KR101986892B1 - 기능액 토출 장치 및 기능액 토출 위치 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

(과제) 기능액을 토출하는 노즐 헤드가 복수 마련된 캐리지를 구비한 기능액 토출 장치에 있어서 기능액의 토출 위치의 정확도를 향상시킨다.
(해결 수단) 기능액 토출 장치(1)는, 워크 W를 주사시키고, 그 워크 W상에 기능액을 토출하여 묘화한다. 그 장치(1)는, 워크 W에 기능액을 토출하는 노즐 헤드(24)가 복수 마련됨과 아울러, 그 헤드(24)를 θ축 방향으로 회전시키는 회전 기구를 갖는 캐리지(23)와, 워크 W를 촬상하는 촬상부와, 회전 기구 및 토출 타이밍을 노즐 헤드(24)마다 제어하는 제어부(150)를 구비한다. 제어부(150)는, 장치(1)에 대하여 위치 맞춤되어 고정된 캐리지(23)의 노즐 헤드(24)로부터, 워크 W상에 기능액을 토출시키고, 그 기능액의 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 해당 헤드(24)의 회전 기구 및 토출 타이밍을 제어하여, 해당 헤드(24)의 θ축 방향의 위치 맞춤 및 주사 방향의 기능액의 토출 위치의 조정을 행한다.

Description

기능액 토출 장치 및 기능액 토출 위치 보정 방법{FUNCTIONAL LIQUID EJECTION APPARATUS AND FUNCTIONAL LIQUID EJECTION POSITION CORRECTING METHOD}
본 발명은, 워크에 기능액을 토출하여 묘화하는 기능액 토출 장치 및 해당 기능액 토출 장치의 기능액 토출 위치 보정 방법에 관한 것이다.
종래, 기능액을 사용하여 워크에 묘화를 행하는 장치로서, 해당 기능액을 액적으로 하여 토출하는 잉크젯 방식의 기능액 토출 장치가 알려져 있다. 기능액 토출 장치는, 예컨대 유기 EL 장치, 컬러 필터, 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이(PDP 장치), 전자 방출 장치(FED 장치, SED 장치) 등의 전기 광학 장치(플랫 패널 디스플레이 : FPD)를 제조할 때 등, 널리 이용되고 있다.
기능액 토출 장치에 있어서는, 기능액의 토출 위치의 정확성이 요구된다. 그러나, 종래, 기능액을 토출하는 토출 헤드의 설치 위치의 조정 기구는 없고, 토출 헤드의 설치 위치, 즉 토출 헤드로부터의 기능액의 토출 위치는, 그 토출 헤드의 기계 가공 정밀도에 의해 결정되고 있었다. 그 때문에, 토출 헤드로부터의 기능액의 토출 위치, 즉 착탄 위치의 정확도가 충분하지 않은 경우가 있었다.
기능액의 액적의 착탄 정확도를 높이기 위해, 특허 문헌 1에서는, 복수의 기능액 토출 헤드를 지지하는 단일 캐리지를 구비한 기능액 토출 장치에 있어서, 기능액 토출 헤드가, 그 기능액 토출 헤드를 캐리지의 면 방향으로 이동 가능한 위치 조정 수단을 통해서, 캐리지에 고정되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에서는, 복수의 캐리지 각각에 복수의 기능액 토출 헤드를 구비하는 기능액 토출 장치에 있어서, 착탄 오차를 간단하게 보정하기 위해, 이하의 구성을 채용하고 있다. 즉, 얼라인먼트용 토출 패턴 데이터에 의해, 기능액 토출 헤드로부터 기능액을 토출시켜, 워크상의 검사 영역에, 부 주사 방향으로 연속하는 기능액의 액적의 도트 라인을 묘화하고, 각 캐리지에 대응하는 도트 라인을 각각 촬상하고, 설계 기준으로부터의 착탄 오차를 인식한다. 그리고, 착탄 오차의 인식 결과에 근거하여 각 캐리지의 상대 위치를 보정한다.
또, 기능액 토출 장치에 있어서, 특허 문헌 2와 같이, 각 캐리지에 복수의 기능액 토출 헤드를 마련하고, 복수의 캐리지를 탑재하도록 구성하는 것에 의해, 기능액 토출 헤드의 메인터넌스를 용이하게 하고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2005-246130호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2006-44059호 공보
상술한 바와 같이, 기능액의 액적의 착탄 정확도를 향상시킬 필요가 있지만, 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 캐리지의 위치 맞춤이 행해지지 않기 때문에, 기능액 토출 헤드의 설치 위치의 조정 폭이 커지는 일이 있다. 그 때문에, 그 설치 위치의 조정 수단을 크게 할 필요가 있다. 또한, 캐리지상에 기능액 토출 헤드가 복수 마련되어 있지만, 기능액 토출 헤드간의 스페이스는 한정되어 있다. 따라서, 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는 상기 조정 수단을 캐리지상에 탑재할 수 없기 때문에, 실제로는 기능액의 착탄 위치를 조정하는 것은 곤란하다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 방법에서는, 각 캐리지 내에서 기능액 토출 헤드의 위치 맞춤이 행해지고 있지 않기 때문에, 기능액의 착탄 위치의 정확도가 충분하지 않은 경우가 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 워크에 기능액을 토출하는 기능액 토출 헤드(노즐 헤드)가 복수 마련된 캐리지를 구비한 기능액 토출 장치에 있어서, 기능액의 토출 위치/착탄 위치의 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 워크를 주사시키고, 상기 워크상에 기능액을 토출하여 묘화하는 기능액 토출 장치로서, 복수의 토출 노즐을 거쳐서 상기 워크에 상기 기능액을 토출하는 노즐 헤드가 복수 마련된 탑재면을 가짐과 아울러, 적어도 상기 탑재면의 수직선에 대한 상기 노즐 헤드의 기울기를 조정하는 조정 기구를 상기 노즐 헤드마다 갖는 캐리지와, 적어도 상기 워크상의 액적을 촬상하는 촬상부와, 상기 노즐 헤드마다, 상기 조정 기구 및 토출 타이밍을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 워크에 대하여 위치 맞춤되어 고정된 캐리지의 상기 노즐 헤드로부터, 상기 워크상에 상기 기능액을 토출시키고, 상기 기능액의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 해당 노즐 헤드의 조정 기구 및 토출 타이밍을 제어하여, 해당 노즐 헤드의, 상기 수직선에 대한 기울기 및 상기 워크의 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 노즐 헤드마다 토출 위치 조정을 행하기 때문에, 액적의 토출 위치의 정확도가 매우 높다. 또한, 캐리지의 위치 맞춤 후에, 노즐 헤드의 토출 위치 조정을 행하기 때문에, 노즐 헤드의 조정 폭이 작으므로, 그 조정용의 기구가 소형이고, 그 조정용의 기구를 캐리지상에 탑재할 수 있다. 따라서, 정확도가 높은 토출 위치 조정을 확실히 행할 수 있다.
상기 제어부가, 상기 노즐 헤드의 복수의 토출 노즐을 거쳐서 토출된 상기 워크상의 기능액군의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 해당 기능액군의 기울기를 산출하고, 상기 기울기에 근거하여, 해당 노즐 헤드의 상기 수직선에 대한 기울기를 조정하더라도 좋다.
상기 제어부는, 상기 워크상의 소정의 마크의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여 기준선을 결정하고, 상기 기능액군의 기울기는, 상기 기준선에 대한 기울기이더라도 좋다.
상기 제어부는, 상기 기준선으로부터 상기 기능액군까지의 거리에 근거하여, 상기 노즐 헤드의 토출 타이밍을 제어하더라도 좋다.
상기 제어부는, 상기 캐리지의 위치 맞춤 및 상기 노즐 헤드의 상기 수직선에 대한 기울기 및 상기 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을, 상기 워크마다 행하더라도 좋다.
상기 제어부는, 상기 캐리지의 위치 맞춤을 소정 시간마다 또는 소정 시각에 행하고, 상기 노즐 헤드의 상기 수직선에 대한 기울기 및 상기 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을 상기 워크마다 행하더라도 좋다.
상기 캐리지의 이동 및/또는 회전을 행하는 위치 맞춤 기구를 더 구비하고, 상기 제어부는, 또한 상기 위치 맞춤 기구를 제어하는 것이고, 상기 캐리지의 복수의 상기 노즐 헤드로부터, 상기 워크상에 상기 기능액을 토출시키고, 상기 기능액의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 위치 맞춤 기구를 제어하여, 해당 캐리지의 위치 맞춤을 행하더라도 좋다.
