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KR102594447B1 - 액적 토출 장치, 액적 토출 방법, 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

액적 토출 장치, 액적 토출 방법, 및 컴퓨터 기억 매체 Download PDF

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KR102594447B1
KR102594447B1 KR1020180025709A KR20180025709A KR102594447B1 KR 102594447 B1 KR102594447 B1 KR 102594447B1 KR 1020180025709 A KR1020180025709 A KR 1020180025709A KR 20180025709 A KR20180025709 A KR 20180025709A KR 102594447 B1 KR102594447 B1 KR 102594447B1
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KR
South Korea
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droplet discharge
work
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scanning direction
work table
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Inventor
가즈히토 미야자키
아키라 가키노
와타루 요시토미
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 워크에 기능액의 액적을 토출하여 묘화하는 액적 토출 장치에서, 액적 토출 헤드로부터 워크에의 액적의 착탄(着彈) 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
제어부(150)는, 기준 워크(Wf)의 상면에 형성된 기준 마크를 향해, 액적 토출 헤드(34)로부터 토출된 액적을 착탄시킨 후, 제2 촬상부(42)에서 기준 워크(W)의 촬상 화상을 취득하고, 촬상 화상에 기초하여, 기준 마크의 위치와 액적의 착탄 위치의 위치 어긋남량을 검출하며, 위치 어긋남량에 기초하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치의 보정량을 산출한다.

Description

액적 토출 장치, 액적 토출 방법, 및 컴퓨터 기억 매체{DROPLET EJECTING APPARATUS, DROPLET EJECTING METHOD, AND COMPUTER STORAGE MEDIUM}
본 발명은 워크에 기능액의 액적을 토출하여 묘화하는 액적 토출 장치, 상기 액적 토출 장치를 이용한 액적 토출 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
종래, 기능액을 사용하여 워크에 묘화를 행하는 장치로서, 상기 기능액을 액적으로 하여 토출하는 잉크젯 방식의 액적 토출 장치가 알려져 있다. 액적 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 등에 널리 이용되고 있다.
예컨대 특허문헌 1에 기재된 액적 토출 장치는, 기능액의 액적을 토출하는 기능 액적 토출 헤드(액적 토출 헤드)와, 워크를 탑재하는 워크 스테이지(워크 테이블)와, 안내용의 한 쌍의 지지 베이스가 연신(延伸)하는 방향[주주사(主走査) 방향]을 따라 워크 테이블을 이동시키는 이동 기구(선형 모터)를 구비하고 있다. 그리고, 워크 테이블에 의해 액적 토출 헤드에 대해 워크를 상대적으로 이동시키면서, 액적 토출 헤드로부터 워크 상에 미리 형성된 뱅크에 대해 기능액을 토출함으로써, 워크에 대한 묘화가 행해진다.
이러한 액적 토출 장치에서는, 워크 상의 원하는 위치에 대해 정확히 기능액을 토출하기 위해서, 워크의 얼라인먼트가 미리 행해진다. 워크 테이블은 회전 동작을 포함하여 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 워크 테이블 상방에 설치된 얼라인먼트용의 카메라에 의해 워크의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 그리고, 촬상된 화상에 기초하여 워크 테이블의 수평 방향의 위치를 보정함으로써, 워크의 얼라인먼트가 행해진다. 그 후, 얼라인먼트된 워크를 미리 정해진 위치로 이동시키고, 액적 토출 헤드로부터 워크의 뱅크 내에 기능액이 토출된다.
또한, 액적 토출 장치에서의 묘화 동작에서는, 워크를 주주사 방향(Y축 정방향)으로 이동시키면서, 제1 묘화 동작(포워드 패스)을 행한다. 그 후, 워크 테이블을 주주사 방향에 직교하는 부주사 방향(X축 방향)으로 이동시키고, 또한 워크를 주주사 방향(Y축 부방향)으로 이동시키면서, 제2 묘화 동작(백워드 패스)을 행한다. 그리고, 재차 워크 테이블을 부주사 방향(X축 방향)으로 이동시키고, 또한 워크를 주주사 방향(Y축 정방향)으로 이동시키면서, 제3 묘화 동작(포워드 패스)을 행한다. 이러한 묘화 동작에 의해, 워크 전면(全面)에 대해 묘화가 행해진다.
한편, 이하의 설명에서, 이와 같이 제1 묘화 동작∼제3 묘화 동작을 행할 때, 워크 테이블을 부주사 방향(X축 방향)으로 이동시키는 동작을 「개행(改行)」이라고 하는 경우가 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2010-198028호 공보
그러나, 워크의 얼라인먼트를 행한 후, 워크 스테이지를 기능 액적 토출 헤드를 향해 이동시키는 과정에서 워크의 자세 어긋남이나, 워크 스테이지의 이동 기구의 기계적인 정밀도나 직진성 변화, 온도 변화, 경시 변화와 같은 요인에 의해, 기능 액적 토출 헤드와 워크 상의 뱅크의 위치 관계가 변화해 버리는 경우가 있다.
또한, 워크 테이블을 개행했을 때에, 상기 워크 테이블의 자세, 무게 중심, 직진성이 변화한다고 하는 요인에 의해, 액적 토출 헤드와 뱅크의 위치 관계가 변화하는 경우가 있다. 이러한 워크 테이블의 자세 변화, 무게 중심의 변화, 직진성의 변화는, 예컨대 개행할 때의 이동 기구의 기계적인 정밀도나, 워크 테이블이 이동하는 스테이지의 비평탄성 등에 의해 발생할 수 있다.
그리고 최근, 액적 토출 장치에 의해 제조되는 텔레비전 등의 제품은, 대형이며 고선명(예컨대 4K, 8K)이 주류를 이루고 있고, 워크의 대형화에 대응하기 위해서 액적 토출 장치도 대형화되고 있다. 이 때문에, 전술한 요인에 의한 액적 토출 헤드와 뱅크의 위치 어긋남, 즉, 액적 토출 헤드로부터 토출된 액적이 워크 상의 뱅크에 착탄(着彈)할 때의 위치 어긋남을 무시할 수 없는 상황이 되고 있다. 게다가, 픽셀 사이즈의 영향으로, 그 위치 어긋남의 허용 범위도 예컨대 ±2 ㎛ 이하로 작아지고 있다.
