JP5903910B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置に関するものである。

近年、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化型インクを用いて記録媒体に画像またはパターンを形成する液滴吐出装置が注目されている。紫外線硬化型インクは、紫外線を照射するまでは硬化が非常に遅く、紫外線を照射すると急速に硬化するという、印刷インクとして好ましい特性を有する。また、硬化にあたって溶剤を揮発させることがないので、環境負荷が小さいという利点もある。

さらに、紫外線硬化型インクは、ビヒクルの組成により種々の記録媒体に高い付着性を発揮する。また、硬化した後は化学的に安定で、接着性、耐薬剤性、耐候性、耐摩擦性等が高く、屋外環境にも耐える等、優れた特性を有する。このため、紙、樹脂フィルム、金属箔等の薄いシート状の記録媒体の他、記録媒体のレーベル面、テキスタイル製品等、ある程度立体的な表面形状を有するものに対しても画像を形成できる。

ところで、上記の液滴吐出装置では、液滴吐出時にミストが発生して紫外線照射装置の光源に付着して硬化し、紫外線の照射量を低下させる可能性がある。
そこで、特許文献１には、紫外線の照射方向の前方に開口部を有し光源を覆うカバー部材と、紫外線が透過しカバー部材の開口部を着脱自在に覆う光透過部材とを設ける構成が開示されている。この構成では、光源を交換しなくても光透過部材の交換だけで照度を確保できるため、メンテナンス時間を低減可能となっている。

特開２００４−１８８９１９号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
液滴吐出装置の小型化が進むのに伴って、液滴吐出ヘッドと記録媒体との隙間、すなわち紫外線照射装置と記録媒体との隙間が狭くなっているが、特許文献１には、光透過部材を着脱自在とする具体的な構成や着脱方法が開示されておらず、狭い隙間での光透過部材の着脱を実現することは困難である。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、狭い隙間であっても、容易にメンテナンス作業を実施できる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の液滴吐出装置は、基材に対して所定平面に沿う方向に相対移動して、活性光線で硬化する液体の液滴を吐出する吐出ヘッドと、前記基材上の前記液滴に前記活性光線を照射する照射部とを備える液滴吐出装置であって、前記活性光線を透過するカバー部材を、前記所定平面と平行な方向に着脱可能に保持する保持装置を備えることを特徴とするものである。

従って、本発明の液滴吐出装置においては、液滴の吐出で生じたミストは照射部と基材との間に位置するカバー部材に付着するため、照射部の光源にミストが付着して照度低下が生じることを防止できる。カバー部材に対するメンテナンス・交換は、カバー部材を保持装置に対して着脱することで実施できる。この際、カバー部材は、吐出ヘッドの相対移動方向と平行な方向に着脱できるため、相対移動方向と垂直な方向、すなわち吐出ヘッドと基材との対向方向については、大きな隙間を要しない。そのため、本発明では、例えば、板状のカバー部材に対するメンテナンス作業では、カバー部材の厚さ程度の隙間があれば作業を実施することができ、狭い隙間であっても、容易にメンテナンス作業を実施できる。

また、本発明では、前記照射部が、前記基材と対向する側に開口する開口部を有し前記活性光線の光源を収容する筺体を有し、前記保持装置が、前記カバー部材が前記開口部を閉塞する位置で前記カバー部材を前記筺体に固定する固定位置と、該固定位置から前記所定平面と直交する方向に離間して前記筺体に対する前記カバー部材の固定を解除する解除位置との間を移動可能に前記筺体に取り付けられる固定部材を有する構成を好適に採用できる。

これにより、本発明では、固定部材が固定位置にあるときにカバー部材が筺体の開口部を閉塞する位置で固定されることで、ミストが光源に付着することを防止できる。また、固定部材が解除位置に移動することで、筺体に対するカバー部材の固定が解除され、カバー部材を離脱させてメンテナンスを実施することができる。

また、本発明では、前記固定部材が、締結部材により前記筺体に取り付けられ、前記カバー部材の前記筺体への固定方向と、前記締結部材による前記固定部材の締結方向とが、異なる方向に設定される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、締結部材による筺体への固定部材の締結力がカバー部材へ及ぶことを防止できる。そのため、本発明では、固定部材の筺体への取付時にカバー部材が破損することを回避できる。

前記締結部材としては、ヘッド部の外周に把持部が設けられる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、把持部を把持して締結・締結解除することで、工具等を用いることなくメンテナンス作業等を実施することが可能になり、作業性の向上に寄与できる。

また、本発明では、前記固定部材が、前記カバー部材が載置される載置部と、少なくとも前記載置部を挟んだ前記相対移動方向両側に、前記載置部よりも突出して設けられた突部とを有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、載置部に載置されたカバー部材が相対移動方向に移動する力が作用した場合でも、カバー部材が突部に係合することにより移動が阻止される。従って、本発明では、基材に対する相対移動時に作用する慣性力でカバー部材が固定部材から外れてしまうことを防止できる。

また、本発明では、前記照射部が、前記吐出ヘッドを挟んで前記相対移動方向の両側に配置される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、吐出ヘッドが相対移動方向の一方側あるいは他方側のいずれの方向に移動した場合でも、相対移動方向の後方側に位置する照射部から液滴に活性光線を照射して硬化させることができる。

また、本発明では、前記吐出ヘッドが、前記基材に設けられた半導体装置に前記液滴を吐出する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、半導体装置の属性情報等を示す印刷パターンを所定の印刷品質をもって成膜・印刷することができる。
なお、本明細書における、相対移動方向や直交する方向については、製造・組立による誤差等によってずれる範囲も含むものである。

