以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。尚、以下の説明に用いた各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。
(実施形態)
本実施形態における特徴的な液滴吐出装置と液滴吐出装置を用いて描画する方法の特徴的な例について図1〜図12に従って説明する。液滴吐出装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。
図1は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。図1に示すように、液滴吐出装置1は主にステージ2、載置板3及び吐出ユニット4から構成されている。ステージ2は一方向に長い略直方体状に形成されている。このステージ2の長手方向をY方向とし、重力方向と逆の方向をZ方向とする。そして、Y方向及びZ方向と直交する方向をX方向とする。
ステージ2は第1ステージ5、第2ステージ6及び第3ステージ7を備えている。そして、第1ステージ5、第2ステージ6及び第3ステージ7がY方向に配列されている。第1ステージ5の上面5aは平坦に形成されている。上面5aには載置板3が配置され、載置板3は上面5aを移動可能になっている。載置板3は可撓性のある材料により矩形の板状に形成されている。載置板3の材料としては、樹脂、金属、ガラス等を採用することができる。載置板3の厚みは特に限定されないが、可撓性がある厚みに設定するのが良い。本実施形態では、例えば、厚みが2mmのアルミニウム板を採用している。
上面5aのY方向においてX方向両側には一対の第1載置板ガイド8が配置されている。第1載置板ガイド8はY方向に延在して配置されている。従って、載置板3は第1載置板ガイド8に沿って移動することによりY方向にのみ移動可能になっている。
載置板3及びステージ2は直動機構を形成している。この直動機構は、例えば、Y方向に延びるリニアモータを備えた直動機構である。載置板3に磁石が配列して配置され、ステージ2には電磁石が配列して配置されている。そして、この直動機構に所定のステップ数に相対する駆動信号がリニアモータに入力されると、リニアモータが前進または後退して、載置板3が同ステップ数に相当する分だけ、Y方向に所定の速度で往動または復動する。この動作により載置板3がY方向に走査するようになっている。載置板3が移動するY方向を主走査方向とする。
第1載置板ガイド8において載置板3と対向する内側面8aは平坦に形成されている。そして、上面5aの図中右側には第1載置板ガイド8が配置されていない。この場所に載置板3を移動することにより、載置板3はX方向及びY方向に移動することができる。従って、載置板3を移動し易くなる為、載置板3を上面5aから分離し易くすることができる。第1ステージ5のX方向及びY方向の長さは載置板3の長さより長く形成されている。従って、上面5aからはみ出すことなく載置板3を第1ステージ5上に載置することができる。
載置板3の上側に形成された載置面3aにはワークとしての基板9が載置される。基板9は薄く柔軟なシートであり、例えば、樹脂製のシート、金属シート、セラミック製のシート、ガラス製のシート等が該当する。基板9は載置面3aと接して配置される。載置面3aは平坦に形成されている。そして、載置面3aに載置された基板9の上面9aは平坦になる。
第1ステージ5のY方向には第2ステージ6が配置されている。第2ステージ6上には一対の第2載置板ガイド10が配置されている。第2載置板ガイド10は第1載置板ガイド8と同様に主走査方向に延在して形成されている。そして、載置板3は第2載置板ガイド10に沿って主走査方向に移動可能になっている。
第2ステージ6のY方向には第3ステージ7が配置されている。第3ステージ7上には一対の第3載置板ガイド11が配置されている。第3載置板ガイド11は第1載置板ガイド8と同様に主走査方向に延在して形成されている。そして、載置板3は第3載置板ガイド11に沿って主走査方向に移動可能になっている。
第3ステージ7の図中左側には主走査位置検出装置12が配置されている。主走査位置検出装置12はレーザ光13を載置板3に向けて照射する。そして、載置板3が反射するレーザ光13を主走査位置検出装置12が受光する。主走査位置検出装置12は、反射したレーザ光13の位相を検出することにより主走査位置検出装置12と載置板3との距離を検出することができる。
第3ステージ7のX方向両側には一対の支持台14が立設されている。その一対の支持台14にはX方向に延在する架橋部材15及び案内部材16が架設されている。架橋部材15には一対の撮像装置17が配置されている。そして、第3ステージ7上に載置板3が位置するときに撮像装置17は基板9を撮像することが可能になっている。撮像装置17は落射照明装置とオートフォーカス装置とを備えている。従って、撮像装置17は基板9を鮮明に撮像することが可能になっている。
案内部材16の上側には、吐出する機能液を供給可能に収容する収容タンク18が配設されている。一方、その案内部材16の下側にはX方向に延びる案内レール19がX方向全幅にわたり凸設されている。そして、案内レール19に沿って略直方体形状に形成されたキャリッジ20が配置されている。キャリッジ20は直動機構を備え、X方向に走査可能となっている。この直動機構は、例えば、リニアモータを採用することができる。キャリッジ20が走査するX方向を副走査方向とする。
案内部材16とキャリッジ20との間には副走査位置検出装置23が配置されている。副走査位置検出装置23は等間隔にマークが配置されたスケールとマークを検出する検出器等から構成されている。検出器がマークを検出することにより検出器の位置を認識する。従って、副走査位置検出装置23はキャリッジ20のX方向の場所を検出することができる。
キャリッジ20の下面には、液滴吐出ヘッド24が凸設されている。ステージ2及び載置板3が基板9をY方向に走査する。キャリッジ20が液滴吐出ヘッド24をX方向に走査する。そして、液滴吐出ヘッド24は基板9上の所望の場所に機能液を吐出して塗布することが可能になっている。
