的に形成されている。ガラス基板4を搬出入する際ガラス基板4を基板受台21から所定小距離リフトさせる4本のリフトバー23aとこれらリフトバー23aを昇降させるエアシリンダを含む基板リフト機構23(図5参照)も設けられている。
【0023】
媒体送り機構24としてのX軸スライド機構20とY軸スライド機構19について説明する。図1、図4〜6に示すように、基板受台21とその上に載置したガラス基板4はX軸スライド機構20により主走査方向へ移動駆動可能であり、Y軸スライド機構19により副走査方向へ移動駆動可能である。ガラス基板4へのパターン形成時には、ノズルヘッド保持装置7を所定の下降位置に停止させた状態で、前記の両スライド機構19,20により、ガラス基板4と、ヘッド組取付台25に装着されたノズルヘッド保持装置7の複数のノズルヘッド8との間に主走査方向と副走査方向とに夫々相対移動を発生させながら吐出記録を行う。
【0024】
つまり、媒体送り機構24は、基板受台21に保持されたガラス基板4と、ヘッド組取付台25に装着されたノズルヘッド保持装置7のノズルヘッド8との間に、主走査方向と副走査方向とに夫々相対移動を発生させる相対移動発生手段(相対移動手段)に相当する。X軸スライド機構20のX方向駆動部26はX軸エンコーダ27を含むサーボモータ28により、X方向案内部材に対して出力部材20aを移動駆動するものであり、Y軸スライド機構19のY方向駆動部29はY軸エンコーダ30を含むサーボモータ31により、Y方向案内部材に対して出力部材19aを移動駆動するものである。X軸スライド機構20には、それに付随的にその出力部材20aの移動量を精密に検出可能なX軸リニアスケール189 が設けられ、同様に、Y軸スライド機構19には、それに付随的にその出力部材19aの移動量を精密に検出可能なY軸リニアスケール198 が設けられている(図38参照)。
【0025】
基板受台21上に載置したガラス基板4を原点位置にアライメント調整する際には、2Fのメンテナンスルーム16に装備した4つのCCDカメラ32a〜32dによりガラス基板4の4つのアライメントマークAM1〜AM4を撮像してガラス基板4の位置を検出し、その検出位置情報に基づいて、X軸,Y軸スライド機構20,19により基板受台21をX軸,Y軸方向へ夫々位置調整すると共に、基板受台21の下面に摩擦係合したカム片33とこのカム片33をX軸方向へ微動可能な電動シリンダ34とを含む回動調整装置35により、基板受台21をピン22を中心に角度(α)を調整し、ガラス基板4を初期設定位置にアライメント調整するようになっている。つまり、ガラス基板4を初期設定位置にアライメント調整する自動アライメント調整機構36が、X軸,Y軸スライド機構20,19と、回動調整装置35と、4つのCCDカメラ32a〜32dと、制御装置13などで構成されているが、このアライメント調整に関する補足説明は後述する。
【0026】
Z軸スライド機構6について説明する。
図1〜図4、図6に示すように、昇降手段(ヘッド昇降手段)としてのZ軸スライド機構6は、ノズルヘッド保持装置7を支持して昇降させる為のものであり、このZ軸スライド機構6をベース台17に支持する構造として、2Fのメンテナンスルーム16において仕切り板14上の左右両側には、前後方向に延びる1対のボックスフレーム37が支柱18で支持され、これらボックスフレーム37には支持フレーム38が架設され、この支持フレーム38にZ軸スライド機構6が取付けられている。このZ軸スライド機構6は、支持フレーム38に固定されたスライドケース39、このスライドケース39に昇降自在に案内された出力部材40(スライド部材)、この出力部材40を昇降する電動シリンダ41、この電動シリンダ41のZ軸エンコーダ42等で構成されている。
【0027】
図1〜図7に示すように、Z軸スライド機構6の出力部材40の下端部にはヘッド組取付台25が固定され、このヘッド組取付台25にはノズルヘッド保持装置7が着脱可能に取付けられ、図6に示すように、ノズルヘッド保持装置7の複数のノズルヘッド8を含むヘッド部43を、仕切り部材14よりも下側のパターン処理ステージ21においてガラス基板4に対してパターン形成を行う吐出位置(下降位置)DPと、検査調整ステージ44においてヘッド部43に対して検査調整を行う検査調整位置(上昇位置)UPと、この位置よりも僅かに上昇させたホーム位置HPにわたって昇降可能である。
【0028】
図1、図3、図4、図7〜図11に示すように、ヘッド組取付台25は、Z軸スライド機構6の出力部材40の下端部に複数のボルト48にて固定された支持基板47を含み(図9参照)、この支持基板47上に、後述するノズルヘッド保持装置7のフレーム部材46を位置決め支持するようになっている。
【0029】
次に、ノズルヘッド保持装置7について説明する。
図1〜図4、図7〜図21に示すように、ノズルヘッド保持装置7は、フレーム部材46と、4節平行リンク機構49と、1対の回動支点50A,50Bと、3つのヘッドホルダ51R,51G,51Bと、2組の案内機構52A,52B及び移動機構53A,53Bなどを有し、ノズルヘッド保持装置7のフレーム部材46が支持基板47に対して着脱可能に装着されている。尚、図7〜図12はノズルヘッド保持装置7を支持基板47に装着した状態を示す図であり、図13、図14は支持基板47から取り外した状態を示す図であり、図15〜図18はノズルヘッド保持装置7を支持基板47から取り外しフレーム部材46を省略した状態を示す図である。
【0030】
最初に、ヘッドホルダ51について簡単に説明しておく。ヘッドホルダ51は副走査方向に細長く形成され、このヘッドホルダ51は初期設定状態においては副走査方向と平行に配設され、ヘッドホルダ51には副走査方向に細長いノズルヘッド8が取り外し可能に固定されている。ノズルヘッド8は、EL発光有機物質などの有機物質を溶剤で液化した溶液(吐出液)を吐出するために、耐溶剤性材料(例えば、セラミック材料など)で形成されている。
【0031】
各ノズルヘッド8には例えば64個の微小径のノズル55が副走査方向に微小ピッチで1列状をなすように形成されている。ヘッドホルダ51としては、赤色用液と緑色用液と青色用液とを夫々吐出するノズルヘッド8R,8G,8B が装着されたヘッドホルダ51R,51G,51Bが主走査方向に所定の間隔をあけて平行に設けられている。各ノズルヘッド8の例えば64個のノズル55は、最も後端側(基端側)のものから順にNo.1,No.2,・・・・No.64とされ、No.1のノズル55が基準ノズルである。
【0032】
4節平行リンク機構49について説明する。
図2、図7、図14に示すように、ノズルヘッド8をノズルヘッド8の副走査方向基端側の基準ノズル8R の軸心又はその近傍の軸心回りに回動させる為の回動機構は、4節平行リンク機構49(リンク機構)を有する。この4節平行リンク機構49は、1対の第1リンク部材56A,56Bと、これら第1リンク部材56A,56Bを回動可能に連結する1対の第2リンク部材57A,57Bと、1対の押えプレート58A,58Bと、4つのスペーサ59とを有する。1対の第1リンク部材56A,56Bは前後に所定間隔あけて主走査方向と平行に配設され、1対の第2リンク部材57A,57Bは第1リンク部材56A,56Bの端部にほぼ対応する位置に副走査方向に向けて平行に配設され、1対の第2リンク部材57A,57Bの両端部は1対の第1リンク部材56A,56Bの上面に当接する状態に配設されている。
【0033】
尚、後側の第1リンク部材56Bには、右側の第2リンク部材57Bよりも所定長さ突出する突出部60(図14参照)が形成されている。第1リンク部材56A,56Bと第2リンク部材57A,57Bを鉛直軸心回りに回動可能に連結する4つの連結部61は同様の構造であるので、図10、図17に基づいて説明すると、各連結部61において、第1リンク部材56A,56Bにピン部材62が立設され、第2リンク部材57A,57Bにボールベアリングブッシュ63が立向きに設けられ、ボールベアリングブッシュ63にピン部材62を挿通させ座金64とコイルバネ65と穴付きボルト66にて抜け止めされている。
【0034】
次に、フレーム部材46について説明する。
フレーム部材46は、左右方向に延びる本体部46aと、この本体部46aの左端部から前方へ延びた左腕部46bと、本体部46aの右端付近から斜めに前方へ延びた右腕部46cとを有し、左腕部46bと右腕部46cとに、後述の4節平行リンク機構49の傾斜回動の為の1対の回動支点50A,50Bが支持されている。
【0035】
次に、1対の取付用連結機構67について説明する。
この1対の取付用連結機構67は、3組のヘッドホルダ51R,51G,51Bが装着されたノズルヘッド保持装置7を、ヘッド組取付台25の支持基板47に対して精密に位置決めしたうえで1対のボルト45を介して着脱可能に取り付ける為のものである。図7、図8に示すように、1対の取付用連結機構67は、同様の構造のものであり、フレーム部材46の左部と右部に対応する位置に設けられている。
【0036】
図12、図13に示すように、各取付用連結機構67において、支持基板47の下端部に有底状の筒状金具68がボルトなどにより固定され、この筒状金具68の内部には、ボールリテーナー69aを上方に付勢するボールリテーナー支持バネ68aが装備されている。支持基板47のうちこの筒状金具68の取付け位置に貫通穴47bが形成され、貫通穴47bにボールリテーナー69a、ベアリングブッシュ69b、リテーナー抜け止めリング69cが内嵌状に装備されている。フレーム部材46にも、前記貫通穴47bと略同径の貫通穴46dが形成され、この貫通穴46dにボールリテーナー71a、ベアリングブッシュ71b、リテーナー抜け止めリング71cが内嵌状に装備されている。
【0037】
ピンアッシー70は、ピン部材70aと、雄ネジ部を含むストッパー部材70bと、ナット板70cと、ツマミ70dと、止めネジ70eとで構成されている。ピン部材70aの上半部には、筒状のストッパー部材70bが外装固着されている。このストッパー部材70bには、上部から順次小径部、雄ネジ部、フランジ状の抜け止め部が形成され、雄ネジ部にナット板70cを螺合させたうえで小径部にツマミ70dを外装し、止めネジ70eでもって固定する。その後、ナット板70cをフレーム部材46に固定するようになっている。
【0038】
図12に示すように、ノズルヘッド保持装置7を支持基板47に取り付ける際には、支持基板47の貫通穴47bに対してフレーム部材46の貫通穴46dを略一致させた後、ピンアッシー70のツマミ70dを回してピン部材70aをこれら貫通穴46d,47bに挿入していく。このとき、ボールリテーナー支持バネ68aの付勢力に抗してボールリテーナー69aがやや下方に移動する。
【0039】
このように、ノズルヘッド保持装置7を支持基板47に対して精密に位置決めしたうえで1対のボルト45を介して連結する。図13に示すように、ノズルヘッド保持装置7を支持基板47から取り外す際には、1対のボルト45を取外したうえで、ツマミ70dを回しピンアッシー70のピン部材70aを支持基板47側の貫通穴47bから引抜くことで、ノズルヘッド保持装置7全体を前方にスライド移動させて分離可能になっている。このとき、ボールリテーナー71aがやや上方に移動すると共にストッパー部材70bの抜け止め部がナット板70cに当接することによりピンアッシー70がノズルヘッド保持装置7から離脱するのを防止する。
【0040】
次に、1対の回動支点50A,50Bについて説明する。
この液滴ジェットパターニング装置1は、4節平行リンク機構49の1対の第2リンク部材57A,57Bを0〜60度の範囲内で副走査方向に対して所望の角度だけ傾斜回動させることにより、パターン形成時の副走査方向のドット間ピッチを変更可能になっている。1対の回動支点50A,50Bは、1対の第2リンク部材57A,57Bの途中部であって、基準ノズルヘッドであるノズルヘッド8R のNo.1ノズル55(基準ノズル)に対応する途中部が回動中心となるように、4節平行リンク機構49を傾斜回動させる為の回動支点であり、1対の第1リンク部材56A,56B間の1対の第2リンク部材57A,57Bの途中部を、連結部61の軸心と平行な軸心回りに回動可能に支持するものである。
【0041】
尚、前記途中部は、第2リンク部材57A,57Bの後端から約1/3の長さの位置であり、1対の回動支点50A,50Bの軸心を結ぶ面BF上に、ノズルヘッド8R の基準ノズル55が位置している(図28参照)。尚、ノズルヘッド8G,8B の基準ノズル55は、前記軸心を結ぶ面BF上に配置される場合もあるし、夫々必要に応じて副走査方向へ微小距離移動させた位置に配置される場合もある。