（ａ）は半導体基板を示す模式平面図、（ｂ）は液滴吐出装置を示す模式平面図。 供給部を示す模式図。 （ａ）は、塗布部の構成を示す概略斜視図、（ｂ）は、キャリッジを示す模式側面図。 （ａ）は、ヘッドユニットを示す模式平面図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を説明するための要部模式断面図。 硬化ユニット４８をＸ方向に断面した図である。 固定部材９６の外見斜視図である。 収納部を示す模式図。 搬送部の構成を示す図。 印刷方法を示すためのフローチャート。

以下、本発明の印刷方法及び印刷装置の実施の形態を、図１乃至図９を参照して説明する。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

（半導体基板）
まず、印刷装置７を用いて描画（印刷）する対象の一例である半導体基板１について説明する。
図１（ａ）は半導体基板１を示す模式平面図である。図１（ａ）に示すように、基材としての半導体基板１は基板２を備えている。基板２は耐熱性があり半導体装置３を実装可能であれば良く、基板２にはガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板等を用いることができる。

基板２上には半導体装置３が実装されている。そして、半導体装置３上には会社名マーク４、機種コード５、製造番号６等のマーク（印刷パターン、所定パターン）が描画されている。これらのマークが後述する印刷装置７によって描画される。

（印刷装置）
図１（ｂ）は印刷装置７を示す模式平面図である。
図１（ｂ）に示すように、印刷装置７は主に供給部８、前処理部９、塗布部（印刷部）１０、冷却部１１、収納部１２、搬送部１３、後処理部１４及び制御部（図示せず）から構成されている。なお、供給部８、収納部１２が並ぶ方向、及び前処理部９、冷却部１１、後処理部１４が並ぶ方向をＸ方向とする。Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とし、Ｙ方向には塗布部１０、冷却部１１、搬送部１３が並んで配置されている。そして、鉛直方向をＺ方向とする。

供給部８は、複数の半導体基板１が収納された収納容器を備えている。そして、供給部８は中継場所８ａを備え、収納容器から中継場所８ａへ半導体基板１を供給する。中継場所８ａには、Ｘ方向に延びる一対のレール８ｂが、収納容器から送り出される半導体基板１の高さと略同一の高さに設けられている。

前処理部９は、半導体装置３の表面を加熱しながら改質する機能を有する。前処理部９により半導体装置３は吐出された液滴の広がり具合及び印刷するマークの密着性が調整される。前処理部９は第１中継場所９ａ及び第２中継場所９ｂを備え、処理前の半導体基板１を第１中継場所９ａまたは第２中継場所９ｂから取り込んで表面の改質を行う。その後、前処理部９は処理後の半導体基板１を第１中継場所９ａまたは第２中継場所９ｂに移動して、半導体基板１を待機させる。第１中継場所９ａ及び第２中継場所９ｂを合わせて中継場所９ｃとする。そして、前処理部９の内部で前処理が行われる場所を処理場所９ｄとする。

冷却部１１は、塗布部１０の中継場所に配置されており、前処理部９で加熱及び表面改質が行われた半導体基板１を冷却する機能を有している。冷却部１１は、それぞれが半導体基板１を保持して冷却する処理場所１１ａ、１１ｂを有している。処理場所１１ａ、１１ｂは、適宜、処理場所１１ｃと総称するものとする。

塗布部１０は、半導体装置３に液滴を吐出してマークを描画（印刷）するとともに、描画されたマークを固化または硬化する機能を有する。塗布部１０は中継場所としての冷却部１１から描画前の半導体基板１を移動させて描画処理及び硬化処理を行う。その後、塗布部１０は描画後の半導体基板１を冷却部１１に移動させて、半導体基板１を待機させる。

後処理部１４は、塗布部１０で描画処理が施された後、冷却部１１に載置された半導体基板１に対して後処理として再加熱処理を行うものである。後処理部１４は、第１中継場所１４ａ及び第２中継場所１４ｂを備えている。第１中継場所１４ａ及び第２中継場所１４ｂを合わせて中継場所１４ｃとする。

収納部１２は、半導体基板１を複数収納可能な収納容器を備えている。そして、収納部１２は中継場所１２ａを備え、中継場所１２ａから収納容器へ半導体基板１を収納する。中継場所１２ａには、Ｘ方向に延びる一対のレール１２ｂが、半導体基板１を収容する収納容器と略同一の高さに設けられている。操作者は半導体基板１が収納された収納容器を印刷装置７から搬出する。

印刷装置７の中央の場所には、搬送部１３が配置されている。搬送部１３は２つの腕部１３ｂを備えたスカラー型ロボットが用いられている。そして、腕部１３ｂの先端には半導体基板１を裏面（下面）から支持しつつ、側縁を片持ちで把持する把持部１３ａが設置されている。中継場所８ａ，９ｃ，１１、１４ｃ、１２ａは把持部１３ａの移動範囲内に位置している。従って、把持部１３ａは中継場所８ａ，９ｃ，１１、１４ｃ、１２ａ間で半導体基板１を移動することができる。制御部は、印刷装置７の全体の動作を制御する装置であり、印刷装置７の各部の動作状況を管理する。そして、搬送部１３に半導体基板１を移動する指示信号を出力する。これにより、半導体基板１は各部を順次通過して描画されるようになっている。

以下、各部の詳細について説明する。
（供給部）
図２（ａ）は供給部を示す模式正面図であり、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は供給部を示す模式側面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、供給部８は基台１５を備えている。基台１５の内部には昇降装置１６が設置されている。昇降装置１６はＺ方向に動作する直動機構を備えている。この直動機構はボールネジと回転モーターとの組合せや油圧シリンダーとオイルポンプの組合せ等の機構を用いることができる。本実施形態では、例えば、ボールネジとステップモーターとによる機構を採用している。基台１５の上側には昇降板１７が昇降装置１６と接続して設置されている。そして、昇降板１７は昇降装置１６により所定の移動量だけ昇降可能になっている。