キャリッジ20の図中右側には一対のヘッド間隔検出装置25が配置されている。ヘッド間隔検出装置25はヘッド間隔検出装置25と基板9との間隔を非接触で検出する装置である。ヘッド間隔検出装置25は光学式センサ、静電容量式センサ、磁気センサ等を用いることができる。本実施形態では、例えば、光学式センサを採用している。この光学センサは発光素子及びラインセンサを備えている。ラインセンサは受光素子が直線上に配列されたセンサである。ヘッド間隔検出装置25が基板9に光線を照射する。そして、基板9の表面で乱反射する光の場所をラインセンサが検出する。そして、ヘッド間隔検出装置25は基板9の表面の場所を検出する。
図2(a)は、キャリッジを示す模式平面図である。図2(a)に示すようにキャリッジ20には9個の液滴吐出ヘッド24が配置され、液滴吐出ヘッド24の下面には、それぞれノズルプレート26が備えられている。そのノズルプレート26には、それぞれ複数のノズル27がX方向に所定の間隔で配列されている。
図2(b)は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図2(b)に示すように、ノズルプレート26の上側であってノズル27と相対する場所には、キャビティ28が形成されている。そして、キャビティ28には収容タンク18に貯留されている液状体としての機能液29が供給される。キャビティ28の上側には、上下方向に振動して、キャビティ28内の容積を拡大縮小する振動板30と、上下方向に伸縮して振動板30を振動させる圧電素子31が配置されている。圧電素子31が上下方向に伸縮して振動板30を振動し、振動板30がキャビティ28内の容積を拡大縮小する。それにより、キャビティ28内に供給された機能液29はノズル27を通って吐出されるようになっている。
液滴吐出ヘッド24は、機能液29を液滴32にして吐出する。そして、液滴吐出ヘッド24が圧電素子31を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子31が伸張して、振動板30がキャビティ28内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド24のノズル27からは、縮小した容積分の機能液29が液滴32となって吐出される。
図3(a)は、第1ステージを示す模式断面図であり、図1におけるA−A’線から見た図である。図2(a)に示すように、第1ステージ5は本体5bを有し、本体5bの下側には空洞部5cが形成されている。そして、空洞部5cに圧空発生装置33が配置されている。圧空発生装置33はエアーコンプレッサ、アキュムレータ、バルブ、エアーフィルタ等からなり、圧縮空気を供給する機能を備えている。
本体5bの内部には配管34が形成されている。配管34の一方は圧空発生装置33と接続されている。配管34の他方は多数に分岐して第1ステージ5の上面5a及び第1載置板ガイド8の内側面8aと接続されている。圧空発生装置33を駆動して配管34に圧縮空気を供給するとき、配管34内を圧縮空気が流動する。そして、上面5aに形成された配管34から流体としての圧縮空気が流出する。第1ステージ5の上面5aに載置板3が位置するとき、上面5aと載置板3との間を空気が流れることにより載置板3は上面5aから浮上する。従って、上面5aと載置板3との間の摩擦が小さくなる。つまり、第1ステージ5と載置板3とによりエアースライドテーブルが形成される。第1載置板ガイド8の内側面8aにおいても同様に圧縮空気が流出する。従って、基板9の側面と内側面8aとの間における摩擦が小さくなる。尚、第1ステージ5と第3ステージ7とは同様の構造になっている。従って、載置板3が第3ステージ7に移動するとき、載置板3と第3ステージ7とによりエアースライドテーブルが形成される。
本体5bの内部には多数のエアーシリンダ35が配置されている。エアーシリンダ35はロッド及びバネ等を有している。エアーシリンダ35に空気を供給するとき、ロッドが上方向に伸張する。エアーシリンダ35から空気を流出するとき、バネによりロッドが下方向に収縮する。そして、エアーシリンダ35と対向する場所に載置板3が位置するとき、載置板3はロッドにより持ち上げられる。そして、載置板3は上面5aから離される。載置板3を上面5aから離すことにより載置板3と上面5aとの間に空間を形成することができる。例えば、ロボットの手部にフォークを配置する。そして、フォークを載置板3と上面5aとの間の空間に挿入することにより、載置板3を第1ステージ5から除材し易くすることができる。載置板3を下降させるときエアーシリンダ35から空気を流出させる。そして、バネによりロッドを収縮させて、載置板3を下降させる。そして、載置板3が上面5aに載置される。
第1ステージ5の上面5aにおいてX方向両側には磁場発生部としての第1電磁石モジュール36が配置されている。この第1電磁石モジュール36は、ステージ2のY方向に延在して配置されている。そして、第1電磁石モジュール36は載置板3のX方向両端と対向する場所に配置され、載置板3に対して磁力を及ぼすことが可能になっている。
図3(b)は、第2ステージを示す模式断面図であり、図1におけるB−B’線から見た図である。図3(b)に示すように、第2ステージ6は基台6aを有し、基台6aの下側には空洞部6bが形成されている。そして、空洞部6bには圧空発生装置33が配置されている。基台6aの上には昇降装置37が配置され、昇降装置37の上には固定ステージ6cが配置されている。昇降装置37は固定ステージ6cを昇降させる装置である。昇降装置37はZ方向に移動する直動機構を備えている。直動機構は特に限定されないが、油圧シリンダを用いる方法、ボールネジとステッピングモータとを組み合わせる方法及びボールネジとサーボモータとを組み合わせる方法等を用いることができる。