상기 제어부는, 상기 노즐 헤드의 복수의 토출 노즐로부터 토출된 상기 워크상의 기능액군의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 해당 기능액군의 기울기를 산출하고, 상기 산출한 기울기의 평균치에 근거하여, 해당 캐리지의 위치 맞춤을 행하더라도 좋다.
상기 촬상부는, 상기 노즐 헤드의 상기 토출 노즐로부터 토출된, 상기 워크의 액티브 에리어 밖의 상기 기능액을 촬상하는 것이더라도 좋다.
상기 조정 기구는, 상기 탑재면과 평행한 제 1 방향으로 상기 노즐 헤드를 이동시키는 힘을 부여하는 제 1 위치 결정 기구와, 상기 탑재면과 평행하고 또한 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 노즐 헤드를 이동시킴과 아울러, 상기 탑재면의 수직선을 회전축으로 하여 시계방향 및 반시계방향으로 상기 노즐 헤드를 회전시키는 힘을 부여하는 제 2 위치 결정 기구와, 적어도, 상기 제 2 위치 결정 기구로부터의 힘에 의한, 상기 노즐 헤드의 상기 제 2 방향으로의 이동과, 상기 노즐 헤드의 시계방향 또는 반시계방향의 회전을 억제하는 제 3 위치 결정 기구를 갖는 것이더라도 좋다.
상기 제 3 위치 결정 기구는, 상기 제 2 방향으로 노즐 헤드를 이동시킴과 아울러, 상기 탑재면의 수직선을 회전축으로 하여 반시계방향 또는 시계방향으로 상기 노즐 헤드를 회전시키는 힘을 부여하더라도 좋다.
상기 캐리지는, 상기 노즐 헤드가 설치되고 해당 캐리지에 고정되는 베이스를 갖고, 상기 베이스는, 상기 제 2 방향 정측(正側)의 단면에 있어서의 소정의 부분에, 상기 제 2 방향을 따라 오목한 안쪽으로 좁아지는 형상의 제 1 오목부를 갖고, 상기 제 2 방향 정측의 단면에 있어서의 상기 제 1 오목부와 대향하는 부분으로부터 상기 제 1 방향에 관하여 이간한 부분에, 상기 제 2 방향을 따라 오목한 안쪽으로 좁아지는 형상의 제 2 오목부를 갖고, 상기 제 1 위치 결정 기구는, 상기 베이스의 상기 제 1 방향 정측의 단면에 상기 제 1 방향 정측으로부터 접촉하는 제 1 접촉 핀과, 상기 베이스의 상기 제 1 방향 부측(負側)의 단면에 있어서의 상기 제 1 접촉 핀과 대향하는 부분에 상기 제 1 방향 부측으로부터 접촉하는 제 2 접촉 핀을 갖고, 상기 제 2 위치 결정 기구는, 상기 베이스의 상기 제 1 오목부에 접촉하는 제 1 쐐기와, 상기 베이스의 상기 제 2 오목부에 접촉하는 제 2 쐐기를 갖고, 상기 제 3 위치 결정 기구는, 상기 베이스의 상기 제 2 방향 정측의 단면에 있어서의 상기 제 2 오목부와 대향하는 부분에 상기 제 2 방향 정측으로부터 접촉하는 제 3 접촉 핀과, 상기 베이스의 상기 제 2 방향 부측의 단면에 있어서의 상기 제 1 오목부와 대향하는 부분에 상기 제 2 방향 부측으로부터 접촉하는 제 4 접촉 핀을 갖더라도 좋다.
상기 제 1 쐐기와 접촉하는 상기 제 1 오목부에 있어서의 상기 베이스의 중앙 쪽의 면 및 상기 제 2 쐐기와 접촉하는 상기 제 2 오목부에 있어서의 상기 베이스의 중앙 쪽의 면은, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향 중 어느 방향에 대해서도 평행이 아니더라도 좋다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 워크를 주사시키고, 상기 워크상에 기능액을 토출하여 묘화하는 기능액 토출 장치의 액적 토출 위치 조정 방법으로서, 상기 워크에 상기 기능액을 토출하는 노즐 헤드가 탑재면에 복수 마련된 캐리지를, 상기 워크에 대하여 위치 맞춤하여 고정하는 캐리지 위치 맞춤 공정과, 위치 맞춤되어 고정된 상기 캐리지상의 상기 노즐 헤드로부터, 상기 워크상에 상기 기능액을 토출시키고, 상기 기능액을 촬상부에서 촬상하는 촬상 공정과, 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 캐리지에 상기 노즐 헤드마다 마련된 조정 기구를 제어하여, 상기 탑재면의 수직선에 대한 해당 노즐 헤드의 기울기를 조정함과 아울러, 상기 노즐 헤드의 토출 타이밍을 제어하여, 해당 노즐 헤드의 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을 행하는 토출 위치 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 워크에 기능액을 토출하는 노즐 헤드가 복수 마련된 캐리지를 구비한 기능액 토출 장치에 있어서, 기능액의 토출 위치/착탄 위치의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태와 관련되는 기능액 토출 장치의 일례의 구성의 개략을 나타내는 모식 측면도이다.
도 2는 도 1의 기능액 토출 장치의 모식 평면도이다.
도 3은 도 1의 기능액 토출 장치가 구비하는 캐리지의 구성의 개략을 나타내는 모식 평면도이다.
도 4는 도 1의 기능액 토출 장치가 구비하는 스테이지로서, 워크가 탑재된 상태인 것의 모식 평면도이다.
도 5는 도 4의 워크의 부분 A의 부분 확대도이다.
도 6은 노즐 헤드의 토출 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 노즐 헤드의 토출 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 노즐 헤드의 θ축 방향의 위치 맞춤의 구체적인 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 θ축 방향의 위치 맞춤 후의 노즐 헤드로부터 액적을 토출한 경우의 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 묘화 타이밍 데이터의 보정 후의 노즐 헤드로부터 액적을 토출한 경우의 모습을 나타내는 도면이다
도 11은 노즐 헤드의 조정 기구의 다른 예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 또, 이하에 나타내는 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 실시의 형태와 관련되는 기능액 토출 장치의 구성에 대하여, 도 1~도 5를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태와 관련되는 기능액 토출 장치의 일례의 구성의 개략을 나타내는 모식 측면도이다. 도 2는 도 1의 기능액 토출 장치의 모식 평면도이다. 도 3은 도 1의 기능액 토출 장치가 구비하는 캐리지의 구성의 개략을 나타내는 모식 평면도이다. 도 4는 도 1의 기능액 토출 장치가 구비하는 스테이지로서, 워크가 탑재된 상태인 것의 모식 평면도이다. 도 5는 도 4의 워크의 부분 A의 부분 확대도이다.
또, 이하에 있어서는, 워크의 주(主) 주사 방향을 X축 방향, 주 주사 방향에 직교하는 부(副) 주사 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향에 직교하는 연직 방향을 Z축 방향, Z축 방향 주위의 회동(回動) 방향을 θ 방향으로 한다.
기능액 토출 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 주 주사 방향(X축 방향)으로 연장되어, 워크 W를 주 주사 방향으로 이동시키는 X축 테이블(10)과, X축 테이블(10)을 걸치도록 가설되고, 부 주사 방향(Y축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 Y축 테이블(11, 11)을 갖고 있다. X축 테이블(10)의 상면에는, 한 쌍의 X축 가이드 레일(12, 12)이 X축 방향으로 연장되어 마련되고, 각 X축 가이드 레일(12)에는, X축 리니어 모터(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 각 Y축 테이블(11)의 상면에는, Y축 가이드 레일(13)이 Y축 방향으로 연장되어 마련되고, 해당 Y축 가이드 레일(13)에는, Y축 리니어 모터(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
한 쌍의 Y축 테이블(11, 11)에는, 캐리지 유닛(20)과 촬상 유닛(30)이 마련되어 있다. X축 테이블(10)상에는, 워크 스테이지(40)가 마련되어 있다. X축 테이블(10)의 바깥쪽(Y축 부방향(負方向) 쪽)으로서, 한 쌍의 Y축 테이블(11, 11)의 사이에는, 메인터넌스 유닛(50)이 마련되어 있다.