그래서, 액적 토출 장치와 같이 정밀 제어가 필요한 스테이지에서는, 환경 변화에 견고하게 대응할 수 있는, 워크 테이블과 액적 토출 헤드의 상대 위치의 보정 기술이 요구되고 있다. 그러나 현상(現狀)에서는, 이러한 정밀 스테이지에서, 이러한 상대 위치를 적절히 보정하는 데에는 이르고 있지 않다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 워크에 기능액의 액적을 토출하여 묘화하는 액적 토출 장치에서, 워크 테이블과 액적 토출 헤드의 상대 위치를 적절히 보정하여, 상기 액적 토출 헤드로부터 워크에의 액적의 착탄 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 워크에 기능액의 액적을 토출하여 묘화하는 액적 토출 장치로서, 상기 워크를 배치하는 워크 테이블과, 상기 워크 테이블에 배치된 상기 워크에 액적을 토출하는 액적 토출 헤드와, 상기 워크 테이블과 상기 액적 토출 헤드를, 주주사 방향, 주주사 방향에 직교하는 부주사 방향 및 회전 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 주주사 방향에서의 상기 액적 토출 헤드의 하류측에 설치되고, 상기 워크의 촬상 화상을 취득하는 촬상부와, 상기 워크 테이블과 상기 액적 토출 헤드의 상대 위치의 보정량을 산출하고, 상기 보정량에 기초하여 상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 가지며, 상기 워크는, 상기 보정량을 산출할 때에 이용되고, 상면에 복수의 기준 마크가 형성된 기준 워크를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 기준 마크를 향해 상기 액적 토출 헤드로부터 토출된 액적을 착탄시킨 후, 상기 촬상부에서 상기 기준 워크의 촬상 화상을 취득하고, 상기 촬상 화상에 기초하여, 상기 기준 마크의 위치와 상기 액적의 착탄 위치의 위치 어긋남량을 검출하며, 상기 위치 어긋남량에 기초하여 상기 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 액적 토출 장치에서의 각 부재의 온도 변화나 경시 변화와 같은 요인에 의해 워크의 위치 어긋남이 발생하거나, 혹은 워크 테이블을 개행할 때에 워크의 위치 어긋남이 발생해도, 워크 테이블과 액적 토출 헤드의 상대 위치를 적절히 보정하여, 상기 액적 토출 헤드로부터 워크에의 액적의 착탄 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 구성의 개략을 도시한 측면도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 구성의 개략을 도시한 평면도이다.
도 3은 제어부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 설명도이다.
도 4는 기준 워크의 구성의 개략을 도시한 설명도이다.
도 5는 기준 마크, 타겟 및 액적의 위치 관계를 도시한 설명도이다.
도 6은 보정기에서 펄스 신호를 변환하는 모습을 도시한 설명도이다.
도 7은 기준 워크에 대한 묘화 동작을 행하는 모습을 도시한 평면에서 본 설명도이며, (a)는 제1 묘화 동작을 도시하고, (b)는 제2 묘화 동작을 도시하며, (c)는 제3 묘화 동작을 도시하고 있다.
도 8은 기준 워크에 대한 묘화 동작을 행하는 모습을 도시한 측면에서 본 설명도이며, (a)는 제1 묘화 동작을 도시하고, (b)는 제2 묘화 동작을 도시하며, (c)는 제3 묘화 동작을 도시하고 있다.
도 9는 워크에 대한 묘화 동작을 행하는 모습을 도시한 평면에서 본 설명도이며, (a)는 제1 묘화 동작을 도시하고, (b)는 제2 묘화 동작을 도시하며, (c)는 제3 묘화 동작을 도시하고 있다.
도 10은 기준 데이터를 보간하는 모습을 도시한 표의 일례이다.
도 11은 다른 실시형태에 따른 제어부의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 한편, 이하에 나타낸 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<액적 토출 장치의 구성>
먼저, 본 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 구성에 대해, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 액적 토출 장치(1)의 구성의 개략을 도시한 측면도이다. 도 2는 액적 토출 장치(1)의 구성의 개략을 도시한 평면도이다. 한편, 이하에서는, 워크(W)의 주주사 방향을 Y축 방향, 주주사 방향에 직교하는 부주사 방향을 X축 방향, Y축 방향 및 X축 방향에 직교하는 연직 방향을 Z축 방향, Z축 방향 주위의 회전 방향을 θ방향으로 한다.
액적 토출 장치(1)는, 주주사 방향(Y축 방향)으로 연장되고, 워크(W)를 주주사 방향으로 이동시키는 Y축 스테이지(10)와, Y축 스테이지(10)에 걸쳐 있도록 가설되고, 부주사 방향(X축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 X축 스테이지(11, 11)를 갖고 있다. Y축 스테이지(10)의 상면에는, 한 쌍의 Y축 가이드 레일(12, 12)이 Y축 방향으로 연신하여 설치되고, 각 Y축 가이드 레일(12)에는, Y축 선형 모터(13)가 설치되어 있다. 각 X축 스테이지(11)의 상면에는, X축 가이드 레일(14)이 X축 방향으로 연신하여 설치되고, 상기 X축 가이드 레일(14)에는, X축 선형 모터(15)가 설치되어 있다. 한편, 이하의 설명에서는, Y축 스테이지(10) 상에서, X축 스테이지(11)보다 Y축 부방향측의 영역을 반입 반출 영역(A1)이라고 하고, 한 쌍의 X축 스테이지(11, 11) 사이의 영역을 처리 영역(A2)이라고 하며, X축 스테이지(11)보다 Y축 정방향측의 영역을 대기 영역(A3)이라고 한다.
Y축 선형 모터(13)에는, 상기 Y축 선형 모터(13)의 위치를 측정하는 Y축 선형 스케일(16)이 설치되어 있다. Y축 선형 스케일(16)로부터는, Y축 선형 모터(13)의 위치를 나타내는 인코더 펄스(펄스 신호)가 출력된다. 한편, Y축 선형 모터(13)의 위치란, Y축 선형 모터(13)의 가동자의 위치를 의미한다.
Y축 스테이지(10) 상에는, 워크 테이블(20)이 설치되어 있다. 한 쌍의 X축 스테이지(11, 11)에는, 캐리지 유닛(30)과 촬상 유닛(40)이 설치되어 있다.
워크 테이블(20)은, 예컨대 진공 흡착 테이블이며, 워크(W)를 흡착하여 배치한다. 워크 테이블(20)은, 상기 워크 테이블(20)의 하면측에 설치된 테이블 이동 기구(21)에 의해, X축 방향으로 이동 가능하고 θ방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 워크 테이블(20)과 테이블 이동 기구(21)는, 테이블 이동 기구(21)의 하면측에 설치된 Y축 슬라이더(22)에 지지되어 있다. Y축 슬라이더(22)는, Y축 가이드 레일(12)에 부착되고, Y축 선형 모터(13)에 의해 Y축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 워크(W)를 배치한 상태에서 워크 테이블(20)을 Y축 슬라이더(22)에 의해 Y축 가이드 레일(12)을 따라 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 워크(W)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 테이블 이동 기구(21)가 워크 테이블(20)을 X축 방향으로 이동시키고, 또한 θ방향으로 회전시키고 있었으나, 워크 테이블(20)을 X축 방향으로 이동시키는 기구와 θ방향으로 회전시키는 기구는 각각 달라도 좋다.