固定ステージ6cには配管34が形成されている。配管34は圧空発生装置33と接続されている。圧空発生装置33を駆動して配管34に圧縮空気を供給するとき、配管34内を圧縮空気が流動する。そして、固定ステージ6cが昇降するときにも配管34から圧縮空気が洩れないようになっている。配管34は固定ステージ6cの上面6dに接続されている。さらに、配管34は載置板3の側面と対向する第2載置板ガイド10の内側面10aに接続されている。さらに、配管34は載置板3の載置面3aと対向する第2載置板ガイド10の下向面10bに接続されている。配管34から圧縮空気を流出するとき、載置板3と固定ステージ6cの上面6d、第2載置板ガイド10の内側面10a及び第2載置板ガイド10の下向面10bとの間を圧縮空気が流動する。そして、載置板3の下側、上側、側面側を圧縮空気が流動する。従って、載置板3はX方向及びY方向の位置が規制される。その状態にて昇降装置37を駆動して固定ステージ6cを昇降させることにより基板9と液滴吐出ヘッド24との間隔を調整することができる。尚、昇降装置37はX方向両側に配置されている。従って、キャリッジ20の位置する場所が図中左側及び右側の両方の場所において基板9と液滴吐出ヘッド24との間隔を調整することができる。
第2ステージ6の上面6dにおいてX方向両側には磁場発生部としての第2電磁石モジュール57が配置されている。この第2電磁石モジュール57は、ステージ2のY方向に延在して配置されている。そして、第2電磁石モジュール57は載置板3のX方向両端と対向する場所に配置され、載置板3に対して磁力を及ぼすことが可能になっている。
図4は、載置板を示す模式図である。図4(a)及び図4(b)は、載置板を示す模式断面図であり、図4(c)は、載置板を示す模式平面図である。図4(a)に示すように、載置板3は図中右側に吸引口38を備えている。吸引口38は円筒形の孔であり、載置板3の内部の空気を吸引するための口である。吸引口38と接続して弁部39が形成されている。弁部39は鋼球39aとバネ39bとを有している。バネ39bが鋼球39aを吸引口38に加勢することにより吸引口38における空気の流れを遮断している。
弁部39と接続してタンク40が形成されている。タンク40には空洞が成形され、空気が少し流入しても気圧が変化し難くなっている。タンク40の内部には図示しない柱が配置され、タンク40内が負圧になるとき、タンク40の容積が変化し難いようになっている。タンク40と接続して配管43が形成されている。配管43は多数に分岐して載置面3aに接続されている。載置面3a上に基板9が載置されるとき、載置面3aに形成された配管43は基板9により遮蔽される。そして、配管43の気圧を負圧にすることにより基板9を載置面3aに吸着させる。つまり、載置板3は真空チャック機能を備えている。そして、弁部39、タンク40及び配管43等により吸着部が形成されている。
載置板3の図中左側には反射部44が配置されている。反射部44は三角プリズムを有している。そして、主走査位置検出装置12が照射するレーザ光13は三角プリズムを照射する。三角プリズムは光を入射する方向に反射する機能を備えている。従って、主走査位置検出装置12が照射するレーザ光13を主走査位置検出装置12に反射する機能を反射部44が備えている。
図4(b)は、載置板3の内部から空気を吸引するときの様子を示している。載置板3の載置面3aに基板9が載置され、載置面3aの配管43が基板9によって遮蔽されている。そして、吸引口38に吸引ソケット45が挿入されている。吸引ソケット45は筒状に形成され、軸の中心には押圧部材45aが配置されている。そして、吸引ソケット45を吸引口38に挿入するとき、押圧部材45aが鋼球39aを図中左方向へ押すようになっている。そして、鋼球39aが吸引口38と離れるので、タンク40内の空気が弁部39を通過して吸引ソケット45へ流動することが可能になる。吸引ソケット45は図示しない真空ポンプと接続されている。そして、真空ポンプを駆動することにより、タンク40及び配管43内の空気を吸引する。
次に、吸引ソケット45を吸引口38から抜き取る。鋼球39aは吸引口38に加勢させているので、鋼球39aは吸引口38に押圧される。そして、弁部39において空気の流動を遮断する。配管43内は負圧の状態が維持されるので、基板9は載置面3aに吸着されたまま維持される。
図4(c)に示すように、載置板3の図中右側には5個の吸引口38及び弁部39が配置されている。吸引口38及び弁部39の個数は特に限定されず1個以上あれば良い。吸引口38の個数が多い方が効率良く載置板3の内部から空気を吸引することができる。弁部39は1個のタンク40に接続されている。タンク40を広くすることにより体積を大きくするのが好ましい。体積を大きくすることにより空気が漏洩しても基板9の吸着力が下がり難くすることができる。タンク40の図中左側に基板9が配置されている。基板9には描画領域9bと非描画領域9cとが設定されている。描画領域9bは基板9の中央に位置し、機能液29が塗布される場所である。非描画領域9cは基板9の周辺に位置し、機能液29が塗布されない場所である。そして、載置面3aに形成される配管43は非描画領域9cと対向する場所に配置されている。つまり、配管43により基板9が吸着される場所は、液滴32が着弾する予定の場所以外の場所となっている。
載置面3aの図中左側には一対の位置合わせマーク3bが配置されている。位置合わせマーク3bは基板9を配置する予定の場所以外の場所に形成される。位置合わせマーク3bの間隔は離れている方が載置板3の姿勢を精度良く検出することができる。従って、位置合わせマーク3bの間隔は離して配置されるのが好ましい。
図5は、載置板及びステージのリニアモータを説明するための模式図である。図5(a)は、載置板の模式平面図であり、図5(b)は、載置板の模式側面図である。図5(a)及び図5(b)に示すように、載置面3aの反対側の面を裏面3cとする。裏面3cには一対の着磁部46が配置されている。着磁部46は載置板3のX方向の両側に配置され、Y方向の全幅に延在して配置されている。裏面3cは平坦に形成され、裏面3cと着磁部46の面とは同一面になっている。そして、載置面3aと裏面3cとは略平行に形成されている。
