JP5586299B2 - インクジェット塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のノズルからインクを着弾させて基板上にインクを塗布するインクジェット塗布装置に関するものである。

カラー液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、色形成の中核を成す部材としてカラーフィルタが用いられている。カラーフィルタは、ガラス基板上に微細なＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の多数の画素が所定パターン（ＲＧＢパターン）に並べられることによって形成されている。

近年、このカラーフィルタを効率よく製造する装置として、インクジェット塗布装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェット塗布装置は、基板を載置するステージと、インクを吐出する複数ノズルを備える塗布ユニットとを有しており、この塗布ユニットからインクを吐出させて基板に着弾させるように構成されている。すなわち、この塗布ユニットは、ノズルを有する複数のヘッドと、これらのヘッドを一体的に支持するヘッドケース部とを有しており、塗布ユニットが移動することにより、このヘッドケース部を基板に対して相対的に移動させ、基板に形成された画素内を通過するノズルのみからインクを吐出させることにより、所定の画素内にインクを精度よく塗布できるようになっている。

このようなインクジェット塗布装置では、実際に基板上に塗布を行う前に、塗布シミュレーションが行われる。この塗布シミュレーションは、多数のノズルの中から特定の画素に対してインクを吐出するノズルを選択するものであり、それぞれの画素とノズルの吐出位置との関係から、画素それぞれに対して実際にインクを吐出するノズルを選択し、選択したノズルによって所定のＲＧＢパターンを形成できるか否について判断するものである。

具体的には、全てのノズルについて、予めノズルごとの吐出位置情報が取得されている。この吐出位置情報と、基板上に形成された多数の画素についての位置情報から、所定の画素について、その画素内を通過するノズルであって、その画素の液滴領域内にインクを吐出できるノズルが選択される。そして、この塗布シミュレーションが行われた後、実際に塗布を行うことにより、画素からインクがはみ出して混色などを生じることなく、画素内に精度よくインクを塗布できるようになっている。

特開２００８−２４２０５８号公報

しかし、上記のインクジェット塗布装置では、精度よく塗布することができない場合があった。すなわち、ヘッドケース部に取付けられたヘッドは、ピエゾ素子を駆動させてインクを吐出する構成を有しており、このピエゾ素子を駆動制御する基板が設けられている。そして、ヘッドケース部には、多くのヘッドが取付けられているため、それぞれのヘッドが熱を帯び始めると、ヘッドケース部がこの熱の影響を受け、ヘッドケース部自体が熱膨張することにより、ヘッドケース部に支持されているヘッドの取付位置が、熱膨張により変位する。

すなわち、ノズルの吐出位置情報は、メンテナンスやヘッド交換時など、ヘッドをヘッドケース部に搭載した時にのみ行われるため、実際の塗布が行われるまでには、大きな時間の差が生じている。したがって、予め取得したノズルの吐出位置情報による吐出位置と、実際に塗布を行う際の吐出位置との間に熱膨張分の誤差が生じている。その結果、塗布シミュレーションにより吐出位置情報と基板の画素位置情報とに基づいて、それぞれの画素についてインクを吐出するノズルを選択しても、熱膨張による吐出位置にずれが発生しているため、塗布シミュレーションに基づいて塗布を行っても隣接する画素間にインクが吐出されてしまうなど、インクの塗布精度が低下してしまうという問題があった。

また、実際に塗布する前に、基板１枚ごとにノズルの吐出位置情報を取得することも考えられるが、ノズルの吐出位置情報取得には、多大な時間がかかるため、基板１枚を塗布するタクトタイムが長期化し、結果としてカラーフィルタの製造コストが高くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ヘッドが熱の影響を受けた場合であっても、熱膨張によるノズルの位置ずれから生じる吐出位置のずれを補正することによりインクの塗布精度の低下を抑えることができるインクジェット塗布装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明のインクジェット塗布装置は、基板を載置するステージと、前記ステージ上の基板に対してインクを吐出するノズルを有するヘッドを複数有する塗布ユニットを備え、塗布ユニットと基板とを相対的に移動させつつ前記ノズルから基板の所定位置にインクを着弾させることにより、基板上にインクを塗布するインクジェット塗布装置であって、前記塗布ユニットは、前記複数のヘッドを一体的に取付けて支持するヘッドケース部と、このヘッドケース部を所定の位置に位置決めする位置決め機構と、前記ヘッドケース部の現在位置を計測する位置計測部と、を備え、前記塗布ユニットは、ステージ上の基板よりも外側に配置される脚部と、これらの脚部を連結し前記基板と対向する石材製のビーム部材とを有しており、このビーム部材に前記ヘッドケース部が設けられ、前記位置計測部は、前記ビーム部材に取付けられたスケールと、前記ヘッドケース部に取付けられ前記スケールを読み取る位置検出ヘッドとによって形成されていること特徴としている。