昇降板１７の上には直方体状の収納容器１８が設置され、収納容器１８の中には複数の半導体基板１が収納されている。収納容器１８はＸ方向の両面に開口部１８ａが形成され、開口部１８ａから半導体基板１が出し入れ可能となっている。収納容器１８のＹ方向の両側に位置する側面１８ｂの内側には凸状のレール１８ｃが形成され、レール１８ｃはＸ方向に延在して配置されている。レール１８ｃはＺ方向に複数等間隔に配列されている。このレール１８ｃに沿って半導体基板１をＸ方向からまたは−Ｘ方向から挿入することにより、半導体基板１がＺ方向に配列して収納される。

基台１５のＸ方向側には支持部材２１及び支持台２２を介して、押出装置２３が設置されている。押出装置２３には、昇降装置１６と同様の直動機構によりＸ方向に突出して半導体基板１をレール８ｂに向けて押し出す押出ピン２３ａが設けられている。従って、押出ピン２３ａは、レール８ｂと略同一の高さに設置されている。

図２（ｃ）に示すように、押出装置２３における押出ピン２３ａが＋Ｘ方向に突出することにより、レール１８ｃよりも僅かに＋Ｚ側の高さに位置する半導体基板１が収納容器１８から押し出されて、レール８ｂ上に移動して支持される。

半導体基板１がレール８ｂ上に移動した後に、押出ピン２３ａは、図２（ｂ）に示す待機位置に戻る。次に、昇降装置１６が収納容器１８を降下させて、次に処理される半導体基板１を押出ピン２３ａと対向する高さに移動させる。この後、上記と同様にして、押出ピン２３ａを突出させて半導体基板１をレール８ｂ上に移動させる。
このようにして供給部８は順次半導体基板１を収納容器１８からレール８ｂ上に移動する。収納容器１８内の半導体基板１を総て中継台２３上に移動した後、操作者は空になった収納容器１８と半導体基板１が収納されている収納容器１８とを置き換える。これにより、供給部８に半導体基板１を供給することができる。

（前処理部）
前処理部９は、中継場所９ａ、９ｂに搬送された半導体基板１に対して、処理場所９ｄにおいて前処理を行う。前処理としては、加熱した状態で、例えば、低圧水銀ランプ、水素バーナー、エキシマレーザー、プラズマ放電部、コロナ放電部等による活性光線の照射を例示できる。水銀ランプを用いる場合、半導体基板１に紫外線を照射することにより、半導体基板１の表面の撥液性を改質することができる。水素バーナーを用いる場合、半導体基板１の酸化した表面を一部還元することで表面を粗面化することができ、エキシマレーザーを用いる場合、半導体基板１の表面を一部溶融固化することで粗面化することができ、プラズマ放電或いはコロナ放電を用いる場合、半導体基板１の表面を機械的に削ることで粗面化することができる。本実施形態では、例えば、水銀ランプを採用している。
前処理が終了した後、前処理部９は半導体基板１を中継場所９ｃに移動する。続いて、搬送部１３が中継場所９ｃから半導体基板１を除材する。

（冷却部）
冷却部１１は、各処理場所１１ａ、１１ｂにそれぞれ設けられ、上面が半導体基板１の吸着保持面とされたヒートシンク等の冷却板１１０ａ、１１０ｂを有している。
処理場所１１ａ、１１ｂ（冷却板１１０ａ、１１０ｂ）は、把持部１３ａの動作範囲内に位置しており、処理場所１１ａ、１１ｂにおいて冷却板１１０ａ、１１０ｂは露出する。従って、搬送部１３は容易に半導体基板１を冷却板１１０ａ、１１０ｂに載置することができる。半導体基板１に冷却処理が行われた後、半導体基板１は、処理場所１１ａに位置する冷却板１１０ａ上または処理場所１１ｂに位置する冷却板１１０ａ上にて待機する。従って、搬送部１３の把持部１３ａは容易に半導体基板１を把持して移動させることができる。

（塗布部）
次に、半導体基板１に液滴を吐出してマークを形成する塗布部１０について図３乃至図６に従って説明する。液滴を吐出する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な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。

図３（ａ）は、塗布部の構成を示す概略斜視図である。塗布部１０により半導体基板１に液滴が吐出される。図３（ａ）に示すように、塗布部１０には、直方体形状に形成された基台３７を備えている。液滴を吐出するときに液滴吐出ヘッドと被吐出物とが相対移動する方向を主走査方向とする。そして、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。副走査方向は改行するときに液滴吐出ヘッドと被吐出物とを相対移動する方向である。本実施形態ではＹ方向（第２方向）を主走査方向とし、Ｘ方向（第１方向）を副走査方向とする。

基台３７の上面３７ａには、Ｘ方向に延在する一対の案内レール３８がＸ方向全幅にわたり凸設されている。その基台３７の上側には、一対の案内レール３８に対応する図示しない直動機構を備えたステージ３９が取付けられている。そのステージ３９の直動機構は、リニアモーターやネジ式直動機構等を用いることができる。本実施形態では、例えば、リニアモーターを採用している。そして、ステージ３９は、Ｘ方向に沿って所定の速度で往動または復動するようになっている。往動と復動を繰り返すことを走査移動と称す。さらに、基台３７の上面３７ａには、案内レール３８と平行に副走査位置検出装置４０が配置され、副走査位置検出装置４０によりステージ３９の位置が検出される。

そのステージ３９の上面には載置面４１が形成され、その載置面４１には図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。載置面４１上に半導体基板１が載置された後、半導体基板１は基板チャック機構により載置面４１に固定される。

ステージ３９が、例えば、＋Ｘ側に位置するときの載置面４１の場所が半導体基板１のロード位置またはアンロード位置の中継場所となっている。この載置面４１は把持部１３ａの動作範囲内に露出するように設置されている。従って、搬送部１３は容易に半導体基板１を載置面４１に載置することができる。半導体基板１に塗布（マーク描画）が行われた後、半導体基板１は中継場所である載置面４１上にて待機する。従って、搬送部１３の把持部１３ａは容易に半導体基板１を把持して移動することができる。