【0042】
図10、図17に示す左側の回動支点50Aについて説明すると、第2リンク部材57Aに鉛直のピン部材75が立設固定され、フレーム部材46の左腕部46bの先端部分の穴にはボールベアリングブッシュ76が立て向きに装着され、ピン部材75をベアリングブッシュ76に密内嵌状に挿通して突出したピン部材75の突出部75aには、座金77とコイルバネ78と穴付きボルト79が装着されている。尚、ノズルヘッド保持装置7を取り外す際に、ボルト79とコイルバネ78と座金77とを取り外せば、ピン部材75とボールベアリングブッシュ76をフレーム部材46の左腕部46bから取り外すことができる。
【0043】
図9、図16に示す右側の回動支点50Bは前記の左側の回動支点50Aと同様の構造であり、フレーム部材46の右腕部46cの先端部分で支持される右側の回動支点50Bにおいて、第2リンク部材57Bに鉛直のピン部材75が立設固定され、第1リンク部材56A,56Bの右腕部46cの先端部分の穴にはボールベアリングブッシュ76が立て向きに装着され、ピン部材75をボールベアリングブッシュ76に密内嵌状に挿通して突出したピン部材75の突出部には、座金77とコイルバネ78と穴付きボルト79が装着されている。
【0044】
次に、前記の回動支点50Bに回動モーメントを作用させて4節平行リンク機構49を傾斜回動させる為の回動駆動機構80(傾斜回動手段)と、この回動駆動機構80によって回動させた4節平行リンク機構49の傾斜回動量を検出する傾斜角度検出用エンコーダ81(傾斜角度検出手段、傾斜回動量検出手段)について説明する。図7〜図9、図11、図15、図16、図18、図20に示すように、回動駆動機構80は減速機付きモータ82(傾斜回動用サーボモータ)と、レバー部材83と、回動力入力軸84とからなる。
【0045】
この減速機付きモータ82は、右側の回動支点50Bと略同軸心となるように、Z軸スライド機構6の出力部材40に固定されたモータ支持板85に立向き姿勢に装着され、この減速機付きモータ82の出力軸82aがレバー部材83を介して回動力入力軸84に連結され、第2リンク部材57A,57Bは回動支点50A,50Bを中心に回動するように構成してある。
【0046】
回動力入力軸84は、回動支点50Bの前側に位置する第2リンク部材57Bの途中部に立設されたピン部材87と、スペーサ88と、ボールベアリングブッシュ89と、穴付きボルト90とを有する。レバー部材83は、レバー本体83aと、弾性板83bとからなり、レバー本体83aの後部が、減速機付きモータ82の出力軸82aにボルト91にて固定され、弾性板83bはレバー本体83aの後部にボルト92にて固定され、レバー本体83aと弾性板83bとでボールベアリングブッシュ89を左右両側から挟持している。
【0047】
減速機付きモータ82の出力軸82aが回動すると、レバー部材83を介して回動力入力軸84に回動力が伝達され、第2リンク部材57Bが出力軸82aの回動角と同角度だけ傾斜回動し、4節平行リンク機構49の1対の第2リンク部材57A,57Bと3つのヘッドホルダ51が前記と同角度だけ傾斜回動する。 尚、ノズルヘッド保持装置7の4節平行リンク機構49のみを取り外す際に、夫々1対のボルト79とコイルバネ78と座金77とを取り外せば、フレーム部材46の左腕部46bと右腕部46cから取り外すことができる。
【0048】
図7、図9に示すように、傾斜角度検出用エンコーダ81は高分解能のロータリエンコーダからなり、このエンコーダ81は支持基板47の張出し部47aに立向き姿勢に固定され、エンコーダ81の入力軸の軸心は、1対の回動支点50A,50Bの軸心を結ぶ面と同一面上に位置している。このエンコーダ81の入力軸81aに固定されたアーム95の前端部にはピン94にてローラ95aが枢着され、アーム95は弾性部材93により図7にて反時計回りに弾性付勢され、ローラ95aが4節平行リンク機構49の後側の第1リンク部材56Bの右端側の突出部60の右端面に弾性的に当接している。尚、支持基板47のストッパー溝96は、ノズルヘッド保持装置7が取り外されているとき、アーム95を適正な位置に保持する為のストッパー溝であって、ノズルヘッド保持装置7を支持基板47に取り付ける際のアーム95の干渉を防止するようになっている。
【0049】
図27(b)に示すように、4節平行リンク機構49が1対の回動支点50A,50Bを中心として時計回り方向へ傾斜回動すると、第1リンク部材56Bが右方へ移動するため、傾斜回動量をエンコーダ81で検出することができる。初期設定状態において、アーム95の中心線は副走査方向に向いており、4節平行リンク機構49が傾斜回動するとき、アーム95は1対の第2リンク部材57A,57Bと平行に傾斜回動するので、エンコーダ81により4節平行リンク機構49の傾斜回動角θを精密に検出することができる。
【0050】
こうして、第2リンク部材57A,57Bと3つのヘッドホルダ51が傾斜回動する際に、副走査方向に対するノズルヘッド8の検出した傾斜角度θをフィードバックしながら所望の傾斜回動とするように減速機付きモータ82の回動角を制御する。後述の制御装置13は、パターン形成の解像度(吐出解像度)に基づいて回動駆動機構80によるノズルヘッド8の回動角を制御する。
【0051】
次に、ヘッド保持装置7におけるヘッドホルダ51の周辺の構造について説明する。3つのヘッドホルダ51は、1対の第1リンク部材56A,56Bに1対の押えプレート58A,58Bと複数のボルト97を介して着脱可能に装着され、各ヘッドホルダ51の両端部は、1対の第1リンク部材56A,56Bに鉛直軸心回りに回動可能に支持されている。基準ヘッドホルダとしてのヘッドホルダ51Rは副走査方向に移動不能に支持され、ヘッドホルダ51G,51Bは、夫々、1対の第1リンク部材56A,56Bに案内機構52A,52Bにより副走査方向に移動可能に案内支持されており、ヘッドホルダ51B,51Gの各々を副走査方向に移動させる為の移動機構53A,53Bも設けられている。尚、ヘッドホルダ51Rも他のヘッドホルダ51G,51Bと同様に副走査方向に移動可能に支持しておくことも可能である。
【0052】
ヘッドホルダ51の両端部において、3つのヘッドホルダ51の端部の上面には押えプレート58A,58Bが配設され、複数のボルト97で第1リンク部材56A,56Bに取付けられている。押えプレート58A,58Bと第1リンク部材56A,56Bとの間で且つ隣接するヘッドホルダ51の間にスペーサ59が配設され、各スペーサ59は複数のボルト97で固着されている。スペーサ59はヘッドホルダ51よりも約5μmほど厚く形成され、ヘッドホルダ51と押えプレート58A,58Bの間に5μmの隙間が形成され、各ヘッドホルダ51の両端部が1対の第1リンク部材56A,56Bに対して回動可能となり、副走査方向に移動可能となっている。
【0053】
図10、図17、図21〜図24に示すように、各ヘッドホルダ51の下面にスペーサ98を介してノズルヘッド8が夫々ビス99で固定され、各ノズルヘッド8には、前述のように、液滴を鉛直下方へ吐出可能な64個のノズル55が主走査方向と直交する副走査方向に所定の微小なノズルピッチ(隣接するノズル間ピッチ、例えば、75dpi)にて1列状に形成されている。
【0054】
次に、ノズルヘッド保持装置7に設けられた案内機構52A,52Bと移動機構53A,53Bについて説明する。ノズルヘッド8B,8G を1対の第1リンク部材56A,56Bに対して副走査方向に移動可能に夫々案内支持する案内機構52A,52Bは同じ構造のものであるので、ノズルヘッド8B の為の案内機構52Aについて説明する。図11、図14、図18、図21、図23に示すように、案内機構52Aは、前端案内機構100 と後端案内機構101 とを有し、前端案内機構100 はローラ部材102 、凹部103 、案内面104 、押圧部材105 、圧縮コイルバネ106 等を有する。
【0055】
ノズルヘッド8B が固定されたヘッドホルダ51Bの下面側には、ローラ部材102 が支軸107 を介して鉛直軸心回りに回動可能に取り付けられ、第1リンク部材56A,56Bに形成された凹部103 には、ローラ部材102 と押圧部材105 が収容され、凹部103 の右側面には案内面104 が形成され、回動可能に支持された押圧部材105 を圧縮コイルバネ106 で付勢し、押圧部材105 でローラ部材102 を案内面104 に当接させ、ローラ部材102 を介してヘッドホルダ51Bの前端部を副走査方向に平行に移動可能にしてある。
【0056】
後端案内機構101 も、ローラ部材102 、凹部103 、案内面104 、押圧部材105 、圧縮コイルバネ106 等を有し、前端案内機構100 と同様に、回動可能に支持された押圧部材105 を圧縮コイルバネ106 で付勢し、押圧部材105 でローラ部材102 を案内面104 に当接させ、ローラ部材102 を介してヘッドホルダ51Bの後端部を副走査方向に平行に移動可能にしてある。尚、押圧部材105 はローラ部材102 を後方かつ右方へ押し、移動機構53Aとしてのマイクロメータ機構のスピンドル108 の先端にローラ部材102 を当接させている。
【0057】
ノズルヘッド8R は副走査方向へ移動不能に装着される関係上、ノズルヘッド8R の両端部には1対のローラ部材102 が設けられ、それらローラ部材102 が1対の第1リンク部材56A,56Bのガイド穴に夫々係合されている。
図11、図16、図18、図22、図23に示すように、1対の第リンク部材56A,56Bに対するヘッドホルダ51の高さ位置を正確に設定するため、各ヘッドホルダ51における各ローラ部材102 の支軸107 がヘッドホルダ51の上面より上方へ突出するように形成され、押えプレート58A,58Bの凹部109A,109B 内において突出部107aに圧縮コイルバネ110 とバネ受けキャップ111 が装着され、前記圧縮コイルバネ110 の付勢力でヘッドホルダ51が下方へ付勢されるようになっている。
【0058】
このとき、ヘッドホルダ51の下面が第1リンク部材56A,56Bの上面に当接し、ローラ部材102 が凹部103 の底面に当接しないようになっている。
つまり、ローラ部材102 の回動軸方向に付勢手段(圧縮コイルバネ110 はその一例)の付勢力でヘッドホルダ51を付勢するため、ヘッドホルダ51の下面(図23における下面)がリンク部材56A,56Bの上面に当接され、ノズルの上下方向の位置決めが行われる。
【0059】
次に、ヘッドホルダ51Gとヘッドホルダ51Bを夫々副走査方向へ微小距離移動させる為の移動機構53A,53Bについて説明する。これら移動機構53A,53Bは同じ構造のものであるので、ヘッドホルダ51B用の移動機構53Bについて説明する。図7、図8、図14、図16、図21、図27に示すように、移動機構53Bとしてのマイクロメータ機構が後側の第1リンク部材56Bの後面に固定されたブラケット112 に取付けられ、このマイクロメータ機構の先端部のスピンドル108 が前記の後端案内機構101 の凹部103 に部分的に突入し、スピンドル108 の先端がローラ部材102 に後方から当接している。
【0060】
マイクロメータ機構の後端部には、後述の位置調整駆動機構113 からの回転駆動力を入力する為の入力部114 が形成されており、入力部114 の回転角度(φ)に比例する微小距離だけ、回転方向で決まる方向へ、スピンドル108 が進退移動するのでヘッドホルダ51Bを副走査方向へ位置調整することができる。尚、マイクロメータ機構の静止側部材が回動しないように規制する回動規制部115 も設けられている。
【0061】
スピンドル108 を凹部103 内に突入させれば後側のローラ部材102 はローラ用の付勢手段( 圧縮コイルバネ106 はその一例) に抗して前方側( 図21の下方)に移動され、スピンドル108 を凹部103 から退出させれば後側のローラ部材102 はローラ用の付勢手段によりスピンドル先端に追従して後方移動される。この時、前側のローラ部材102 もリンク部材56Aの凹部103 内を前後方向に移動する。そして、前側後側のローラ部材102 は、それぞれ案内面104に沿って前後移動されるため、ノズルホルダ51G,51Bは4節平行リンク機構49の回動付勢にかかわらず、副走査方向へ移動されるのである。
【0062】