図5(c)は、着磁部を示す要部拡大図である。図5(c)に示すように、着磁部46は複数の磁石46aが配列して形成されている。各磁石46aはY方向にN極46bとS極46cとが位置するように着磁されている。そして、隣接する磁極が同じ極となるように配置されている。着磁部46の材料には磁性体が用いられ、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石等を用いることができる。本実施形態では、例えば、サマリウムコバルト磁石を採用している。着磁部46には磁性体の粉末を樹脂にて成形したものを用いても良い。
図5(d)及び図5(e)はステージの電磁石を説明するための模式図である。図5(d)はY方向から見た模式断面図である。図5(e)は図5(d)のC−C方向から見た模式断面図である。図5(d)及び図5(e)に示すように、第1ステージ5の上面5a側には第1電磁石モジュール36が配置されている。第1電磁石モジュール36はY方向に複数の電磁石36aが配列して配置されている。Y方向において1つの磁石46aが占める長さ46dの範囲に3個の電磁石36aが配置されている。電磁石36aはヨークとコイル等により構成されている。そして、コイルに電流を流すことによりZ方向にN極及びS極の磁場を形成する。例えば、着磁部46に近い方をN極にして着磁部46と離れた方をS極にすることができる。そして、コイルに流す電流の方向を切り換えることによりN極とS極とが形成される場所を切り換えることができる。
そして、第1電磁石モジュール36は着磁部46側のN極とS極との配列を切り換えて載置板3を移動させる。例えば、磁石46aのN極46bとS極46cとの中間に位置する電磁石36aを第1電磁石36bとする。そして、第1電磁石36bの着磁部46側をN極となるようにコイルに通電する。このとき、第1電磁石36bは磁石46aのS極46cとの間で引力が発生する。そして、第1電磁石36bは磁石46aのN極46bとの間で斥力が発生する。従って、着磁部46は図中右側へ移動する。次に、第1電磁石36bのコイルの通電を停止する。そして、通電するコイルを順次切り換える。その結果、載置板3を移動することが可能になる。
第1電磁石モジュール36と同様の第2電磁石モジュールが第2ステージ6に配置されている。さらに、第1電磁石モジュール36と同様の第3電磁石モジュールが第3ステージ7に配置されている。そして、載置板3は第1ステージ5、第2ステージ6及び第3ステージ7上を移動することが可能になっている。
図6は、液滴吐出装置の電気制御ブロック図である。図6において、液滴吐出装置1の制御部としての制御装置47はプロセッサとして各種の演算処理を行うCPU(演算処理装置)48と各種情報を記憶する記憶部としてのメモリ49とを有する。
主走査駆動装置50、主走査位置検出装置12、副走査駆動装置51、副走査位置検出装置23、昇降装置37、ヘッド間隔検出装置25は、入出力インターフェース52及びデータバス53を介してCPU48に接続されている。さらに、ヘッド駆動回路54、撮像装置17、入力装置55、表示装置56も入出力インターフェース52及びデータバス53を介してCPU48に接続されている。
主走査駆動装置50は第1電磁石モジュール36、第2電磁石モジュール57、第3電磁石モジュール58を駆動する装置である。そして、主走査駆動装置50は載置板3の移動を制御する。主走査位置検出装置12は載置板3の主走査方向の位置を検出する装置である。副走査駆動装置51はキャリッジ20の移動を制御する装置である。そして、副走査位置検出装置23はキャリッジ20の位置を検出する装置である。
ヘッド駆動回路54は液滴吐出ヘッド24を駆動する回路である。そして、CPU48が指示する駆動電圧、吐出数、吐出間隔等の吐出条件に従って、ヘッド駆動回路54は液滴吐出ヘッド24を駆動する。
入力装置55は液滴32を吐出する各種吐出条件や吐出パターンを入力する装置である。例えば、基板9に液滴32を吐出する座標を図示しない外部装置から受信し、入力する装置である。表示装置56は吐出条件や作業状況を表示する装置である。表示装置56に表示される情報を基に入力装置55を用いて操作者が入力操作を行う。
メモリ49は、RAM、ROM等といった半導体メモリや、ハードディスク、CD−ROMといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、液滴吐出装置1における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト59を記憶する記憶領域がメモリ49に設定される。さらに、基板9に吐出する吐出位置の座標データである描画パターンデータ60を記憶するための記憶領域もメモリ49に設定される。さらに、圧電素子31を駆動する駆動信号データ62を記憶するための記憶領域もメモリ49に設定される。さらに、基板9と液滴吐出ヘッド24の間隔やヘッド間隔検出装置25と液滴吐出ヘッド24との間隔のデータであるヘッド間隔データ63を記憶するための記憶領域もメモリ49に設定される。他にも、基板9の位置合わせマーク3bの座標や基板9上に塗布される位置合わせマークの座標を示す基板位置データ64を記憶するための記憶領域もメモリ49に設定される。他にも、CPU48のためのワークエリアやテンポラリファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域がメモリ49に設定される。
CPU48はメモリ49内に記憶されたプログラムソフト59に従って動作する。そして、CPU48は基板9の所定の位置に機能液29を液滴32にして吐出するための制御を行うものである。具体的な機能実現部として、液滴吐出ヘッド24において液滴32を吐出するための演算を行う吐出演算部65等を有する。
吐出演算部65を詳しく分割すれば、吐出演算部65は基板9を主走査方向(Y方向)へ所定の速度で走査移動させるための制御をする主走査制御部66を有する。主走査制御部66は主走査位置検出装置12を駆動して載置板3の位置及び移動速度を検出する。次に、主走査駆動装置50を駆動して載置板3の移動と停止とを制御する。
