JP5958012B2 - 液滴吐出装置および液滴吐出装置の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置に関する。

従来より、例えば、特許文献１に記載されているように、流体を液滴として噴射可能な液滴吐出ヘッドを備え、この液滴吐出ヘッドから各種の流体（以下、インクという）を記録媒体に向けて吐出することにより描画を行なう液滴吐出装置が広く用いられている。液滴吐出装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式の吐出ヘッド（記録ヘッド）を備え、この吐出ヘッドのノズルから流体状のインクを印刷用紙等に向けて吐出・着弾させてドットを形成することで描画（印刷）を行うインクジェット式プリンター等の画像記録装置がある。ここで、印刷の時に吐出ヘッドから吐出したインク液滴の抜けや曲がりのない所望の描画を行うためには定期的に描画状態を検査することが必要であり、吐出したインクの液滴をストロボ等を用いて直接計測する方法と、検査用記録媒体に印刷したインクの液滴を計測する方法とが知られている。

特開２００３−８０６８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の印刷装置では、通常の印刷記録媒体は白色の紙や樹脂フィルムが用いられるため、白色のＵＶインクを白色の記録媒体に印字した結果を画像で検出することが難しいという課題があった。

［適用例１］本適用例に係る液滴吐出装置は、液状体を記録媒体にむけて吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドを保持するヘッド保持部材と、描画対象となる前記記録媒体としての描画用記録媒体を保持する描画領域と、吐出状態を検査するために前記液状体を吐出する前記記録媒体としての検査用記録媒体を保持する検査領域と、を有し、前記ヘッド保持部材と前記描画領域との位置を相対的に変化させながら前記吐出ヘッドから前記描画用記録媒体に前記液状体の液滴を塗布することにより所望の描画をおこなう液滴吐出装置において、前記検査領域の前記検査用記録媒体を保持する側の表面の反射率が、前記液状体の反射率よりも高いことを特徴とする。

本適用例によれば、液滴吐出装置の検査領域の記録媒体を保持する表面の反射率が、液状体の反射率よりも高いことにより、両者を画像認識する際に、上部からの照明照射での光の反射と吸収の差を大きくすることが可能となるためを液状体の形状画像を容易に認識することができるようになる。

［適用例２］上記適用例に係る液滴吐出装置において、前記検査領域と前記描画領域とは同一移動軸上に配置された別体のテーブルであることを特徴とする。

本適用例によれば、液滴吐出装置の検査領域と描画領域とは同一移動軸上に配置された別体のテーブルであることにより、両者の材質や表面状態（表面粗さ、光沢、反射率など）をそれぞれ所望な状態となるように任意に変更することができる。

［適用例３］上記適用例に係る液滴吐出装置において、前記検査用記録媒体は、透明な基材の表層に受容層が積層された基板であることを特徴とする。

本適用例によれば、液滴吐出装置の検査用透明印刷媒体は、透明な基材の表層に受容層が積層された基板であることにより、上部からの照明照射での検査領域の記録媒体を保持する表面の反射率の低下を抑えることができ、表面と液滴の反射率の差を大きくすることができる。

［適用例４］上記適用例に係る液滴吐出装置において、前記検査領域の表面が研削面であり、表面粗さがＲａ０．８〜１．６であることを特徴とする。

本適用例によれば、液滴吐出装置の検査領域の表面が研削面であり、表面粗さがＲａ０．８〜１．６であることにより、上部からの照明照射での反射率を高くすることができる。

［適用例５］上記適用例に係る液滴吐出装置において、前記液状体の反射率は、前記記録媒体上における前記液状体の平均反射率であることを特徴とする。

本適用例によれば、液滴吐出装置の液状体の反射率は、記録媒体上における液状体の平均反射率であることになり、受容層が無い場合の液状体が半円状に形成された時の形状誤差による反射率のバラつきを受け難くすることができる。

マーキングシステムの一実施形態の概略構成を模式的に示す説明図。 描画用記録媒体としてのサブストレート基板の概略構成を示す斜視図。 マーキングシステムのマーキング装置の概略構成を示す平面図。 液滴吐出装置としてのマーキング部の概略構成を示す斜視図。 マーキング装置の吐出ヘッドの概略構成を説明する断面図。 マーキング装置の吐出ヘッドの要部構成を説明する断面図。 マーキング装置の動作を説明するためのフローチャートである。 検査用記録媒体の一実施形態を模式的に示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線断面図。

以下、本発明に係る液滴吐出装置の最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。本実施形態では液滴吐出装置として、半導体装置製造用のサブストレート基板（基板）の不良箇所へのマーキングするマーキング装置に適用した例について説明する。また、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を見やすくするために、構造の寸法や縮尺を実際の構造と適宜異ならせて図示する。

先ず、液滴吐出装置としてのマーキング装置を含むマーキングシステムの概略構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態のマーキングシステムの概略構成を模式的に示す説明図である。
図１において、マーキングシステム５００は、基板の不良箇所にマーキングするマーク形状及びマーク座標を含む入力データを入力する入力部１と、入力データから画像データを作成し、該画像データから記録データを生成する制御部２と、記録データに基づいて描画用記録媒体としてのサブストレート基板（不図示）の対応する不良箇所へノズルからインク滴を吐出してマーキングを行う液滴吐出装置としてのマーキング装置３と、を具備している。