次に、移動機構53A,53Bを駆動する位置調整駆動機構113 について説明する。図2〜図4、図28に示すように、位置調整駆動機構113 は、ヘッド組取付台25に装着されたノズルヘッド保持装置7の移動機構53A,53Bに着脱可能に択一的に連結し、移動機構53A,53Bを介してノズルヘッド8B,8G を副走査方向に移動させる機構である。この位置調整駆動機構113 は、2Fのメンテナンスルーム16に開口部14aよりも後側に配設されている。
【0063】
この位置調整駆動機構113 は、エアーシリンダからなるY方向駆動機構116 、このY方向駆動機構116 でY方向へ移動駆動可能なエアーシリンダからなるX方向駆動機構117 、このX方向駆動機構117 でX方向へ移動駆動可能なサーボモータ118 と、移動機構53A,53Bの入力部114 にモータ駆動力を伝達する為の出力部119 などで構成されている。サーボモータ118 の出力部119 が前方向けに配設されている。
【0064】
Z軸スライド機構6によりヘッド組取付台25に装着されたノズルヘッド保持装置7を上昇位置UPに切換えた状態において、この出力部119 をノズルヘッド8B,8G のうちの所望のノズルヘッドの為の移動機構53A,53Bの入力部114 に対して同心になるように左右方向に位置調節後、Y方向駆動機構116 により前方移動させ、出力部119 を入力部114 に係合させ、サーボモータ118 によりマイクロメータ機構のスピンドル108 を副走査方向に微調整することにより、ローラ部材102 を介してノズルヘッド8を副走査方向に前方へ又は後方へ所望の微小距離移動させ得るように構成してある。
【0065】
ノズルヘッド保持装置7に装備した3つのノズルヘッド8は、所定の複数色で発光するEL発光層を吐出形成する為の前記複数色用の液滴を夫々吐出するノズルヘッドを含む。本実施形態では、3つのノズルヘッド8は、フルカラーのEL発光層を吐出形成する為のR(赤)、G(緑)、B(青)用の液滴を夫々吐出するノズルヘッド8R,8G,8B であり、後述の液滴供給機構12(図26参照)からチューブを介して3種類の液が対応するノズルヘッド8R,8G,8B に供給され、複数のノズル55から液滴を吐出可能になっている。
【0066】
図29(a)〜(c)は、EL発光層における1組の画素を構成するR,G,Bのドットの配置の例を示すものであり、Rドットに対してGドット又はBドットのみが副走査方向へシフトする場合があるし、Rドットに対してGドットとBドットの両方が副走査方向にシフトする場合もあるので、前記のようにノズルヘッド8G, 8B を夫々副走査方向へ位置調整可能にしてある。
【0067】
図24、図25に示すように、ノズルヘッド8における前後両端のノズル間寸法Lの設計理論値に対するノズル間寸法誤差は、ランク1,2,・・5の5段階にランク付けされ、1つのノズルヘッド保持装置7に装着する3つのノズルヘッド8R,8G,8B をノズル間寸法誤差が同ランクのノズルヘッド8で構成している。そして、0〜60度の範囲の何れかの回動角だけ、回動駆動機構80により4節平行リンク機構49を傾斜回動させる際には、3つのノズルヘッド8R,8G,8B のノズル間寸法誤差のランクにおける中心誤差に基づいて回動傾斜角θに補正を施すようになっている。
【0068】
4節平行リンク機構49を傾斜回動させる傾斜回動角を演算するとき、ランク1〜5の中心誤差(+10, +5, 0, −5,−10μm )のうちの対応する1つの中心誤差を用いて傾斜回動角θを補正する補正処理を施す補正処理用プログラムが制御装置13に予め格納されている。但し、ノズル間寸法誤差の代わりに、隣接するノズル間のノズルピッチ誤差(つまり、前記の誤差をノズル間間隔数で割った値)を採用してもよい。
【0069】
次に、2Fのメンテナンスルーム16とその内部の機器について説明する。
このメンテナンスルーム16では、Z軸スライド機構6によりヘッド部43を、仕切り板14の開口部14aを通して上昇位置UPに切換えてから、ノズルヘッド8R,8G,8B の複数のノズル55の吐出状態を吐出検査機構121 により検査したり、ノズルヘッド保持装置7自体のメンテナンスを行う。
【0070】
図1〜図4、図6に示すように、2Fのメンテナンスルーム16は例えば、1500×1500×700mm のサイズのものであり、このメンテナンスルーム16の内部には、Z軸スライド機構6の大部分と、前記の位置調整駆動機構113 と、自動アライメント調整機構36の一部と、ヘッドホルダ51のノズルヘッド8を検査維持する為の検査調整装置9等が配設されている。尚、検査調整装置9は、ヘッドメンテナンス機構123 と吐出検査機構121 とを含むものである。
【0071】
次に、ヘッドメンテナンス機構123 について説明する。
図1〜図4、図30、図34、図38に示すように、メンテナンスルーム16において仕切り板14の開口部14aよりやや前側にヘッドメンテナンス機構123 が設けられている。このヘッドメンテナンス機構123 は、電動シリンダ124 、吸取り紙送り機構125 、紙送り駆動機構126 、加圧パージ用トレイ127 、ワイプ用ゴムパッド128 などを有する。ヘッドメンテナンス機構123 は、後述の吐出検査機構121 によりノズルヘッド8の副走査方向に列設された複数のノズル55からの吐出状態を検査する際に吐出検査機構121 と協働する。
【0072】
可動テーブル129 上には、吸取り紙送り機構125 とトレイ127 とゴムパッド128 が一体的に支持され、電動シリンダ124 により可動テーブル129 を前後方向に移動駆動し、Z軸スライド機構6により上昇位置UPにしたノズルヘッド保持装置7のノズルヘッド8に対して吸取り紙送り機構125 、トレイ127 、ゴムパッド128 が夫々下方に位置するように位置切換え可能になっている。
【0073】
図2、図3、図34に示すように、吸取り紙送り機構125 は、紙送り駆動機構126 からの駆動力を伝達可能なワンウェイクラッチ式の駆動ローラ130 、駆動ローラ130 との間に掛装されたベルト131 を含み巻き取り方向の逆向きに一定の張力を付与する為のバックテンション機構132 、従動ローラ133,134 、支持板135 等で構成されている。吸取り紙136 は、バックテンション機構132 の従動ローラにセットされ、紙送り駆動機構126 により駆動ローラ130 、従動ローラ133,134 を介して駆動ローラ130 に巻取られるようになっている。
【0074】
紙送り駆動機構126 は、摩擦係数の高いゴムが外装固着された出力軸137aを有するサーボモータ137 と、サーボモータ137 をX方向に摺動自在に支持するX方向スライド機構138 、サーボモータ137 の出力軸137aを駆動力伝達位置と非伝達位置とにわたって移動駆動するスライド駆動用エアーシリンダ139 を有する。電動シリンダ124 により可動テーブル129 を待機位置(吸取り紙巻取り位置)に移動駆動するとともに、スライド駆動用エアーシリンダ139 によりサーボモータ137 の出力軸137aを駆動力伝達位置に切替え、サーボモータ137 の回転駆動力を駆動ローラ130 の入力軸に伝達して吸取り紙136 を図34の矢印の方向に紙送りする。
【0075】
加圧パージ用トレイ127 は3つの凹部127B,127G,127Rからなり、ノズルヘッド8B,8G,8R をこれら凹部127B,127G,127Rの上方に相対移動し、3つのノズルヘッド8B,8G,8R を3つの凹部127B,127G,127Rに対向させ、3つのノズルヘッド8B,8G,8R にヘッド洗浄パージ用溶剤11を供給して、ノズル55から吐出させることで、ノズル55を洗浄する。吐出検査する際には、ノズルヘッド8B,8G,8R を凹部127B,127G,127Rの上方に相対移動させたうえで、ノズルヘッド8毎に行う。それ故、吐出検査機構121 による吐出検査の際、ノズルヘッド8から吐出する液滴を飛散させることなく回収することができる。
【0076】
ワイプ用ゴムパッド128 は3つのゴムパッド128B,128G,128Rからなり、3つのノズルヘッド8B,8G,8R をゴムパッド128B,128G,128Rの上方に相対移動させ、液滴ジェットパターニング装置1が休止中のときに、3つのノズルヘッド8B,8G,8R を3つのゴムパッド128B,128G,128Rで夫々キャップしてノズル55の乾燥を防止するようになっている。
【0077】
次に、吐出検査機構121 について説明する。
図1〜図4、図30〜図32、図38に示すように、吐出検査機構121 は、2Fのメンテナンスルーム16内において、仕切り板14の開口部14aの左右両側付近に対向状に且つヘッドメンテンス機構123 の付近に配設されている。
吐出検査機構121 は、Y方向移動駆動機構140a,140b 、撮影ポジション切換え機構141a,141b 、液滴の吐出状態を撮像する撮像手段としてのCCDカメラ142 と、このCCDカメラ142 に投光する投光手段としてのストロボ投光器143 などを有する。
【0078】
CCDカメラ142 は左側に配置され、このCCDカメラ142 を副走査方向に移動させる為のY方向駆動機構140aと、CCDカメラ142 を主走査方向に2段階に移動させる為の上下2段のエアーシリンダ144 からなる撮影ポジション切換え機構141aとが配設されている。尚、このY方向駆動機構140aと撮影ポジション切換え機構141aとが、CCDカメラ142 を副走査方向と主走査方向に夫々独立に移動可能な撮像機移動手段に相当する。ストロボ投光器143 は右側に配設され、このストロボ投光器143 を副走査方向に移動させる為の前記と同様のY方向移動駆動機構140bと、前記と同様の上下2段のエアシリンダ144 からなる撮影ポジション切換え機構141bが配設されている。尚、このY方向駆動機構140bと撮影ポジション切換え機構141bとが、ストロボ投光器143 を副走査方向と主走査方向に夫々独立に移動可能な投光用移動手段に相当する。
【0079】
3つのノズルヘッド8B,8G,8R の吐出状況の検査は、各ノズルヘッド8毎に実行するが、各ノズルヘッド8には64個のノズル55が副走査方向に1列に形成されており、No.1〜No.16ノズル、No.17〜No.32ノズル、・・のように、16個のノズルを1群とするノズル群別に吐出検査を行うものとする。この場合、CCDカメラ142 とストロボ投光器143 を副走査方向の初期位置に設定して、第1群のNo.1〜No.16ノズルの吐出状態を検査し、次にCCDカメラ142 とストロボ投光器143 を前方へ移動させて、第2群のNo.17 〜No.32ノズルの吐出状態を検査し、以下同様に、第3群、第4群のノズルの吐出検査を行う。
【0080】
そのため、Y方向駆動機構140a,140b は、CCDカメラ142 、ストロボ投光器143 を副走査方向(Y方向)へノズル16個分の距離ずつ移動駆動する為の機構である。また、ノズルヘッド8R,8G,8B のノズル55の吐出検査を同一条件で行う為に、常にCCDカメラ142 とストロボ投光器143 間の距離を一定に且つCCDカメラ142 とストロボ投光器143 間の中間位置に液滴を吐出させて撮像するものとする。
【0081】
そのため、3つのノズルヘッド8R,8G,8B のうち検査対象のノズルヘッドに応じてCCDカメラ142 、ストロボ投光器143 をX方向の3段階に位置切換え可能になっている。ノズルヘッド8R を検査するとき、左側の撮影ポジション切換え機構141aでは、2段のエアーシリンダ144 を最大限伸長させ、右側の撮影ポジション切換え機構141bでは、2段のエアーシリンダ144 を最も収縮させた位置にする。
【0082】
次に、ノズルヘッド8G を検査するとき、左側の撮影ポジション切換え機構141aでは、2段のエアーシリンダのうちの1つのみを収縮させ、右側の撮影ポジション切換え機構141bでは、2段のエアーシリンダのうちの1つのみを伸長させた位置にする。ノズルヘッド8B を検査するとき、左側の撮影ポジション切換え機構141aでは、2段のエアーシリンダを最も収縮させ、右側の撮影ポジション切換え機構141bでは、2段のエアーシリンダを最大限伸長させた位置にする。こうして、撮影ポジション切換え機構141a,141b により、検査対象のノズルヘッド8に対するCCDカメラ142 とストロボ投光器143 の相対位置を常に一定に保持した状態で撮像することができるので、吐出検査の信頼性を高めることができる。
【0083】