さらに、吐出演算部65は液滴吐出ヘッド24を副走査方向(X方向)へ所定の副走査移動量で移動させるための制御をする副走査制御部67を有する。副走査制御部67は副走査位置検出装置23を駆動してキャリッジ20の位置と移動速度とを検出する。次に、キャリッジ20の位置及び速度の情報を用いて副走査駆動装置51がキャリッジ20の移動を制御する。そして、液滴吐出ヘッド24を基板9に対して移動及び停止することが可能になっている。
さらに、吐出演算部65は液滴吐出ヘッド24内に複数あるノズル27の内、どのノズル27を作動させて液滴32を吐出するかを制御するための演算を行う吐出制御部68等といった各種の機能演算部を有する。吐出演算部65の他にも、ヘッド間隔制御部69を有する。ヘッド間隔制御部69はヘッド間隔検出装置25を駆動させて、基板9と液滴吐出ヘッド24との間隔を検出する。そして、ヘッド間隔制御部69は昇降装置37を駆動させて、基板9と液滴吐出ヘッド24との間隔を所定の間隔にする。ヘッド間隔制御部69及び昇降装置37等により間隔調整部が構成されている。さらに、CPU48は描画位置演算部70を有する。描画位置演算部70は撮像装置17を駆動して位置合わせマーク3bを検出させる。マーク検出部は描画位置演算部70及び撮像装置17等により構成される。そして、描画位置演算部70は、位置合わせマーク3bの位置に対応して描画パターンデータ60を変換する演算部である。
(描画方法)
次に、上述した液滴吐出装置1を用いた描画方法の例を説明する。1例として反射板を製造する方法の例を図7〜図12を用いて説明する。図7は反射板を示す模式図である。図8は、反射板を製造する製造工程を示すフローチャートである。
図7(a)は、反射板を示す模式平面図である。図7(b)は、反射板を示す模式側面図である。図7(a)及び図7(b)に示すように反射板71は基板9を備えている。基板9上には半球状に形成された凸部72が形成されている。反射板71に光が照射されるとき、光の一部は凸部72を照射する。そして、光が凸部72において乱反射するようになっている。反射板71は、例えば、プロジェクタ等の投影装置のスクリーンに用いることができる。凸部72は塗布と乾燥とを3回繰り返して形成される。凸部72のX方向両側には位置合わせマーク73が描画されている。この位置合わせマーク73は凸部72を位置精度良く形成するために用いられる。
次に、図8を用いて、反射板71を製造する製造工程を説明する。ステップS1は基板配置工程に相当する。この工程は、載置板に基板を載置した後、吸引チャックを用いて基板を載置板に固定する工程である。次にステップS2に移行する。ステップS2は表面改質工程に相当し、基板の一部を親液性にする工程である。次にステップS3に移行する。ステップS3は第1給材工程に相当し、基板が配置された載置板を液滴吐出装置に給材する工程である。次にステップS4に移行する。ステップS4は第1位置検出工程に相当し、載置板に配置された位置合わせマークの場所を検出する工程である。次にステップS5に移行する。ステップS5は、マーク描画工程に相当し、基板上に位置合わせマークを描画する工程である。次にステップS6に移行する。ステップS6は、第1マーク位置記憶工程に相当し、基板上に描画した位置合わせマークの位置データをメモリに記憶する工程である。次にステップS7に移行する。ステップS7は、第1本体描画工程に相当し、描画パターンを基板に描画する工程である。次にステップS8に移行する。ステップS8は、第1除材工程に相当し、載置板を液滴吐出装置から除去する工程である。次にステップS9に移行する。ステップS3〜ステップS8を合わせてステップS31の第1塗布工程とする。ステップS9は、第1乾燥工程に相当し、基板上に描画された描画パターンを乾燥する工程である。次にステップS10に移行する。
ステップS10は第2給材工程に相当し、基板が配置された載置板を液滴吐出装置に給材する工程である。次にステップS11に移行する。ステップS11は、第1マーク位置再生工程に相当し、載置板上に配置された位置合わせマークの位置データと基板上に描画した位置合わせマークの位置データとをメモリから再生する工程である。次にステップS12に移行する。ステップS12は第2位置検出工程に相当し、基板に描画された位置合わせマークの場所を検出する工程である。次にステップS13に移行する。ステップS13は、第2マーク位置記憶工程に相当し、基板上に検出した位置合わせマークの位置データをメモリに記憶する工程である。次にステップS14に移行する。ステップS14は、第2本体描画工程に相当し、描画パターンを基板に描画する工程である。次にステップS15に移行する。ステップS15は、第2除材工程に相当し、載置板を液滴吐出装置から除去する工程である。次にステップS16に移行する。ステップS10〜ステップS15を合わせてステップS32の第2塗布工程とする。ステップS16は、第2乾燥工程に相当し、基板上に描画された描画パターンを乾燥する工程である。次にステップS17に移行する。
ステップS17は第3給材工程に相当し、基板が配置された載置板を液滴吐出装置に給材する工程である。次にステップS18に移行する。ステップS18は、第2マーク位置再生工程に相当し、載置板上に配置された位置合わせマークの位置データと基板上に描画した位置合わせマークの位置データをメモリから再生する工程である。次にステップS19に移行する。ステップS19は第3位置検出工程に相当し、基板に描画された位置合わせマークの場所を検出する工程である。次にステップS20に移行する。ステップS20は、第3本体描画工程に相当し、描画パターンを基板に描画する工程である。次にステップS21に移行する。ステップS21は、第3除材工程に相当し、載置板を液滴吐出装置から除去する工程である。次にステップS22に移行する。ステップS17〜ステップS21を合わせてステップS33の第3塗布工程とする。ステップS22は、第3乾燥工程に相当し、基板上に描画された描画パターンを乾燥する工程である。次にステップS23に移行する。ステップS23は、基板除材工程に相当し、載置板から基板を剥離して分離する工程である。以上により反射板71を製造する製造工程を終了する。