まず、マーキング動作に先だって、図示しない検査装置（導通検査、画像検査、その他の機能検査を含む装置）によりサブストレート基板の検査が行われ、その検査結果に基づいてサブストレート基板の不良箇所がモニター画面に出力される。この検査結果の出力画面をもとに作業者がサブストレート基板を目視により確認しながらマーキング装置３への入力動作が行われる。入力部１は、サブストレート基板上の個々のＩＣチップの不良箇所にマーキングするマーク形状及びマーク座標を含む入力データを入力する。

図２はサブストレート基板Ｐの概略構成を示す斜視図である。図２に示されるように、サブストレート基板Ｐは複数のＩＣチップ１５を含み、後に行われるダイシング加工により複数のＩＣチップ１５に個片化されるものである。図２においてはマーキング装置３によって様々なマーキングが施されたものを図示している。

上記入力部１としては、例えば液晶タブレット又はイメージスキャナーが好適に用いられる。液晶タブレットは、後述するようにモニター画面への押圧によりマーク形状やマーク座標等の位置データが直接入力でき、入力された画像を出力できるようになっている。

上述した入力部１より入力データが送信されると、制御部２は入力データからマーク画像データ（ビットマップファイル）を作成し、該マーク画像データ（ビットマップファイル）から記録データを生成する。制御部２としては例えばパーソナルコンピューター（ＰＣ）が用いられ、キーボードやマウスなどの入力部、コンピューターによる演算処理や制御命令を出力するＣＰＵ、制御プログラムを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリアやデータの一時記憶を行うＲＡＭ等のメモリー、ディスプレイ等が設けられている。

制御部２は、マーク形状及びマーク座標を含む画像データから記録データを生成し、マーキング装置３へ出力する。具体的には、サブストレート基板Ｐの不良チップにマーキングするマーク形状やマーク座標が各々通信ケーブルを通じて送信され、各データをもとに指定位置にマーキングするビットマップファイルが作成される。ビットマップファイルは、アプリケーションソフトに基づいて作成される。

また、制御部２は、ビットマップファイルをドライバーソフトに基づいてプリント用のデータ構造にフォーマット変換し、該記録データ（ノズルデータ）が通信ケーブル（ＵＳＢコード）を通じてマーキング装置３へ送信される。マーキング装置３は制御部２より出力された記録データ（ノズルデータ）に基づいてサブストレート基板Ｐを構成するＩＣチップ１５のうち対応する不良チップへインクジェットヘッドのノズルからインク滴を吐出してマーキングを行うようになっている。なお、マーキング装置３は各ＩＣチップ１５に対する個別情報（型番、製造日時等）を記録することもできる。

次に、マーキング装置３の構成について説明する。図３はマーキング装置３の概略構成を示す平面図である。
図３に示されるように、マーキング装置３は、サブストレート基板Ｐが収容されたマガジンを搬入するための搬入部（基板搬入部）４と、サブストレート基板Ｐの個々のＩＣチップに対して所定の前処理を行う前処理ユニット５と、前処理が施されたサブストレート基板Ｐに対して吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）６０からインク滴を吐出してマーキングする液滴吐出装置としてのマーキング部（液滴吐出部）６と、マーキング後のサブストレート基板Ｐに対して所定の後処理を行う後処理ユニット７と、前処理ユニット５と後処理ユニット７との間にてサブストレート基板Ｐを搬送する基板搬送アーム８と、後処理を施したサブストレート基板Ｐを収容したマガジンを搬出するための搬出部（基板搬出部）９と、を備え、これら搬入部４、前処理ユニット５、マーキング部６、後処理ユニット７、基板搬送アーム８、搬出部９は、その外周部が装置本体３ａによって囲まれた状態となっている。すなわち、本実施形態においては、マーキング装置３の平面視した際における形状が矩形状となっている。なお、装置本体３ａには、内部にアクセス可能な不図示の出入口が設けられている。

前処理ユニット５は、マーキング装置３を同図中−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって視た場合（以下、装置本体３ａを正面側から視た場合と称す）、左側に配置されている。また、マーキング装置３を正面から視て右側には、後処理ユニット７が配置されており、これら前処理ユニット５及び後処理ユニット７はマーキング部６を挟むように互いが対向した状態に配置されている。

このように前処理ユニット５及び後処理ユニット７の長辺方向を装置本体３ａの奥行き方向に沿って配置することで、装置本体３ａの正面側における横幅の寸法を押さえることが可能となっている。

前処理ユニット５は、後述するインクジェットプロセスによりサブストレート基板Ｐに行われるマーキングの密着性を高めるための粗面化処理（前処理）を行う処理部（不図示）を有している。処理部としては、例えば水素バーナー、エキシマレーザー、プラズマ放電部、コロナ放電部等を例示できる。水素バーナーを用いる場合、サブストレート基板Ｐ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、サブストレート基板Ｐ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、サブストレート基板Ｐの表面を機械的に削ることで粗面化することができる。