캐리지 유닛(20)은, Y축 테이블(11)에 있어서, 복수, 예컨대 10개 마련되어 있다. 각 캐리지 유닛(20)은, 캐리지 플레이트(21)와, 캐리지 회동 기구(22)와, 캐리지(23)와, 노즐 헤드(24)를 갖고 있다.
캐리지 플레이트(21)는, 금속제의 플레이트로 이루어지고, Y축 가이드 레일(13)에 설치되고, 해당 Y축 가이드 레일(13)에 마련된 Y축 리니어 모터에 의해 Y축 방향으로 이동이 자유롭게 되어 있다. 또, 복수의 캐리지 플레이트(21)를 일체로서 Y축 방향으로 이동시키는 것도 가능하다.
캐리지 플레이트(21)의 하면의 중앙에는, 캐리지 회동 기구(22)가 마련되고, 해당 캐리지 회동 기구(22)의 하단부에 캐리지(23)가 탈착이 자유롭게 설치되어 있다. 캐리지(23)는, 캐리지 회동 기구(22)에 의해 θ 방향으로 회동이 자유롭게 되어 있다.
캐리지(23)의 하면의 탑재면(23a)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 노즐 헤드(24)가 마련되어 있다. 노즐 헤드(24)는, 본 실시 형태의 설명을 용이하게 하기 위해, 6개만 나타내어지고 있지만, 실제로는 예컨대 12개 마련되어 있다. 6개의 노즐 헤드(24)는, Y 방향으로부터 보아서 서로 겹치는 일 없이 연속하고, X 방향으로부터 보아서 각 헤드(24)의 단부가 해당 헤드(24)에 인접하는 헤드(24)의 단부와 겹치도록, 아래쪽에서 볼 때 계단 형상으로 마련되어 있다.
또한, 노즐 헤드(24)는, 각각의 하면, 즉 노즐면에 복수(본 예에서는 10개)의 토출 노즐(24a)이 형성되어 있고, 해당 토출 노즐(24a)을 거쳐서 기능액을 토출한다. 토출 노즐(24a)은, Y축 방향을 따라 연속적으로 마련되어 있다.
또한, 각 노즐 헤드(24)의 Y축 방향 부측의 단부에 있어서의 X축 방향 부측의 측면에 대하여, 가압부(25)가 마련되어 있다. 또한, 각 노즐 헤드(24)의 Y축 방향 정측의 단면에 대하여 핀(26)이 마련되어 있다. 가압부(25)에서의 가압량을 변화시키는 것에 의해, 핀(26)을 중심으로 노즐 헤드(24)를 θ축 방향으로 회전시킬 수 있고, 즉, 캐리지(23)의 탑재면(23a)의 수직선에 대한 기울기를 조정할 수 있도록 되어 있다. 다시 말해, 캐리지(23)의 탑재면(23a)의 수직선에 대한 각 노즐 헤드(24)의 기울기를 조정하는 본 발명과 관련되는 「조정 기구」는 이들 가압부(25)와 핀(26)에 의해 구성된다.
각 노즐 헤드(24)의 가압부(25)에 대향하는 부분, 즉, 각 노즐 헤드(24)의 Y축 방향 부측의 단부에 있어서의 X축 방향 정측의 측면에 대하여, 해당 단부를 X축 방향 부측으로 움직이게 하는, 탄성 부재를 갖는 탄성 부여부를 마련하더라도 좋다. 또, 가압부(25)는 예컨대 피에조 소자로 구성할 수 있다. 또한, 핀(26)은, 노즐 헤드(24)를 회동 가능하게 지지하는 지지 부재이더라도 좋다.
그리고, 캐리지(23)의 하면에는 그 캐리지의 위치 결정을 위한 캐리지 기준 마크(27)가 마련되어 있다.
도 1 및 도 2의 설명으로 돌아간다.
촬상 유닛(30)은, 촬상부로서의 토출 검사 카메라(31)를 갖고 있다. 토출 검사 카메라(31)는, 캐리지(23)에 대하여 X축 정방향(正方向) 쪽에 배치되어 있다.
토출 검사 카메라(31)는, 워크 W를 촬상하고, 구체적으로는, 워크 W상에 검사 토출된 액적의 착탄 도트나 워크 W상의 후술하는 기준 마크를 촬상한다. 토출 검사 카메라(31)는, 예컨대 라인 센서이다. 토출 검사 카메라(31)는, 한 쌍의 Y축 테이블(11, 11) 중, X축 정방향 쪽의 Y축 테이블(11)의 측면에 마련된 베이스(32)에 지지되어 있다. 그리고, 토출 검사 카메라(31)의 직하에, 워크 스테이지(40)가 안내되었을 때, 토출 검사 카메라(31)는, 워크 스테이지(40)상의 워크 W에 착탄된 액적에 의한 패턴을 촬영할 수 있다.
또, 베이스(32)에 토출 검사 카메라(31)를 이동시키는 이동 기구를 마련하여, 토출 검사 카메라(31)를 Y축 방향으로 이동이 자유롭게 하더라도 좋다.
워크 스테이지(40)는, 예컨대 진공 흡착 스테이지이고, 워크 W를 흡착하여 탑재한다. 워크 스테이지(40)는, 해당 워크 스테이지(40)의 하면 쪽에 마련된 스테이지 회동 기구(41)에 의해, θ 방향으로 회동이 자유롭게 지지되어 있다. 또, Y축 테이블(11)의 X축 부방향 쪽으로서, 워크 스테이지(40)의 위쪽에는, 워크 스테이지(40)상의 워크 W의 얼라인먼트 마크를 촬상하는 워크 얼라인먼트 카메라(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 그리고, 워크 얼라인먼트 카메라로 촬상된 화상에 근거하여, 스테이지 회동 기구(41)에 의해, 워크 스테이지(40)에 탑재된 워크 W의 θ 방향의 위치가 보정된다.
또, 워크 얼라인먼트 카메라를 마련하지 않고서 토출 검사 카메라(31)를 이용하여 워크 W의 θ 방향의 위치를 보정하더라도 좋다.
워크 스테이지(40)와 스테이지 회동 기구(41)는, 스테이지 회동 기구(41)의 하면 쪽에 마련된 X축 슬라이더(42)에 지지되어 있다. X축 슬라이더(42)는, X축 가이드 레일(12)에 설치되고, 해당 X축 가이드 레일(12)에 마련된 X축 리니어 모터에 의해 X축 방향으로 이동이 자유롭게 되어 있다. 그리고, 워크 스테이지(40)(워크 W)도, X축 슬라이더(42)에 의해 X축 가이드 레일(12)을 따라 X축 방향으로 이동이 자유롭게 되어 있다.
워크 스테이지(40)상에 탑재되는 워크 W는, 예컨대 G8.5 유리 기판이다. 워크 W는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 묘화용의 기능액이 토출되는 6개의 액티브 에리어 W1이 지정되어 있고, 각 액티브 에리어 W1의 주위는, 적어도 묘화시에는 기능액이 토출되지 않는 더미 영역 W2로 되어 있다. 또한, 워크 W에는, 해당 워크 W의 θ 방향의 위치 조정을 위한 얼라인먼트 마크 W3이 마련되어 있다.
또한, 워크 W의 X 방향 정측으로서 Y 방향 부측의 액티브 에리어 W1의 주위의 더미 영역 W2에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 캐리지(23)의 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정을 위한 기준 마크 W4가 2개 형성되어 있다. 구체적으로는, 기준 마크 W4는, 해당 액티브 에리어 W1에 있어서의 X축 방향 정측의 단부의 주위의 더미 영역 W2에 2개 형성되고, 또한, 2개의 기준 마크 W4는 Y축 방향으로 정렬됨과 아울러 그 사이에 해당 액티브 에리어 W1을 두도록 마련되어 있다. 기준 마크 W4의 이용 방법에 대해서는 후술한다.
다시, 도 1 및 도 2의 설명으로 돌아간다.
메인터넌스 유닛(50)은, 노즐 헤드(24)의 메인터넌스를 행하고, 해당 노즐 헤드(24)의 토출 불량을 해소한다.