테이블 이동 기구(21)에는, 상기 테이블 이동 기구(21)의 X축 방향의 위치를 측정하는 X축 선형 스케일(23)과, 테이블 이동 기구(21)의 θ방향의 위치를 측정하는 로터리 인코더(24)가 설치되어 있다. X축 선형 스케일(23)과 로터리 인코더(24)로부터는, 각각 테이블 이동 기구(21)[워크 테이블(20)]의 X축 방향의 위치와 θ방향의 위치를 나타내는 인코더 펄스(펄스 신호)가 출력된다.
한편, 반입 반출 영역(A1)에서의 워크 테이블(20)의 상방에는, 워크 테이블(20) 상의 워크(W)를 촬상하는 워크 얼라인먼트 카메라(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 워크 얼라인먼트 카메라로 촬상된 화상에 기초하여, Y축 슬라이더(22) 및 테이블 이동 기구(21)에 의해, 워크 테이블(20)에 배치된 워크(W)의 Y축 방향, X축 방향 및 θ방향의 위치가 필요에 따라 보정된다. 이에 의해, 워크(W)가 얼라인먼트되어 소정의 초기 위치로 설정된다.
캐리지 유닛(30)은, X축 스테이지(11)에서, 복수개, 예컨대 10개 설치되어 있다. 각 캐리지 유닛(30)은, 캐리지 플레이트(31)와, 캐리지 유지 기구(32)와, 캐리지(33)와, 액적 토출 헤드(34)를 갖고 있다. 캐리지 유지 기구(32)는, 캐리지 플레이트(31)의 하면의 중앙부에 설치되고, 상기 캐리지 유지 기구(32)의 하단부에 캐리지(33)가 착탈 가능하게 부착되어 있다.
캐리지 플레이트(31)는, X축 가이드 레일(14)에 부착되고, X축 선형 모터(15)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 한편, 복수의 캐리지 플레이트(31)를 일체로 하여 X축 방향으로 이동시키는 것도 가능하다.
캐리지(33)에는, 모터(도시하지 않음)가 부착되어 있다. 이 모터에 의해, 캐리지(33)는 X축 방향 및 θ방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, Y축 선형 모터(13), 테이블 이동 기구(21) 및 캐리지(33)가, 본 발명의 이동 기구를 구성하고 있다. 한편, 캐리지(33)의 X축 방향 및 θ방향의 이동은, 예컨대 캐리지 유지 기구(32)에 의해 행해져도 좋다.
캐리지(33)의 하면에는, 복수의 액적 토출 헤드(34)가 Y축 방향 및 X축 방향으로 나란히 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 예컨대 Y축 방향으로 6개, X축 방향으로 2개, 즉 합계 12개의 액적 토출 헤드(34)가 설치되어 있다. 액적 토출 헤드(34)의 하면, 즉 노즐면에는 복수의 토출 노즐(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 토출 노즐로부터는, 액적 토출 헤드(34) 바로 아래의 액적 토출 위치에 대해 기능액의 액적이 토출되도록 되어 있다.
촬상 유닛(40)은, 캐리지(33)[액적 토출 헤드(34)]를 사이에 두고 Y축 방향으로 대향하여 설치된 제1 촬상부(41)와 제2 촬상부(42)를 갖고 있다. 제1 촬상부(41) 및 제2 촬상부(42)로서는, 예컨대 CCD 카메라가 이용되고, 워크 테이블(20)의 이동 중, 정지 중, 워크 처리 중(액적 토출 중)의 어디에서도, 상기 워크 테이블(20)에 배치된 워크(W)를 촬상할 수 있다. 제1 촬상부(41)는, 캐리지(33)에 대해 Y축 부방향측에 배치되어 있고, 제2 촬상부(42)는, 캐리지(33)에 대해 Y축 정방향측에 배치되어 있다. 한편, 촬상 유닛(40)은 X축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 좋다.
제1 촬상부(41)는, 한 쌍의 X축 스테이지(11, 11) 중, Y축 부방향측의 X축 스테이지(11)의 측면에 설치된 베이스(43)에 지지되어 있다. 그리고, 제1 촬상부(41) 바로 아래로 워크 테이블(20)이 안내되었을 때, 제1 촬상부(41)는, 소정의 주기로 워크 테이블(20) 상에 배치된 워크(W)를 촬상한다.
제2 촬상부(42)는, 한 쌍의 X축 스테이지(11, 11) 중, Y축 정방향측의 X축 스테이지(11)의 측면에 설치된 베이스(44)에 지지되어 있다. 그리고, 제2 촬상부(42) 바로 아래로 워크 테이블(20)이 안내되었을 때, 제2 촬상부(42)는, 워크 테이블(20) 상에 배치된 워크(W)를 촬상함으로써, 워크(W)의 상면에 착탄된 액적을 촬상할 수 있다. 취득된 촬상 화상은, 후술하는 제어부(150)의 보정량 산출기(160)에 입력된다.
<제어부>
이상의 액적 토출 장치(1)에는, 제어부(150)가 설치되어 있다. 제어부(150)는, 예컨대 컴퓨터이며, 데이터 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 데이터 저장부에는, 예컨대 워크(W)에 토출되는 액적을 제어하여, 상기 워크(W)에 소정의 패턴을 묘화하기 위한 묘화 데이터(비트맵 데이터) 등이 저장되어 있다. 또한, 제어부(150)는, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 액적 토출 장치(1)에서의 각종 처리를 제어하는 프로그램 등이 저장되어 있다.
한편, 상기 데이터나 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체로부터 제어부(150)에 인스톨된 것이어도 좋다.
또한, 제어부(150)는, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 촬상부(42)에서 취득된 촬상 화상을 처리하여 상기 촬상 화상으로부터 각종 보정량을 산출하는 보정량 산출기(160)와, 워크 테이블(20)의 위치[Y축 선형 모터(13) 및 테이블 이동 기구(21)의 위치]를 보정하는 보정기(161)와, Y축 선형 모터(13) 및 테이블 이동 기구(21)의 이동을 제어하는 제1 모션 컨트롤러(162)(모션 드라이버)와, 캐리지(33)의 이동을 제어하는 제2 모션 컨트롤러(163)와, 액적 토출 헤드(34)의 토출 타이밍을 제어하는 잉크젯 컨트롤러(164)를 갖고 있다.
(보정량 산출기)
보정량 산출기(160)는, 제2 촬상부(42)에서 취득된 촬상 화상에 기초하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치의 보정량, 및 액적 토출 헤드(34)에서의 액적 토출 타이밍의 보정량을 산출한다. 그리고, 보정량을 산출할 때에는, 양산을 위한 제품용의 워크(W)가 아니라, 도 4에 도시된 기준 워크(Wf)가 이용된다.