後処理ユニット７０は、後述するようにマーキング部６により紫外線硬化型インクによってサブストレート基板Ｐに施されたマーキングを本硬化させるための本硬化処理（後処理）を行うためのものである。後処理ユニット７０は、例えば、図示しない処理チャンバー、該処理チャンバー内に収容され、サブストレート基板Ｐを搬送する搬送部、該搬送部上を搬送されるサブストレート基板Ｐに対して紫外線を照射するランプユニットを備えている。搬送部としては例えばベルトコンベアを例示することができる。ランプユニットは、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアーク灯、ケミカルランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等のランプを含む。

次に、液滴吐出装置としてのマーキング部６について、図面に沿って説明する。図４は、本実施形態のマーキング部６の概略構成を示す斜視図である。
図４に示されるようにマーキング部６は、吐出ヘッド６０（液滴吐出ヘッド）を備えたヘッドユニット６５を保持するヘッド保持部材としてのキャリッジ６９と、該キャリッジ６９を往復移動させるヘッドユニット移動機構６２と、吐出ヘッド６０のヘッドユニット６５を用いたマーキング処理を行うための印刷テーブル６ａと、印刷状態の検査を行うための検査テーブル６ｂと、印刷テーブル６ａおよび検査テーブル６ｂを往復移動させる基板移動機構１３０と、印刷テーブル６ａまたは検査テーブル６ｂ上の基板（サブストレート基板Ｐ）などの記録媒体の画像を取り込むカメラ１７ａ、および、該カメラ１７ａを往復移動させるカメラ移動機構１７ｂを有するカメラ部１７と、を含むものである。
また、キャリッジ６９には、ヘッドユニット６５と、紫外線照射手段としての照射装置９５と、が設けられている。

マーキング部６では、ヘッドユニット６５を保持するキャリッジ６９と記録媒体としてのサブストレート基板Ｐとの平面視での相対位置を変化させつつ、ヘッドユニット６５の吐出ヘッド６０から液状体を液滴として吐出させることによって、サブストレート基板Ｐに液状体で所望のパターンを描画することができる。なお、図中のＹ方向はヘッドユニット６５の移動方向（副走査方向）を示し、Ｘ方向は平面視でＹ方向とは直交する方向（主走査方向）を示している。また、Ｘ方向及びＹ方向によって規定されるＸＹ平面と直交する方向は、Ｚ方向として規定される。

基板移動機構１３０は、ベース２１と、ガイドレール２３ａ，２３ｂと、印刷テーブル６ａと、検査テーブル６ｂと、を有している。基板移動機構１３０は、Ｘ方向へサブストレート基板Ｐを搬送する。これにより、基板移動機構１３０は、ヘッドユニット６５に対して相対的にサブストレート基板Ｐを移動させる。なお、基板移動機構１３０によりサブストレート基板Ｐを搬送する代わりに、ヘッドユニット６５を、サブストレート基板Ｐに対してＸ方向へ移動させる構成としてもよい。

印刷テーブル６ａは、サブストレート基板Ｐを載置する基板載置面１６ａを有している。
基板載置面１６ａは、装置内搬送時または、取扱いの影響にて帯電したサブストレート基板Ｐからの放電を緩やかにするために特殊な表面処理を施され、これにより、サブストレート基板Ｐに実装されているＩＣチップが静電破壊しないようにしている。
一方、検査テーブル６ｂは、検査用記録媒体を載置する基板載置面１６ｂを有している。この基板載置面１６ｂは、描画に用いるインクのインク滴の反射率よりも高い反射率の表面状態になるように、加工面粗さや表面処理方法を規定して表面処理されている。さらに具体的には、検査テーブル６ｂの基板載置面１６ｂの表面は研削面であって、その表面粗さがＲａ０．８〜１．６であることが好ましい。このようにすることにより、インク滴と検査テーブル表面状態の反射率の差異が広がることによってインク滴を画像認識し易くなり、画像処理などによる検査の精度を向上させることができる。
なお、印刷テーブル６ａおよび検査テーブル６ｂは、ヘッドユニット移動機構６２による吐出ヘッド６０の移動方向と直交するＸ方向に沿って移動可能となっている。

ヘッドユニット移動機構６２は、２つの支持部材６３間に掛け渡されるように設けられる本体部６４と、本体部６４の幅方向に架設されたガイド部６６と、を有している。
ヘッドユニット移動機構６２は、図４に示すように、本体部６４と、ガイド部６６と、を有している。
本体部６４は、Ｙ方向に延在しており、基板移動機構１３０をＸ方向にまたいでいる。本体部６４は、印刷テーブル６ａ（および、検査テーブル６ｂ）のベース２１側とは反対側で、基板移動機構１３０に対向している。本体部６４は、一対の支持部材６３によって支持されている。一対の支持部材６３は、ベース２１を挟んでＹ方向に互いに対峙する位置に設けられている。
支持部材６３は、それぞれ、印刷テーブル６ａ（および、検査テーブル６ｂ）よりもＺ方向の上方に突出している。これにより、本体部６４と印刷テーブル６ａ（および、検査テーブル６ｂ）との間には、隙間が保たれている。