次に、ガラス基板4に対して液滴を吐出して記録するのに先行して、ガラス基板4を原点位置に設定する為の自動アライメント調整機構36について説明する。この自動アライメント調整機構36は、1Fのパターン処理ステージ21に設けたX軸,Y軸スライド機構20,19と回動調整装置35を含むが、これらについては既に説明したので説明を省略し、2Fの検査調整ステージ44に設けた機器について説明する。
【0084】
図1〜図3、図33、図35に示すように、ガラス基板4の後端側の左右の隅部には、大小のアライメントマークAM1,AM3、AM2 ,AM4が印されており、これらのアライメントマークAM1〜AM4を撮像し、制御装置13においてその画像情報を解析することで、ガラス基板4の原点位置からのズレ量を求めてガラス基板4を原点位置に設定する。
【0085】
前記の左側のアライメントマークAM1,AM3を夫々撮像するため、2Fの検査調整ステージ44において、開口部14aの左側には、仕切り板14に設けたガラス窓から下方のアライメントマークAM1 ,AM3を夫々撮像する低倍率のCCDカメラ32aと高倍率のCCDカメラ32cが設けられている。これらのCCDカメラ32a,32cは共通の支持板145 に取付けられ、ガラス基板4の厚さが変った場合にエアシリンダ146 により高さ位置調整可能であり、手動操作により夫々フォーカス調整可能になっている。
【0086】
同様に、右側のアライメントマークAM2,AM4を夫々撮像するため、開口部14aの右側には、仕切り板14に設けたガラス窓から下方のアライメントマークAM2,AM4を撮像する低倍率のCCDカメラ32bと高倍率のCCDカメラ32dが設けられている。これらのCCDカメラ32b,32dは共通の支持板147 に取付けられ、ガラス基板4の厚さが変わった場合にエアシリンダ148 により高さ位置調整可能であり、手動操作により夫々フォーカス調整可能になっている。
【0087】
さらに、ガラス基板4の搬入位置誤差が大きい場合や、ガラス基板4のサイズが変わった場合に、左右方向や前後方向へ位置が変動する右側のアライメントマークAM2,AM4を検出可能にする為に、支持板147 と2つのCCDカメラ32b,32dとをX,Y方向に独立に精密に移動駆動可能なX方向移動駆動機構149 とY方向移動駆動機構150 も設けられている。
【0088】
基板受台21上に載置されたガラス基板4を初期設定位置(原点位置)にアライメント調整する場合、左右の低倍率のCCDカメラ32a,32bで大きい方のアライメントマークAM1,AM2を撮像した画像情報を制御装置13に供給し、その画像情報を所定の制御プログラムで解析処理して、ガラス基板4の原点位置からのX,Y方向のズレ量ΔX,ΔYと、ピン22の回りの回動角ズレ量Δαを求め、そのズレ量ΔX,ΔY,Δαが解消するように、X,Yスライド機構20,19と、回動調整装置35を駆動制御して、ガラス基板4を原点位置に粗位置決めする。
【0089】
次に、左右の高倍率のCCDカメラ32c,32dで小さい方のアライメントマークAM3,AM4を撮像した画像情報を制御装置13に供給し、前記同様に画像情報を制御装置13で解析処理してガラス基板4の原点位置からのズレ量ΔX,ΔY,Δαを求め、そのズレ量ΔX,ΔY,Δαが解消するように、X,Yスライド機構20,19と、回動調整装置35を駆動制御して、ガラス基板4を原点位置に精密に位置決めする。従って、ガラス基板4が厚さやサイズが変化した場合にも、ガラス基板4を原点位置に精密に確実に位置決めすることができる。
【0090】
次に、吐出検査機構121 による吐出検査について説明する。
前述のように、ノズル55からの吐出状況を検査する吐出検査はノズルヘッド8別に行い、各ノズルヘッド8のノズル群別に行う。しかも、ノズルヘッド保持装置7をZ軸スライド機構6の出力部材40に装備したまま、ノズルヘッド保持装置7を2Fの検査調整ステージ44(つまり、上昇位置)へ上昇させれば行うことができるので、この吐出検査機構121 による吐出検査は、ガラス基板4へパターン形成するパターン形成処理工程における処理停止時間中に実行するようになっている。そのため、液滴ジェットパターニング装置1の稼働率を格段に高めることができる。
【0091】
ここで、吐出検査時にノズル55の吐出の良否を判定する技術について説明する。図3、図30〜図32に示すように、CCDカメラ142 の撮像領域PA(約6.5 ×5mm )に、16個のノズル55に対応する16個の観測窓151 が副走査方向に一定間隔おきに設定され、各観測窓151 はノズル55の下端から下方向きに約1.5mm の位置に設定され、縦60画素、横10画素の矩形状になっている。
【0092】
ノズル群の16個のノズル55から液滴を例えば速度約7m/sで夫々吐出させ、観測窓151 に撮像される液滴を撮影する。このとき、CCDカメラ142 のシャッタースピードは例えば約1/10000sec. 、ストロボ発光時間は約1μsec.とする。こうして撮像した画像信号を制御装置13に供給し、所定の画像処理プログラムにより画像処理する。この画像処理において、例えば、ノズルヘッド8からの液滴の画像の大部分が、観測窓151 に入っていれば正常と判定され( No.1〜No.7 ノズル、No.9,No.10ノズル、No.12〜No.16ノズル) 、観測窓から外れていれば異常と判定される( No.8,No.11ノズル) 。吐出異常の原因としては、吐出速度の異常、不吐出、ノズル表面への異物(主にELポリマーが凝着)堆積等が考えられる。
【0093】
次に、この液滴ジェットパターニング装置1により種々の記録解像度(吐出解像度)にてガラス基板4にR,G,Bのドットパターンを吐出記録する制御について説明する。尚、この制御は制御装置13のホスト制御ユニット173 により実行される。
この各ノズルヘッド8の1列状のノズル55の副走査方向のノズルピッチが75dpiであるとすると、そのノズルピッチPはP=(25.4/75)mmである。そして、回動駆動機構80により4節平行リンク機構49の1対の第2リンク部材57A,57Bと3つのノズルホルダ51を、副走査方向に対して角度θだけ、図27、図35〜図38に示ように傾斜回動させた場合には、副走査方向のノズルピッチPθはP× cosθとなるので、角度θを0〜60度の範囲で変化させることで、ノズルピッチをP×(1.0)〜P×(0.5)の範囲で連続的に小さくすることができる。
【0094】
a)解像度75〜150dpiの場合(図35、図36参照):
ノズルヘッド8の傾斜角度θを0〜60度の範囲内で副走査方向に所望のdpiとなる角度に設定し、1パス主走査方向に吐出記録する毎に、ガラス基板4を64×P× cosθだけ後方(副走査方向と反対方向)へステップ送りする。例えば75dpiのときθ=0°、150dpiのときθ=60°とする。
【0095】
b)解像度150〜300dpiの場合(図37参照):
例えば、解像度150dpiの吐出記録は、解像度75dpiの吐出記録後にノズルホルダ51を1点鎖線で図示のように半ピッチだけずらしてインターレースで吐出記録することで達成することができる。それ故、ノズルヘッド8の傾斜角度θを前記と同様に0〜60度の範囲内で副走査方向へ所望のdpiの半分のdpiとなる角度に設定し、1パス主走査方向に吐出記録後、ガラス基板4を0.5×P× cosθだけ後方へ微動送りをして1パス吐出記録し、次に63.5×P× cosθだけガラス基板4を後方へステップ送りする。例えば、150dpiのとき、θ=0°、300dpiのとき、θ=60°とする。
【0096】
c)解像度37.5〜75dpiの場合:
ノズルヘッド8の傾斜角度θを0〜60度の範囲内で副走査方向へ所望のdpiの2倍のdpiとなる角度に設定し、例えば・1,3,5・・・の奇数ノズルのみ用いて1パス主走査方向に吐出記録後、64×P× cosθだけ後方へステップ送りする。例えば、解像度37.5dpiのときθ=0°、解像度75dpiのときθ=60°とする。
【0097】
尚、以上は解像度設定の数例を示すものに過ぎず、インターレースを適当に細かく行うことにより、225〜450dpi、300〜600dpiの解像度、又はその他の解像度で吐出記録することも可能である。このように、任意の吐出解像度に基づいて回動駆動機構80によるノズルヘッド8の回動角を0〜60度の範囲内で制御するようになっており制御装置13が回動駆動手段に相当する。
【0098】
ここで、ノズルピッチの製作誤差を傾斜回動角θにより補正する補正制御について説明する尚、この制御は制御装置13のホスト制御ユニット173 により実行される。隣接するノズル間のノズルピッチ(図面値)をP0 、ノズル数をnとすると、前後両端のノズル間寸法(図面値)L0 は次式で表される。
L0 =P0 ・(n−1)
前後両端のノズル間寸法(実測値)をLとすると、その誤差ΔLはΔL=(L−L0 )となる。製作した複数のノズルヘッド8のノズル間寸法Lが夫々測定され、既に説明したノズルピッチ誤差のランク1〜5の何れかに分類される。
【0099】
吐出記録を行う目標の副走査方向における解像度をR、回動角θ、ノズルピッチ(実測値)をP1 とすると、ノズルピッチP1 は次式で表される。
P1 =L/(n−1)=(ΔL+L0 )/(n−1)
=〔ΔL+P0 ・(n−1)〕/(n−1)=ΔL/(n−1)+P0
回動角θのときの副走査方向のノズルピッチP1 ・cosθであるから、
25.4/R=P1 ・cosθ=〔ΔL/(n−1)+P0 〕・cosθ
θ=cos-1 (25.4/R)/〔ΔL/(n−1)+P0 〕
【0100】
つまり、回動角θは解像度Rにより理論上は演算決定できるが、実際のノズルピッチ誤差の存在によりΔθだけ余分に回動されることを意味する。傾斜回動に先立って解像度とノズルピッチ誤差を指定すれば実際の回動角θ’が演算されるのである。ノズルピッチ誤差の指定方法としては、複数のノズルヘッドのノズルピッチ誤差が全て同一であればその値を直接指定してもよい。一般的には、複数のノズルヘッドが全く同じノズルピッチ誤差になる場合は少なく、且つノズルピッチ誤差を管理する際にはピッチ誤差を複数(例えば、5つ)に範囲分けしてそれぞれをランク分けすれば管理しやすい。このため、ランク毎のノズルピッチ誤差の上限値と下限値とからランク毎に誤差中心値が求まるので、この誤差中心値をノズルピッチ誤差として指定してもよい。こうすれば、多数のノズルヘッドの中から、同じ誤差ランクのノズルヘッドを使用し、解像度と誤差中心値とから実際の回動角を求めれば、概ね正確な補正が行えるのである。
【0101】
上式により、0≦θ≦60°即ち0.5≦cosθ≦1を満たす範囲内で回動角θだけ傾斜回動させることにより、ノズルピッチの誤差を解消するように補正することができる。但し、1 ・cosθ=25.4/R=P0 のとき、本来θ=0°でよい筈であるが、ノズル間寸法Lが短い場合には、P1 ≦P0 となり、cosθ≧1となって、P1 ・cosθ=25.4/R=P0 が成立しない。また、25.4/R=P0 /2のとき、本来θ=60°でよい筈であるが、ノズル間寸法Lが長い場合には、P0 ≦P1 となり、cosθ≦0.5となって、25.4/R=P0 /2=P1 ・cosθが成立しない。つまり、この場合には、回動角θを0°付近に戻し、インターレースを1段(1パス)入れて吐出記録することになる。
【0102】
次に、液供給機構12について説明する。
図1、図2、図26に示すように、液滴ジェットパターニング装置1のケーシング3の側面には、ノズルホルダ51R,51G,51B に赤,緑,青用の液10や洗浄用の溶剤11等を供給する為の液供給機構12が設けられている。
赤,緑,青用の液10を夫々収容した液容器152R,152G,152BがZ軸スライド機構6の昇降動作に連動して昇降するように装備され、廃液回収用容器153 、ノズルヘッド洗浄用溶剤11の容器154 、バルブユニット155 等も設けられている。液容器152R,152G,152Bの液がバルブユニット155 等を経由してノズルヘッド8R,8G,8B へ供給され、各ノズルホルダ51の複数のノズル55から液滴が吐出される。
【0103】
ノズルヘッド8を洗浄する際には、洗浄用溶剤11の容器154 の溶剤もバルブユニット155 を経由してノズルヘッド8R,8G,8B へ供給され、複数のノズル55から加圧パージが行われる。ヘッドメンテナンス機構123 の加圧パージ用トレイ127 の各凹部127B,127G,127Rにはチューブが接続され、廃液がこれらチューブから、負圧によって吸引され、バルブユニット155 を経由して廃液回収用容器153 に回収される。チューブ156 は図示外のミスト分離用タンクへ接続される。チューブ157 〜160 はバルブユニット155 を介して圧縮窒素ガスラインへ接続されている。尚、前記負圧は、図示しない真空ポンプあるいはエジェクター等により発生させ、その排気は工場の有機排気ダクトへ放出される。