여기서, 기준 워크(Wf)의 구성에 대해 설명한다. 기준 워크(Wf)의 상면에는, 액적 토출 헤드(34)로부터의 액적이 착탄되는 착탄 영역(E1∼E3)이 형성되어 있다. 제1 착탄 영역(E1)은 Y축 부방향측에 형성되고, 제2 착탄 영역(E2)은 Y축 방향 중앙에 형성되며, 제3 착탄 영역(E3)은 Y축 정방향측에 형성되어 있다.
한편, 착탄 영역(E)의 수는 본 실시형태에 한정되지 않으나, 2개 이상 필요해진다. 후술하는 바와 같이, 보정량 산출기(160)에서는, 착탄 영역(E)에서의 액적의 위치 어긋남량을 이용하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치의 보정량, 및 액적 토출 헤드(34)에서의 액적 토출 타이밍의 보정량을 산출한다. 즉, 기준 워크(Wf)의 적어도 Y축 방향, X축 방향 및 θ방향의 위치 정보가 필요하기 때문에, 착탄 영역(E)도 2개 이상 필요해진다. 그래서, 본 실시형태의 기준 워크(Wf)의 상면에는, 3개의 착탄 영역(E1∼E3)이 형성되어 있다. 한편, 착탄 영역(E)은 2개여도 좋고, 물론 기준 워크(Wf)의 전면에 액적을 착탄시켜도 좋다.
각 착탄 영역(E1∼E3)에는, 복수의 기준 마크(100)가 형성되어 있다. 기준 마크(100)는, X축 방향으로 소정 피치로 나란히 배치되고, 또한 Y축 방향으로 복수 열로 배치되어 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 각 기준 마크(100) 근방에는, 액적 토출 헤드(34)로부터의 액적(D)의 착탄 목표 위치인 타겟(101)이 설정되어 있다. 여기서, 액적 토출 헤드(34)로부터 기준 마크(100)를 향해 액적(D)을 토출하면, 제2 촬상부(42)에서 워크(W)를 촬상할 때, 기준 마크(100)와 액적(D)이 겹쳐져 판별하는 것이 곤란해진다. 그래서, 액적(D)의 타겟(101)은, 기준 마크(100)로부터 조금 떨어져 설정되어 있다. 한편, 본 실시형태에서 기준 마크(100)와 타겟(101)의 거리는 미소하며, 본 발명에서 기준 마크(100)의 위치는 타겟(101)의 위치와 대략 동일하다고 하자.
기준 마크(100)는, 예컨대 잉크젯 방식의 묘도(描圖) 방법 등을 이용하여 워크(W)의 상면에 묘도되어 있다. 한편, 도 4 및 도 5에서는, 기준 마크(100)로서 대략 십자형의 마크를 묘도하고 있으나, 기준 마크(100)의 형상은 본 실시형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 원형이나 삼각형이어도 좋고, 식별 가능한 것이면 임의로 설정할 수 있다.
보정량 산출기(160)는, 도 5에 도시된 촬상 화상에 기초하여, 기준 워크(Wf)의 타겟(101)의 위치와, 기준 워크(Wf)에 착탄된 액적(D)의 위치의 위치 어긋남량을 검출한다. 위치 어긋남량은, Y축 성분으로서 ΔY가 검출되고, X축 성분으로서 ΔX가 검출된다.
보정량 산출기(160)에서는, 이들 위치 어긋남량(ΔY, ΔX)에 기초하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치의 보정량, 및 액적 토출 헤드(34)에서의 액적 토출 타이밍의 보정량을 산출한다. 구체적으로는, 다음의 단계 Q1∼Q4의 4단계로 보정량을 산출한다.
먼저, 위치 어긋남량(ΔY, ΔX)에 기초하여, 워크 테이블(20)의 θ방향의 위치의 보정량과 X축 방향의 위치의 보정량을 산출한다(단계 Q1). 산출된 보정량은, 보정기(161)에 출력된다. 한편, 이하의 설명에서, 단계 Q1에서 산출되는 보정량을, 테이블 자세 보정량이라고 한다.
다음으로, 단계 Q1의 테이블 자세 보정량이 워크 테이블(20)에 반영된 상태에서, 위치 어긋남량(ΔY, ΔX)에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)의 θ방향의 위치의 보정량과 X축 방향의 위치의 보정량을 산출한다(단계 Q2). 산출된 보정량은, 제2 모션 컨트롤러(163)에 출력된다. 한편, 이하의 설명에서, 단계 Q2에서 산출되는 보정량을, 헤드 위치 보정량이라고 한다.
다음으로, 단계 Q2의 헤드 위치 보정량이 액적 토출 헤드(34)에 반영된 상태에서, 위치 어긋남량(ΔY, ΔX)에 기초하여, 워크 테이블(20)의 Y축 방향의 위치의 보정량을 산출한다(단계 Q3). 산출된 보정량은, 보정기(161)에 출력된다. 한편, 이하의 설명에서, 단계 Q3에서 산출되는 보정량을, 테이블 Y축 위치 보정량이라고 한다.
마지막으로, 단계 Q3의 테이블 Y축 위치 보정량이 워크 테이블(20)에 반영된 상태에서, 위치 어긋남량(ΔY, ΔX)에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적(D)의 토출 타이밍을 보정한다(단계 Q4). 산출된 보정량은, 잉크젯 컨트롤러(164)에 출력된다. 한편, 이하의 설명에서, 단계 Q4에서 산출되는 보정량을, 토출 타이밍 보정량이라고 한다.
(보정기)
보정기(161)는, 보정량 산출기(160)로부터의 보정량에 기초하여, Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호를, Y축 선형 모터(13)의 실제 위치가 되도록 변환한다. 또한, 보정기(161)는, 보정량 산출기(160)로부터의 보정량에 기초하여, X축 선형 스케일(23)로부터의 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터의 펄스 신호를 각각, 워크 테이블(20)의 실제 자세가 되도록 변환한다. 구체적으로는, 이하의 단계 S1∼S3을 행한다.
먼저, 보정기(161)에서는, Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호를 수신해서 카운트하여, Y축 선형 모터(13)의 현재 위치를 파악한다. 또한, 후술하는 단계 S3에서 펄스 신호를 변환하기 위해서, Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호의 형상(펄스 형상)을 해석해 둔다(단계 S1). 단계 S1에서, 보정기(161)에서는, X축 선형 스케일(23)로부터의 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터의 펄스 신호도 수신한다.
다음으로, 보정기(161)에서는, 보정량 산출기(160)로부터의 테이블 자세 보정량[워크 테이블(20)의 θ방향 및 X축 방향의 위치의 보정량]과 테이블 Y축 위치 보정량[워크 테이블(20)의 Y축 방향의 위치의 보정량]을 수신한다(단계 S2).