ガイド部６６は、本体部６４のベース２１側に設けられている。ガイド部６６は、Ｙ方向に沿って延在しており、本体部６４のＹ方向における幅にわたって設けられている。
前述したキャリッジ６９は、ガイド部６６に支持されている。キャリッジ６９がガイド部６６に支持された状態において、キャリッジ６９に支持されたヘッドユニット６５が保持する吐出ヘッド６０のノズル面１４７Ａが、Ｚ方向において印刷テーブル６ａ（および、検査テーブル６ｂ）側に向いている。キャリッジ６９は、ガイド部６６によってＹ方向に沿って案内され、Ｙ方向に往復動可能な状態でガイド部６６に支持されている。なお、平面視で、吐出ヘッド６０が印刷テーブル６ａ（または、検査テーブル６ｂ）に重なっている状態において、ノズル面１４７Ａと印刷テーブル６ａ（または、検査テーブル６ｂ）の基板載置面１６ａ（または、基板載置面１６ｂ）とは、互いに隙間を保った状態で対向する。

キャリッジ６９は、ヘッドユニット移動機構６２及び動力源（不図示）によって、Ｙ方向に往復動可能に構成されている。ヘッドユニット移動機構６２としては、例えば、ボールねじとボールナットとを組み合わせた機構や、リニアガイド機構などが採用され得る。また、本実施形態では、キャリッジ６９をＹ方向に沿って移動させるための動力源として、図示しないキャリッジ搬送モーターが採用されている。キャリッジ搬送モーターとしては、ステッピングモーター、サーポモーター、リニアモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
キャリッジ搬送モーターからの動力は、ヘッドユニット移動機構６２を介してキャリッジ６９に伝達される。これにより、キャリッジ６９は、ガイド部６６に沿って、すなわちＹ方向に沿って往復移動することができる。つまり、ヘッドユニット移動機構６２は、キャリッジ６９に支持されたヘッドユニット６５を、Ｙ方向に沿って往復移動させることができる。
上記の構成を有するマーキング部６では、吐出ヘッド６０をサブストレート基板Ｐ（または、検査用基板Ｐ´）に対向させた状態で、吐出ヘッド６０とサブストレート基板Ｐ（または、検査用基板Ｐ´）とを相対的に往復移動させながら、吐出ヘッド６０からインクの液滴を吐出させることによって、サブストレート基板Ｐへのパターンの記録（描画）、または、検査用基板Ｐ´への検査用のテスト印刷が行われる。

カメラ１７ａとカメラ移動機構１７ｂとを有するカメラ部１７は、Ｙ方向に往復可能な状態でカメラガイド部６７に支持されている。
カメラガイド部６７は、ヘッドユニット移動機構６２の本体部６４のＹ方向に延在している。カメラ１７ａを保持するカメラ移動機構１７ｂは、カメラガイド部６７に支持されている。カメラ移動機構１７ｂがカメラガイド部６７に支持された状態において、カメラ１７ａの画像取り込みレンズ（不図示）が、Ｚ方向において印刷テーブル６ａ（および、検査テーブル６ｂ）側に向いている。カメラ１７ａは、カメラガイド部６７によってＹ方向に沿って案内され、Ｙ方向に往復動可能な状態でカメラガイド部６７に支持されている。
カメラ１７ａは、カメラガイド部６７によるカメラ１７ａ自体のＹ方向の移動と、基板移動機構１３０による印刷テーブル６ａおよび検査テーブル６ｂのＸ方向の移動との相対移動により、印刷テーブル６ａ上のサブストレート基板Ｐ、または、検査テーブル６ｂ上の検査用基板Ｐ´などの記録媒体の所望の部位の画像を取り込むことができる。

次に、マーキング部６の吐出ヘッド６０の構成、および、動作原理について図面に沿って詳細に説明する。図５は、本実施形態の吐出ヘッド６０の概略構成を説明する断面図であり、図６は、吐出ヘッド６０の構成を説明する要部断面図である。
図５に示されるように、本実施形態における吐出ヘッド６０は、導入針ユニット１１７、ヘッドケース１１８、流路ユニット１１９及びアクチュエータユニット１２０を主な構成要素としている。
導入針ユニット１１７の上面にはフィルター１２１を介在させた状態で２本のインク導入針１２２が横並びで取り付けられている。これらのインク導入針１２２には、サブタンク１０２がそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１１７の内部には、各インク導入針１２２に対応したインク導入路１２３が形成されている。

このインク導入路１２３の上端はフィルター１２１を介してインク導入針１２２に連通し、下端はパッキン１２４を介してヘッドケース１１８内部に形成されたケース流路１２５と連通する。

なお、本実施形態は、４種類のインクを使用する構成であるため、サブタンク１０２を４つ配設しているが、本発明は例えば白黒等の２種類のインクを使用する場合、若しくは３種類のインクを使用する場合、又は５種類以上のインクを使用する構成にも当然に適用されるものである。

サブタンク１０２は、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型されている。このサブタンク１０２には、インク室１２７となる凹部が形成され、この凹部の開口面に透明な弾性シート１２６を貼設してインク室１２７が区画されている。