【0104】
液供給機構12の支持フレーム161 には、可動フレーム162 (保持台)が液容器昇降機構163 により昇降可能に設けられている。つまり、液容器昇降機構163 (基準位置設定手段に相当する)は、金属ベローズ付き電動シリンダ164 を有し、この電動シリンダ164 のロッドの先端部が可動フレーム162 に連結され、Z軸スライド機構6の昇降作動に連動して電動シリンダ164 を昇降作動させ、液容器152R,152G,152Bを保持する保持体165R,165G,165Bを液容器152R,152G,152Bの液面がノズルヘッド8R,8G,8B の高さ位置に対して所定の高さ関係になるように昇降させる。3つの容器152R,152G,152Bにおける液消費に追従して液容器152R,152G,152B内の液面の高さを基準高さ位置に維持する3つの液面位置維持機構166 が設けられ、各液面位置維持機構166 にはロック機構167 が付設されている。
【0105】
各液面位置維持機構166 により、各液容器152R,152G,152Bの液面の高さがノズル位置よりも低くなる基準高さ位置(例えば50mm)に常に補正される。この各液面位置維持機構166 は、上下方向向きに配設された円筒状ケーシング168 、軸状部材169 、弾性部材としての圧縮コイルバネ170 、スリーブ171 、各液容器152R,152G,152Bを保持する各保持体165R,165G,165B等で構成されている。可動フレーム162 に、ケーシング168 の上端部に形成されたフランジ168aが着脱可能に連結され、ケーシング168 内部には、軸状部材169 がケーシング168 と一体的に固着されている。
【0106】
ケーシング168 内部において、軸状部材169 の上端部が保持体165 に連結されている。ボールスプラインからなるスリーブ171 はケーシング168 に打ち込まれている。ケーシング168 、軸状部材169 、スリーブ171 で囲繞された環状空間に圧縮コイルバネ170 が介装されている。この圧縮コイルバネ170 により液10を収容した液容器152 と保持体165 が弾性支持されて、液面の高さが一定に保持される。液消費に追従して液面レベルが下がると、その分圧縮コイルバネ170 により液容器152 と保持体165 を押し上げて補正するようになっている。
【0107】
ロック機構167 は、電動シリンダ164 により可動フレーム162 を上下動する際の圧縮コイルバネ170 による弾性支持に起因する上下動が生じないようにロックする機構であって、小型のエアーシリンダとそのロッドの先端部に固着されたロック用パッドとを有する。このシリンダ本体はケーシング168 の上半部の側面に横向きに固着され、ロッドの先端部がケーシング168 内部に挿通され、ロック用パッドで軸状部材169 を押圧してロック可能になっている。尚、これら液容器152R,152G,152B、廃インク回収用容器153 、ノズルヘッド洗浄用溶剤の容器11は、グローブボックス172 に収容され、図示外のハッチを介して取替え可能になっている。
【0108】
次に、液滴ジェットパターニング装置1の制御装置13を含む制御系について説明する。
図38、図39に示すように、制御装置13のホスト制御ユニット173 は、CPUとROMとRAMとを含むコンピュータを有し、そのROMには液滴ジェットパターニング装置1の種々のモータや撮像機やストロボ投光器やその他の種々の機器を制御する種々の制御プログラムが格納されている。このホスト制御ユニット173 には操作パネル174 と外部記憶装置175 と電源回路176 が接続されている。外部記憶装置175 には、ガラス基板4に形成するトッドパターンの画像データ、液滴ジェットパターニング装置1のシステム定数、生産管理情報などが格納される。
【0109】
ホスト制御ユニット173 は、入出力ライン177 を介して、DSP178(Digital Signal Processor) 、多軸送りパルス発生回路179 、多軸送りパルス発生回路180 、出力レジスタ181 、入力レジスタ182 、アライメントコントローラ183 、吐出検査コントローラ184 、ローダ用I/F185 などに接続されている。DSP178 は、信号出力回路186 と駆動回路187 を介して3つのノズルヘッド8R,8G,8B に接続されている。DSP178 はCPUとROMとRAMを有し、そのROMにはノズルヘッド8を駆動して吐出記録する吐出記録用制御プログラムが格納されている。
【0110】
前記駆動回路187 は多数のノズル駆動用圧電素子を駆動する駆動パルスを発生させるパルス発生回路を有する。前記の駆動パルスの波形を、ノズルヘッド8R,8G,8B に共通に設定することもあるし、ノズルヘッド8R,8G,8B 別に異ならせて設定する場合もあるが、前記の駆動パルスを表示させるための波形モニター188 が駆動回路187 に接続されている。
【0111】
DSP178 は多軸送りパルス発生回路179 にも接続され、ガラス基板4のX方向への移動に同期させて吐出記録する為にX軸サーボモータ28で駆動されるX軸スライド機構20の移動量を精密に検出するX軸リニアスケール189 の検出信号がアンプAMP を介してDSP178 に供給されている。
DSP178 には、吐出記録用データや位相データ(吐出のタイミングを設定するデータ)を記憶するデータ記憶装置190 が接続され、このデータ記憶装置190 はホスト制御ユニット173 から供給されたデータを記憶しておき、吐出記録時にはそのデータをDSP178 に出力する。
【0112】
多軸送りパルス発生回路179 には、ガラス基板4をX方向に送るX軸スライド機構20のX軸サーボモータ28の為の駆動回路191 、Y軸スライド機構19のY軸サーボモータ31の為の駆動回路192 、傾斜回動用サーボモータ82(減速機付きモータ)の為の駆動回路193 、傾斜回動角θを検出するエンコーダ81の検出信号を増幅するアンプ、ノズルホルダ51G,51B の副走査方向位置を調整する位置調整用サーボモータ118 の為の駆動回路194 、ノズルヘッド保持装置7を昇降させる電動シリンダ41のZ軸スライドサーボモータの為の駆動回路195 、液滴供給機構12の可動フレーム162 を昇降させる電動シリンダ164 のZ1軸スライドサーボモータ196 の為の駆動回路197 などが接続されている。
【0113】
ここで、X軸サーボモータ28の為の駆動回路191 は、X軸サーボモータ28に内蔵のエンコーダ27の検出信号と、X軸リニアスケール189 の検出信号とに基づいてモータ制御を行う。同様に、Y軸スライド機構19のY方向移動量を精密に検出する為のY軸リニアスケール198 も設けられており、Y軸サーボモータ31の為の駆動回路192 は、Y軸サーボモータ31に内蔵のエンコーダ30の検出信号と、Y軸リニアスケール198 の検出信号とに基づいてモータ制御を行う。それ故、X軸,Y軸スライド機構20,19によって、ガラス基板4をX,Y方向に独立に精密に移動駆動してガラス基板4のX,Y方向の位置を精密に制御できるように構成してある。
【0114】
多軸送りパルス発生回路180 には、ガラス基板4を原点位置にアライメント調整する為にガラス基板4を回動させるアライメント調整用サーボモータ199 の為の駆動回路200 、吐出検査用CCDカメラ移動用サーボモータ201 の為の駆動回路202 、吐出検査用ストロボ移動用サーボモータ203 の為の駆動回路204 、メンテナンス機構移動用電動シリンダ124のサーボモータ205 の為の駆動回路206 、メンテナンス機構123 の吸取り紙巻取り用サーボモータ137 の為の駆動回路207 などが接続されている。
【0115】
図39に示すように、ホスト制御ユニット173 に接続された入出力ライン177 には、液滴供給機構12のバルブユニット155 の複数のソレノイドバルブ208 を駆動するリレー回路209 に接された出力レジスタ181 、複数の検出用スイッチに接続されたI/F210(インターフェース) に接続された入力レジスタ182 、ガラス基板4のアライメント調整の為の4つのCCDカメラ32a〜32dに接続されたアライメントコントローラ183 、吐出検査用のCCDカメラ142 とストロボ投光器143 を駆動する吐出検査コントローラ184 、外部のガラス基板搬送の為のローダとの間で信号を授受するローダ用I/F185(インターフェース)などが接続されている。尚、前記のアライメントコントローラ183 にはキーボード及びモニター211 も接続されている。
【0116】
次に、3つのノズルヘッド8R,8G,8B から夫々の液滴を吐出してガラス基板4にドットパターンを吐出記録する連続記録の制御について説明する。尚、この制御はホスト制御ユニット173により実行されるが、図中、符号Si(i=1,2,3・・)は各ステップを示す。図40、図41に示すように、主電源を投入し手動スイッチを操作すると、この制御が開始され、最初にノズルヘッド8をメンテナンス機構123 のゴムパッド128R,128G,128B(キャップ)から離隔させて開放し(S1 )、ノズルヘッド保持装置7のX,Y,Z軸の待機位置と、基板受台21のピン22(回転軸)であるα軸の回りの待機位置を確認し、図2に示す待機位置へ移動する(S2 )。
【0117】
次に、装着されているガラス基板4に対する全生産(全ての吐出記録)が終了したか否か判定し(S3 )、終了している場合は、S5において吐出検査機構121 、ヘッドメンテナンス機構123 等を用いて、図41、図43の吐出検査の処理を実行する。次に前回のガラス基板履歴へ検査内容を追記し(S6 )、S7の判定にてYesと判定されるため、ノズルヘッド8R,8G,8B をゴムパッド128R,128G,128B(キャップ)に接触させ(S14)、この制御を終了する。
【0118】
S3の判定がNoの場合、前回と同じワーク(ガラス基板4)か否か判定し(S4 )、その判定がYesの場合、S5以降の処理とS17以降の処理が並行して実行される。S5以降の処理においては、S5〜S7を経てS8へ移行し、ノズル55の吐出状態が正常か否か判定し(S8 )、吐出状態が正常であれば、図41のS21に移行する。正常でなければ、S9の判定を経て、Z軸スライド機構6によりノズルヘッド保持装置7のヘッド部43を上昇位置へ移動した状態で、ヘッドメンテナンス機構123 を用いてノズル55から洗浄溶剤を吐出させるパージを行う(S10)。
【0119】
次に、前記と同じ吐出検査を行い(S11)、S8へ戻り、ノズル55の吐出状態が正常になればS21へ移行する。吐出が異常であれば(S8;No)、パージを設定回数終了したか否か判定し(S9 )、その判定がNoの場合はS10、S11移行を繰り返し、パージを設定回数終了した場合には(S9;Yes)、別の代替ノズルで記録可能か否か判定し(S12)、その判定がYesの場合は図43のS21へ移行する。しかし、代替ノズルで記録可能でない場合は生産中断処理(S13)の後、この制御を終了する。
【0120】
図41のS21においては、Z軸スライド機構6によりノズルヘッド保持装置7のヘッド部43を下降位置(記録位置)へ下降させ(S21)、入力設定された傾斜回動角θに関するデータに基づき、回動駆動機構80によりノズルヘッド8を傾斜回動させ(S22)、その後S23へ移行する。
【0121】
図40のS4の判定の結果、前回と異なるワーク(ガラス基板4が異なる場合、ドットパターンが異なる場合)には、S15に移行し、先ずホスト制御ユニット173 において作成した吐出記録に関連する全てのデータ(吐出関連データ)をホスト制御ユニット173 のRAMやデータ記憶装置190 やレジスタ類に設定する(S15)。次に、S16において前記の吐出関連データに含まれるθ, φG,φB に応じた処理が実行される。
【0122】
尚、θは4節平行リンク機構49を傾斜回動させる角度であり、φG,φB は、1画素における赤色ドットに対する緑色ドット、青色ドットの副走査方向の配置位置を微小にずらす場合に、位置調整駆動機構113 により移動機構53A,53Bを駆動してノズルヘッド8G,8B を副走査方向に夫々設定された微小距離だけ移動駆動する為に位置調整駆動機構113 を回転させる角度である。S16の処理により、4節平行リンク機構49が設定角度だけ傾斜回動され、ノズルヘッド8G,8B が副走査方向に設定微小距離だけ位置変更されることになる。S16の次にS5へ移行してS5以降が実行され、これと並行してS5からS17へ移行してS17〜S20の処理が実行される。