다음으로, 보정기(161)에서는, 단계 S1에서 해석한 펄스 형상과, 단계 S2에서 수신한 테이블 Y축 위치 보정량에 기초하여, Y축 선형 스케일(16)로부터 수신한 펄스 신호를, Y축 선형 모터(13)의 실제 위치가 되도록 변환한다. 도 6은 펄스 신호를 변환하는 모습을 도시하며, 좌측 도면은 Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호를 도시하고, 우측 도면은 변환 후, 제1 모션 컨트롤러(162)에 출력하는 펄스 신호를 도시하고 있다. 예컨대 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 펄스를 삽입하고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 펄스를 삭제하여, 펄스의 수를 변경하거나, 혹은 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 펄스 피치를 신장시키고, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 펄스 피치를 축소시켜, 펄스 피치를 변경한다. 그리고, 이와 같이 펄스의 수와 펄스 피치가 변경된 펄스 신호는, 제1 모션 컨트롤러(162)에 출력된다(단계 S3).
이와 같이 단계 S3에서 변환된 펄스 신호는, 잉크젯 컨트롤러(164)에도 출력된다. 잉크젯 컨트롤러(164)는, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍을 제어하는 것이고, Y축 선형 모터(13)의 위치에 기초하여 액적의 토출 타이밍이 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 보정기(161)로부터 출력된 펄스 신호가 잉크젯 컨트롤러(164)에 출력됨으로써, 액적 토출 헤드(34)로부터 적절한 타이밍으로 액적을 토출할 수 있다.
또한, 단계 S3에서, 보정기(161)에서는, 단계 S2에서 수신한 테이블 자세 보정량에 기초하여, X축 선형 스케일(23)로부터의 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터의 펄스 신호를 각각, 워크 테이블(20)의 실제 자세가 되도록 변환한다. 변환된 펄스 신호는, 제1 모션 컨트롤러(162)에 출력된다.
한편, Y축 선형 모터(13)가 고속으로 이동하는 경우, 리얼 타임으로 보정량을 산출하는 보정기(161)는, 고속 신호 처리가 필요해진다. 이 때문에, 보정기(161)는, ASIC(특정 애플리케이션용 집적 회로)나 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)로 기능 실장하는 것이 바람직하다.
(제1 모션 컨트롤러)
제1 모션 컨트롤러(162)는, 보정기(161)로부터 수신한 테이블 Y축 위치 보정량에 기초하여, Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호를 변환한 펄스 신호에 기초하여, Y축 선형 모터(13)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, Y축 선형 모터(13)[워크 테이블(20)]의 이동을 제어한다. 또한, 제1 모션 컨트롤러(162)는, 보정기(161)로부터 수신한 테이블 자세 보정량에 기초하여, X축 선형 스케일(23)로부터의 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터의 펄스 신호를 각각 변환한 펄스 신호에 기초하여, 테이블 이동 기구(21)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 테이블 이동 기구(21)의 이동을 제어한다. 그리고, 워크 테이블(20)의 Y축 방향, X축 방향, θ방향의 위치가 보정된다. 한편, 제1 모션 컨트롤러(162)는, Y축, X축, θ 등에 관한 펄스 신호를 수신하여, 풀 클로즈 제어를 구성하고 있다.
(제2 모션 컨트롤러)
제2 모션 컨트롤러(163)는, 보정량 산출기(160)로부터의 헤드 위치 보정량에 기초하여, 캐리지(33)의 X축 방향 및 θ방향의 이동을 제어한다. 그리고, 액적 토출 헤드(34)의 θ방향 및 X축 방향의 위치가 보정된다.
(잉크젯 컨트롤러)
잉크젯 컨트롤러(164)는, 보정기(161)로부터 수신한 Y축 방향의 펄스 신호(변환 후의 펄스 신호)에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍을 제어한다. 또한, 잉크젯 컨트롤러(164)는, 보정량 산출기(160)로부터의 토출 타이밍 보정량에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍을 제어한다.
<액적 토출 장치에서의 워크 처리>
다음으로, 이상과 같이 구성된 액적 토출 장치(1)를 이용하여 행해지는 워크 처리에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 제품 워크(W)에 대한 통상의 처리를 행하기에 앞서, 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 테이블 Y축 위치 보정량 및 토출 타이밍 보정량을 산출하기 위해서 기준 워크(Wf)에 대해 소정의 처리를 행한다.
(기준 워크에 대한 처리)
먼저, 기준 워크(Wf)에 소정의 처리를 행한다. 반입 반출 영역(A1)에 워크 테이블(20)을 배치하고, 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 액적 토출 장치(1)에 반입된 기준 워크(Wf)가 상기 워크 테이블(20)에 배치된다. 계속해서, 워크 얼라인먼트 카메라에 의해 워크 테이블(20) 상의 기준 워크(Wf)가 촬상된다. 그리고, 상기 촬상된 화상에 기초하여, 테이블 이동 기구(21)에 의해, 워크 테이블(20)에 배치된 기준 워크(Wf)의 X축 방향 및 θ방향의 위치가 보정되어, 기준 워크(Wf)의 얼라인먼트가 행해진다(단계 T1).
그 후, Y축 선형 모터(13)에 의해, 워크 테이블(20)을 Y축 방향으로 왕복 이동시키고, X축 방향으로 이동(개행)시켜, 기준 워크(Wf)의 착탄 영역(E1∼E3)이 묘화된다. 본 실시형태에서는, X축 방향으로 2회 개행하는 경우로서, 즉 워크 테이블(20)이, Y축 방향(주주사 방향)으로 연신하는 3개의 주사 라인을 이동하는 경우에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 7에 도시된 바와 같이 복수의 액적 토출 헤드(34) 중, 2개의 액적 토출 헤드(34)를 이용하는 경우에 대해 설명한다. 한편, 이때의 액적 토출 헤드(34), 상기 액적 토출 헤드(34)로부터 토출되는 액적의 착탄 위치, 워크 테이블(20)의 개행, 왕복 궤적 등 정보는 미리 등록되어 있고, 이에 따라 묘화 동작이 행해진다.
먼저, 도 7의 (a) 및 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 Y축 선형 모터(13)에 의해, 제1 주사 라인(L1)을 따라, 워크 테이블(20)을 반입 반출 영역(A1)으로부터 대기 영역(A3)으로 이동시키면서(Y축 정방향), 제1 묘화 동작(포워드 패스)을 행한다. 제1 주사 라인(L1)은, 워크 테이블(20)의 X축 방향 중심선(C)을 지나는 라인이다. 이때, 처리 영역(A2)에서는, 액적 토출 헤드(34)의 하방으로 이동한 기준 워크(Wf)에 대해, 상기 액적 토출 헤드(34)로부터 액적을 토출한다. 그러면, 기준 워크(Wf)에서, 액적 토출 헤드(34)에 대응하는 위치에 묘화된다(단계 T2). 구체적으로는, 착탄 영역(E1∼E3)의 각각에서, 기준 마크(100) 근방에 있는 타겟(101)을 향해, 액적 토출 헤드(34)로부터 액적이 토출된다. 그리고, 제1 주사 라인(L1)에서, 착탄 영역(E1∼E3)이 묘화된다.