上記インクジェット塗布装置によれば、ヘッドケース部の現在位置を計測する位置計測部を設けたため、ヘッドの熱の影響を受けてノズルの位置にずれが生じ、ひいてはインクの吐出位置が変化した場合であっても、必要以上の時間をかけることなく熱膨張後の吐出位置情報を得ることができる。具体的には、ノズルからのインクの吐出位置情報（初期吐出位置情報）を取得する際、位置決め機構によりヘッドケース部を原点復帰させた状態で吐出位置情報を取得し、さらに、位置計測部により、このときのヘッドケース部の現在位置を取得する。そして、実際に塗布を行う直前の塗布シミュレーションを行う前に、再度、位置計測部によりヘッドケース部の現在位置を計測する。そして、このヘッドケース部の現在位置と、初期吐出位置情報を取得した時のヘッドケース部の現在位置との差分を算出することにより、ヘッドの熱の影響を受けて熱膨張したヘッドケース部の熱膨張分、すなわちヘッドケース部の変形量を計測する。すなわち、ヘッドケース部に取付けられたヘッドの各ノズルは、熱膨張の影響により、この変形量に応じた位置ずれを生じていることになるため、各ノズルの吐出位置情報に、この変形量を加味することにより、実際に塗布を行う時の吐出位置情報を容易に得ることができる。したがって、最初に吐出位置情報を得た後、実際の塗布が行われるまでに大きな時間の差が生じることによりヘッドの熱の影響を受けた場合であっても、塗布直前の吐出位置を容易に補正できるため、タクトタイムが長期化することなく吐出位置情報を得ることができ、ヘッドの熱の影響によるインクの塗布精度の低下を抑えることできる。
そして、熱膨張係数が小さく熱膨張の影響が少ない石材製のビーム部材にスケールが取付けられているため、スケールが受ける熱膨張の影響は小さい。したがって、この熱膨張の影響が少ないスケールをヘッドケース部に取付けられた位置検出ヘッドで読み取る構成にすることにより、ヘッドケース部の熱膨張分、すなわち、熱膨張による吐出位置のずれを正確に計測することができる。

具体的には、前記ノズルにより吐出されるインクの吐出位置情報を記憶する制御装置をさらに備えており、前記制御装置は、塗布直前に前記位置計測部により計測したヘッドケース部の現在位置と、前記吐出位置情報を取得したときの前記位置計測部により計測したヘッドケース部の現在位置との差から、ヘッドケース部の変形量を算出し、この変形量を用いて前記吐出位置情報を補正する構成とすることができる。

また、前記ヘッドケース部は、一方向に長尺な矩形形状を有しており、前記位置計測部は、前記ヘッドケース部の長尺方向における変形量を計測する構成としてもよい。

この構成によれば、熱膨張の影響は、ヘッドケース部の長尺方向に大きく生じるため、この影響の大きいヘッドケース部の長尺方向における位置を計測し、その変形量を計測すれば、熱膨張の影響による吐出位置のずれをほぼ補正することができる。

本発明のインクジェット塗布装置によれば、ヘッドの熱の影響を受けた場合であっても、熱膨張によるノズルの位置ずれから生じる吐出位置のずれを補正することによりインクの塗布精度の低下を抑えることできる。

本発明の一実施形態におけるインクジェット塗布装置を示す斜視図である。 上記インクジェット塗布装置を示す概略的な上面図である。 上記インクジェット塗布装置のヘッドケース部の一部を示す概略図である。 上記ヘッドケース部が熱の影響を受ける前と後の様態を示す概略図である。 初期吐出位置情報を取得するときの動作を示すフローチャートである。 塗布動作を行うときの動作を示すフローチャートである。

本発明のインクジェット塗布装置に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は、インクジェット塗布装置の実施の一形態を示す斜視図であり、図２は、インクジェット塗布装置を上方から見た概略上面図である。インクジェット塗布装置は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各インクを基板Ｗに対して吐出することで、例えばカラー液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられるカラーフィルタを製造することができる。インクジェット塗布装置は、図１、図２に示すように、装置本体８と、この装置本体８における各種動作を制御する制御装置（図示せず）とを備えている。装置本体８は、基台１、当該基台１上に設けられたステージ２、塗布ユニット３、カメラユニット４を備えている。