基台３７のＹ方向両側には一対の支持台４２が立設され、その一対の支持台４２にはＹ方向に延びる案内部材４３が架設されている。案内部材４３の下側にはＹ方向に延びる案内レール４４がＸ方向全幅にわたり凸設されている。案内レール４４に沿って移動可能に取り付けられるキャリッジ（移動手段）４５は略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ４５は直動機構を備え、その直動機構は、例えば、ステージ３９が備える直動機構と同様の機構を用いることができる。そして、キャリッジ４５がＹ方向に沿って走査移動する。案内部材４３とキャリッジ４５との間には主走査位置検出装置４６が配置され、キャリッジ４５の位置が計測される。キャリッジ４５の下側にはヘッドユニット４７が設置され、ヘッドユニット４７のステージ３９側の面には図示しない液滴吐出ヘッドが凸設されている。

図３（ｂ）は、キャリッジを示す模式側面図である。図３（ｂ）に示すようにキャリッジ４５の半導体基板１側にはヘッドユニット４７と一対の照射部としての硬化ユニット４８が、Ｙ方向に関してキャリッジ４５の中心からそれぞれ等間隔で配置されている。ヘッドユニット４７の半導体基板１側には液滴を吐出する液滴吐出ヘッド（吐出ヘッド）４９が凸設されている。

キャリッジ４５の図中上側には収容タンク５０が配置され、収容タンク５０には機能液が収容されている。液滴吐出ヘッド４９と収容タンク５０とは図示しないチューブにより接続され、収容タンク５０内の機能液がチューブを介して液滴吐出ヘッド４９に供給される。

機能液は樹脂材料、硬化剤としての光重合開始剤、溶媒または分散媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や、親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。本実施形態では、例えば、白色の顔料を添加している。機能液の樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール等を用いることができる。溶媒または分散媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。機能液を液滴吐出ヘッドから吐出し易い粘度にすることにより、液滴吐出ヘッドは安定して機能液を吐出することができるようになる。

図４（ａ）は、ヘッドユニットを示す模式平面図である。図４（ａ）に示すように、ヘッドユニット４７には、２つの液滴吐出ヘッド４９が副走査方向（Ｘ方向）に間隔をあけて配置され、各液滴吐出ヘッド４９の表面にはノズルプレート５１（図４（ｂ）参照）がそれぞれ配置されている。各ノズルプレート５１には複数のノズル５２が配列して形成されている。本実施形態においては、各ノズルプレート５１に、１５個のノズル５２が副走査方向に沿って配置されたノズル列６０Ｂ〜６０ＥがＹ方向に間隔をあけて配置されていえる。また、２つの液滴吐出ヘッド４９における各ノズル列６０Ｂ〜６０Ｅは、Ｘ方向に沿って直線上に配置されている。ノズル列６０Ｂ、６０Ｅは、Ｙ方向に関してキャリッジ４５の中心から等間隔で配置されている。同様に、ノズル列６０Ｃ、６０Ｄは、Ｙ方向に関してキャリッジ４５の中心から等間隔で配置されている。従って、＋Ｙ側の硬化ユニット４８とノズル列６０Ｂとの距離と、−Ｙ側の硬化ユニット４８とノズル列６０Ｅとの距離とは同一となる。また、＋Ｙ側の硬化ユニット４８とノズル列６０Ｃとの距離と、−Ｙ側の硬化ユニット４８とノズル列６０Ｄとの距離とは同一となる。

図４（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を説明するための要部模式断面図である。図４（ｂ）に示すように、液滴吐出ヘッド４９はノズルプレート５１を備え、ノズルプレート５１にはノズル５２が形成されている。ノズルプレート５１の上側であってノズル５２と相対する位置にはノズル５２と連通するキャビティ５３が形成されている。そして、液滴吐出ヘッド４９のキャビティ５３には機能液（液体）５４が供給される。

キャビティ５３の上側には上下方向に振動してキャビティ５３内の容積を拡大縮小する振動板５５が設置されている。振動板５５の上側でキャビティ５３と対向する場所には上下方向に伸縮して振動板５５を振動させる圧電素子５６が配設されている。圧電素子５６が上下方向に伸縮して振動板５５を加圧して振動し、振動板５５がキャビティ５３内の容積を拡大縮小してキャビティ５３を加圧する。それにより、キャビティ５３内の圧力が変動し、キャビティ５３内に供給された機能液５４はノズル５２を通って吐出される。

図５（ａ）、（ｂ）は硬化ユニット４８をＸ方向に断面した図である。
硬化ユニット４８は、−Ｚ側（ステージ３９側）に開口部９０ａが設けられた略直方体形状の筺体９０と、筺体９０の内部に収容される照射装置９１と、照射装置９１よりも−Ｚ側に配置されたカバー部材９２と、カバー部材９２をＸＹ平面に沿って保持する保持装置９３とを備えており、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、主走査方向（相対移動方向）においてヘッドユニット４７を挟んだ両側の位置に配置されている。

照射装置９１は、発光ユニットＩＵ及び放熱板９４等から構成されている。発光ユニットＩＵには複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子９５が光源としてＸ方向に沿って配列して設置されている。このＬＥＤ素子９５は、電力の供給を受けて、吐出された液滴を硬化させる紫外線の光である紫外光を発光する素子である。

カバー部材９２は、紫外線を透過する、例えば石英ガラスで矩形板状に形成されており、紫外光が半導体基板１に向けて照射される照射口４８ａとして機能する。照射口４８ａは、Ｙ方向における吐出ヘッド４９、４９の長さ、これら吐出ヘッド４９、４９間の距離の和以上の長さの照射範囲を有して設けられている。描画時、カバー部材９２は、ステージ３９とＬＥＤ素子９５との間に位置する。