次に、図9〜図12の反射板を製造する製造方法を説明するための模式図を用いて、図8に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。
図9(a)及び図9(b)はステップS1の基板配置工程に対応する図である。図9(a)に示すように基板9の材料であるシート74がリール75に巻き取られている。作業者は作業台76上に載置板3を配置する。次に、作業者はシート74をリール75から引き出して載置板3に載せる。続いて、図9(b)に示すように作業者は真空ポンプ77を用意する。真空ポンプ77にはバルブ77aを介して吸引ソケット45が接続されている。そして、作業者は真空ポンプ77を作動させた後、吸引ソケット45を載置板3に挿入する。次に、作業者はバルブ77aを開いて載置板3内の空気を吸引する。次に、作業者はバルブ77aを閉じた後、載置板3から吸引ソケット45を引き抜く。載置板3の内部は減圧された状態を維持するので、シート74は載置面3aに吸着した状態を保持する。続いて、作業者は短刀を用いてシート74を所定の大きさに裁断することにより基板9を形成する。
図9(c)はステップS2の表面改質工程に対応する図である。図9(c)に示すように、ステップS2において、紫外線を照射する。基板9には予め撥液膜が形成されている。この膜は、例えば、フッ素を含む材料を溶媒に溶かしてシート74に塗布した後乾燥することにより形成される。次に、基板9と重ねてマスク78を配置する。マスク78には描画パターンと同じ形状に紫外線を透過する場所と紫外線を遮蔽する場所とが形成されている。続いて、紫外線ランプ79から紫外線80を発光させる。そして、紫外線80をマスク78に照射する。その結果、描画パターンの同じ形状に紫外線80が基板9に照射される。紫外線80が照射された場所では撥液膜の撥液性が改質されて親液性になる。
図9(d)はステップS3の第1給材工程に対応する図である。図9(d)に示すように、ステップS3において、基板9が載置された載置板3を第1ステージ5上に供給する。第1ステージ5からは空気が流出しているので載置板3は第1ステージ5上を移動し易くなっている。尚、キャリッジ20には複数の液滴吐出ヘッド24が配置されているが、説明を解り易くするために図中の液滴吐出ヘッド24の数は1個のみ記載し、他は省略してある。
図10(a)及び図10(b)はステップS4の第1位置検出工程に対応する図である。図10(a)に示すように、ステップS4において、載置板3をY方向に移動させる。主走査制御部66は主走査位置検出装置12を駆動して載置板3のY方向の位置を検出する。そして、主走査制御部66は載置板3を所定の場所に移動させる。次に、図10(b)に示すように、描画位置演算部70は撮像装置17を駆動して位置合わせマーク3bを撮像する。このとき、撮像装置17の撮像エリア83に位置合わせマーク3bが入るように主走査制御部66は載置板3を移動させる。続いて、描画位置演算部70は撮像装置17が撮像した画像を用いて撮像エリア83における位置合わせマーク3bの位置座標を演算する。続いて、主走査位置検出装置12が載置板3の位置を検出する。次に、描画位置演算部70は主走査位置検出装置12が検出した載置板3の位置情報と撮像エリア83の位置合わせマーク3bの位置情報とを用いて位置合わせマーク3bの座標を演算する。そして、位置合わせマーク3bの座標データを基板位置データ64としてメモリ49に記憶する。
図10(c)〜図11(a)はステップS5のマーク描画工程〜ステップS8の第1除材工程に対応する図である。図10(c)に示すように、ステップS5において、位置合わせマーク73を描画する。載置板3をY方向に走査し、キャリッジ20をX方向に走査する。そして、描画する場所と対向する場所に液滴吐出ヘッド24が位置するとき、ノズル27から液滴32を吐出して描画する。このとき、ヘッド間隔制御部69はヘッド間隔検出装置25を駆動して液滴吐出ヘッド24と基板9との間隔を検出する。次に、ヘッド間隔制御部69は昇降装置37を駆動することにより、載置板3をZ方向に移動させる。そして、液滴吐出ヘッド24と基板9との間隔が所定の間隔になるように制御する。
ステップS6の第1マーク位置記憶工程では、描画した位置合わせマーク73の座標データを基板位置データ64としてメモリ49に記憶する。次に、ステップS7の第1本体描画工程では、凸部72を形成する予定の場所に液滴32を吐出する。このときにも、載置板3とキャリッジ20とを走査させて液滴32を吐出する。その結果、図11(a)に示すように、基板9上に機能液29が凸状に塗布される。ステップS8の第1除材工程では載置板3を液滴吐出装置1から除去する。このとき、第1ステージ5が備えるエアーシリンダ35を伸張させることにより載置板3を上面5aから持ち上げる。次に、図示しないロボットを用いて載置板3を移動させる。
図11(b)〜図11(d)はステップS9の第1乾燥工程に対応する図である。図11(b)に示すように、ステップS9において、基板9が載置された載置板3を乾燥装置84の内部に配置する。乾燥装置84は乾燥室85を備えている。乾燥室85は載置台86を備え、載置板3をこの載置台86に配置する。乾燥室85は図中上側の供給管87及び供給バルブ88を介して乾燥気体供給部89と接続されている。さらに、乾燥室85は図中下側の排気管90及び排気バルブ91を介して排気部92と接続されている。そして、乾燥気体供給部89から供給される乾燥気体93が供給バルブ88及び供給管87を介して乾燥室85に供給される。乾燥気体供給部89と排気部92とを制御することにより、乾燥室85の気圧を制御することができる。そして、基板9を減圧乾燥することが可能になっている。次に、乾燥気体93は基板9に塗布された機能液29に沿って流動する。このとき、機能液29に含まれる溶媒及び分散媒を乾燥気体93中に蒸発させて除去することにより、機能液29を乾燥させる。そして、機能液29が乾燥することにより、機能液29の材料からなる膜が形成される。次に、溶媒及び分散媒を含んだ乾燥気体93は排気管90及び排気バルブ91を通過して、排気部92により図示しない処理装置に排気される。