이상의 기능액 토출 장치(1)에는, 제어부(150)가 마련되어 있다. 제어부(150)는, 예컨대 컴퓨터이고, 데이터 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 데이터 저장부에는, 예컨대 워크 W에 토출되는 액적을 제어하고, 해당 워크 W에 소정의 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터(비트맵 데이터) 등이 저장되어 있다. 또한, 제어부(150)는, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기능액 토출 장치(1)에 있어서의 각종 처리를 제어하는 프로그램이나, 구동계의 동작을 제어하는 프로그램 등이 저장되어 있다.
또, 상기 데이터나 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉서블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷옵티컬 디스크(MO), 메모리카드 등의 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(150)에 인스톨된 것이더라도 좋다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 기능액 토출 장치(1)를 이용하여 행해지는 워크 W로의 묘화 처리에 대하여 간단하게 설명한다. 이하의 설명에서는, X축 테이블(10)상에 있어서, Y축 테이블(11)보다 X축 부방향 쪽의 에리어를 반입출 에리어 A1이라고 하고, 한 쌍의 Y축 테이블(11, 11)간의 에리어를 처리 에리어 A2라고 하고, Y축 테이블(11)보다 X축 정방향 쪽의 에리어를 대기 에리어 A3이라고 한다.
먼저, 반입출 에리어 A1에 워크 스테이지(40)를 배치하고, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 기능액 토출 장치(1)에 반입된 워크 W가 해당 워크 스테이지(40)에 탑재된다. 계속하여, 워크 얼라인먼트 카메라에 의해 워크 스테이지(40)상의 워크 W의 얼라인먼트 마크 W3이 촬상된다. 그리고, 해당 촬상된 화상에 근거하여, 스테이지 회동 기구(41)에 의해, 워크 스테이지(40)에 탑재된 워크 W의 θ 방향의 위치가 보정되어, 워크 W의 얼라인먼트가 행해진다(스텝 S1).
그 후, X축 슬라이더(42)에 의해, 워크 스테이지(40)를 반입출 에리어 A1로부터 처리 에리어 A2로 이동시킨다. 처리 에리어 A2에서는, 우선, 워크 W에 대하여, 노즐 헤드(24)의 토출 위치의 조정을 행하기 위한 패턴(위치 조정 패턴)이 묘화된다. 그리고, 이 위치 조정 패턴에 근거하는 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정을 행한 후, X축 슬라이더(42)에 의해 워크 W를 대기 에리어 A3 쪽으로 이동시키고, 워크 W로의 묘화 데이터에 근거하는 묘화를 개시시킨다. 그리고, 워크 W를 X축 방향으로 왕복 이동시킴과 아울러, 캐리지 유닛(20)을 적당히, Y축 방향으로 이동시켜, 묘화 데이터에 근거하는 소정의 패턴이 워크 W에 묘화된다(스텝 S2). 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정 방법에 대해서는 후술한다.
그 후, 워크 스테이지(40)를 대기 에리어 A3으로부터 반입출 에리어 A1로 이동시킨다. 워크 스테이지(40)가 반입출 에리어 A1로 이동하면, 묘화 처리가 종료된 워크 W가 기능액 토출 장치(1)로부터 반출된다(스텝 S3).
계속하여, 다음의 워크 W가 기능액 토출 장치(1)에 반입되어, 상술한 스텝 S1~S3이 반복된다.
이상과 같이 묘화를 행하는 기능액 토출 장치(1)에서는, 캐리지(23)의 위치 맞춤과, 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정의 양쪽을 행한다. 특히, 기능액 토출 장치(1)에서는, 캐리지(23)의 위치 맞춤 후, 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정을 행한다. 이들 위치 맞춤 및 토출 위치 조정에 대하여 이하 설명한다.
캐리지(23)의 위치 맞춤은, 이하와 같이 하여 행해진다. 즉, 워크 스테이지(40)에는, 캐리지(23)를 촬상하는 캐리지 얼라인먼트 카메라(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 기능액 토출 장치(1)는, 캐리지(23)의 하면의 캐리지 기준 마크(27)를 캐리지 얼라인먼트 카메라로 촬상한다. 그리고, 기능액 토출 장치(1)는, 촬상 결과에 근거하여, 캐리지 회동 기구(22)를 제어하여, 캐리지(23)를 회전시키고, 캐리지(23)의 θ 방향의 위치를 보정하여, 워크 스테이지(40), 즉 워크 W에 대한 캐리지(23)의 위치 맞춤을 행하고, 그 후 캐리지(23)를 고정한다. 이 위치 맞춤은, 예컨대, 기능액 토출 장치(1)의 기동시나 캐리지(23)의 교환시에 행할 수 있고, 또한, 24시간마다 등 소정 간격마다 행하더라도 좋고, 작업 개시시 등에 행하도록 하더라도 좋다. 또, 이 위치 맞춤은 캐리지(23)마다 행해진다.
도 6 및 도 7은 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정시에는, 우선, 기능액 토출 장치(1)는, 상술한 바와 같이 위치 맞춤된 캐리지(23)의 노즐 헤드(24)로부터, 도 6에 나타내는 바와 같이, 워크 W의 더미 영역 W2에 기능액의 액적을 토출시켜, 위치 맞춤용의 액적 패턴을 형성한다.
구체적으로는, 기능액 토출 장치(1)는, 위치 맞춤하여 고정한 캐리지(23)의 모든 노즐 헤드(24)의 모든 토출 노즐(24a)로부터 기능액을 토출하여, 노즐 헤드(24)마다, 위치 맞춤 패턴이 되는 액적군/기능액군 E를 워크 W의 더미 영역 W2에 형성한다. 또, 위치 맞춤용의 묘화 데이터는, 토출 노즐(24a)이 모두 소망하는 위치에 있으면 그 토출 노즐(24a)로부터 토출되는 모든 액적이 직선 형상으로 늘어서도록 하는 데이터이지만, 캐리지(23)에 대한 토출 노즐(24a)의 각도는 그 노즐(24a)마다 상이하기 때문에, 도면과 같이 토출 노즐(24a)로부터 실제로 토출되는 것은 직선 형상이 되지 않는다.
다음으로, 기능액 토출 장치(1)는, 워크 W상에 형성된 위치 맞춤용의 액적 패턴을 토출 검사 카메라(31)로 촬상한다. 이때, 토출 검사 카메라(31)로 워크 W상의 기준 마크 W4도 촬상한다.
그 다음에, 기능액 토출 장치(1)는, 토출 검사 카메라(31)에서의 촬상 결과에 근거하여, 각 노즐 헤드(24)에 대하여 마련된 가압부(25)를 제어하여, 캐리지(23)의 탑재면(23a)의 수직선에 대한 각 노즐 헤드(24)의 기울기의 조정, 즉, 각 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 위치 맞춤을 행한다. 또한, 기능액 토출 장치(1)는, 상기 촬상 결과에 근거하여, 각 노즐 헤드(24)로부터의 주 주사 방향, 즉 X축 방향과 관련되는 기능액의 토출 위치를 조정한다.
보다 구체적으로는, 기능액 토출 장치(1)(의 제어부(150))는, 촬상 결과에 근거하여, 노즐 헤드(24)마다, 도 7에 나타내는 바와 같이, 해당 헤드(24)로부터 토출된 액적군 E를 대표하는 선분 L을 작성한다. 이 선분 L의 작성에는 최소자승법에 의한 직선 근사를 사용할 수 있다. 또한, 기능액 토출 장치(1)는, 촬상 결과에 근거하여, 기준 마크 W4 사이의 선분(이하, 기준 선분) L0을 작성한다. 그리고, 기능액 토출 장치(1)는, 기준 선분 L0에 대한 각 액적군 E를 대표하는 선분 L의 각도를, 액적군 E마다, 즉 노즐 헤드(24)마다 산출한다. 또한, 기능액 토출 장치(1)는, 액적군 E마다, 그 액적군 E를 대표하는 선분 L로부터 기준 선분 L0까지의 거리 d를 산출한다. 이 거리 d는 예컨대, 해당하는 액적군 E를 구성하는 액적 중 핀(26)(도 3 참조) 쪽의 액적 E1로부터, 기준 선분 L0까지의 거리이고, 또한, 액적군 E를 대표하는 선분 L에 있어서의 상기 액적 E1에 가장 가까운 부분으로부터 상기 기준 선분 L0까지의 거리이더라도 좋다.