다음으로, 도 7의 (b) 및 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 테이블 이동 기구(21)에 의해, 워크 테이블(20)을 X축 정방향으로 1캐리지분, 이동(개행)시킨다. 계속해서, Y축 선형 모터(13)에 의해, 제2 주사 라인(L2)을 따라, 워크 테이블(20)을 대기 영역(A3)으로부터 반입 반출 영역(A1)으로 이동시키면서(Y축 부방향), 제2 묘화 동작(백워드 패스)을 행한다. 즉, 제2 주사 라인(L2)은, 워크 테이블(20)의 X축 방향 중심선(C)보다 X축 정방향을 지나는 라인이다. 이때, 처리 영역(A2)에서는, 액적 토출 헤드(34)의 하방으로 이동한 기준 워크(Wf)에 대해, 상기 액적 토출 헤드(34)로부터 액적을 토출한다. 그러면, 기준 워크(Wf)에서, 액적 토출 헤드(34)에 대응하는 위치에 묘화된다(단계 T3). 구체적으로는, 착탄 영역(E1∼E3)의 각각에서, 기준 마크(100) 근방에 있는 타겟(101)을 향해, 액적 토출 헤드(34)로부터 액적이 토출된다. 그리고, 제2 주사 라인(L2)에서, 착탄 영역(E1∼E3)이 묘화된다.
다음으로, 도 7의 (c) 및 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 테이블 이동 기구(21)에 의해, 워크 테이블(20)을 X축 부방향으로 2캐리지분, 이동(개행)시킨다. 계속해서, Y축 선형 모터(13)에 의해, 제3 주사 라인(L3)을 따라, 워크 테이블(20)을 반입 반출 영역(A1)으로부터 대기 영역(A3)으로 이동시키면서(Y축 정방향), 제3 묘화 동작(포워드 패스)을 행한다. 즉, 제3 주사 라인(L3)은, 워크 테이블(20)의 X축 방향 중심선(C)보다 X축 부방향을 지나는 라인이다. 이때, 처리 영역(A2)에서는, 액적 토출 헤드(34)의 하방으로 이동한 기준 워크(Wf)에 대해, 상기 액적 토출 헤드(34)로부터 액적을 토출한다. 그러면, 기준 워크(Wf)에서, 액적 토출 헤드(34)에 대응하는 위치에 묘화된다(단계 T4). 구체적으로는, 착탄 영역(E1∼E3)의 각각에서, 기준 마크(100) 근방에 있는 타겟(101)을 향해, 액적 토출 헤드(34)로부터 액적이 토출된다. 그리고, 제3 주사 라인(L3)에서, 착탄 영역(E1∼E3)이 묘화된다.
단계 T4에서는, 제2 촬상부(42)에서, 기준 워크(Wf)의 전면을 촬상하여, 상기 기준 워크(Wf)의 상면에 착탄된 액적을 촬상한다. 취득된 촬상 화상은, 보정량 산출기(160)에 입력된다. 보정량 산출기(160)는, 전술한 단계 Q1∼Q4를 행하여, 제1 주사 라인(L1)∼제3 주사 라인(L3)의 각각에 대해, 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 테이블 Y축 위치 보정량 및 토출 타이밍 보정량을 산출한다. 이하, 제1 주사 라인(L1)에 대한 이들 4개의 보정량을 제1 보정량이라고 하고, 제2 주사 라인(L2)에 대한 이들 4개의 보정량을 제2 보정량이라고 하며, 제3 주사 라인(L3)에 대한 이들 4개의 보정량을 제3 보정량이라고 한다.
이렇게 해서, 단계 T2∼T4의 묘화 동작에 의해, 착탄 영역(E1∼E3)에 대해 묘화가 행해지고, 제1 주사 라인(L1)∼제3 주사 라인(L3)의 각각에 대해 제1 보정량∼제3 보정량이 산출된다.
그리고, 제3 묘화 동작 후, 대기 영역(A3)에 있는 워크 테이블(20)을 반입 반출 영역(A1)으로 이동시켜, 기준 워크(Wf)는 액적 토출 장치(1)로부터 반출된다. 이때, 처리 영역(A2)에서는, 액적 토출 헤드(34)로부터 기준 워크(Wf)에 액적은 토출되지 않는다.
(제품용 워크에 대한 처리)
다음으로, 제품용의 워크(W)에 소정의 처리를 행한다. 상기 워크(W)의 처리에서는, 먼저, 반입 반출 영역(A1)에서, 워크 테이블(20)에 배치된 워크(W)의 X축 방향 및 θ방향의 위치가 보정되어, 워크(W)의 얼라인먼트가 행해진다(단계 T5). 이 단계 T5는, 전술한 단계 T1과 동일하다.
그 후, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 주사 라인(L1)을 따라, 워크 테이블(20)을 반입 반출 영역(A1)으로부터 대기 영역(A3)으로 이동시키면서, 제1 묘화 동작을 행한다. 그리고, 워크(W)에서, 액적 토출 헤드(34)에 대응하는 위치에 묘화된다(단계 T6).
단계 T6에서는, 워크 테이블(20)을 Y축 방향으로 이동시킬 때, Y축 선형 스케일(16)에 의해 Y축 선형 모터(13)의 위치를 측정한다. Y축 선형 스케일(16)에서의 펄스 신호는, 보정기(161)에 출력된다. 또한, X축 선형 스케일(23)과 로터리 인코더(24)에 의해, 각각 테이블 이동 기구(21)의 X축 방향의 위치와 θ방향의 위치도 측정하고, 이들 X축 선형 스케일(23)로부터의 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터의 펄스 신호도, 보정기(161)에 출력된다.
보정기(161)에서는, Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호와, 단계 T4에서 산출된 제1 보정량을 이용하여, 전술한 단계 S1∼S3을 행한다. 그리고, 제1 보정량(제1 테이블 Y축 위치 보정량)에 기초하여 변환한 펄스 신호가, 보정기(161)로부터 제1 모션 컨트롤러(162)와 잉크젯 컨트롤러(164)에 출력된다. 또한, 제1 보정량(제1 테이블 자세 보정량)에 기초하여 변환한 펄스 신호도, 보정기(161)로부터 제1 모션 컨트롤러(162)에 출력된다.