その結果、図11(c)及び図11(d)に示すように、基板9上に第1中間凸状体94が形成される。第1中間凸状体94は凸部72が未完成状態のものであり、第1中間凸状体94は凸部72に比べて高さが低くなっている。
ステップS10の第2給材工程では、図9(d)に示すように、再度、基板9が載置された載置板3を第1ステージ5上に供給する。次に、ステップS11の第1マーク位置再生工程において、描画位置演算部70はメモリ49の基板位置データ64から載置板3の位置合わせマーク3b及び基板9上の位置合わせマーク73の位置座標データを再生する。
次に、ステップS12の第2位置検出工程では、図10(a)及び図10(b)に示すように、描画位置演算部70が撮像装置17を駆動して位置合わせマーク3bを撮像する。このとき、ステップS11において再生した位置合わせマーク3bの位置座標データを用いる。従って、短時間で位置合わせマーク3bを撮像する場所に移動させることができる。続いて、描画位置演算部70は撮像装置17が撮像した画像を用いて撮像エリア83における位置合わせマーク3bの位置座標を演算する。そして、位置合わせマーク3bの位置を検出する。
図12(a)及び図12(b)はステップS12の第2位置検出工程に対応する図である。図12(a)及び図12(b)に示すように、主走査制御部66が載置板3をY方向に移動させる。そして、検出した位置合わせマーク3bの位置情報を用いて撮像装置17が位置合わせマーク73を撮像できる場所に載置板3を移動させる。このとき、ステップS11において再生した基板9上の位置合わせマーク73の位置座標データを用いる。従って、短時間で位置合わせマーク73を撮像する場所に移動させることができる。
次に、描画位置演算部70は撮像装置17を駆動して位置合わせマーク73を撮像する。このとき、撮像装置17の撮像エリア83に位置合わせマーク73が入るように主走査制御部66は載置板3を移動させる。続いて、描画位置演算部70は撮像装置17が撮像した画像を用いて撮像エリア83における位置合わせマーク73の位置座標を演算する。次に、主走査位置検出装置12が載置板3の位置を検出する。続いて、描画位置演算部70は主走査位置検出装置12が検出した載置板3の位置データと撮像エリア83の位置合わせマーク73の位置データを用いて位置合わせマーク73の座標を演算する。そして、ステップS13の第2マーク位置記憶工程において位置合わせマーク73の座標データを基板位置データ64としてメモリ49に記憶する。
ステップS14の第2本体描画工程において、第1中間凸状体94に重ねて液滴32を吐出する。従って、第1中間凸状体94上に機能液29が塗布される。このとき、位置合わせマーク73を基準位置にして、描画位置演算部70は描画パターンを演算する。従って、ステップS9の第1乾燥工程において載置板3の位置合わせマーク3bと位置合わせマーク73との相対位置が変動するときにも、液滴吐出ヘッド24が位置精度良く液滴32を吐出して描画することができる。
ステップS15の第2除材工程では、ステップS8の第1除材工程と同様の方法を用いて載置板3を液滴吐出装置1から移動する。そして、ステップS16の第2乾燥工程では、ステップS9の第1乾燥工程と同様の方法を用いて機能液29を乾燥させる。その結果、図12(c)に示すように、基板9上に第2中間凸状体95が形成される。第2中間凸状体95は第1中間凸状体94と同じ場所に形成され、第1中間凸状体94より高さ96が高く形成されている。
ステップS17の第3給材工程では、再度、基板9が載置された載置板3を第1ステージ5上に供給する。次に、ステップS18の第2マーク位置再生工程では、描画位置演算部70がメモリ49の基板位置データ64から載置板3の位置合わせマーク3b及び基板9上の位置合わせマーク73の位置データを再生する。
ステップS19の第3位置検出工程では、ステップS12の第2位置検出工程と同様の方法を用いて載置板3の位置合わせマーク3bの位置を検出した後、位置合わせマーク73の位置を検出する。このとき、ステップS18で再生した載置板3の位置合わせマーク3b及び基板9上の位置合わせマーク73の位置座標データを用いる為、短時間で位置合わせマーク3b及び位置合わせマーク73の位置を検出することができる。
ステップS20の第3本体描画工程では、ステップS14の第2本体描画工程と同様の方法を用いて描画する。そして、第2中間凸状体95と重ねて液滴32を吐出する。従って、第2中間凸状体95上に機能液29が塗布される。このとき、位置合わせマーク73を基準位置にして、描画位置演算部70は描画パターンを演算する。従って、ステップS16の第2乾燥工程において載置板3の位置合わせマーク3bと位置合わせマーク73との相対位置が変動するときにも、液滴吐出ヘッド24が位置精度良く液滴32を吐出して描画することができる。
ステップS21の第3除材工程では、ステップS8の第1除材工程と同様の方法を用いて載置板3を液滴吐出装置1から移動する。そして、ステップS22の第3乾燥工程では、ステップS9の第1乾燥工程と同様の方法を用いて機能液29を乾燥させる。その結果、図12(d)に示すように、基板9上に凸部72が形成される。凸部72は第2中間凸状体95と同じ場所に形成され、第2中間凸状体95より高さ96が高く形成されている。以上の製造工程により反射板71が完成する。
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、基板9が載置板3に載置される。載置板3は第1ステージ5上に供給される。そして、載置板3が移動されることにより、液滴吐出ヘッド24と対向する場所に基板9が移動される。そして、液滴吐出ヘッド24は基板9に液滴32を吐出する。基板9が柔軟性を有するとき、基板9が柔軟であるときにも、基板9は載置板3上に載置されることにより平面を形成することができる。従って、液滴吐出ヘッド24と基板9とを平行に移動させることにより、液滴吐出ヘッド24と基板9との間隔を所定の間隔に維持して液滴32を基板9に吐出することができる。
(2)本実施形態によれば、ヘッド間隔制御部69が昇降装置37を駆動して基板9と液滴吐出ヘッド24との間隔を調整する。そして、基板9が載置された載置板3は可撓性がある。従って、載置板3が変形する為、基板9を液滴吐出ヘッド24の方向へ移動し易くすることができる。