ステージ２は、基板Ｗを載置するものであり、載置された基板Ｗが水平な姿勢を維持した状態で載置されるようになっている。具体的には、ステージ２の表面（基板載置面）は、平坦に形成されており、その表面には、吸引孔が複数形成されている。この吸引孔には真空ポンプが接続されており、ステージ２の表面に基板Ｗを載置した状態で真空ポンプを作動させることにより、吸引孔に吸引力が発生し、基板Ｗが水平な姿勢でステージ２の表面に吸着保持できるようになっている。また、ステージ２には、基板位置決め装置（不図示）が設けられており、この基板位置決め装置により、搬入された基板Ｗがステージ２の所定の位置に位置決めされるようになっている。本実施形態では、基板Ｗが基板位置決め装置によって位置決めされた状態では、その基板Ｗ上に形成された多数の画素ｍ（図４参照）の位置情報が後述の制御装置により把握できるようになっている。したがって、塗布ユニット３を駆動制御することにより、所定のノズル５ａ（図４参照）から基板Ｗ上の特定の画素ｍに精度よくインクを吐出させることができるようになっている。

また、塗布ユニット３は、基板Ｗ上にインクを着弾させて塗布するものであり、インクを吐出するヘッドケース部３１と、このヘッドケース部３１を支持する塗布ガントリ３０とを有している。この塗布ガントリ３０は、ステージ２に載置された基板ＷのＸ軸方向両外側に配置される脚部３０ａと、これらの脚部３０ａを連結しＹ軸方向に延びる石材製のビーム部材３０ｂとを有する略門型形状に形成されている。そして、このビーム部材３０ｂにヘッドケース部３１が取付けられており、塗布ガントリ３０は、ステージ２をＹ軸方向に跨いだ状態でＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。本実施形態では、基台１のＹ軸方向両端部分にはそれぞれＸ軸方向に延びるレール２２が設置されており、脚部３０ａがこのレール２２にスライド自在に取り付けられている。そして、脚部３０ａにはリニアモータが取り付けられており、このリニアモータを駆動制御することにより、塗布ガントリ３０がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止できるようになっている。

また、脚部３０ａにはリニアスケールが設けられており、このリニアスケールにより塗布ユニット３の位置情報を取得できるようになっている。具体的には、レール２２には、図示しないスケールがレール２２の延びる方向に沿って設けられており、このスケールを読み取る検出ヘッドが脚部３０ａに取付けられている。したがって、塗布ガントリ３０が移動するにしたがって、検出ヘッドにより出力されたスケールの読取り信号が制御装置に入力されることにより、塗布ガントリ３０の位置情報を得ることができるようになっている。

また、ビーム部材３０ｂは、両脚部３０ａを連結する柱状部材であり、石材で形成されている。このビーム部材３０ｂには、ヘッドケース部３１が取付けられている。具体的には、ビーム部材３０ｂの一方側の側面に、ヘッドケース部３１に設けられたヘッド５のノズル５ａ（図３参照）がステージ２の表面に向く姿勢で取付けられている。したがって、塗布ガントリ３０がＸ軸方向に移動又は停止するにしたがって、ヘッドケース部３１もそれに付随して移動又は停止を行うことができ、塗布ガントリ３０の移動量を調節することにより、ステージ２の表面に載置された基板Ｗ上にヘッドケース部３１を位置させて基板Ｗ上にインクを吐出できるようになっている。

また、ヘッドケース部３１は、図３に示すように、複数のヘッド５を固定するアルミニウム製のケース部材であり、複数のヘッド５を整列させた状態で一体的に固定できるようになっている。具体的には、インクを吐出する複数のノズル５ａを有するヘッド５が複数整列した状態でフレーム部材５１に取付けられることによりヘッド体５０が構成されており、このヘッド体５０がネジ止めにより固定できるようになっている。本実施形態では、５つのヘッド５がフレーム部材５１に取付けられてヘッド体５０を構成しており、ヘッドケース部３１には、このヘッド体５０が複数取付けられている（図２参照）。そして、ヘッド体５０は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のうち、いずれか一色のインクが吐出されるヘッド５を複数有していることにより、ヘッド体５０ごとにＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のうち、一色のインクが吐出されるように構成されている。そして、各色インクを吐出するヘッド体５０がフレーム部材５１を介してヘッドケース部３１に所定パターンで配置されて固定されている。これにより、ヘッドケース部３１には、複数のヘッド５が一体的に取付けられて支持されている。