그리고, 기능액 토출 장치(1)는, 상기 선분 L의 각도의 산출 결과에 근거하여, 가압부(25)를 제어하여, 해당 선분 L이 대표하는 액적군 E에 대응하는 노즐 헤드(24)를 상기 각도만큼 회전시킨다.
도 8은 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 위치 맞춤의 구체적인 예를 나타내는 도면이다.
도 8(A) 및 (B)는 각각 θ축 방향의 위치 맞춤 전 및 후의 노즐 헤드(24)의 모습을 나타내고, 도 8(a) 및 (b)는 각각 도 8(A) 및 (B)의 노즐 헤드로부터 토출되는 액적군 E의 모습을 나타낸다. 또, 도면 중 가상선으로 나타내어진 L'는, 선분 L을 평행 이동한 것이다.
도 8(A)의 θ축 방향의 위치 맞춤 전의 노즐 헤드(24)로부터 도 8(a)의 액적군 E가 토출되었을 때, 기능액 토출 장치(1)는, 가압부(25)를 제어하여, 상기 액적군 E를 대표하는 선분 L의 기준 선분 L0에 대한 각도 α만큼 노즐 헤드(24)를 회전시켜, 도 8(B)와 같은 상태가 되도록 한다. 이것에 의해, 위치 맞춤 후의 노즐 헤드(24)로부터 토출한 액적군 E를, 즉 그 액적군 E를 대표하는 선분 L을, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 기준 선분 L0과 평행으로, 즉, 상기 액적군 E를 대표하는 선분 L의 기준 선분 L0에 대한 각도를 0°로 할 수 있다.
도 9는 θ축 방향의 위치 맞춤 후의 노즐 헤드(24)로부터 액적을 토출한 경우의 모습을 나타내는 도면이다. 또, 실제로는 θ축 방향의 위치 맞춤 후에 노즐 헤드(24)로부터 토출은 행하지 않는다.
각 노즐 헤드(24)에 대하여 상술한 θ축 방향의 위치 맞춤을 행함으로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 액적군 E를 대표하는 선분 L을 모두 기준 선분 L0에 대하여 평행으로 하는 것, 즉, 모든 노즐 헤드(24)에 대하여 그 노즐 헤드(24)로부터 토출하여 액적군 E를 기준 선분 L0에 대하여 평행으로 할 수 있다.
그러나, 위치 맞춤 후의 노즐 헤드(24)로부터 토출된 액적군 E를 대표하는 선분 L로부터 기준 선분 L0까지의 거리 d, 즉 주 주사 방향의 기능액의 토출 위치는 노즐 헤드(24)마다 상이하다. 따라서, 기능액 토출 장치(1)의 제어부(150)는, 액적군 E를 대표하는 선분 L로부터 기준 선분 L0까지의 거리 d에 근거하여, 그 거리 d가 되는 선분 L이 대표하는 액적군 E의 노즐 헤드(24)에 대하여, 묘화 타이밍 데이터를 보정한다. 거리 d가 소정치보다 크면, 묘화 타이밍이 느려지도록 묘화 타이밍 데이터를 보정하고, 거리 d가 소정치보다 작으면, 묘화 타이밍이 빨라지도록 묘화 타이밍 데이터를 보정한다. 이것에 의해, 노즐 헤드(24)의 주 주사 방향의 기능액의 토출 위치에 대해서도 조정할 수 있다.
도 10은 묘화 타이밍 데이터의 보정 후의 노즐 헤드(24)로부터 액적을 토출한 경우의 모습을 나타내는 도면이다. 또, 실제로는 묘화 타이밍 데이터의 보정 후에 노즐 헤드로부터 토출은 행하지 않는다.
각 노즐 헤드(24)에 대하여 묘화 타이밍, 즉 주 주사 방향의 기능액의 토출 위치의 보정을 행함으로써, 도 10에 나타내는 바와 같이, 노즐 헤드(24)군으로부터 직선 형상으로 액적을 토출할 수 있다.
묘화 타이밍 데이터 대신에 묘화 데이터 자체를 보정하도록 하더라도 좋다.
또, 어느 액적군이 어느 노즐 헤드(24)에 대응하는지는, 액적군 E의 형성 영역으로 결정할 수 있다. 또한, 위치 맞춤 패턴의 형성시, 노즐 헤드(24)마다 토출하는 기능액의 색을 상이하게 하고, 촬상된 액적군 E의 색에 근거하여, 어느 액적군 E가 어느 노즐 헤드(24)에 대응하는지를 판단하도록 하더라도 좋다.
이상과 같은 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정은, 워크마다 행해진다.
이상과 같이, 기능액 토출 장치(1)에서는, 노즐 헤드(24)마다 토출 위치 조정을 행하기 때문에, 액적의 토출 위치의 정확도가 매우 높다. 또한, 캐리지(23)의 위치 맞춤 후에, 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정을 행하기 때문에, 노즐 헤드(24)의 조정 폭이 작으므로, 그 조정용의 기구가 소형이고, 문제없이 캐리지(23)상에 탑재할 수 있다.
또, 부 주사 방향에 대해서는, θ축 방향이나 주 주사 방향에 비하여 토출 위치의 정확도가 요구되지 않기 때문에, 기능액 토출 장치(1)에서는 부 주사 방향의 토출 위치의 정확도는 기계적 설치 정밀도로 확보하고 있다.
또한, 기능액 토출 장치(1)에 있어서, 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정 후에 캐리지(23)의 위치 맞춤을 행하는 것이 아니라, 캐리지(23)의 위치 맞춤 후에 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정을 행하도록 한 것은 이하의 이유 때문이다. 즉, 전자의 경우, 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정에 의해 직선적으로 액적을 착탄시킬 수 있게 된다. 그러나, 캐리지(23)의 회전 기구의 회전 중심 위치가 정밀하게 캐리지(23)의 중심과 일치하지 않기 때문에, 노즐 헤드(24)의 조정 후에, 회전에 의해 캐리지(23)의 위치 맞춤을 행하면, 위치 맞춤 후의 액적은 직선이 되지 않는 경우가 있기 때문이다.
이상의 예에서는, 캐리지(23)의 위치 맞춤은, 캐리지(23)의 하면의 캐리지 기준 마크(27)를 기준으로 행하도록 하고 있었다.
그러나, 캐리지(23)의 위치 맞춤에 대해서도, 노즐 헤드(24)의 위치 맞춤과 마찬가지로, 액적을 토출한 것을 촬상하고, 촬상 결과에 근거하여, 캐리지 회동 기구(22)를 제어하여, 캐리지(23)의 θ축 방향의 위치 맞춤을 하도록 하더라도 좋다.
이 액적의 촬상 결과에 근거하는 캐리지의 위치 맞춤을 행할 때, 캐리지(23)의 위치 맞춤용의 액적과 노즐 헤드(24)의 위치 맞춤용의 액적은 동일한 것을 사용하더라도 좋다. 이 경우의 위치 맞춤의 순서는, 노즐 헤드(24)의 위치 맞춤 전에 우선 캐리지(23)의 위치 맞춤을 행하고, 그 후, 노즐 헤드(24)의 위치 맞춤을 행한다.
구체적으로는, 기능액 토출 장치(1)는, 촬상 결과에 근거하여, 노즐 헤드(24)마다, 해당 헤드(24)로부터 토출된 액적군 E를 대표하는 선분 L을 작성한다. 또한, 기능액 토출 장치(1)는, 선분 L0에 대한 각 액적군 E를 대표하는 선분 L의 각도를 액적군 E마다 산출한다. 그리고, 기능액 토출 장치(1)는, 상기 산출된 선분 L의 각도의 평균치를 산출하고, 그 평균치에 근거하여, 캐리지 회동 기구(22)를 제어하여, 캐리지(23)를 회전시킨다. 이것에 의해, 캐리지(23)의 θ축 방향의 위치 맞춤을 행할 수 있다.
또, 촬상 결과에 근거하여 캐리지(23)의 위치 맞춤을 행하는 경우는, 캐리지 기준 마크(27)를 이용하여 위치 맞춤을 행하는 경우와 마찬가지로, 기능액 토출 장치(1)의 기동시 등의 소정의 타이밍이나 소정 간격마다, 소정 시간에 행하더라도 좋고, 워크 W마다 행하더라도 좋다.