(3)本実施形態によれば、配管43内を負圧にして配管43が基板9を吸着している。従って、基板9と載置板3との相対位置を変えずに載置板3を移動することができる。
(4)本実施形態によれば、非描画領域9cにおいて配管43が基板9を吸着している。従って、基板9が吸着されて変形するときにも、液滴32が着弾する描画領域9bには影響を及ばさないようにすることができる。
(5)本実施形態によれば、載置板3は着磁部46を備え、第1ステージ5は第1電磁石モジュール36を備えている。第1電磁石モジュール36の磁極におけるN極とS極の配列を切り換えることにより、着磁部46のN極及びS極と引力もしくは斥力を働かせることができる。そして、第2ステージ6及び第3ステージ7も同様の構造を備えている。従って、載置板3を主走査方向に移動することができる。
(6)本実施形態によれば、第2ステージ6において配管34から空気を流出して載置板3の上下方向および側面の位置を制御している。そして、載置板3は流体に囲まれている為、載置板3には摩擦抵抗を小さくすることができる。従って、載置板3が通る場所を規制するとともに、載置板3を移動し易くすることができる。
(7)本実施形態によれば、描画位置演算部70は載置板3の位置合わせマーク3bを検出する。そして、描画位置演算部70は載置板3の位置合わせマーク3bの位置情報を用いて位置合わせマーク73を検出する。次に、メモリ49は載置板3の位置合わせマーク3bと検出した基板9の位置合わせマーク73との相対位置を記憶する。載置板3の位置合わせマーク3bと基板9の位置合わせマーク73との相対位置は基板9の製造履歴により変わることがある。そして、同じ製造履歴の基板9では、載置板3の位置合わせマーク3bと基板9の位置合わせマーク73との相対位置が同じであることが多い。従って、製造履歴が同じ基板9を続けて製造するとき、記憶した位置合わせマーク73の情報を用いることにより、描画位置演算部70は基板9上で位置合わせマーク73の場所を検出し易くすることができる。
(8)本実施形態によれば、載置板3がステージ2の可動テーブルの機能を兼ねている。ステージ2が可動テーブルを備えて、可動テーブルの上に載置板3を載置する方法もある。この場合に比べて、可動テーブルが不要なので、液滴吐出装置1は省資源な装置にすることができる。さらに、液滴吐出装置1は可動テーブルを介さずに載置板3を直接移動する為、可動テーブルを備える場合に比べて第1電磁石モジュール36は少ない電力で載置板3を移動することができる。従って、省資源な装置にすることができる。第1電磁石モジュール36は消費電力を少なくできるので、第1電磁石モジュール36が発生する熱量を少なくすることができる。そして、第2電磁石モジュール57及び第3電磁石モジュール58も同様に発生する熱量を少なくすることができる。その結果、温度調整をし易くすることができる。
(9)本実施形態によれば、基板9を載置板3に載置したまま塗布工程と乾燥工程とを行っている。従って、基板9を操作性良く移動することができる。さらに、基板9を載置板3から剥離する回数が少ない為、剥離するときに基板9に張力が加わって基板9が伸びることを防止することができる。
(10)本実施形態によれば、基板9は載置板3に載置された状態で第1ステージ5上に載置される。従って、基板9に柔軟性があるときにも載置板3により平板状に維持することができる。従って、基板9を液滴吐出装置1に載置し易くすることができる。
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)
前記実施形態では、載置板3の内部に配管43を配置した。そして、配管43内を負圧にして基板9を載置面3aに吸着させた。基板9を載置面3aに吸着させる方法はこの方法に限らない。載置面3aに粘着膜を配置しても良い。そして、粘着膜により基板9を載置板3に固定しても良い。載置板3の内部に配管43を配置する必要がないので、生産性良く載置板3を製造することができる。
(変形例2)
前記実施形態では、第1電磁石モジュール36及び着磁部46によりリニアモータを形成した。載置板3を移動させる方法はこれに限らない。ステージ2に直線状の超音波モータを配置しても良い。他にも、ステージ2に直動機構を配置して、直動機構の可動部が載置板3を移動するようにしても良い。この直動機構には、ボールネジとサーボモータとの組合せや、ボールネジとステップモータとの組合せ等を用いることができる。他にもリニアモータを用いることができる。
(変形例3)
前記実施形態では、キャリッジ20が1台だけ配置されたが、キャリッジ20を複数配置しても良い。そして、案内レール19に沿って複数のキャリッジ20を移動させるようにしても良い。液滴吐出ヘッド24の個数が多いときには、キャリッジ毎に液滴吐出ヘッド24を保守することにより保守し易い装置にすることができる。
(変形例4)
前記実施形態ではX方向に移動するキャリッジ20が配置された。キャリッジ20を案内部材16に固定しても良い。そして、キャリッジ20を長く形成して、液滴吐出ヘッド24を描画領域9bのX方向の幅より長い範囲に配置しても良い。この場合には、キャリッジ20を移動することなく、描画領域9bの総ての場所に液滴32を吐出することができる。従って、簡便な構成の装置にすることができる。
(変形例5)
前記実施形態では位置合わせマーク3bは円形であり、位置合わせマーク73は十字であったが、マークの形状はこれに限らない。多角形や二重円等図形から特定の点を検索可能な図形であれば良い。
2…ステージ、3b,73…位置合わせマーク、3…載置板、5…第1ステージ、6…第2ステージ、7…第3ステージ、9…基板、17…マーク検出部としての撮像装置、24…液滴吐出ヘッド、32…液滴、36…磁場発生部としての第1電磁石モジュール、37…間隔調整部としての昇降装置、39…吸着部としての弁部、40…吸着部としてのタンク、43…吸着部としての配管、46…着磁部、69…間隔調整部としてのヘッド間隔制御部、70…マーク検出部としての描画位置演算部。