また、これらのヘッド５は、ピエゾ素子を駆動させてインクを吐出する構成を有しており、このピエゾ素子を駆動制御する基板（不図示）が各ヘッド５に設けられている。そして、これらの基板と制御装置とが接続されており、制御装置からインクを吐出する信号を受けると、ピエゾ素子が駆動し所定のノズル５ａからインクを吐出できるようになっている。

また、ヘッドケース部３１は、ビーム部材３０ｂに対して、図示しないＹ軸方向駆動装置によりビーム部材３０ｂに沿ってＹ軸方向に移動できるように取付けられている。これにより、Ｙ軸方向に配置され隣り合うヘッド５同士の領域にはノズル５ａがない領域が存在するが、ヘッドケース部３１をＹ軸方向に移動させることにより、当該領域にノズル５ａを位置させてインクを塗布することができるようになっている。
また、ヘッドケース部３１は、このビーム部材３０ｂに図示しない昇降機構により昇降自在に取付けられている。これにより、インクの塗布時には、基板Ｗとノズル５ａとを適切な距離に調節して塗布動作が行われ、塗布を行わない待避状態等の場合には、ノズル５ａの損傷を防止するため、ノズル５ａ位置を安全な高い位置に位置させることができるようになっている。

これにより、塗布ガントリ３０を移動させてヘッドケース部３１をＸ軸方向に移動させることにより、ヘッド５のノズル５ａ位置をＸ軸方向に移動させることができる。また、ヘッドケース部３１をＹ軸方向に移動させることにより、ヘッド５のノズル５ａ位置をＹ軸方向に移動させることができる。したがって、ステージ２に載置された基板Ｗ上の所定の画素にノズル５ａを移動させ、インクを吐出させることにより、基板Ｗ上に所定のＲＧＢパターンでインクを塗布することができるようになっている。

また、塗布ユニット３には、ヘッドケース部３１を位置決めする位置決め機構６が設けられている（図２参照）。具体的には、ビーム部材３０ｂの一方端部（図２において左端部）にリニアスケール６０のスケール６１が取付けられており、このスケール６１と対向するヘッドケース部３１にリニアスケール６０の読取ヘッド６２が取付けられている。これにより、読取ヘッド６２により読み取られた位置情報が制御装置に入力され、ヘッドケース部３１の位置が検出される。本実施形態では、Ｙ軸方向駆動装置を駆動制御することにより、ヘッドケース部３１の原点復帰を行うことができるとともに、特定のノズル５ａがＹ軸方向の所定位置に位置させることができるようになっている。なお、この位置決め機構６の読取ヘッド６２は、ヘッドケース部３１の一方端部（図２の左端部）に取り付けられており、この読取ヘッド６２が所定の原点位置に位置したときにヘッドケース部３１が原点に位置していると判断される。

さらに、塗布ユニット３には、ヘッドケース部３１の現在位置を計測する位置計測部７が設けられている。この位置計測部７は、ヘッドケース部３１のＹ軸方向における現在位置を取得するものである。本実施形態では、ヘッドケース部３１の端部（図２において右端部）の現在位置を計測するように構成されている。具体的には、上述の位置決め機構６とは別のリニアスケール７０が取付けられており、これによりヘッドケース部３１の端部の位置が計測される。すなわち、ビーム部材３０ｂの他方端部（図２において右端部）には、位置決め機構６のスケール６１とは別のスケール７１が取付けられており、このスケール７１と対向するヘッドケース部３１の端部にリニアスケール７０の位置検出ヘッド７２が取付けられている。これにより、位置検出ヘッド７２により読み取られた位置情報が制御装置に入力され、ヘッドケース部３１のＹ軸方向における現在位置を取得することができる。

そして、この位置計測部７によって得られた位置情報により、熱膨張によるヘッドケース部３１の変形量を取得することができる。すなわち、位置決め機構６により原点復帰させたヘッドケース部３１の現在位置を位置計測部７によって取得する。これを先の位置情報とする。その後、ある程度時間が経過した後、再度位置決め機構６により原点復帰させたヘッドケース部３１の現在位置を位置計測部７によって取得する。これを後の位置情報とする。そして、先の位置情報と後の位置情報との差を算出することにより、熱膨張等が生じた場合のヘッドケース部３１の変形量を取得することができる。すなわち、この変形量に応じてノズル５ａの位置も変位しているため、この変形量をノズル５ａの位置情報に加味することにより、ノズル５ａの現在位置を得ることができる。なお、位置検出ヘッド７２は、ヘッドケース部３１の他方端部、すなわち、位置決め機構６の読取ヘッド６２が取り付けられた位置とは長手方向反対位置（図２の右端部）に取り付けられている。これにより、ヘッドケース部３１が熱膨張した場合に、最も変形量が大きい位置で取得することができ、ヘッドケース部３１の熱膨張による変形量がわずかであっても、確実にその変形量を取得できるようになっている。