캐리지(23)의 위치 맞춤과 노즐 헤드(24)의 토출 위치의 조정의 양쪽을 워크 W마다 행하는 경우, 동일 워크 W의 동일 더미 영역 W2에 위치 맞춤용과 조정용의 양쪽의 액적을 토출하는 것이 곤란한 때는, 실제로 묘화하는 워크 W가 아닌, 묘화용과는 다른 워크 W에 위치 맞춤용의 액적을 토출하더라도 좋다.
또, 노즐 헤드(24)의 토출 위치 조정만을 촬상 결과에 근거하여 행하는 경우나, 촬상 결과에 근거하는 캐리어의 위치 맞춤을 워크 W마다가 아닌 소정의 타이밍 등에 행하는 경우도, 상기 다른 워크 W에 토출 위치 조정용 또는 위치 맞춤용의 액적을 토출하도록 하더라도 좋다.
도 11은 노즐 헤드의 조정 기구의 다른 예를 설명하는 도면이다.
본 예의 조정 기구는, 베이스(60)와, 접촉 핀(70X1, 70X2, 72Y1, 72Y2)과, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 갖는다.
베이스(60)는, 노즐 헤드(24)가 설치되는 것이고, 평면에서 볼 때 직사각형 형상을 갖는다. 베이스(60)에 대한 노즐 헤드(24)의 설치는, 예컨대, 노즐 헤드(24)의 노즐군(24ag)이 베이스(60)의 짧은 변을 따라 늘어서도록 행해진다. 또, 노즐 헤드(24)의 양측에는 베이스(60)로의 설치용의 리브(24b)가 마련되어 있고, 그 리브(24b)가 나사 등에 의해 베이스(60)에 고정되는 것에 의해, 노즐 헤드(24)가 베이스(60)에 설치된다.
접촉 핀(70X1, 70X2)은, 캐리지(23)의 탑재면(23a)과 평행한 제 1 방향(본 예에서는, X축 방향)으로 노즐 헤드(24)를 이동시키는 힘을 부여하는 「제 1 이동 기구」를 구성하는 것이다.
쐐기(71θ1, 71θ2)는, 캐리지(23)의 탑재면(23a)과 평행하고 또한 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향(본 예에서는, Y축 방향)으로 노즐 헤드(24)를 이동시킴과 아울러 캐리지(23)의 탑재면(23a)의 수직선을 회전축으로 하여 θ축 방향, 즉 시계방향 및 반시계방향으로(본 예에서는 반시계방향으로) 노즐 헤드(24)를 회전시키는 힘을 부여하는 「제 2 이동 기구」를 구성하는 것이다.
접촉 핀(72Y1, 72Y2)은, 쐐기(71θ1, 71θ2)로부터의 힘에 의한, 노즐 헤드(24)의 Y축 방향으로의 이동과, 노즐 헤드(24)의 시계방향의 회전을 억제하는 「제 3 위치 결정 기구」를 구성하는 것이다. 또한, 접촉 핀(72Y1, 72Y2)은, Y축 방향으로 노즐 헤드(24)를 이동시킴과 아울러, 캐리지(23)의 탑재면(23a)의 수직선을 회전축으로 하여 반시계방향으로 노즐 헤드(24)를 회전시키는 힘을 부여한다.
또한, 베이스(60)는, Y 방향 정측의 단면에 있어서의 소정의 부분(본 예에서는 X축 방향 부측의 단부)에, Y축 방향을 따라 오목한 안쪽으로 좁아지는 형상의 제 1 오목부(61)를 갖는다. 또, 안쪽으로 좁아진다는 것은, 안쪽으로 갈수록 좁아지는 것을 말한다. 또한, 베이스(60)는, Y축 방향 부측의 단면에 있어서의 제 1 오목부(61)와 대향하는 부분으로부터 제 1 방향에 관하여 이간한 부분(본 예에서 X축 방향 정측의 단부)에, Y축 방향을 따라 오목한 안쪽으로 좁아지는 형상의 제 2 오목부(62)를 갖는다.
또한, 접촉 핀(70X1)은, 베이스(60)의 X 방향 정측의 단면에 X 방향 정측으로부터 접촉하는 본 발명과 관련되는 「제 1 접촉 핀」에 상당한다. 또한, 접촉 핀(70X2)은, 베이스(60)의 X 방향 부측의 단면에 있어서의 접촉 핀(70X1)과 대향하는 부분에 X 방향 부측으로부터 접촉하는 본 발명과 관련되는 「제 2 접촉 핀」에 상당한다.
또한, 접촉 핀(72Y1)은, 베이스(60)의 Y축 방향 정측의 단면에 있어서의 제 2 오목부(62)와 대향하는 부분에 Y축 방향 정측으로부터 접촉하는 본 발명과 관련되는 「제 3 접촉 핀」에 상당한다. 접촉 핀(72Y2)은, 베이스(60)의 Y축 방향 부측의 단면에 있어서의 제 1 오목부(61)와 대향하는 부분에 Y축 방향 부측으로부터 접촉하는 본 발명과 관련되는 「제 4 접촉 핀」에 상당한다.
접촉 핀(70X1, 70X2, 72Y1, 72Y2)의 베이스(60)와의 접촉면은, 베이스(60) 방향으로 볼록한 곡면에 의해 형성되어 있다.
쐐기(71θ1)는, 제 1 오목부(61)에 접촉하는 본 발명과 관련되는 「제 1 쐐기」에 상당한다. 쐐기(71θ2)는, 베이스(60)의 제 2 오목부(62)에 접촉하는 본 발명과 관련되는 「제 2 쐐기」에 상당한다.
쐐기(71θ1)는, 제 1 오목부(61)에 대응한 형상을 갖지만, 그 선단이, 적어도 노즐 헤드(24)의 고정 미완료시에는 제 1 오목부(61)의 안쪽 단에 접촉하지 않는 형상을 갖는다. 마찬가지로, 쐐기(71θ2)는, 제 2 오목부(62)에 대응한 형상을 갖지만, 그 선단이, 적어도 노즐 헤드(24)의 고정 미완료시에는 제 2 오목부(62)의 안쪽 단에 접촉하지 않는 형상을 갖는다.
또한, 쐐기(71θ1) 및 쐐기(71θ2)는, 예컨대, 강성을 갖는 쐐기 본체(71a)에, 가요성을 갖는 가요부(71b)가 고정된 것이다. 쐐기 본체(71a)는 평면에서 볼 때 삼각형 형상을 갖고, 가요부(71b)는, 판 형상 부재를 대략 L자 형상 또는 대략 역 L자 형상을 이루도록 구부리는 것에 의해 형성된다. 또한, 쐐기 본체(71a)가 베이스(60)의 X축 방향에 있어서의 중앙 쪽에 위치하고, 가요부(71b)가 베이스(60)의 X축 방향에 있어서의 바깥쪽에 위치하도록, 쐐기 본체(71a)에 대하여 가요부(71b)가 고정된다.
접촉 핀(70X1, 70X2), 접촉 핀(72Y1, 72Y2), 쐐기(71θ1, 71θ2)의 베이스(60)와는 반대쪽의 면은, 예컨대 피에조 소자 등으로 이루어지는 가압부에 의해 가압되고 있다. 이 가압부로부터의 X축 방향의 힘으로 접촉 핀(70X1, 70X2)은 이동하고, 가압부로부터의 Y축 방향의 힘으로, 접촉 핀(72Y1, 72Y2), 쐐기(71θ1, 71θ2)는 이동한다.
상술한 바와 같은 쐐기(71θ1, 71θ2)가 접촉하는, 베이스(60)의 제 1 및 제 2 오목부(61, 62)는, 두 개의 사면(63, 64)을 갖는다. 베이스(60)에 있어서의 X축 방향 중앙 쪽의 사면(63)은, 쐐기 본체(71a)가 접촉하는 것이고, X축 방향 및 Y축 방향 중 어느 방향에 대해서도 평행이 아니다.
또한, 베이스(60)에 있어서의 X축 방향 바깥쪽의 사면(64)은, 사면(63)으로 향해서 돌출하는 볼록부(65)가 형성되어 있고, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 제 1 또는 제 2 오목부(61, 62)에 소정 깊이 이상 삽입했을 때에, 가요부(71b)가 휘게 되어 있다.
상술한 조정 기구를 이용한 노즐 헤드(24)의 위치 조정 방법의 일례를 설명한다.