また、サブタンク１０２の下部にはインク導入針１２２が挿入される針接続部１２８が下方に向けて突設されている。サブタンク１０２におけるインク室１２７は、底の浅いすり鉢形状をしており、その側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部１２８との間を連通する接続流路１２９の上流側開口が臨んでいる。また、インク室１２７の上流側には、タンク部フィルター（不図示）が設けられている。針接続部１２８の内部空間にはインク導入針１２２が液密に嵌入されるシール部材１３１が嵌め込まれている。

本実施形態に係るマーキング装置３は、不図示の４つのインクカートリッジを備えており、それぞれが対応するサブタンク１０２にインク供給チューブを介して接続されている。インクカードリッジの各々には、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの四色の紫外線硬化型インクが貯留されている。

なお、紫外線硬化型インクとしては、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合され、有機溶媒に溶解又は分散された状態になっている。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。従って、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。

ビヒクルとしては、単官能あるいは多官能の重合性化合物が使用できる。より具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマー（プレポリマー）を例示でき、インクとしての粘度を調整する反応性希釈剤もこれらの材料を用いることができる。

光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系が広く用いられる。より具体的には、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｎｅａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、２−ｈｙｄｒｏｘｙ ３−（４−ｂｅｎｚｏｙｌ−ｐｈｅｎｏｘｙ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ １−ｐｒｏｐａｎｅ ａｎｎｍｏｎｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ Ｎ−［２−（１−ｏｘｏ−２−ｐｒｏｐｅｎｙｌｏｘｙ） ｅｔｈｙｌ］ ｂｅｎｚｅｎｅ ｍｅｔｈａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ等、第４級アンモニウム塩型の水溶性有機物等を用いることができる。

この種の光重合開始剤は、その組成に応じて、紫外線吸収特性、反応開始効率、黄変性等が異なるので、インクとしての色等に応じて使い分けられる。

重合禁止剤としては、ラジカル捕捉能力を有してラジカル重合を阻害する化合物であれば何れも使用できる。ただし、インクジェット式記録装置における吐出適性等を配慮すると、ハイドロキノン類、カテコール類、ヒンダードアミン類、フェノール類、フェノチアジン類、縮合芳香族環のキノン類から選択された少なくとも１種類以上の化合物が好ましい。

ハイドロキノン類としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、１−ｏ−２，３，５−トリメチルハイドロキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン等を例示できる。カテコール類としては、カテコール、４−メチルカテコール、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール等を例示できる。ヒンダードアミン類としては、テトラメチルピペリジニル基を有する化合物等を例示できる。

また、フェノール類としては、フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸アルキルエステル等を例示できる。フェノチアジン類としては、フェノチアジン等を例示できる。また、縮合芳香族環のキノン類としては、ナフトキノン等を例示できる。

更に、重合禁止剤は、カーボンブラックまたは表面に重合防止官能基を導入した無機・有機微粒子であってもよい。重合防止官能基としては、例えば、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、テトラメチルピペリジニル基、縮合芳香族環等を例示できる。

図５に示される弾性シート１２６は、インク室１２７を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート１２６の変形によるダンパ機能によって、インクの圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シート１２６の作用によってサブタンク１０２が圧力ダンパとして機能する。したがって、インクは、サブタンク１０２内で圧力変動が吸収された状態で吐出ヘッド６０側に供給されるようになっている。

ヘッドケース１１８は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、下端面に流路ユニット１１９を接合し、内部に形成された収容空部内にアクチュエータユニット１２０を収容し、流路ユニット１１９側とは反対側の上端面にパッキン１２４を介在した状態で導入針ユニット１１７を取り付けるようになっている。なお、サブタンク１０２とヘッドケース１１８との間をチューブで接続する構成であってもよい。

このヘッドケース１１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路１２５が設けられている。このケース流路１２５の上端は、パッキン１２４を介して導入針ユニット１１７のインク導入路１２３と連通するようになっている。

また、ケース流路１２５の下端は、流路ユニット１１９内の共通インク室１４４に連通するようになっている。したがって、インク導入針１２２から導入されたインクは、インク導入路１２３及びケース流路１２５を通じて共通インク室１４４側に供給される。

図６に示されるように、ヘッドケース１１８の収容空部１３７内に収容されるアクチュエータユニット１２０は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子１３８と、この圧電振動子１３８が接合される固定板１３９と、プリンター本体側からの駆動信号を圧電振動子１３８に供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル１４０とから構成される。各圧電振動子１３８は、固定端部側が固定板１３９上に接合され、自由端部側が固定板１３９の先端面よりも外側に突出している。すなわち、各圧電振動子１３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板１３９上に取り付けられている。

また、各圧電振動子１３８を支持する固定板１３９は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエータユニット１２０は、固定板１３９の背面を、収容空部１３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部１３７内に収納・固定されている。