また、カメラユニット４は、ノズル５ａから吐出された基板Ｗ上のインクを撮像するものであり、カメラガントリ４０と、これに取付けられたカメラ４１とを有している。カメラガントリ４０は、塗布ガントリ３０と同様に、脚部４０ａとビーム部４０ｂとを有しており、このビーム部４０ｂにカメラ４１が取付けられている。

カメラガントリ４０は、脚部４０ａとビーム部４０ｂとによって、略門型形状に形成されている。そして、レール２２上にスライド自在に取付けられており、図示しないリニアモータによりＸ軸方向に移動可能に取付けられている。すなわち、リニアモータを駆動制御することにより、カメラガントリ４０がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止できるようになっている。また、カメラガントリ４０には、塗布ガントリ３０と同様に、リニアスケール（不図示）が設けられており、このリニアスケールにより塗布ユニット３の位置情報を取得できるようになっている。したがって、カメラガントリ４０が移動するにしたがって、リニアスケールの読取り信号が制御装置に入力されることにより、カメラガントリ４０のＸ軸方向における位置情報を得ることができるようになっている。

また、カメラ４１は、ＣＣＤカメラ４１であり、カメラガントリ４０のビーム部４０ｂに撮像範囲が下向きになるように取付けられている。そして、カメラ４１は、ビーム部４０ｂに図示しないサーボモータ等の駆動装置によってビーム部４０ｂに沿ってＹ軸方向に移動可能に取付けられている。そして、サーボモータからの出力信号が制御装置に入力されることにより、カメラ４１のＹ軸方向の位置情報を得ることができるようになっている。

すなわち、カメラガントリ４０からのＸ軸方向の位置情報と、サーボモータからのＹ軸情報からの位置情報とによって、インクをカメラ４１で撮像することにより、そのインクの位置情報を得ることができるようになっている。

制御装置（不図示）は、予め記憶されたプログラムに従って一連の塗布動作を実行すべく、各ユニットのサーボモータ、リニアモータ等の駆動装置を駆動制御するとともに塗布動作に必要な各種演算を行うものである。本実施形態では、各ノズルから吐出されるインクの吐出位置（着弾位置）が記憶されており、ヘッドケース部３１の熱膨張による変形量から、一度取得されたインクの吐出位置情報（初期吐出位置情報という）を補正して、塗布動作前の正確な吐出位置情報（現在吐出位置情報という）を算出することができる。そして、得られた現在吐出位置情報を用いて、塗布シミュレーションを行うことができる。すなわち、基板Ｗ上に所定のＲＧＢパターンを形成するには、基板Ｗ上に形成された画素ｍのうち、どの位置の画素ｍにどのノズル５ａからインクを吐出すれば、すべてのインクを画素ｍ内に吐出して形成できるかを演算により算出する。

次にこのインクジェット塗布装置における動作について、図５、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。ここで、図５は、初期吐出位置情報を求めるときのフローチャートを示しており、図６は塗布動作を行うときのフローチャートを示している。

まず、初期吐出位置情報を取得する。すなわち、基板Ｗ上に実際にインクを塗布する場合や、塗布シミュレーションを行う場合には、各ノズル５ａから吐出されるインクの吐出位置を正確に把握しておく必要がある。そのため、インクジェット塗布装置を据え付けたり、モジュールヘッドを交換した時などは、ヘッドケース部３１に取り付けたヘッド５の状態により、インクの吐出位置が微妙に変化するため、ヘッド５を搭載した状態での吐出位置を取得する必要がある。

この初期吐出位置情報の取得には、図５のフローチャートに基づいて行われる。

まず、ステップＳ１により、テスト基板の搬入が行われる。すなわち、搬送されたテスト基板がステージ２上に載置され、ステージ２の基板位置決め装置により位置決めされる。ここで、テスト基板は、製品基板Ｗとは異なり、基板Ｗ上に画素ｍが形成されておらず、その表面全体がインクに対する撥液性を有するように形成されている。すなわち、テスト基板上にインクを吐出すると、テスト基板の表面上に広がらずインクの液滴が粒状形状に維持される。したがって、ノズル５ａから吐出されたインクの液滴の位置を計測することで、それぞれのノズル５ａからの吐出位置を計測することができる。