保持装置９３は、図５に示すように、筺体９０に対してＸ方向の両端部に設けられており、カバー部材９２を保持して解除可能に筺体９０に固定する固定部材９６と、固定部材９６を解除可能に筺体９０に取り付ける締結部材９７とを備えている。

図６は、＋Ｘ側に位置する固定部材９６の外見斜視図である。
固定部材９６は、カバー部材９２をＸＹ平面と平行に載置させる板状の載置部９６ａと、載置部９６ａの＋Ｘ側の端縁から＋Ｚ側に突出する取付部９６ｂとを有する正面視Ｌ字形状に形成されている。載置部９６ａのＹ方向の両側には、半導体基板１の幅よりも大きな間隔をあけて載置部９６ａから＋Ｚ側に突出して設けられた突部９６ｃが設けられている。突部９６ｃの載置部９６ａからの突出量は、載置部９６ａに載置される半導体基板１の厚さよりも小さく設定されている。取付部９６ｂのＹ方向の中央部には、Ｚ方向に延在する貫通孔９６ｄが形成されている。

締結部材９７は、取付部９６ｂの貫通孔９６ｄに挿通されて筺体９０に螺合する軸部９７ａと、外周に形成された凹凸により把持部が形成されるヘッド部９７ｂとを備えたつまみネジにより構成されている。ヘッド部９７ｂを把持して回転させて軸部９７ａを筺体９０に対して、締結方向であるＸ方向に螺入させ、ヘッド部９７ｂが固定部材９６の取付部９６ｂに係合することにより、固定部材９６は筺体９０に対して締結固定される。また、ヘッド部９７ｂを把持して逆方向に回転させることにより、ヘッド部９７ｂが固定部材９６の取付部９６ｂから離間して、固定部材９６の筺体９０に対する締結固定が解除される。

この際に、固定部材９６は、載置部９６ａに載置されたカバー部材９２が筺体９０の開口部９０ａを閉塞した位置で筺体９０に固定される、図５（ａ）に示す固定位置と、貫通孔９６ｄの＋Ｚ側端部で軸部９７ａに係合し上記固定位置よりも−Ｚ側（ステージ３９側、発光ユニットＩＵから離れる方向）に離間して、筺体９０に対するカバー部材９２の固定が解除される、図５（ｂ）に示す解除位置との間をＺ方向に少なくとも突部９６ｃが載置部９６ａから突出する量以上の距離で移動可能となっている。

液滴吐出ヘッド４９が圧電素子５６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５６が伸張して、振動板５５がキャビティ５３内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド４９のノズル５２から縮小した容積分の機能液５４が液滴５７となって吐出される。機能液５４が塗布された半導体基板１に対しては、照射口４８ａから紫外光が照射され、硬化剤を含んだ機能液５４を固化または硬化させるようになっている。

（収納部）
図７（ａ）は収納部を示す模式正面図であり、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は収納部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、収納部１２は基台７４を備えている。基台７４の内部には昇降装置７５が設置されている。昇降装置７５は供給部８に設置された昇降装置１６と同様の装置を用いることができる。基台７４の上側には昇降板７６が昇降装置７５と接続して設置されている。そして、昇降板７６は昇降装置７５により昇降させられる。昇降板７６の上には直方体状の収納容器１８が設置され、収納容器１８の中には半導体基板１が収納されている。収納容器１８は供給部８に設置された収納容器１８と同じ容器が用いられている。

搬送部１３によって中継場所としてのレール１２ｂに載置された半導体基板１は、当該搬送部１３によってレール１２ｂから収納容器１８に移動する。または、搬送部１３によってレール１２ｂから収納容器１８への中途まで移動した後に、例えば、図７（ｃ）に示すように、レール１２ｂの下方で、Ｙ方向ではレール１２ｂ、１２ｂ間に位置し、上記押出装置２３と同様の構成を有し、図示しない昇降装置により上記の中途位置にある半導体基板１と対向する位置まで上昇可能な押出装置８０を設け、搬送部１３が半導体基板１をレール１２ｂに載置する際には押出装置８０をレール１２ｂの下方で待機させ、搬送部１３がレール１２ｂから退避した際には、押出装置８０を上昇させて半導体基板１の側面と対向させ、押出ピン２３ａを＋Ｘ方向に突出することにより、半導体基板１を収納容器１８に移動させる構成としてもよい。

上記のように、半導体基板１の収納容器１８への収納と、昇降装置７５による収納容器１８のＺ方向への移動とを繰り返して、収納容器１８内に所定の枚数の半導体基板１が収納された後、操作者は半導体基板１が収納された収納容器１８と空の収納容器１８とを置き換える。これにより、操作者は複数の半導体基板１をまとめて次の工程に持ち運ぶことができる。

（搬送部）
次に、半導体基板１を搬送する搬送部１３について図１及び図８に従って説明する。
搬送部１３は、装置内の天部に設けられた支持体８３を備えており、支持体８３の内部にはモーター、角度検出器、減速機等から構成される回転機構が設置されている。そして、モーターの出力軸は減速機と接続され、減速機の出力軸は支持体８３の下側に配置された第１腕部８４と接続されている。また、モーターの出力軸と連結して角度検出器が設置され、角度検出器がモーターの出力軸の回転角度を検出する。これにより、回転機構は第１腕部８４の回転角度を検出して、所望の角度まで回転させることができる。

第１腕部８４上において支持体８３と反対側の端には回転機構８５が設置されている。回転機構８５はモーター、角度検出器、減速機等により構成され、支持体８３の内部に設置された回転機構と同様の機能を備えている。そして、回転機構８５の出力軸は第２腕部８６と接続されている。これにより、回転機構８５は第２腕部８６の回転角度を検出して、所望の角度まで回転させることができる。