(캐리지(23)의 위치 맞춤)
본 예의 노즐 헤드(24)의 위치 조정 방법에서는, 우선, 노즐 헤드(24)가 가고정된 캐리지(23)의 위치 맞춤을 행한다. 캐리지(23)의 위치 맞춤은, 예컨대, 전술한 바와 마찬가지로, 캐리지 기준 마크(27)에 근거하여 행해진다.
그리고, 위치 맞춤된 캐리지의 노즐 헤드(24)를 도시하지 않은 촬상 장치로 촬상하면서, 노즐 헤드(24) 각각의 위치 조정을 행한다. 이 노즐 헤드(24)를 촬상하는 촬상 장치는, 예컨대, 전술한 캐리지 얼라인먼트 카메라이더라도 좋다.
(X축 방향 개략 위치 결정)
우선, 노즐 헤드(24)를 촬상하면서, 접촉 핀(70X1, 70X2)을 이동시켜, 노즐 헤드(24)의 X축 방향의 개략 위치 결정을 행하고, 노즐군(24ag) 중 Y축 방향 정측의 노즐(24a)(이하, 노즐 NZ1) 및 Y축 방향 부측의 노즐(24a)(이하, 노즐 NZ2)의 X축 방향과 관련되는 위치가, 규정 위치로부터 ±3㎛ 이내가 되도록 한다. 구체적으로는, 노즐 NZ1의 X축 방향의 위치와 노즐 NZ2의 X축 방향의 위치의 차이가 3㎛ 이내가 되도록 한다.
(Y축 방향 개략 위치 결정)
그 다음에, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 이동시켜, 노즐 헤드(24)의 Y축 방향의 개략 위치 결정을 행하고, 노즐 NZ1과 노즐 NZ2의 Y축 방향과 관련되는 위치가, 규정 위치로부터 ±3㎛ 이내가 되도록 한다. Y축 방향과 관련되는 규정 위치의 기준에는, 예컨대, 캐리지(23)의 소정 위치에 형성된 마크나, 이미 위치 맞춤된 노즐 헤드(24)의 노즐(24a)을 이용할 수 있다. 또한, 이때에, 노즐 NZ1의 위치가, 노즐 NZ2의 위치보다 X축 방향 부측이 되도록 한다.
(접촉 핀(72Y1, 72Y2)의 이동)
그리고, 노즐 헤드(24)를 촬상하면서, 접촉 핀(72Y1, 72Y2)을 이동시켜, 베이스(60)에 접촉시킨다. 이때에도, 노즐 헤드(24)의 Y축 방향의 개략 위치 결정을 행하고, 노즐 NZ1과 노즐 NZ2의 Y축 방향과 관련되는 위치가, 규정 위치로부터 ±3㎛ 이내가 되도록 하고, 노즐 NZ1의 위치가, 노즐 NZ2의 위치보다 X축 방향 부측이 되도록 한다. 접촉 핀(72Y1, 72Y2)을 베이스(60)에 접촉시키는 것에 의해, 쐐기(71θ1, 71θ2)가 안쪽으로 밀어 넣어졌을 때에, 베이스(60)가 Y축 방향으로 움직이거나, 베이스(60)가 시계방향으로 회전하거나 하지 않게 한다.
(X축 방향 정밀 위치 결정)
다음으로, 노즐 헤드(24)를 촬상하면서, 접촉 핀(70X1, 70X2)을 이동시켜, 노즐 헤드(24)의 X축 방향의 정밀 위치 결정을 행하고, 노즐 NZ1과 노즐 NZ2의 X축 방향과 관련되는 위치가, 규정 위치로부터 ±1㎛ 이내가 되도록 한다.
(θ축 방향 개략 위치 결정)
그 다음에, 노즐 헤드(24)를 촬상하면서, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 이동시켜, 사면(63)에 가해지는 힘에 의해, 노즐 헤드(24)를 반시계방향으로 회전시켜, 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 개략 위치 결정을 행하고, 노즐 NZ1과 노즐 NZ2의 Y축 방향과 관련되는 위치가 규정 위치로부터 ±1㎛ 이내가 되도록 한다.
(Y축 방향 정밀 위치 결정)
다음으로, 노즐 헤드(24)를 촬상하면서, 접촉 핀(72Y1, 72Y2)을 이동시켜, 노즐 헤드(24)의 Y축 방향의 정밀 위치 결정을 행하고, 노즐 NZ1과 노즐 NZ2의 Y축 방향과 관련되는 위치가, 규정 위치로부터 ±0.5㎛ 이내가 되도록 한다.
(θ축 방향 정밀 위치 결정)
그리고, 노즐 헤드(24)를 촬상하면서, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 이동시켜, 사면(63)에 가해지는 힘에 의해, 노즐 헤드(24)를 반시계방향으로 회전시켜, 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 정밀 위치 결정을 행하고, 노즐 NZ1과 노즐 NZ2의 Y축 방향과 관련되는 위치가 규정 위치로부터 ±0.5㎛ 이내가 되도록 한다.
이것에 의해, 노즐 헤드(24) 자체의 촬상 결과에 근거하는 노즐 헤드(24)의 조정은 완료되지만, 이 상태에서도 노즐 헤드(24)로부터 토출된 액적군이 Y축 방향과 평행이 되지 않고, 추가적인 θ축 방향의 위치 맞춤이 필요한 경우가 있다. 이 경우는, 노즐 헤드(24)로부터, 워크 W의 더미 영역 W2에 기능액의 액적을 토출시켜, 추가적인 위치 맞춤용의 액적 패턴을 형성한다.
다음으로, 기능액 토출 장치(1)는, 워크 W상에 형성된 위치 맞춤용의 액적 패턴을 토출 검사 카메라(31)로 촬상한다. 그리고, 촬상 결과에 근거하여, 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 추가적인 위치 맞춤을 행한다. 예컨대, 노즐 헤드(24)를 반시계방향으로 더 회전시킬 필요가 있으면, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 제 1 및 제 2 오목부(61, 62)의 안쪽으로 이동시킨다. 또한, 노즐 헤드(24)를 시계방향으로 θ1° 회전시킬 필요가 있으면, 우선, 접촉 핀(72Y1, 72Y2)과 베이스(60)의 접촉을 해제하고, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 안쪽으로 이동시켜, 시계방향으로 θ2°(θ2>θ1) 회전시킨다. 그리고, 접촉 핀(72Y1, 72Y2)과 베이스(60)를 다시 접촉시키고 나서, 쐐기(71θ1, 71θ2)를 안쪽으로 이동시켜, 반시계방향으로 θ3(=θ2-θ1)° 회전시킨다.
이 액적의 촬상 결과에 근거하는, 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 추가적인 위치 맞춤은, 예컨대, 쐐기(71θ1, 71θ2)의 밀어 넣음 양과 베이스(60), 즉 노즐 헤드(24)의 회전각의 관계를 미리 기억하여 두고, 이 기억한 정보와 상기 촬상 결과에 근거하여, 자동적으로 행할 수 있다.
도 11의 조정 기구를 이용하는 것에 의해, 보다 정밀하게 노즐 헤드(24)의 θ축 방향의 위치 맞춤을 행할 수 있다.
또, 이상의 설명에서는, 도 11의 조정 기구를 이용하여, 노즐 헤드(24)를 조정하는 경우, 우선, 노즐 헤드(24) 자체의 촬상 결과에 근거하여 조정을 행하고 있었지만, 노즐 헤드(24) 자체의 촬상 결과에 근거하는 조정을 행하지 않고, 노즐 헤드(24)로부터의 액적의 촬상 결과에 근거하는 조정만을 행하더라도 좋다.
베이스(60), 쐐기 본체(71a), 가요부(71b), 접촉 핀(70X1, 70X2), 접촉 핀(72Y1, 72Y2)은, 예컨대 스테인리스 재료나 니켈 재료를 이용하여 형성된다. 베이스(60)에 있어서의 쐐기 본체(71a) 및 가요부(71b), 접촉 핀(70X1, 70X2), 접촉 핀(72Y1, 72Y2)과의 접촉면이나, 쐐기 본체(71a), 가요부(71b), 접촉 핀(70X1, 70X2), 접촉 핀(72Y1, 72Y2)에 있어서의 베이스(60)와의 접촉면은, 테플론(등록상표) 코팅이나 질화 코팅 등의 표면 처리가 행해져 있는 것이 바람직하다. 베이스(60)의 슬라이딩에 의해 파티클이 발생하지 않도록 하기 위해서이다.