次に、ステップＳ２により、ヘッドケース部３１の原点復帰が行われる。すなわち、位置決め機構６により、ヘッドケース部３１の原点位置への移動が行われる。具体的には、Ｙ軸方向駆動装置を駆動により、ヘッドケース部３１を原点位置に移動させる。そして、位置決め機構６の読取ヘッド６２からの信号によりヘッドケース部３１が原点位置に到達すると、Ｙ軸駆動装置を停止させる。これにより、ヘッドケース部３１が原点位置で停止する。

次に、ステップＳ３より、ＨＣ位置取得が行われる。すなわち、ステップＳ２において原点復帰させたヘッドケース部３１の現在位置の取得が行われる。具体的には、位置計測部７によりヘッドケース部３１のＹ軸方向における現在位置が読み取られ、この現在位置が初期現在位置として記憶される。

次に、ステップＳ４により、インク吐出動作が行われる。具体的には、塗布ガントリ３０をＸ軸方向に移動させて、初期吐出位置を計測するための設定基準位置まで移動させる。そして、設定基準位置に塗布ガントリ３０を停止させた状態で、各ノズル５ａから１滴ずつ吐出させる。これにより、テスト基板上には、多数の粒状のインクが配列した状態で塗布される。すなわち、吐出できない不良ノズル５ａを除く各ノズル５ａから吐出されたインクが、ヘッド５のノズル５ａ配列状態とほぼ一致した状態で配置される。

次に、ステップＳ５より、初期吐出位置が取得される。すなわち、テスト基板上に吐出されたインクの液滴の位置をカメラユニット４により取得する。具体的には、カメラガントリ４０をＸ軸方向に移動させてインクが塗布された領域付近で停止させる。そして、テスト基板上に塗布されたインクに対して、カメラ４１をＹ軸方向に移動させつつ、１滴のインクごとに撮像し、そのインク位置を取得する。そして、Ｙ軸方向に配列されたインクの位置の取得が終了すると、Ｘ軸方向にカメラガントリ４０を移動させ、再度カメラ４１をＹ軸方向に移動させてインクの吐出位置の取得を行う。これを繰り返すことにより、テスト基板上に塗布されたすべてのインクの吐出位置を取得する。これにより、塗布ガントリ３０を特定位置に停止させたときに、すべてのヘッド５から吐出されるインクの吐出位置がすべて取得されることになる。すなわち、これらのインクの吐出位置情報が初期吐出位置情報として記憶される。

次に、実際の製品の基板Ｗにインクを塗布する場合の塗布動作について、図６に示すフローチャートに基づいて行われる。

まず、ステップＳ１１において、基板Ｗの搬入が行われる。具体的には、搬送されてきた基板Ｗがステージ２上に載置され、ステージ２の基板位置決め装置により位置決めされる。すなわち、製品の基板Ｗには、その表面に多数の画素ｍが形成されており、基板位置決め装置により位置決めされた状態では、これらの画素ｍそれぞれの位置が制御装置に記憶された基板の種類ごとの画素位置情報とが一致するようになっている。

次に、ステップＳ１２からステップＳ１４により、ステップＳ１５による現在吐出位置の取得に必要な動作が行われる。すなわち、上述の初期吐出位置情報を取得した時から塗布動作が行われるまでに長時間が経過することにより、ヘッド５の基板から熱が発生する。この熱の影響により、ヘッドケース部３１が熱膨張を起こすため、ヘッドケース部３１に固定されているヘッド５のノズル５ａ位置が微小変位する。その結果、現在の吐出位置は、初期吐出位置情報に基づく吐出位置からずれが生じている。したがって、熱の影響を受けた状態での現在の吐出位置を求めるため、ステップＳ１２からステップＳ１５を行うことにより、現在吐出位置情報を取得する。

まず、ステップＳ１２において、原点復帰が行われる。すなわち、位置決め機構６により、ヘッドケース部３１の原点位置への移動が行われる。具体的には、Ｙ軸方向駆動装置を駆動により、ヘッドケース部３１を原点位置に移動させる。そして、位置決め機構６の読取ヘッド６２からの信号によりヘッドケース部３１が原点位置に到達すると、Ｙ軸駆動装置を停止させる。これにより、ヘッドケース部３１が原点位置で停止する。