第２腕部８６上において回転機構８５と反対側の端には昇降装置８７が配置されている。昇降装置８７は直動機構を備え、直動機構を駆動することにより伸縮することができる。この直動機構は、例えば、供給部８の昇降装置１６と同様の機構を用いることができる。

図８（ａ）は、腕部１３ｂの−Ｚ側に把持部１３ａが設けられた正面図、図８（ｂ）は平面図（ただし、腕部１３ｂは図示せず）、図８（ｃ）は左側面図である。
なお、把持部１３ａは、腕部１３ｂに対してθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に回転移動可能に設けられ、ＸＹ平面における位置が変動するため、以下の説明では便宜上、ＸＹ平面と平行な一方向をｘ方向、ＸＹ平面と平行でｘ方向と直交する方向をｙ方向として説明する（Ｚ方向は共通）。

把持部１３ａは、腕部１３ｂに対してθＺ方向には回転可能、且つ半導体基板１の把持の際に固定状態で用いられる固定部１００と、固定部１００に対してＺ方向に移動自在に設けられた移動部１１０とを備えている。

固定部１００は、Ｚ軸部材１０１、懸架部材１０２、連結部材１０３、連結板１０４、挟持板１０５、フォーク部１０６を主体として構成されている。Ｚ軸部材１０１は、Ｚ方に延在し腕部１３ｂにＺ軸回りに回転可能に設けられている。懸架部材１０２は、ｘ方向に延在する板状に形成されており、ｘ方向の中央部においてＺ軸部材１０１の下端に固定されている。連結板１０４は、懸架部材１０２と平行に互いに隙間をあけて配置され、当該懸架部材１０４とｘ方向両端側で連結部材１０３によって連結されている。挟持板１０５は、ｘ方向に延在する板状に形成されており、図８（ｃ）に示すように、＋Ｚ側の表面における＋ｙ側の端縁で連結板１０４の下端に固定されている。そして、挟持板１０５における＋Ｚ側の表面のうち、−ｙ側の端縁側が半導体基板１を挟持する際の挟持面１０５ａとなっている。

フォーク部１０６は、挟持面１０５ａで挟持された半導体基板１の下面（−Ｚ側の面）を下方から支持するものであって、挟持板１０５の−ｙ側の側面からｙ方向に延出させ、且つｘ方向に間隔をあけて複数（ここでは４本）設けられている。フォーク部１０６の配置間隔及び本数は、半導体基板１の長さが機種等に応じて変動した場合でも、少なくとも長さ方向で１箇所、好ましくは２箇所以上で支持可能に設定される。

移動部１１０は、昇降部１１１、把持板１１２を主体として構成されている。昇降部１１１は、エアシリンダ機構等で構成されており、Ｚ軸部材１０１に沿って昇降する。把持板１１２は、昇降部１１１と一体的に昇降可能に設けられており、連結部材１０３、１０３間のｘ方向の隙間長よりも短く、懸架部材１０２と連結板１０４との間の隙間よりも小さな幅を有し、これら連結部材１０３、１０３間の隙間及び懸架部材１０２と連結板１０４との間の隙間にＺ方向に移動可能に挿入された挿入部１１２ａと、挿入部１１２ａよりも下方に位置し、懸架部材１０２よりも下方で挟持板１０５とほぼ同じ長さでｘ方向に延在する挟持板１１２ｂとが一体的に形成されてなるものである。

上記挿入部１１２ａ及び挟持板１１２ｂとからなる把持板１１２は、昇降部１１１の昇降に応じて一体的にＺ方向に移動する。把持板１１２が下降した際には、挟持板１１５との間で半導体基板１の一端縁を挟持して把持可能であり、把持板１１２が上昇した際には、挟持板１１５から離間することで半導体基板１に対する把持が解除される。

そして、搬送部１３に配置された検出器の出力を入力して把持部１３ａの位置と姿勢とを検出し、回転機構８５等を駆動して把持部１３ａを所定の位置に移動させることにより、把持部１３ａで把持する半導体基板１を所定の処理部に搬送することができる。

（印刷方法）
次に上述した印刷装置７を用いた印刷方法について図９にて説明する。図９は、印刷方法を示すためのフローチャートである。
図９のフローチャートに示されるように、印刷方法は、半導体基板１を収納容器１８から搬入する搬入工程Ｓ１、搬入された半導体基板１の表面に対して前処理を施す前処理工程Ｓ２、前処理工程Ｓ２で温度上昇した半導体基板１を冷却する冷却工程Ｓ３、冷却された半導体基板１に対して各種マークを描画印刷する印刷工程Ｓ４、各種マークが印刷された半導体基板１に対して後処理を施す後処理工程Ｓ５、後処理が施された半導体基板１を収納容器１８に収納する収納工程Ｓ６を主体に構成される。

上記の工程の中、印刷工程Ｓ４が本発明の特徴部分であるため、以下の説明においては、この特徴部分について説明する。
印刷工程Ｓ４を実行する前には、図５（ａ）に示すように、カバー部材９２がＸＹ平面と平行で筺体９０の開口部９０ａを閉塞する位置で、締結部材９７により固定部材９６を筺体９０に固定しておく。このとき、筺体９０に対するカバー部材９２の固定方向がＺ方向であるのに対して、筺体９０に対する固定部材９６の固定方向である、締結部材９７の締結方向がＸ方向であり、カバー部材９２の固定方向とは異なっているため、締結部材９７による締結力がカバー部材９２に悪影響を及ぼすことはない。