流路ユニット１１９は、振動板（封止板）１４１、流路基板１４２及びノズル基板１４３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室１４４からインク供給口１４５及び圧力室１４６を通りノズル１４７に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成する部材である。圧力室１４６は、ノズルの列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。
また、共通インク室１４４は、ケース流路１２５と連通し、インク導入針１２２側からのインクが導入される室である。そして、この共通インク室１４４に導入されたインクは、インク供給口１４５を通じて各圧力室１４６に分配供給される。

流路ユニット１１９の底部に配置されるノズル基板１４３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズルを列状に開設した金属製の薄い板材であり、その下面がノズル面１４７Ａを構成している。本実施形態のノズル基板１４３は、ステンレス鋼の板材によって作製され、本実施形態においてはノズルの列（すなわち、ノズル列）が、各サブタンク１０２に対応して２列ずつ、合計８列並設されている。そして、１つのノズル列は、例えば、１８０個のノズルによって構成される。ノズル基板１４３と振動板１４１との間に配置される流路基板１４２は、インク流路となる流路部、具体的には、共通インク室１４４、インク供給口１４５及び圧力室１４６となる空部が区画形成された板状の部材である。

本実施形態において、流路基板１４２は、結晶性を有する基材であるシリコンウェハを異方性エッチング処理することによって作製されている。振動板１４１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板１４１の圧力室１４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子１３８の先端面が接合される島部１４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。すなわち、この振動板１４１は、圧電振動子１３８の作動に応じて島部１４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板１４１は、流路基板１４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部１４９としても機能する。このコンプライアンス部１４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。

そして、上記の吐出ヘッド６０において、フレキシブルケーブル１４０を通じて駆動信号が圧電振動子１３８に供給されると、この圧電振動子１３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部１４８が圧力室１４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室１４６の容積が変化し、圧力室１４６内のインクＬに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル１４７からインク滴Ｄが吐出される。

次に、本実施形態に係るマーキング装置３の動作について図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
はじめに作業者は、搬入部４にサブストレート基板Ｐが収容されたマガジンを設置する（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２において、搬入部４に設置されたマガジンからサブストレート基板Ｐを取り出し、取り出されたサブストレート基板Ｐは、前処理部５０内へと搬送される（図３参照）。

次に、サブストレート基板Ｐは、前処理部５０内にて粗面化処理（前処理）が施される（ステップＳ３）。
次に、吐出ヘッド６０のノズル１４７からインク液滴Ｄを吐出させることによるマーキングを行う前に、ノズル１４７からインク液滴Ｄが正常に吐出されるかどうかを検査する吐出検査を実行するか否かを決定する（ステップＳ４）。なお、吐出検査は、サブストレート基板Ｐにマーキングを実施する前に毎回実行する場合や、任意のマーキング作業サイクル回数ごとに定期的に行う場合、あるいは、吐出ヘッド６０によるインクの吐出状態に異常やその兆候がみられた場合に行なうなど、適宜な頻度にて行うことができる。
吐出検査をしないと判断した場合（ステップＳ４でＮＯ）は、ステップＳ１０に進み、サブストレート基板Ｐにマーキングを行うために、サブストレート基板Ｐを搬送手段により前処理ユニット５からマーキング部６へ載せ替える。

吐出検査をすると判断した場合（ステップＳ４でＹＥＳ）は、検査テーブル６ｂに検査用記録媒体としての検査用基板Ｐ´を載置し（ステップＳ５）、基板移動機構１３０により検査テーブル６ｂを移動させて検査用基板Ｐ´を吐出ヘッド６０直下の描画位置に位置決めする。
次に、ステップＳ６に示すように、吐出ヘッド６０のノズル１４７からテスト用基板Ｐ´に向けてインク液滴Ｄを吐出させることにより所定のテスト用パターンを印刷するテスト印刷を行う。テスト印刷は、吐出ヘッド６０のノズル１４７から吐出されたインク液滴Ｄの抜け、曲がりのない印刷品質を保持するために定期的、あるいは随時に実行されるものであり、例えば、吐出ヘッド６０から表面に受容層が積層された検査用記録媒体（テスト用基板）にインク液滴を吐出して受容層に吸収させ、その着弾インク液滴を画像処理装置にて計測する方法をとすることができる。
ここで、ステップＳ６のテスト印刷に用いる検査用基板Ｐ´の一例について説明する。図８は、マーキング作業のテスト用印刷に用いる検査用基板の一実施形態を模式的に示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線断面図である。
図８において、テスト用基板Ｐ´は、テスト印刷を行った後の状態を示している。テスト用基板Ｐ´は、例えばＰＥＴなどからなる透明な基材８１の表層に、透明な受容層８５が積層されている。吐出ヘッド６０のノズル１４７からテスト用基板Ｐ´の受容層８５側に吐出されたインク液滴Ｄは、着弾インクＤ´として受容層８５に受容される。