【0123】
図41に示すように、S17では、搬送ローダーによりガラス基板4を図2の待機位置にある基板受台21上に載置した後吸着させ、次にX,Y軸スライド機構20,19と回動調整装置35により、基板受台21とこれに載置されたガラス基板4をX軸,Y軸,α軸(ピン回りの回動)について3軸制御して自動アライメント開始位置へ移動させる(S18)。次に、自動アライメント機構36により、補正移動量ΔX,ΔY,Δαを求め、その補正移動量分の位置補正を行って原点位置に初期設定する(S19)。その後X,Y軸スライド機構20,19によりガラス基板4を記録開始点へ基準ノズルを移動させ(S20)、S23へ移行する。
【0124】
次に、S23以降のステップについて説明する。S5の吐出検査の結果が正常記録の場合には(S23 ;Yes)、S24において正常記録の処理を実行する。この場合、ガラス基板4とノズルヘッド8を主走査方向と副走査方向に相対移動してパターンを形成していき、S25へ移行する。一方、S23の判定の結果正常記録でない場合は一部のノズル55を停止させた状態で記録する抜けノズル記録を実行する(S28)。この場合、例えば、No.1, No.3,・・・などの奇数番ノズルのみで1パス記録毎に、1段のインターレース記録を行う。
【0125】
S28の抜けノズル記録は実行不可能な場合もあり、そのような場合には、S29において代替ノズル記録のデータが生成され、データ記憶装置190 のページメモリやそれ以外のレジスタ類への設定が実行される(S29)。代替ノズル記録は、例えばNo.1,2ノズルが使用不可能なとき、そのノズルを使用せず、記録したガラス基板4に対して、追加的に例えばNo.3,4 ノズルのみ使用してもう一度記録することである。次に代替ノズル記録を実行し(S30)、S25へ移行する。S25では、そのガラス基板4の履歴情報をホスト制御ユニット173 のメモリに記録し、次に回動駆動機構80によりノズルヘッド8の傾斜回動角θを0度に戻し(S26)、Z軸スライド機構6によりノズルヘッド保持装置7を待機位置(ホームポジション)へ上昇させてから(S27)、S3へリターンする。
【0126】
これらS26、S27と並行して、X,Y軸スライド機構20,19により基板受台21とガラス基板4を図2の待機位置へ移動させ(S31)、次に、そのガラス基板4を基板リフト機構23により基板受台21から所定小距離持ち上げて搬送ローダーへ受け渡し(S32)、次にS33において、先にS19で移動したΔX,ΔY,Δα分を逆方向に移動させ,その後S3へリターンする。
【0127】
次に、吐出検査の処理について簡単に説明する。
図42に示すように、この制御が開始されてZ軸スライド機構6により、ノズルヘッド保持装置7つまりヘッド部43が上昇位置にあるか否か判定し(S40)、その判定がNoの場合はZ軸スライド機構6によりヘッド部43を上昇位置へ移動させる(S41)。S40がYesの場合及びS41の次に、ヘッドメンテナンス機構123 が検査位置にあるか否か判定し(S42)、その判定がNoの場合はヘッドメンテナンス機構123 が検査位置へ移動させる(S43)。
【0128】
S42の判定がYesの場合及びS43の次に、ノズルヘッド8R,8G,8B の吐出検査が順次実行される(S44、S45、S46)。尚、例えば、ノズルヘッド8R,8G,8B の吐出検査については、後述する。次に、吐出検査機構121 のY方向移動駆動機構140a,140b 、撮影ポジション切換え機構141a,141b を待機位置へ移動させ、つまり、CCDカメラ142 やストロボ投光器143 を待機位置へ移動させ(S47)、ヘッドメンテナンス機構123 を待機位置に移動させ(S48)、この制御が終了する。
【0129】
次に、ノズルヘッド8R,8G,8B の吐出検査について図43に基づいて説明する。但し、これらのノズルヘッド8R,8G,8B の吐出検査は同じであるのでノズルヘッド8R の吐出検査を例として説明する。
図43に示すように、この制御の開始後、最初に撮影ポジションレジスタにポジションRiが設定され(S50)、次に吐出検査機構121 のY方向移動駆動機構140a,140b 、撮影ポジション切換え機構141a,141b により、CCDカメラ142 をポジションRiへ移動すると共にストロボ投光器143 をポジションRiへ移動する(S51)。次に、ノズルヘッド8R の第i群の16個のノズル55に吐出指令が出力される(S52)。尚、ポジションRiとは、第i群のノズルに対応するポジションのことであり、カウンタiは最初i=1に設定され、その後インクリメントされる。
【0130】
S52の実行後に、タイマT1に設定時間αが設定され、タイマT2に設定時間βが設定され、タイマT1の計時時間の判定を介して設定時間αが経過すると(S53 ;Yes)、CCDカメラ142 のシャッターが切られて撮影が実行され(S54)、タイマT2の計時時間の判定を介して設定時間βが経過すると(S55 ;Yes)、ストロボ投光器143 が作動して撮影の為の照明光を投光する(S56)。尚、αとβはほぼ等しい微小時間である。
【0131】
S8とS56の次のS57において、16個のノズル55からの液滴の吐出状態を撮影した画像の画像データを画像処理し、吐出の正常、異常を判定し、その結果についての情報を操作パネル174 のディスプレイに表示出力する。尚、各ノズル55について、液滴の画像がCCDカメラ142 の観測窓151 内に収まっている場合は正常と判定し、収まっていない場合は異常と判定する。次に、カウンタiが「1」だけインクリメントされ(S58)、第4群のノズルまでの撮影が終了したか否か判定し(S59)、その判定がNoの場合はS51へ戻ってS51以降が繰り返し実行される。こうして、第1群から第4群まで順々に、16個ずつのノズル55についての吐出検査が実行される。第4群のノズルまでの検査が終了すると(S59 ;Yes)、CCDカメラ142 とストロボ投光器143 が待機位置へ移動され(S60)、この制御が終了する。
【0132】
次に液滴ジェットパターニング装置1、ノズルヘッド保持装置7の作用、効果について説明する。 ガラス基板4にパターンを形成する際には、1対の第2リンク部材57A,57Bをその途中部の1対の回動支点50A,50Bを中心に回動させると、1対の第2リンク部材57A,57Bに連結された1対の第1リンク部材56A,56Bが主走査方向へ且つ相反する方向へ移動し、1対の第1リンク部材56A,56Bに連結されたノズルヘッド8の両端部が移動し、ノズルヘッド8が副走査方向に対して傾斜回動する。
【0133】
このように、ノズルヘッド8を副走査方向に対して傾斜させることによって、副走査方向の吐出ピッチを小さく調整して所望の吐出ピッチに設定した後、ノズルヘッド保持装置7をガラス基板4に対して主走査方向へ相対移動させつつ、1パス分吐出記録し、その後副走査方向へ適宜相対移動させてから、次の1パス分吐出記録を行い、順次これを繰り返して吐出記録を行う。
【0134】
特に、このノズルヘッド保持装置7は、4節平行リンク機構49、1対の回動支点50A,50B、1対の第1リンク部材56A,56Bに両端部が回動可能に連結されたノズルヘッド8とを備えた構成であるので、このノズルヘッド保持装置7を支持する外部の取付部材(ヘッド組取付台25)に対し、簡単に着脱可能なノズルヘッド保持装置7に構成することができる。その場合、修理や交換の為にノズルヘッド8を着脱する構造も簡単化することができ、メンテナンス性を確保することができる。
【0135】
4節平行リンク機構49自体は高精度のものに構成できるし、この4節平行リンク機構49にノズルヘッド8を高精度に装着することも容易であるから、製作誤差を最小限にした高精度のノズルヘッド保持装置7を実現できる。4節平行リンク機構49を傾斜回動させる構成であるから、ノズルヘッド8の傾斜角度を大きくし、副走査方向の吐出ピッチの可変幅を大きくすることができる。尚、このノズルヘッド保持装置7を着脱可能ではなく、液滴ジェットパターニング装置1に一体的に設けることもできる。
【0136】
4節平行リンク機構49の1対の第2リンク部材57A,57Bの途中部に設けられ且つ回動可能に支持される1対の回動支点50A,50Bを設けたため、1対の回動支点50A,50Bの軸心を結ぶ面上にノズルヘッド8の基準ノズル(例えば、・1ノズル)を位置させた構造にすることが可能となる。その場合、ノズルヘッド8が傾斜回動しても、基準ノズルの位置(主走査方向と副走査方向の位置)が変化しないため、ガラス基板4とノズルヘッド8とを相対移動させる為の記録用駆動データを作成するデータ処理が簡単になるうえ、パターン形成の精度を高め易くなる。
【0137】
複数のノズルヘッド8R,8G,8B を主走査方向に所定間隔おきに配設するので、これらノズルヘッド8R,8G,8B を副走査方向に対して傾斜させて副走査方向の吐出ピッチを所望の値に設定してパターンを記録でき、カラーフィルターや有機カラーELディスプレイのEL基板の製作に適用可能となる。しかも、これらノズルヘッド8はEL発光層を吐出形成する為の複数色用の液滴を夫々吐出するノズルヘッドを含むことから、スループットを高めることができ、フルカラー用のEL基板を製作可能となる。しかも、ノズルヘッド保持装置7を用いてそのノズルヘッド8から正孔輸送層を吐出記録することも可能である。
尚、技術の発展により1つの液滴内に正孔輸送成分とEL発光成分を混在させ、単一層のみで発光し得るようになれば、正孔輸送層を形成する必要はない。
【0138】
ノズルヘッド保持装置7をヘッド組取付台25に着脱可能に装着するので、ノズルヘッド保持装置7の着脱を簡単に行うことができ、ノズルヘッド8の修理や交換を簡単に行うことができる。4節平行リンク機構49の1対の回動支点50A,50Bに作用し4節平行リンク機構49を傾斜回動させる回動駆動機構80を設け、エンコーダ81を前記のように設けたので、副走査方向の吐出ピッチを小さく調整する際に、迅速に自動的に精度よく傾斜回動させることができる。
ガラス基板4を基板受台21に載置保持し、媒体保持移動装置5によりガラス基板4とノズルヘッド8との間に主走査方向と副走査方向とに夫々相対移動させつつパターン形成を行うことができる。
【0139】
傾斜角度検出用エンコーダ81と、傾斜回動量制御手段としての制御装置13を設けたので、4節平行リンク機構49の1対の第2リンク部材57A,57Bと複数のノズルヘッド8を傾斜回動させる際に、精度よく傾斜回動させることができる。1対の回動支点50A,50Bのうちの何れか一方において第2リンク部材57A,57Bに連結されて第2リンク部材57A,57Bを回動させる回動用アクチュエータとしての減速機付きモータ82を設けたので、簡単な構成でもって第2リンク部材57A,57Bを、つまり4節平行リンク機構49を傾斜回動させることができる。
【0140】
複数のノズルヘッド8のうちの基準ノズルヘッド8R 以外のノズルヘッド8G,8Bは、案内機構52A,52Bにより1対の第1リンク部材56A,56Bに対して副走査方向に移動可能に案内され、この案内機構52A,52Bの案内によりノズルヘッド8G,8B を副走査方向へ移動させる為の移動機構53A,53Bを設けてあるので、ノズルヘッド8G,8B の傾斜角度に関係なしに、ノズルヘッド8G,8B を副走査方向へのみ微動させてノズルヘッド8G,8B の副走査方向の位置を微調節することができる。
【0141】
この微調節の際に、ノズルヘッド8が仮に副走査方向に対して傾斜回動した状態であっても、ノズルヘッド8は副走査方向へのみ移動し主走査方向へは移動しないため、ノズルヘッド8の副走査方向の位置を精度よく微調節することができる。例えば、R,G,Bの3つの記録ドットからなる画素の配置形態に応じて、ノズルヘッド8R に対して、ノズルヘッド8G やノズルヘッド8B の副走査方向の位置を微調節する際に、精度よく能率的に自動的に微調節することができる。
【0142】