次に、ステップＳ１３より、ＨＣ位置取得が行われる。すなわち、ステップＳ１２において原点復帰させたヘッドケース部３１の現在位置の取得が行われる。具体的には、位置計測部７によりヘッドケース部３１のＹ軸方向における現在位置が読み取られ、この現在位置が塗布前現在位置として記憶される。

次に、ステップＳ１４により、延び量ｔ（図４参照）の算出が行われる。具体的には、ステップＳ１３により取得された塗布前現在位置（実線）と、ステップＳ３により取得された初期現在位置（２点鎖線）との差を演算することにより、熱膨張により変位したヘッドケース部３１の延び量ｔが算出される。この延び量ｔが熱膨張によるノズル５ａ位置にずれを与え、初期吐出位置にずれを生じさせている。

次に、ステップＳ１５により、塗布前吐出位置が取得される。すなわち、塗布直前における吐出位置が取得される。具体的には、ステップＳ１４により取得された延び量ｔを加味して初期吐出位置が補正されることにより、塗布前吐出位置が取得される。すなわち、各ノズル５ａに対応する初期吐出位置それぞれについて、ヘッドケース部３１のＹ軸方向寸法Ｌ、位置決め機構６の読取ヘッド６２位置から各ノズル５ａまでのＹ軸方向寸法をＲｙとすると、各ノズル５ａの初期吐出位置に（ｔ・Ｒｙ／Ｌ）を加算することにより現在吐出位置が補正される。これにより算出された現在吐出位置は、塗布前吐出位置として記憶される。

次に、ステップＳ１６により、塗布シミュレーションが行われる。すなわち、実際に塗布を行う前に、吐出可能なノズル５ａを用いて仮想的に塗布を行うことにより、所定のＲＧＢパターンを形成できるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ１５によって算出された塗布前吐出位置情報と、基板Ｗ上に形成された各画素ｍの位置情報から、塗布ガントリ３０を走査させて塗布を行うことにより、どの液敵領域に対して、どのノズル５ａで吐出を行えば、すべての画素ｍの色、インク量が同じになるかが演算される。このとき、ステップＳ５における初期吐出位置情報で、インクが吐出されなかったノズル５ａは演算から除外され、あくまでも、吐出可能なノズル５ａで所定のＲＧＢパターンに塗布できるか否かが判断される。ここで、ＲＧＢパターンが計算できない場合には、エラーの警告表示が行われ、装置が停止する。

次にステップＳ１７により塗布動作が行われる。すなわち、ステップＳ１６により、ＲＧＢパターンが形成できると判断された場合には、製品の基板Ｗにインクの塗布が行われる。具体的には、塗布ガントリ３０を走査させることにより、塗布シミュレーションにより選択したノズル５ａが、吐出すべき画素ｍ上に位置したときにインクを吐出させることにより塗布を行う。塗布ガントリ３０のＸ軸方向の移動、および、ヘッドケース部３１のＹ軸方向の移動を制御することにより、特定の画素ｍに対し、選択したノズル５ａからインクを吐出させることにより、基板Ｗ上に所定のＲＧＢパターンを形成する。

次に、ステップＳ１８により、基板Ｗの排出が行われる。ステップＳ１７により、基板Ｗ上に所定のＲＧＢパターンが形成されると、ステージ２から基板Ｗが排出され、次工程の乾燥工程に搬送される。

上記インクジェット塗布装置によれば、ヘッドケース部３１の現在位置を計測する位置計測部７を設けたため、ヘッド５の熱の影響を受けてノズル５ａの位置にずれが生じることによりインクの吐出位置が変化した場合であっても、新たにインクを基板Ｗに吐出することによる吐出位置情報を取得することなく、熱膨張後の吐出位置情報を得ることができる。具体的には、ノズル５ａからのインクの吐出位置情報を取得する際、位置決め機構６によりヘッドケース部３１を原点復帰させた状態で吐出位置情報（初期吐出位置）を取得するとともに、位置計測部７でヘッドケース部３１の現在位置を取得する。そして、実際に塗布を行う直前の塗布シミュレーションを行う前に、再度、位置計測部７によりヘッドケース部３１の現在位置を計測する。そして、このヘッドケース部３１の現在位置と、初期吐出位置情報を取得した時のヘッドケース部３１の現在位置との差分を算出することにより、ヘッド５の熱の影響を受けて熱膨張したヘッドケース部３１の熱膨張分、すなわちヘッドケース部３１の変形量を計測することができる。すなわち、ヘッドケース部３１に取付けられたヘッド５の各ノズル５ａは、熱膨張の影響により、この変形量に応じた位置ずれを生じていることになるため、各ノズル５ａの吐出位置情報に、この変形量を加味することにより、実際に塗布を行う時の吐出位置情報を容易に得ることができる。したがって、最初に吐出位置情報を得た後、実際の塗布が行われるまでに大きな時間の差が生じることによりヘッド５の熱の影響を受けた場合であっても、タクトタイムが長期化することなく吐出位置情報を得ることができ、ヘッド５の熱の影響によるインクの塗布精度の低下を抑えることできる。