次に、ステップＳ７において、テスト用基板Ｐ´上のインク液滴Ｄの着弾状態が、所定のテスト用パターンに対して異常がないかどうかを検査する。
ここで、上記した構成のテスト用基板Ｐ´、すなわち、透明な基材８１の表層に透明な受容層８５が積層されたテスト用基板Ｐ´を用いてテスト印刷を行うことにより、上方から照明を照射しながらカメラ１７ａにより検査を行う際に、テスト用基板Ｐ´のインクが着弾していない場所での検査領域では、光透過反射率の低下を抑えることができる。換言すれば、テスト基板Ｐ´は高光透過性を有しているということである。
そして、本実施形態のマーキング装置３のマーキング部６において、検査テーブル６ｂの基板載置面１６ｂは、インクの反射率よりも高い反射率の表面状態になるように、加工面粗さや表面処理方法を規定して表面処理されている。具体的には、上述したとおり、基板載置面の表面は研削面であり、表面粗さがＲａ０．８〜１．６の好適な表面粗さになっている。また、インクの反射率とは、具体的にはテスト用基板Ｐ´に着弾した着弾インクＤ´の表面の反射率である。
これにより、高光透過性を有するテスト基板Ｐ´を透過した光は、高い反射率を持つ検査テーブル６ｂの基板載置面１６ｂで反射し、再び高光透過性を有するテスト基板Ｐ´を透過してカメラ１７ａに到達することになる。
ぐまり、着弾インクＤ´の反射率、すなわちインク反射率と、インクが着弾していない領域でのテスト基板Ｐ´の検査領域の反射率との差を大きくすることができるので、画像処理などによる検査の精度を向上させることができる。このような構成とすることにより、例えば、白色インクを用いた場合でも、カメラ１７ａにより取り込んだ着弾液滴の画像を精度よく画像認識することができるので、吐出検査の確度が高められ、マーキング品質を保持することができる。

ステップＳ７のテスト印刷におけるインク液滴Ｄの着弾状態の検査の結果、異常があると判断された場合（ステップＳ８でＮＯ）は、その異常の状態に応じた異常処置を行う（ステップＳ９）。例えば、所定のテスト用パターンに対して、着弾したインクパターンに欠損がみられた場合（着弾インク滴抜け）には、吐出ヘッド６０のノズル１４７の目詰まりなどが原因として考えられる。この場合の異常処置としては、マーキング装置３のマーキング部６に備わる図示しないフラッシングユニット、ワイピングユニット、吸引ユニットなどを用いた処置を例示することができる。すなわち、フラッシングユニットを用いて、ノズル１４７から強制的に連続してインクを吐出させるフラッシングや、ワイピングユニットを用いてノズル面１４７Ａをワイプ材により拭き取るワイピング、あるいは、吸引ユニットを用いてノズル面１４７Ａ側からノズル１４７を吸引する処置などにより、ノズル面１４７Ａやノズル１４７のインク固化物などの異物の除去を行う。
異常処置を行った後には、ステップＳ６に戻り、テスト印刷以降の工程を再度実施して、ステップＳ９の異常処置により着弾状態の異常の原因が排除できたかどうかを確認する。
ステップＳ７の検査の結果、異常がないと判断できた場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、ステップＳ１０に進み、サブストレート基板Ｐにマーキングを行うために、サブストレート基板Ｐを搬送手段により前処理ユニット５からマーキング部６へ載せ替える。

次に、ステップＳ１０においては、印刷テーブル６ａに置かれたサブストレート基板Ｐは、サブストレート基板Ｐの例えば２箇所のアライメントマーク（不図示）を印刷テーブル６ａの上部に設置されたカメラ１７ａ（図４を参照）にて画像を取込み、事前に登録したサブストレート基板Ｐの画像位置に対して位置ズレを算出し、ＸＹθの位置補正を行う。
本実施形態の液滴吐出装置としてのマーキング部６では、上述の検査テーブル６ｂと印刷テーブル６ａとが、基板移動機構１３０の同一移動軸上に設けられた別々のテーブルであることから、印刷テーブル６ａの基板載置面１６ａの表面状態を所望の状態に形成したり、所望の表面処理を施したりすることができる。本実施形態における印刷テーブル６ａは、装置内搬送時または、取扱いの影響にて帯電したサブストレート基板Ｐからの放電を緩やかにするために、基板載置面１６ａに特殊な表面処理を施し、サブストレート基板Ｐに実装されているＩＣチップ１５が静電破壊しないようにしている。ここで、特殊な表面処理とは、例えば、スローリーク処理、レイデント処理、黒アルマイト処理、黒クロムメッキ処理などが好適なものとして挙げられる。

次に、ステップＳ１１に示すように、マーキング装置３は、制御部２より出力された記録データ（ノズルデータ）に基づいてサブストレート基板Ｐを構成する個々のＩＣチップ１５のうち対応する不良チップに対して吐出ヘッド６０のノズル１４７からインク滴を吐出して所定のマーキングを行う。

本実施形態に係るマーキング装置３では、紫外線硬化型インクを用いるため、インクの吐出時には紫外線照射部９５の発光素子に外部から電気信号を供給し、光射出面から紫外線が射出された状態としておく。
マーキング工程において、マーキング装置３は、ガイド部６６に沿ってヘッドユニット６５を移動しつつ、印刷テーブル６ａ（または検査テーブル６ｂ）に載置されているサブストレート基板Ｐをヘッドユニット６５（吐出ヘッド６０）の下方に移動させ、吐出ヘッド６０からインクを吐出する。このようにキャリッジ６９を移動させることにより、サブストレート基板Ｐ上に配置されたインクに紫外線が照射される。インクに紫外線が照射されることによって当該インクは仮硬化し、サブストレート基板Ｐ上に定着する。このようにしてサブストレート基板Ｐへのマーキング処理が行われる。