そして、前処理工程で前処理が施され、冷却工程Ｓ３で冷却処理が施された半導体基板１は、搬送部１３により塗布部１０のステージ３９上に搬送される。印刷工程Ｓ４において、塗布部１０はチャック機構を作動させてステージ３９上に載置された半導体基板１をステージ３９に保持する。そして、塗布部１０は、ステージ３９に対してキャリッジ４５を、例えば往路では＋Ｙ方向に走査移動（相対移動）しながら、各液滴吐出ヘッド４９に形成された所定のノズル列におけるノズル５２から液滴５７を半導体装置３に向けて吐出する。また、復路においては、ステージ３９に対してキャリッジ４５を−Ｙ方向に走査移動（相対移動）しながら、各液滴吐出ヘッド４９に形成された所定のノズル列におけるノズル５２から液滴５７を吐出する。

これにより、半導体装置３の表面には会社名マーク４、機種コード５、製造番号６等のマークが描画される。そして、上記往路においては走査移動方向における後方側であるキャリッジ４５の−Ｙ側に設置された硬化ユニット４８からマークにカバー部材９２を介して紫外線が照射され、復路においては、走査移動方向における後方側であるキャリッジ４５の＋Ｙ側に設置された硬化ユニット４８からマークにカバー部材９２を介して紫外線が照射される。これにより、マークを形成する機能液５４には紫外線により重合が開始する光重合開始剤が含まれているため、マークの表面が直ちに固化または硬化される。

上記の走査移動時には、カバー部材９２に対してもＹ方向の慣性力が作用するため、筺体９０に対してカバー部材９２がずれる可能性があるが、カバー部材９２が載置される載置部９６ａのＹ方向両側に突部９６ｃが突設されているため、カバー部材９２は突部９６ｃ間で保持された状態となり、位置ずれの発生が阻止される。

印刷工程Ｓ４において、液滴５７を吐出した際にはミストが発生するが、ＬＥＤ素子９５は筺体９０の内部に収容されており、また、筺体９０の開口部９０ａはカバー部材９２で閉塞されているため、ミストがＬＥＤ素子９５に付着・硬化して紫外線の照度を低下させることが防止される。

ミストの付着等によりカバー部材９２に対するメンテナンス、あるいは交換を実施する際には、まず締結部材９７におけるヘッド部９７ｂを把持して締結解除方向に回転し、筺体９０に対する固定部材９６の固定状態を解除する。このとき、筺体９０に対する軸部９７ａの螺合は解除せずに、軸部９７ａを筺体９０に螺着させておく。そして、固定解除された固定部材９６を図５（ａ）に示す固定位置から、図５（ｂ）に示す解除位置に−Ｚ側（ステージ３９側、発光ユニットＩＵから離れる方向）に移動させることにより、カバー部材９２は筺体９０と離間して固定状態が解除される。

この状態でカバー部材９２を突部９６ｃの載置部９６ａからの突出量以上の移動量で＋Ｚ側（発光ユニットＩＵ側、発光ユニットＩＵに近づく方向）に移動させた後に、突部９６ｃを越えてＸＹ平面と平行なＹ方向に移動させることにより、カバー部材９２を筺体９０、すなわち硬化ユニット４８から離脱させることができる。そして、洗浄処理等のメンテナンス処理が施されたカバー部材９２、あるいは交換後のカバー部材９２は、上記とは逆に、解除位置にある固定部材９６の載置部９６ａに向けてＸＹ平面と平行なＹ方向に移動させ、突部９６ｃを越えて載置部９６ａの上方に位置させた後に−Ｚ側（ステージ３９側、発光ユニットＩＵから離れる方向）に移動させることにより載置部９６ａに載置される。そして、カバー部材９２を載置させた固定部材９６を＋Ｚ側に移動させ、カバー部材９２で筺体９０の開口部９０ａを閉塞させた位置で締結部材９７によって固定部材９６を筺体９０に固定することにより、筺体９０へのカバー部材９２の装着が完了する。

半導体基板１に対する印刷が完了すると、塗布部１０は半導体基板１が載置されたステージ３９をアンロード位置に移動させる。これにより、搬送部１３が半導体基板１を把持し易くすることができる。そして、塗布部１０はチャック機構の動作を停止して半導体基板１の保持を解除する。

この後、半導体基板１は、後処理工程Ｓ５において後処理が施された後に、収納工程Ｓ６において、搬送部１３により収納部１２に搬送され、収納容器１８に収納される。

以上説明したように、本実施形態では、発光ユニットＩＵを収容する筺体９０の開口部９０ａをカバー部材９２によって閉塞するため、発光ユニットＩＵからの紫外線照射量の低下を防止し、また発光ユニットＩＵのメンテナンス時間の低減を実現できる。さらに、保持装置９３がカバー部材９２をＸＹ平面と平行なＹ方向に沿って着脱自在に保持するため、カバー部材９２の脱着に要する隙間はカバー部材９２の厚さに依存する大きさとなり、吐出ヘッド４７と半導体基板１との間の隙間、及び硬化ユニット４８と半導体基板１との間の隙間が狭い場合であっても、容易にメンテナンス作業を実施できる。
従って、本実施形態では、所定の硬化特性で半導体装置３の属性情報等を示す印刷パターンを成膜することができるとともに、高い製造効率で半導体装置３に対する印刷処理を実施することができる。

また、本実施形態では、カバー部材９２が載置される載置部９６ａの相対移動方向両側に突部９６ｃが設けられているため、キャリッジ４５が移動した際にカバー部材９２に慣性力が作用してもカバー部材９２に位置ずれが生じることを防止でき、筺体９０内部の密封性を維持してミストの侵入を阻止することが可能になる。
さらに、本実施形態では、カバー部材９２の筺体９０への固定方向（Ｚ方向）と、固定部材９６の筺体９０への締結方向（Ｘ方向）とを異ならせているため、固定部材９６を筺体９０に締結固定する際の締結力がカバー部材９２に及ぶことを防止できる。そのため、固定部材９６を筺体９０に取り付ける際に、カバー部材９２が破損することを回避できる。