제1 모션 컨트롤러(162)는, 보정기(161)로부터 수신한 Y축 방향의 펄스 신호(변환 후의 펄스 신호)에 기초하여, Y축 선형 모터(13)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 상기 Y축 선형 모터(13)의 위치를 보정한다. 예컨대 목표 위치가 1000 ㎜이고 +1 ㎛(신장측) 어긋나 있었던 경우에는, 999.999 ㎜분의 펄스를 수신했을 때에, 제1 모션 컨트롤러(162)에는 1000 ㎜ 위치의 펄스를 출력한다.
또한, 제1 모션 컨트롤러(162)는, 보정기(161)로부터 수신한 X축 방향 및 θ방향의 펄스 신호(변환 후의 펄스 신호)에 기초하여, 테이블 이동 기구(21)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 테이블 이동 기구(21)의 이동을 제어한다. 그리고, 워크 테이블(20)의 자세가 보정된다.
또한, 단계 T6에서, 제2 모션 컨트롤러(163)는, 단계 T4에서 산출된 제1 보정량(제1 헤드 위치 보정량)에 기초하여, 캐리지(33)의 이동을 제어한다. 그리고, 액적 토출 헤드(34)의 θ방향 및 X축 방향의 위치가 보정된다.
또한, 단계 T6에서, 잉크젯 컨트롤러(164)는, 보정기(161)로부터 수신한 펄스 신호에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍을 제어한다. 또한, 잉크젯 컨트롤러(164)는, 단계 T4에서 산출된 제1 보정량(제1 토출 타이밍 보정량)에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍을 제어한다. 그리고, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍이 보정된다.
다음으로, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 워크 테이블(20)을 X축 정방향으로 1캐리지분, 이동(개행)시키고, 계속해서 제2 주사 라인(L2)을 따라, 워크 테이블(20)을 대기 영역(A3)으로부터 반입 반출 영역(A1)으로 이동시키면서, 제2 묘화 동작을 행한다. 그리고, 워크(W)에서, 액적 토출 헤드(34)에 대응하는 위치에 묘화된다(단계 T7).
단계 T7에서도 단계 T6과 마찬가지로, 단계 T4에서 산출된 제2 보정량을 이용하여, 워크 테이블(20)의 Y축 방향, X축 방향 및 θ방향의 위치, 액적 토출 헤드(34)의 X축 방향 및 θ방향의 위치, 및 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍이 보정된다.
다음으로, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 워크 테이블(20)을 X축 부방향으로 2캐리지분, 이동(개행)시키고, 계속해서 제3 주사 라인(L3)을 따라, 워크 테이블(20)을 반입 반출 영역(A1)으로부터 대기 영역(A3)으로 이동시키면서, 제3 묘화 동작을 행한다. 그리고, 워크(W)에서, 액적 토출 헤드(34)에 대응하는 위치에 묘화된다(단계 T8).
단계 T8에서도 단계 T6과 마찬가지로, 단계 T4에서 산출된 제3 보정량을 이용하여, 워크 테이블(20)의 Y축 방향, X축 방향 및 θ방향의 위치, 액적 토출 헤드(34)의 X축 방향 및 θ방향의 위치, 및 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍이 보정된다.
이렇게 해서, 단계 T6∼T8의 묘화 동작에 의해, 워크 전면에 대해 묘화가 행해진다.
그리고, 워크 테이블(20)이 반입 반출 영역(A1)으로 이동하면, 묘화 처리가 종료된 워크(W)가 액적 토출 장치(1)로부터 반출된다. 계속해서, 다음의 워크(W)가 액적 토출 장치(1)에 반입된다. 계속해서, 전술한 단계 T5의 워크(W)의 얼라인먼트가 행해지고, 계속해서 단계 T6∼T8이 행해진다.
이상과 같이 각 워크(W)에 대해 단계 T5∼T8이 행해지고, 일련의 워크 처리가 종료된다.
이상의 실시형태에 의하면, 액적 토출 장치(1)에서의 각 부재의 온도 변화나 경시 변화와 같은 요인에 의해 워크(W)의 위치 어긋남이 발생해도, 산출된 제1 보정량∼제3 보정량에 기초하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치를 적절히 보정할 수 있다. 이 때문에, 액적 토출 헤드와 워크를 고정밀도로 위치 맞춤할 수 있다. 또한, 제1 보정량∼제3 보정량에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍도 적절히 보정할 수 있다. 따라서, 액적 토출 헤드(34)로부터 워크(W)에의 액적의 토출 정밀도(착탄 정밀도)를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 주사 라인(L1)∼제3 주사 라인(L3)의 각각에 대해 제1 보정량∼제3 보정량을 작성하고, 즉 워크(W)의 전면에 대해, 보정량을 산출한다. 이 때문에, 워크 테이블(20)을 개행할 때에 워크(W)의 위치 어긋남이 발생해도, 이들 제1 보정량∼제3 보정량을 이용하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치를 적절히 보정할 수 있고, 또한 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍도 적절히 보정할 수 있다. 따라서, 액적 토출 헤드(34)로부터 워크(W)에의 액적의 토출 정밀도(착탄 정밀도)를 더욱 높게 할 수 있다.
여기서, 예컨대 제1 보정량만을 산출하고, 다른 제2 주사 라인(L2)과 제3 주사 라인(L3)에 대해 제1 보정량을 이용하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 경우, 개행한 제2 주사 라인(L2)과 제3 주사 라인(L3)에서, 제1 보정량이 적절하지 않은 경우가 있어, 액적 토출 헤드(34)로부터 워크(W)에의 액적의 토출 위치가 어긋날 우려가 있다. 이 점, 본 실시형태와 같이 모든 주사 라인(L1∼L3)의 각각에 대해 제1 보정량∼제3 보정량을 이용함으로써, 보다 적절히 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치를 적절히 보정할 수 있다.
<다른 실시형태>
다음으로, 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다.
이상의 실시형태에서는, 단계 T2∼T4를 행하여, 제1 주사 라인(L1)∼제3 주사 라인(L3)에서 착탄 영역(E1∼E3)에 묘화를 행한 후, 단계 T4에서, 제2 촬상부(42)의 기준 워크(Wf)의 촬상 화상에 기초하여, 제1 주사 라인(L1)∼제3 주사 라인(L3)의 각각에 대해 제1 보정량∼제3 보정량을 산출하였다. 이 점, 각 단계 T2∼T4에서 제1 보정량∼제3 보정량을 각각 산출해도 좋다.
이러한 경우, 단계 T2에서, 제1 묘화 동작(포워드 패스)을 행하여, 제1 주사 라인(L1)의 착탄 영역(E1∼E3)을 묘화한 후, 제2 촬상부(42)에서, 기준 워크(Wf)를 촬상하여, 상기 기준 워크(Wf)의 상면에 착탄된 액적을 촬상한다. 취득된 촬상 화상은, 보정량 산출기(160)에 입력된다. 보정량 산출기(160)는, 전술한 단계 Q1∼Q4를 행하여, 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 테이블 Y축 위치 보정량 및 토출 타이밍 보정량, 즉 제1 보정량을 산출한다.