上述したようなマーキング処理の終了後、ステップＳ１２に示すように、サブストレート基板Ｐは、マーキング部６から後処理ユニット７へと載せ替えられる。
そして、後処理ユニット７内の図示しないランプユニットによって本硬化処理（後処理）が施される（ステップＳ１３）。その後、図示しない搬送装置により本硬化処理が施されたサブストレート基板Ｐを搬出部９に載置された空マガジン（不図示）へ搬送する（ステップＳ１４）。

以上述べてきたステップを経て、一つのサブストレート基板Ｐへのマーキング作業が終わり、次のサブストレート基板Ｐへのマーキング作業を実行する場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）は、ステップＳ２に戻り、上述のステップＳ２以降の工程を繰り返す。
搬出部９のマガジンの全ての収容部内にマーキング処理済みのサブストレート基板Ｐが収容されるなどして、次のサブストレート基板Ｐのマーキングの実行はしない場合（ステップＳ１５でＮＯ）、作業者は、搬出部９に載置されたマガジンを取り出し（ステップＳ１６）、一連のマーキング作業を終了する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、描画領域と検査領域とが、同一移動軸上に配置された別体のテーブル、すなわち、描画領域としての印刷テーブル６ａと、検査領域としての検査テーブル６ｂである構成を説明した。
これに限らず、描画領域と検査領域とが、一つのテーブル内に画定された二つの領域である構成であってもよい。

１…入力部、２…制御部、３…マーキング装置、３ａ…装置本体、４…搬入部、５…前処理ユニット、６…液滴吐出装置としてのマーキング部、６ａ…描画領域としての印刷テーブル、６ｂ…検査領域としての検査テーブル、７…後処理ユニット、８…基板搬送アーム、９…搬出部、１５…ＩＣチップ、１６ａ…印刷テーブルの基板載置面、１６ｂ…検査テーブルの基板載置面、１７…カメラ部、１７ａ…カメラ、１７ｂ…カメラ移動機構、２１…ベース、２３ａ，２３ｂ…ガイドレール、５０…前処理部、５３…インク、６０…吐出ヘッド、６２…ヘッドユニット移動機構、６３…支持部材、６４…本体部、６５…ヘッドユニット、６６…ガイド部、６７…カメラガイド部、６９…キャリッジ、７０…後処理ユニット、８１…基材、８５…受容層、９５…紫外線照射部、１０２…サブタンク、１１７…導入針ユニット、１１８…ヘッドケース、１１９…流路ユニット、１２０…アクチュエータユニット、１２０…アクチュエータユニット、１２１…フィルター、１２２…インク導入針、１２３…インク導入路、１２４…パッキン、１２５…ケース流路、１２６…弾性シート、１２７…インク室、１２８…針接続部、１２９…接続流路、１３０…基板移動機構、１３１…シール部材、１３７…収容空部、１３８…圧電振動子、１３９…固定板、１４０…フレキシブルケーブル、１４１…振動板、１４２…流路基板、１４３…ノズル基板、１４４…共通インク室、１４５…インク供給口、１４６…圧力室、１４６…圧力室、１４７…ノズル、１４７Ａ…ノズル面、１４８…島部、１４９…コンプライアンス部、５００…マーキングシステム、Ｐ…サブストレート基板、Ｐ´…検査用基板。

Claims (4)

1. 液体を媒体にむけて吐出するヘッドと、
   前記ヘッドを保持するヘッド保持部と、
   透明層上に受容層が積層された基板を有する検査用媒体を保持する検査ステージと、を有し、
   前記ヘッド保持部と前記検査ステージとの位置を相対的に変化させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出し着弾させた前記検査用媒体を用いて吐出状態を検査する液滴吐出装置において、
   前記検査ステージの前記検査用媒体を保持する側の表面の反射率が、前記検査用媒体に着弾した前記液体の表面の反射率よりも高いことを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記検査ステージの表面が研削面であり、表面粗さがＲａ０．８〜１．６であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記液体の反射率は、前記媒体上の複数の領域における前記検査用媒体に着弾した前記液体の表面の反射率の各々を平均化することで得られる、前記液体の平均反射率であることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
4. ヘッド保持部が、保持するヘッドから液体を媒体にむけて吐出する工程と、
   検査ステージが、透明層上に受容層が積層された基板を有する検査用媒体を保持する工程と、を有し、
   前記ヘッド保持部と前記検査ステージとの位置を相対的に変化させながら前記吐出ヘッドから前記液体を吐出し着弾させた前記検査用媒体を用いて吐出状態を検査する液滴吐出装置の検査方法であって、
   前記検査ステージの前記検査用媒体を保持する側の表面の反射率が、前記検査用媒体に着弾した前記液体の表面の反射率よりも高いことを特徴とする液滴吐出装置の検査方法。

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