さらに、本実施形態では、締結部材９７におけるヘッド部９７ｂが把持部とされているため、把持部を把持して締結・締結解除することで、工具等を用いることなくメンテナンス作業等を実施することが可能になり、作業性の向上に寄与できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、カバー部材９２が石英ガラスからなる構成を例示したが、これに限定されるものではなく、紫外線を透過する材料であれば他の材質で形成される構成であってもよい。

また、上記実施形態で示した、カバー部材９２をＸＹ平面と平行な方向に着脱自在に保持する保持装置９３の構成は一例を示すものであり、他の構成であってもよい。
例えば、上記実施形態では、カバー部材９２をＸＹ平面と平行なＹ方向に移動させて着脱する構成を例示したが、これに限られず、ＸＹ平面と平行なＸ方向に移動させて着脱する構成であってもよい。
カバー部材９２の交換は、ステージ３９とキャリッジ４５とが干渉しない位置で行われることが好ましい。この場合、例えば、キャリッジ４５と対向しない位置にステージ３９を退避させてカバー部材９２を交換してもよいし、キャリッジ４５をＺ軸方向に退避させてカバー部材９２を交換してもよい。あるいは、キャリッジ４５の移動方向（Ｙ方向）の端部にメンテナンススペースを設け、当該メンテナンススペースにキャリッジ４５を移動させてカバー部材９２を交換してもよい。
なお、メンテナンススペースを設ける場合には、当該メンテナンススペースに、液滴吐出ヘッド（ノズル）を閉塞した状態で予備吐出（フラッシング）を行わせるキャップユニットを両側に空間を形成した状態で設け、液滴吐出ヘッド（ノズル）をキャップユニットで閉塞した状態で、上記空間でカバー部材９２の交換を行えばよい。
さらに、照射装置９１は、基材に対して紫外光を斜めに照射するように角度を持たせていてもよく、カバー部材９２を水平方向に対して傾けなければならない場合には、締結部材９７の締結固定の状態を解除しても落下しないように固定部材９６で保持できるようにしなければならない。
さらにまた、上記実施形態では、キャリッジ４５が走査し基材に対して描画していたが、描画中はキャリッジ４５を走査せずにキャリッジ４５に対して基材の位置を変えることで描画する構成としても良い。その場合、ノズル列は基材の幅以上の長さを有するラインヘッド構成とし、キャリッジ４５と基材を１方向に１回相対走査するだけで必要な描画ができると尚良い。その際、照射装置９１もヘッドユニット４７の近傍にあれば、走査のために移動させる必要がないので、移動による慣性力の作用でカバー部材９２が外れることもない。なお、ラインヘッド構成の場合でも、吐出領域全体をカバーできるように、照射装置９１はノズル列の長さと同じくらい、または、それ以上の照射幅を有することが好ましい。

また、上記実施形態では、ＵＶインクとして紫外線硬化型インクを用いたが、本発明はこれに限定されず、可視光線、赤外線を硬化光として使用することができる種々の活性光線硬化型インクを用いることができる。
また、光源も同様に、可視光等の活性光を射出する種々の活性光光源を用いること、つまり活性光線照射部を用いることができる。

ここで、本発明において「活性光線」とは、その照射によりインク中において開始種を発生させうるエネルギーを付与することができるものであれば、特に制限はなく、広く、α線、γ線、Ｘ線、紫外線、可視光線、電子線などを包含するものである。中でも、硬化感度及び装置の入手容易性の観点からは、紫外線及び電子線が好ましく、特に紫外線が好ましい。従って、活性光線硬化型インクとしては、本実施形態のように、紫外線を照射することにより硬化可能な紫外線硬化型インクを用いることが好ましい。

１…半導体基板（基材）、 ３…半導体装置、 ７…印刷装置、 ９…前処理部、 １０…塗布部（印刷部）、 １４…後処理部、 ４５…キャリッジ（移動手段）、 ４８…硬化ユニット（照射部）、 ４９…液滴吐出ヘッド（吐出ヘッド）、 ５２…ノズル、 ５４…機能液（液体）、 ５７…液滴、 ９０…筺体、 ９０ａ…開口部、 ９２…カバー部材、 ９３…保持装置、 ９６…固定部材、 ９７…締結部材、 ９７ｂ…ヘッド部（把持部）。

Claims (5)

1. 基材に対して所定平面に沿う方向に相対移動して、活性光線で硬化する液体の液滴を吐出する吐出ヘッドと、
   前記基材上の前記液滴に前記活性光線を照射する照射部と、
   前記活性光線を透過するカバー部材を、前記所定平面と平行な方向に着脱可能に保持する保持装置と、を備え、
   前記照射部は、前記基材と対向する側に開口する開口部を有し前記活性光線の光源を収容する筺体を有し、
   前記保持装置は、前記カバー部材が前記開口部を閉塞する位置で前記カバー部材を前記筺体に固定する固定位置と、該固定位置から前記所定平面と直交する方向に離間して前記筺体に対する前記カバー部材の固定を解除する解除位置との間を移動可能に前記筺体に取り付けられる固定部材を有することを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１記載の液滴吐出装置において、
   前記固定部材は、締結部材により前記筺体に取り付けられ、
   前記カバー部材の前記筺体への固定方向と、前記締結部材による前記固定部材の締結方向とは、異なる方向に設定されることを特徴とする液滴吐出装置。
3. 請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、
   前記固定部材は、前記カバー部材が載置される載置部と、少なくとも前記載置部を挟んだ前記相対移動方向両側に、前記載置部よりも突出して設けられた突部とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
   前記照射部は、前記吐出ヘッドを挟んで前記相対移動方向の両側に配置されることを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の液滴吐出装置において、
   前記吐出ヘッドは、前記基材に設けられた半導体装置に前記液滴を吐出することを特徴とする液滴吐出装置。

Images