また、上記実施形態では、位置決め機構６、及び、位置計測部７がヘッドケース部３１の長手方向（Ｙ軸方向）にのみ対応する例について説明したが、位置決め機構６及び、位置計測部７がＸ軸方向にも対応するものであってもよい。これにより、取得される吐出位置の補正精度を向上させることができる。ただし、熱膨張による影響は、長手方向寸法に大きく影響するため、ヘッドケース部３１が矩形形状であり、長手方向寸法が短手方向寸法より十分に長い場合には、長手方向のみ熱膨張の影響を考慮するものであっても、十分な補正制度を得ることができ、インクジェット塗布装置を簡素化することができる。

また、上記実施形態では、塗布前吐出位置の取得において、ヘッドケース部３１全体の熱膨張による延び量ｔを長手方向寸法Ｌで比例配分することにより補正する例について説明したが、他の補正方法を用いてもよく、ヘッドケース部３１の実際の熱延びの影響から、経験則により補正するものであってもよい。

また、上記実施形態では、吐出位置情報を記憶し、演算する制御装置が、インクジェット塗布装置に備えられている例について説明したが、インクジェット塗布装置が備えずとも、制御装置をインクジェット塗布装置とは別体として設けてもよく、たとえば、このインクジェット塗布装置を含む基板処理装置全体を統括的に制御する制御装置により吐出位置情報を記憶し、演算する構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、ビーム部材３０ｂが石材である場合について説明したが、カーボンコンポジットや金属など、熱膨張率の小さい部材であればよい。すなわち、熱膨張率の小さい部材にスケール６１、スケール７１を取付けることにより、ヘッドケース部３１を精度よく位置決めし、熱膨張等が生じた場合のヘッドケース部３１の変形量を精度よく取得することができる。

また、上記実施形態では、ステージ２に対して塗布ユニット３が移動する例について説明したが、塗布ユニット３が固定され、ステージ２が塗布ユニット３に対して移動するものであってもよい。すなわち、ステージ２が塗布ユニット３に対してＸ軸方向に移動し、ヘッドケース部３１が塗布ユニット３の塗布ガントリ３０に対してＹ軸方向に移動する構成であっても吐出位置を補正してヘッドの熱の影響によるインクの塗布精度の低下を抑えることができる。

２ ステージ
３ 塗布ユニット
４ カメラユニット
５ ヘッド
６ 位置決め機構
７ 位置計測部
３１ ヘッドケース部

Claims (3)

1. 基板を載置するステージと、前記ステージ上の基板に対してインクを吐出するノズルを有するヘッドを複数有する塗布ユニットを備え、塗布ユニットと基板とを相対的に移動させつつ前記ノズルから基板の所定位置にインクを着弾させることにより、基板上にインクを塗布するインクジェット塗布装置であって、
   前記塗布ユニットは、前記複数のヘッドを一体的に取付けて支持するヘッドケース部と、
   このヘッドケース部を所定の位置に位置決めする位置決め機構と、
   前記ヘッドケース部の現在位置を計測する位置計測部と、
   を備え、
   前記塗布ユニットは、ステージ上の基板よりも外側に配置される脚部と、これらの脚部を連結し前記基板と対向する石材製のビーム部材とを有しており、このビーム部材に前記ヘッドケース部が設けられ、前記位置計測部は、前記ビーム部材に取付けられたスケールと、前記ヘッドケース部に取付けられ前記スケールを読み取る位置検出ヘッドとによって形成されていることを特徴とするインクジェット塗布装置。
2. 前記ノズルにより吐出されるインクの吐出位置情報を記憶する制御装置をさらに備えており、前記制御装置は、塗布直前に前記位置計測部により計測したヘッドケース部の現在位置と、前記吐出位置情報を取得したときの前記位置計測部により計測したヘッドケース部の現在位置との差から、ヘッドケース部の変形量を算出し、この変形量を用いて前記吐出位置情報を補正することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット塗布装置。
3. 前記ヘッドケース部は、一方向に長尺な矩形形状を有しており、前記位置計測部は、前記ヘッドケース部の長尺方向における位置を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット塗布装置。

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