이상과 같이 구성된 기능액 토출 장치(1)는, 일본 특허 공개 2016-77966호 공보에 기재된, 유기 발광 다이오드의 유기 EL층을 형성하는 기판 처리 시스템에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 그 기판 처리 시스템의 도포 장치에 기능액 토출 장치(1)를 적용할 수 있다.
본 발명은 기판상에 기능액을 도포하는 기술에 유용하다.
1 : 기능액 토출 장치
150 : 제어부
22 : 캐리지 회동 기구
23 : 캐리지
24 : 노즐 헤드
24a : 토출 노즐
25 : 가압부
26 : 핀
27 : 캐리지 기준 마크
31 : 토출 검사 카메라
60 : 베이스
61 : 제 1 오목부
62 : 제 2 오목부
70X1, 70X2 : 접촉 핀
72Y1, 72Y2 : 접촉 핀
71θ1, 71θ1 : 쐐기

Claims (14)

  1. 워크를 주사시키고, 상기 워크상에 기능액을 토출하여 묘화하는 기능액 토출 장치로서,
    복수의 토출 노즐을 거쳐서 상기 워크에 상기 기능액을 토출하는 노즐 헤드가 복수 마련된 탑재면을 가짐과 아울러, 적어도 상기 탑재면의 수직선에 대한 상기 노즐 헤드의 기울기를 조정하는 조정 기구를 상기 복수의 노즐 헤드마다 각각 갖는 캐리지와,
    적어도 상기 워크상의 액적을 촬상하는 촬상부와,
    상기 복수의 노즐 헤드마다, 상기 조정 기구 및 토출 타이밍을 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 워크에 대하여 위치 맞춤되어 고정된 캐리지의 상기 복수의 노즐 헤드로부터, 상기 워크상에 상기 기능액을 토출시키고, 상기 기능액의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 복수의 노즐 헤드의 각각의 조정 기구 및 토출 타이밍을 제어하여, 상기 복수의 노즐 헤드 각각의, 상기 수직선에 대한 기울기 및 상기 워크의 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을 행하는
    것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 노즐 헤드의 복수의 토출 노즐을 거쳐서 토출된 상기 워크상의 기능액군의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 기능액군의 기울기를 산출하고, 상기 기울기에 근거하여, 상기 노즐 헤드의 상기 수직선에 대한 기울기를 조정하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 워크상의 소정의 마크의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여 기준선을 결정하고,
    상기 기능액군의 기울기는, 상기 기준선에 대한 기울기인
    것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기준선으로부터 상기 기능액군까지의 거리에 근거하여, 상기 노즐 헤드의 토출 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 캐리지의 위치 맞춤 및 상기 노즐 헤드의 상기 수직선에 대한 기울기 및 상기 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을, 상기 워크마다 행하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 캐리지의 위치 맞춤을 소정 시간마다 또는 소정 시각에 행하고, 상기 노즐 헤드의 상기 수직선에 대한 기울기 및 상기 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을 상기 워크마다 행하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리지의 이동 및/또는 회전을 행하는 위치 맞춤 기구를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 위치 맞춤 기구를 더 제어하는 것이고, 상기 캐리지의 복수의 상기 노즐 헤드로부터, 상기 워크상에 상기 기능액을 토출시키고, 상기 기능액의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 위치 맞춤 기구를 제어하여, 상기 캐리지의 위치 맞춤을 행하는
    것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.

  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 노즐 헤드의 복수의 토출 노즐로부터 토출된 상기 워크상의 기능액군의 상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 기능액군의 기울기를 산출하고, 상기 산출한 기울기의 평균치에 근거하여, 상기 캐리지의 위치 맞춤을 행하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상부는, 상기 노즐 헤드의 상기 토출 노즐로부터 토출된, 상기 워크의 액티브 에리어 밖의 상기 기능액을 촬상하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 기구는,
    상기 탑재면과 평행한 제 1 방향으로 상기 노즐 헤드를 이동시키는 힘을 부여하는 제 1 위치 결정 기구와,
    상기 탑재면과 평행하고 또한 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 노즐 헤드를 이동시킴과 아울러, 상기 탑재면의 수직선을 회전축으로 하여 시계방향 및 반시계방향으로 상기 노즐 헤드를 회전시키는 힘을 부여하는 제 2 위치 결정 기구와,
    적어도, 상기 제 2 위치 결정 기구로부터의 힘에 의한, 상기 노즐 헤드의 상기 제 2 방향으로의 이동과, 상기 노즐 헤드의 시계방향 또는 반시계방향의 회전을 억제하는 제 3 위치 결정 기구
    를 갖는
    것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 위치 결정 기구는, 상기 제 2 방향으로 노즐 헤드를 이동시킴과 아울러, 상기 탑재면의 수직선을 회전축으로 하여 반시계방향 또는 시계방향으로 상기 노즐 헤드를 회전시키는 힘을 부여하는 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐리지는, 상기 노즐 헤드가 설치되고 상기 캐리지에 고정되는 베이스를 갖고,
    상기 베이스는, 상기 제 2 방향 정측(正側)의 단면에 있어서의 소정의 부분에, 상기 제 2 방향을 따라 오목한 안쪽으로 좁아지는 형상의 제 1 오목부를 갖고, 상기 제 2 방향 정측의 단면에 있어서의 상기 제 1 오목부와 대향하는 부분으로부터 상기 제 1 방향에 관하여 이간한 부분에, 상기 제 2 방향을 따라 오목한 안쪽으로 좁아지는 형상의 제 2 오목부를 갖고,
    상기 제 1 위치 결정 기구는, 상기 베이스의 상기 제 1 방향 정측의 단면에 상기 제 1 방향 정측으로부터 접촉하는 제 1 접촉 핀과, 상기 베이스의 상기 제 1 방향 부측(負側)의 단면에 있어서의 상기 제 1 접촉 핀과 대향하는 부분에 상기 제 1 방향 부측으로부터 접촉하는 제 2 접촉 핀을 갖고,
    상기 제 2 위치 결정 기구는, 상기 베이스의 상기 제 1 오목부에 접촉하는 제 1 쐐기와, 상기 베이스의 상기 제 2 오목부에 접촉하는 제 2 쐐기를 갖고,
    상기 제 3 위치 결정 기구는, 상기 베이스의 상기 제 2 방향 정측의 단면에 있어서의 상기 제 2 오목부와 대향하는 부분에 상기 제 2 방향 정측으로부터 접촉하는 제 3 접촉 핀과, 상기 베이스의 상기 제 2 방향 부측의 단면에 있어서의 상기 제 1 오목부와 대향하는 부분에 상기 제 2 방향 부측으로부터 접촉하는 제 4 접촉 핀을 갖는
    것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 쐐기와 접촉하는 상기 제 1 오목부에 있어서의 상기 베이스의 중앙 쪽의 면 및 상기 제 2 쐐기와 접촉하는 상기 제 2 오목부에 있어서의 상기 베이스의 중앙 쪽의 면은, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향 중 어느 방향에 대해서도 평행이 아닌 것을 특징으로 하는 기능액 토출 장치.
  14. 워크를 주사시키고, 상기 워크상에 기능액을 토출하여 묘화하는 기능액 토출 장치의 액적 토출 위치 조정 방법으로서,
    상기 워크에 상기 기능액을 토출하는 노즐 헤드가 탑재면에 복수 마련된 캐리지를, 상기 워크에 대하여 위치 맞춤하여 고정하는 캐리지 위치 맞춤 공정과,
    위치 맞춤되어 고정된 상기 캐리지상의 상기 복수의 노즐 헤드로부터, 상기 워크상에 상기 기능액을 토출시키고, 상기 기능액을 촬상부에서 촬상하는 촬상 공정과,
    상기 촬상부에서의 촬상 결과에 근거하여, 상기 캐리지에 상기 복수의 노즐 헤드마다 마련된 각각의 조정 기구를 제어하여, 상기 탑재면의 수직선에 대한 상기 복수의 노즐 헤드 각각의 기울기를 조정함과 아울러, 상기 복수의 노즐 헤드 각각의 토출 타이밍을 제어하여, 상기 복수의 노즐 헤드 각각의 주사 방향과 관련되는 상기 기능액의 토출 위치의 조정을 행하는 토출 위치 조정 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 위치 조정 방법.
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