案内機構52A,52Bがノズルヘッド8の両端部に取付けられた1対のローラ部材102 と、各ローラ部材102 を当接させて副走査方向に案内するように凹部103 に形成された案内面104 とを有するため、ノズルヘッド8が傾斜回動した姿勢であっても、1対のローラ部材102 と案内面104 を介して、ノズルヘッド8を副走査方向へのみ微動させることができる。また、ノズルヘッド8の傾斜角の大小によらず、1対のローラ部材102 は、1対の第1リンク部材56A,56Bに対して夫々一定の部位に位置しているため、移動機構53A,53Bを第1リンク部材56A,56Bの一定の部位に装備でき、この移動機構53A,53Bを駆動するアクチュエータを外部に設け、ノズルヘッド8の副走査方向への微調節を自動化することもできる。
【0143】
ノズルヘッド8の両端部が圧縮コイルバネ110 の付勢力で1対の第1リンク部材56A,56Bに形成した凹部103 の底面に面接触しているから、ノズルヘッド8の鉛直方向の高さ位置の誤差を小さくして、ガラス基板4に対するノズルヘッド8の高さ位置を精密に設定し、吐出記録の性能を高めることができる。
【0144】
1F(下側)のパターニングルーム15にパターン処理ステージを配置し、2F(上側)のメンテナンスルーム16に検査調整ステージ44を配置し、ヘッド部43をZ軸スライド機構6で両ステージにわたって昇降可能であるので、例えば、パターン形成の処理停止中などのアイドル期間の間に、ヘッド部43を上昇させて検査調整ステージ44において複数のノズル55からの液滴の吐出状態を検査することができる。その検査後に直ちに、ヘッド部43をパターン処理ステージに下降させてパターン形成を行うことができる。こうして、パターン形成処理工程における、処理停止中に複数のノズル55の吐出状態を検査可能であるから、不良品の発生を低減でき、装置の稼働率を高めることができる。両ステージを空間的に上下に配置するため、装置のコンパクト化を図ることができる。
【0145】
ガラス基板4を主走査方向と副走査方向に夫々移動させる媒体送り機構24を設けたので、パターン形成の為にヘッド部43を水平方向へ移動させる必要がない。そのため、検査調整ステージ44に複数のノズル55の吐出状態を検査する吐出検査機構121 を設けておくだけで、Z軸スライド機構6によるヘッド部43の昇降を介して、パターン形成と、吐出検査とを能率的に行うことができる。
吐出検査機構121 がCCDカメラ142 とストロボ投光器143 を有するため、複数のノズル55から吐出された液滴を撮影し、画像データをデータ処理して判定することにより吐出の良否を簡単に判定できる。
ガラス基板4へパターン形成するパターン形成処理工程におけるガラス基板搬送及び、自動アライメント期間中に、吐出検査機構121 による検査を実行可能に構成したので、不良品の発生を低減させ、装置の稼働率を高めることができる。
【0146】
Y方向移動駆動機構140a,140b と撮影ポジション切換え機構141a,141b を設け、CCDカメラ142 とストロボ投光器143 を主走査方向と副走査方向に夫々移動可能に構成したので、複数のノズルヘッド8の各々の複数のノズル55からの吐出を順次確実に実行することができる。
CCDカメラ142 で撮影した画像信号を受けて画像処理によりノズルヘッド8からの液滴の吐出の良否を判定する前記検査用画像処理手段を設けたため、吐出検査を自動的に能率的に行うことができる。
【0147】
ノズルヘッド8を傾斜回動させる際に、基準ノズル8R の軸心又はその近傍の軸心の回りに回動させるため、基準ノズル8R の副走査方向と主走査方向の位置は変化しない又は変化するにしても微小量変化するだけであるから、記録用駆動データを作成するデータ処理が簡単化し、吐出記録の為の制御が簡単化し、パターン形成の精度も高めることができる。
【0148】
ノズルヘッド8を0〜60度の範囲で傾斜回動できるため、ノズルピッチをPとし傾斜回動角をθとして、副走査方向の吐出ピッチP×cosθをP〜0.5 Pの範囲で変えることができ、副走査方向の吐出ピッチの可変幅が大きくなり、副走査方向の解像度をP〜0.5 Pの範囲で無段階的(連続的)に設定することができる。しかも、4節平行リンク機構49を有する前記回動機構と、回動駆動機構80と、この回動駆動機構80によるノズルヘッド8の回動角を制御する回動制御手段とを設けたので、手動操作ではなく、自動的にノズルヘッド8を傾斜回動させることができるから、ノズルヘッド8の傾斜回動角の設定を迅速に精度よく行うことができる。
【0149】
ガラス基板4とノズルヘッド8を副走査方向に相対移動する媒体送り機構24と、副走査方向の相対移動をインターレース方式で行う為に吐出解像度に基づいて副走査方向送り量の制御を行うホスト制御ユニット173を設けたので、副走査方向の吐出ピッチが吐出解像度に応じたピッチとなるように、副走査方向の送り量を自動的に設定し、ガラス基板4とノズルヘッド8を副走査方向に自動的に相対移動させることができる。
【0150】
4節平行リンク機構49を設け、ノズルヘッド8の両端部を1対の第1リンク部材56A,56Bに回動可能に連結したので、ノズルヘッド8を0〜60度の範囲で確実に傾斜回動させることができる。しかも、4節平行リンク機構49自体は製作誤差が僅少の高精度のものに構成できるうえ、ノズルヘッド8の両端部を1対の第1リンク部材56A,56Bに回動可能に連結してあるので、ノズルヘッド8の組み付け精度と、傾斜回動時の位置決め精度を高く維持でき、パターン形成の精度を高く維持することができる。
【0151】
この液滴ジェットパターニング装置1の製作段階において、予め多数のノズルヘッド8が製作して準備され、それらノズルヘッド8のノズルピッチ誤差を複数段階にランク付けしておき、4節平行リンク機構49に装着する複数のノズルヘッド8をノズルピッチ誤差が同ランクのノズルヘッド8で構成するため、複数のノズルヘッド8におけるノズルピッチ誤差が近似した値となる。ノズルピッチ誤差が正の値の場合は、ノズルヘッド8の傾斜回動角度を大きく調整することでノズルピッチ誤差を補正することができ、ノズルピッチ誤差が負の値の場合は、ノズルヘッド8の傾斜回動角度を小さく調整することでノズルピッチ誤差を補正することができる。こうして、パターン形成の精度を格段に高めることができる。
【0152】
前記ホスト制御ユニット173は、指定された又は演算にて求めた傾斜回動角だけ4節平行リンク機構49を介してノズルヘッド8を回動させる際に、4節平行リンク機構49に装着された複数のノズルヘッド8のピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差に基づいて回動角に補正を施すので、複数のノズルヘッド8のピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差に応じて傾斜回動角を補正し、ノズルピッチ誤差に起因する吐出記録の誤差を殆ど解消させて、パターン形成の精度を高めることができる。しかも、複数のノズルヘッド8のピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差中心値に基づいて傾斜回動角に補正を施すので、ノズルヘッド8の傾斜回動角を補正する補正の精度を高めることができる。
【0153】
パターン形成を行う空間の上方をほぼ水平な仕切り板14により上下にほぼ遮断された構造にし、その仕切り板14にヘッド部43が通過可能な開口部14aを形成し、Z軸スライド機構6によりヘッド部43を開口部14aを通して昇降可能にし、ヘッド部43を下降位置DPにしてガラス基板4に吐出記録を行うように構成し、ヘッド部43を上昇位置UPにして、仕切り板14の上方の空間においてヘッド部43に吐出検査などを施すことができるので、液滴ジェットパターニング装置1の内部の空間の利用効率を高めて、装置の小型化を図ることができ、設備コスト的に有利になる。しかも、仕切り板14で上下に略遮断された構造になっているので、仕切り板14よりも上方に何らかの可動部材を配置して移動させたとしても、基板受台21に保持したガラス基板4上に埃や塵などの異物が落下してくることがなく、不良品の発生を防止することができる。
【0154】
仕切り板14の上方に検査調整装置9を設け、Z軸スライド機構6により上昇位置UPに配置されたヘッド部43のノズルヘッド8をこの検査調整装置9で検査・維持する構成にしたので、ガラス基板4を搬出入する間、ガラス基板4を基板受台21にセットする間などの吐出記録停止中に、ヘッド部43をZ軸スライド機構6により上昇位置UPにして、仕切り板14の上方に設けられた検査調整装置9によりヘッド部43のノズルヘッド8を検査・維持することができる。
パターン形成を行う空間の上方の空間に検査調整装置9を設け、パターン形成における吐出記録停止中に、ヘッド部43のノズルヘッド8の検査・維持を行うことができるため、液滴ジェットパターニング装置1の稼働率を高めることもできる。
【0155】
基板受台21にガラス基板4を主走査方向と副走査方向に夫々独立に移動可能な媒体送り機構24を設けたため、吐出記録の際に、ヘッド部43を主走査方向にも副走査方向にも移動させる必要がない。そのため、ヘッド部43をZ軸スライド機構6により昇降させる構成が簡単なものになるうえ、Z軸スライド機構6でヘッド部43を昇降させて仕切り板14の下方の空間と上方の空間とにわたって位置切換え可能にすることができる。
【0156】
仕切り板14上に、ガラス基板4を原点位置に設定する際にガラス基板4の位置を検出する為の複数のCCDカメラ32a〜32dを設けたので、基板受台21に保持したガラス基板4の位置を検出し、その検出結果に基いてガラス基板4を原点位置に精度よく設定することができる。
液面位置維持機構166 、液容器昇降機構163 、ケーシング168 、スリーブ171 、圧縮コイルバネ170 、軸状部材169 を介して、液容器152 内の液面の基準高さ位置に維持し、この基準高さ位置をノズルヘッド8の高さ位置に対して所定の位置関係に設定するため、ノズルヘッド8の複数のノズル55から液滴を確実に安定的に吐出させることができる。
【0157】
しかも、液面維持手段としてのケーシング168 、スリーブ171 、圧縮コイルバネ170 、軸状部材169 を介して液消費に追従して液容器152 内の液面を基準高さ位置に維持するため、液面センサを設ける必要がなく、簡単な構成のものとすることができる。また、液面の基準高さ位置をノズルヘッド8の高さ位置に対して所定の位置関係に設定するため、ノズルヘッド8を昇降させるような場合にも、ノズルヘッド8から液が漏出したり、ノズルヘッド8内の液が逆流したりするのを、確実に防止することができるうえ、ノズルヘッド8から確実に安定的に液滴を吐出させてパターンを形成することができる。
【0158】
ノズルヘッド8をパターン形成を行う使用位置と不使用位置とにわたって昇降させることができ、この昇降時にも、ノズルヘッド8における液圧は安定した液圧に維持することができる。可動フレーム162 と液容器152 との間に配設され且つ液容器152 を弾性支持する弾性支持手段と、この弾性支持手段を介して液容器152 内の液面の高さを基準高さ位置に維持する液面位置維持機構166 を設けたため、液の消費に追従して液面の高さが基準高さ位置に維持されるため、ノズルヘッド8内の液圧を安定させ、液滴の吐出を安定させることができる。
【0159】
液容器昇降機構163 を設けたため、Z軸スライド機構6によりヘッド部43を昇降させる場合にも、ノズルヘッド8における液圧を一定圧に維持できる。しかも、液面位置維持機構166 を設けたため、各液容器152 における液の消費に起因する液面の変動が生じないように補正することができ、液消費に伴うノズルヘッド8における液圧の変動を防止し、液滴の吐出を安定させることができる。
液面位置維持機構166 は、弾性部材としての圧縮コイルバネ170 により液容器152 内の液体の重量が軽くなった際に、軽くなった分圧縮コイルバネ170 の付勢力により液保持台165 を押し上げて液面を一定高さ位置に簡単に補正することができる。
【0160】
ノズルヘッド8は、ヘッドホルダ51に一体化されており、その両端と1対の第1リンク部材56A,56Bとを回動可能且つ分離可能に連結されるための連結ピンを、ヘッドホルダ51の両端に突設し、その連結ピンはノズルヘッドのヘッド面に直交する方向へ延びるようにしたヘッド体(ノズルヘッドとヘッドホルダの結合体)を採用した構成であるので、ヘッド体の構成が簡単である。連結ピンとしてはローラ部材102が回動可能であるのでヘッド体の傾斜回動及び副走査方向への移動が滑らかに行われる点から好ましい。しかし、連結ピンは回動可能なローラ部材でなくてもヘッド体としては機能する。このヘッド体は第1リンク部材に付勢手段(圧縮コイルバネ110)により付勢されているので、ノズルヘッドの上下位置が第1リンク部材に対して固定保持される。
【0161】
このように、ノズルヘッドを備えた複数のヘッド体は、その両端部で4節平行リンク機構49の第1リンク部材56A,56Bに回動可能且つ着脱可能に取着されて複数のヘッド体からなるヘッドユニットが構成されている。このヘッドユニットが液滴ジェットパターニング装置のヘッド組取付台に取着されているので、被吐出媒体とヘッド体との間の距離が極めて精度よく保たれるのである。このため、RGBの発光層を極めて高精度に基板上に配列できる。ヘッド体と第1リンク部材との間の可動部にガタつきが発生しないからである。従って、従来のスクリーン印刷法による発光層の作成に比べて、ELディスプレイを簡易且つ短時間、低コストで作成することができる。
【0162】
次に、特許請求の範囲に記載の部材や手段に相当するものについて説明する。
回動手段:4節平行リンク機構49及び回動駆動機構80が回動手段に相当する。回動制御手段:制御装置13、特にホスト制御ユニット173 が回動制御手段に相当する。
【0163】
次に、前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
1)この液滴ジェットパターニング装置1は、カラーELディスプレイ用のガラス基板にドットパターンを形成する用途以外に、カラーLCDのカラーフィルタの製造時のドットパターンの形成、大型のインクジェットプリンタ、その他種々の用途の液滴ジェットパターニング装置に適用可能である。
【0164】
2)4節平行リンク機構49を傾斜回動させるモータ82の出力軸を、回動支点50Bのピン部材75に直接連結して4節平行リンク機構49を傾斜回動させるように構成してもよい。また、4節平行リンク機構49を傾斜回動させる手段として、前側の第1リンク部材56Aを左方へ精密に移動駆動する手段、又は、後側の第1リンク部材56Bを右方へ精密に移動駆動する手段を採用することも可能である。その移動駆動する手段としては、例えば電動シリンダやソレノイドアクチュエータ等を適用できる。
【0165】
3)4節平行リンク機構49の傾斜回動角を検出する手段は、前記エンコーダ81に限定されるものではなく、例えば、左側の回動支点50Aの上方に同心状にエンコーダを設け、そのエンコーダにより第2リンク部材57Aの回動角を検出するような構成にしてもよい。また、傾斜回動用のモータ82として高精度のサーボモータを適用し、このサーボモータのエンコーダからの信号に基づいて4節平行リンク機構49の傾斜回動角を検出する構成にしてもよい。
【0166】
4)4節平行リンク機構49の1対の回動支点50A,50Bは、1対の第2リンク部材57A,57Bの途中部(1対の第1リンク部材56A,56Bの間の途中部)に設ける必要があるが、1対の回動支点50A,50Bを1対の第2リンク部材57A,57Bの副走査方向のほぼ中間部に設け、基準ノズルヘッド8R のノズル列のほぼ中間位置の所定ノズル番号のノズルが、1対の回動支点50A,50Bの軸心を結ぶ面上に位置するように設定することもできる。
【0167】
5)4節平行リンク機構49の1対の回動支点50A,50Bは、第2リンク部材57A,57Bに固定されたピン部材75を主体として構成したが、上基板46側に固定した1対のピン部材を第2リンク部材57A,57Bに形成した1対の穴に摺動自在に嵌合させた構成にしてもよく、その場合、第2リンク部材57A,57Bに形成した1対の穴が1対の回動支点となる。
6)相対移動手段としては、前記媒体送り機構24に限定されるものではなく、ノズルヘッドと被吐出媒体との間にXY方向(主走査方向と副走査方向)に相対移動を発生するものであればよい。例えば、ノズルヘッド8を主走査方向に移動し得るように構成し、基板受台21を副走査方向に移動し得るように構成することも可能である。
【0168】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、この液滴ジェットパターニング装置の製作段階において、予め多数のノズルヘッドが製作して準備され、それらノズルヘッドのノズルピッチ誤差を複数段階にランク付けしておき、前記回動手段に装着する複数のノズルヘッドをノズルピッチ誤差が同ランクのノズルヘッドで構成するため、複数のノズルヘッドにおけるノズルピッチ誤差が近似した値となる。前記ノズルピッチ誤差が正の値の場合は、ノズルヘッドの傾斜回動角度を大きく調整することでノズルピッチ誤差を補正することができ、ノズルピッチ誤差が負の値の場合は、ノズルヘッドの傾斜回動角度を小さく調整することでノズルピッチ誤差を補正することができる。こうして、パターン形成の精度を格段に高めることができる。
【0169】
請求項2の発明によれば、前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、前記回動手段に装着された複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差に基づいて前記回動角に補正を施し、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に補正された回動角だけ回動させるので、複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差に応じて傾斜回動角を補正し、ノズルピッチ誤差に起因する吐出記録の誤差を殆ど解消させて、パターン形成の精度を高めることができる。
【0170】
請求項3の発明によれば、前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、回動手段に装着された複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差中心値に基づいて前記回動角に補正を施し、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に補正された回動角だけ回動させるので、ノズルヘッドの傾斜回動角を補正する補正の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の液滴ジェットパターニング装置の正面図である。
【図2】液滴ジェットパターニング装置の平面図である。
【図3】検査調整ステージの要部拡大平面図である。
【図4】液滴ジェットパターニング装置の要部拡大正面図である。
【図5】媒体保持移動装置と基板受台とガラス基板等の平面図である。
【図6】ノズルヘッドのヘッド部の位置を説明する説明図である。
【図7】Z軸スライド機構の一部とノズルヘッド保持装置と回動駆動機構とエンコーダの平面図である。
【図8】図7のVIII-VIII 線端面図(一部切欠き縦断部を含む)である。
【図9】ノズルヘッド保持装置と回動駆動機構とエンコーダなどの一部切欠き縦断右側面図である。
【図10】ノズルヘッド保持装置の一部切欠き縦断左側面図である。
【図11】図7のXI-XI 線端面図(一部切欠き縦断部を含む)である。
【図12】ノズルヘッド保持装置を支持基板に取付けた状態の要部縦断面図である。
【図13】ノズルヘッド保持装置を支持基板から取外した状態の要部縦断面図である。
【図14】ノズルヘッド保持装置の一部切欠き横断平面図である。
【図15】ノズルヘッド保持装置の背面図である。
【図16】ノズルヘッド保持装置の縦断側面面である。
【図17】ノズルヘッド保持装置の縦断側面面である。
【図18】ノズルヘッド保持装置の一部切欠き縦断正面図である。
【図19】ノズルヘッド保持装置の概略平面図である。
【図20】第2リンク部材を傾斜回動させる回動駆動機構の要部平面である。
【図21】ノズルヘッド保持装置の案内機構と移動機構の要部横断面図である。
【図22】ヘッドホルダの平面図である。
【図23】ノズルヘッド保持装置の要部縦断側面図である。
【図24】ノズルヘッドのノズル間寸法誤差を説明する説明図である。
【図25】ランク付けしたノズル間寸法誤差と中心誤差を示す図表である。
【図26】液供給機構の側面図である。
【図27】(a)は4節平行リンク機構とノズルヘッドを初期位置にした状態の機構図、(b)は4節平行リンク機構とノズルヘッドを傾斜回動させた状態の機構図である。
【図28】回動駆動機構とエンコーダと位置調整駆動機構の構成説明図である。
【図29】(a)〜(c)は夫々R,G,Bのドット配置例の説明図である。
【図30】吐出検査機構の構成説明図である。
【図31】吐出検査用のCCDカメラにおけるCCD撮像領域の説明図である。
【図32】図31の観測窓と液滴の画像を説明する説明図である。
【図33】基板受台上のガラス基板と自動アライメント調整機構の構成説明図である。
【図34】ヘッドメンテナンス機構の斜視図である。
【図35】ガラス基板の複数のパターン形成領域に液滴を吐出してパターンを形成するノズルヘッドのガラス基板に対する相対移動を説明する説明図である。
【図36】ノズルヘッドを1パスずつ移動させてパターンを形成する移動経路を説明する説明図である
【図37】ノズルヘッドを1パス毎にインターレースを行ってパターンを形成する移動経路を説明する説明図である。
【図38】液滴ジェットパターニング装置の制御系のブロック図の一部である。
【図39】液滴ジェットパターニング装置の制御系のブロック図の残部である。
【図40】連続記録にてガラス基板に吐出記録する制御の概略フローチャートの一部である。
【図41】図40のフローチャートに続く概略フローチャートの残部である。
【図42】ノズルヘッドの吐出検査の制御の概略フローチャートである。
【図43】図42のフローチャートのS44の処理のフローチャートである。
【符号の説明】
1 液滴ジェットパターニング装置
4 ガラス基板
6 Z軸スライド機構
7 ノズルヘッド保持装置
8 ノズルヘッド
12 液供給機構
13 制御装置
14 仕切り板
14a 開口部
20,19 X,Y軸スライド機構
21 基板受台
25 ヘッド組取付台
32a〜32d CCDカメラ
36 自動アライメント調整機構
43 ヘッド部
49 4節平行リンク機構
51 ヘッドホルダ
52A,52B 案内機構
53A,53B 移動機構
55 ノズル
80 回動駆動機構
81 エンコーダ
82 減速機付きモータ
113 位置調整駆動機構
121 吐出検査機構
123 ヘッドメンテナンス機構
140a,140b Y方向移動駆動機構
141a,141b 撮影ポジション切換え機構
142 CCDカメラ
143 ストロボ投光器
173 ホスト制御ユニット
Claims (3)
- 主走査方向と直交する副走査方向に沿ってノズルヘッドに列設された複数のノズルから液滴を吐出して被吐出媒体にパターンを形成する液滴ジェットパターニング装置において、
前記主走査方向に所定間隔おきに配置した複数のノズルヘッドと、
前記複数のノズルヘッドを回動可能に連結するリンク機構を有し、それらノズルヘッドをリンク機構を介して副走査方向と平行な基準位置から傾斜回動させる為の回動手段と、
この回動手段を制御する回動制御手段とを備え、
多数のノズルヘッドのノズルピッチ誤差を複数段階にランク付けしておき、前記回動手段に装着する複数のノズルヘッドをノズルピッチ誤差が同ランクのノズルヘッドで構成し、
前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に回動させる、
ことを特徴とする液滴ジェットパターニング装置。 - 前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、前記回動手段に装着された複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差に基づいて前記回動角に補正を施し、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に補正された回動角だけ回動させることを特徴とする請求項1に記載の液滴ジェットパターニング装置。
- 前記回動制御手段は、指定された回動角だけ前記回動手段を介してノズルヘッドを回動させる際に、前記回動手段に装着された複数のノズルヘッドのピッチ誤差ランクにおけるノズルピッチ誤差中心値に基づいて前記回動角に補正を施し、各ノズルヘッドに形成されたノズルのうち最も基端側の基準ノズルを中心に補正された回動角だけ回動させることを特徴とする請求項1に記載の液滴ジェットパターニング装置。
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