또한, 단계 T3에서, 제2 묘화 동작(백워드 패스)을 행하여, 제2 주사 라인(L2)의 착탄 영역(E1∼E3)을 묘화한 후, 제1 촬상부(41)에서, 기준 워크(Wf)를 촬상하여, 상기 기준 워크(Wf)의 상면에 착탄된 액적을 촬상한다. 취득된 촬상 화상은, 보정량 산출기(160)에 입력된다. 보정량 산출기(160)는, 전술한 단계 Q1∼Q4를 행하여, 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 테이블 Y축 위치 보정량 및 토출 타이밍 보정량, 즉 제2 보정량을 산출한다.
또한, 단계 T4에서, 제3 묘화 동작(포워드 패스)을 행하여, 제3 주사 라인(L3)의 착탄 영역(E1∼E3)을 묘화한 후, 제2 촬상부(42)에서, 기준 워크(Wf)를 촬상하여, 상기 기준 워크(Wf)의 상면에 착탄된 액적을 촬상한다. 취득된 촬상 화상은, 보정량 산출기(160)에 입력된다. 보정량 산출기(160)는, 전술한 단계 Q1∼Q4를 행하여, 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 테이블 Y축 위치 보정량 및 토출 타이밍 보정량, 즉 제3 보정량을 산출한다.
본 실시형태에서도, 상기 실시형태와 동일한 효과를 향수할 수 있다. 즉, 제1 보정량∼제3 보정량에 기초하여, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치를 적절히 보정하여, 액적 토출 헤드(34)로부터 워크(W)에의 액적의 토출 정밀도(착탄 정밀도)를 향상시킬 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 워크 테이블(20)이 3개의 주사 라인(L1∼L3)을 따라 이동하여, 워크(W)[기준 워크(Wf)]의 전면에 묘화가 행해지는 경우에 대해 설명하였으나, 주사 라인의 개수는 이것에 한정되지 않는다.
또한, 이상의 실시형태에서는, 모든 주사 라인(L1∼L3)의 각각에 대해 제1 보정량∼제3 보정량을 산출하고 있었으나, 복수의 주사 라인 중, 일부의 주사 라인에 대해 보정량을 작성하고, 상기 보정량을 보간함으로써, 그 외의 주사 라인에 대해 보정량을 산출해도 좋다.
예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 워크 테이블(20)을 5개의 주사 라인(L1∼L5)을 따라 이동시켜, 기준 워크(Wf)의 전면에 묘화를 행하는 경우에서, 예컨대 제1 주사 라인(L1)∼제3 주사 라인(L3)에 대해 제1 보정량∼제3 보정량을 산출하고, 제4 주사 라인(L4)∼제5 주사 라인(L5)에 대해서는 보정량을 산출하지 않는 경우를 예로 설명한다. 한편, 제1 보정량∼제3 보정량은, 전술한 단계 T2∼T4를 행하여 작성된다. 또한, 이하의 설명에서, 제1 보정량∼제3 보정량을 기준 데이터라고 하는 경우가 있다.
도 10에서, 제1 주사 라인(L1)(개행 0 ㎜)은 워크 테이블(20)의 X축 방향 중심선(C)이고, 제2 주사 라인(L2)(개행 100 ㎜)과 제4 주사 라인(L4)(개행 10 ㎜)은 중심선(C)보다 X축 정방향의 주사 라인이며, 제3 주사 라인(L3)(개행 ―100 ㎜)과 제5 주사 라인(L5)(개행 ―50 ㎜)은 중심선(C)보다 X축 부방향의 주사 라인이다. 또한, 도 10에 도시된 예는, 워크 테이블(20)의 Y축 방향 위치의 보정량의 일례를 도시하고 있으나, 그 외에도 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 토출 타이밍 보정량이 산출된다.
그리고, 제4 주사 라인(L4)에 대한 제4 보정량은, 제1 보정량과 제2 보정량을 2차원 보간하여 산출된다. 또한, 제5 주사 라인(L5)에 대한 제5 보정량은, 제1 보정량과 제3 보정량을 2차원 보간하여 산출된다. 한편, 제4 보정량과 제5 보정량을 작성할 때의 보간 방법은 2차원 보간에 한정되지 않는다. 예컨대 다차원 보간해도 좋다.
여기서 개행의 패턴은 복수개 있으며, 모든 주사 라인에 대해 단계 T2∼T4를 행하는 것은 복잡하고 번잡한 작업이다. 본 실시형태에서는, 일부의 주사 라인(L1∼L3)에 대해 단계 T2∼T4를 행하여 기준 데이터를 취득하고, 그 외의 주사 라인(L4∼L5)에 대해서는 기준 데이터를 보간함으로써 보정량을 산출할 수 있다. 따라서, 번잡한 작업을 행하지 않고, 워크(W)의 전면에 대해, 보정량을 산출할 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 제어부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이 보정기(161)를 이용한 구성을 갖고 있었으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이 제어부(150)는, 보정량 산출기(160), 제1 모션 컨트롤러(162), 제2 모션 컨트롤러(163), 잉크젯 컨트롤러(164)에 더하여, 제2 모션 컨트롤러(163)로부터의 펄스 신호를 역변환하는 인코더 역변환기(170)를 갖고 있다. 한편, 본 실시형태의 제어부(150)에서는, 보정기(161)를 생략하고 있다.
이러한 경우, 제1 모션 컨트롤러(162)에서, 전술한 단계 S1∼S3을 행한다. 즉, Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호와, 보정량 산출기(160)로부터의 테이블 Y축 위치 보정량에 기초하여, Y축 선형 스케일(16)로부터 수신한 펄스 신호를 변환한다. 또한, X축 선형 스케일(23)로부터의 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터의 펄스 신호와, 보정량 산출기(160)로부터의 테이블 자세 보정량에 기초하여, X축 선형 스케일(23)로부터 수신한 펄스 신호와 로터리 인코더(24)로부터 수신한 펄스 신호를 각각 변환한다.
제1 모션 컨트롤러(162)는, 전술한 Y축 방향의 펄스 신호(변환 후의 펄스 신호)에 기초하여, Y축 선형 모터(13)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 상기 Y축 선형 모터(13)의 위치를 보정한다. 예컨대 목표 위치가 1000 ㎜이고 +1 ㎛(신장측) 어긋나 있었던 경우에는, 999.999 ㎜로 이동하도록 Y축 선형 모터(13)에 지령하여, 실제 위치가 1000 ㎜가 되도록 보정한다.
또한, 제1 모션 컨트롤러(162)는, 전술한 X축 방향 및 θ방향의 펄스 신호(변환 후의 펄스 신호)에 기초하여, 테이블 이동 기구(21)에 대해 지령 신호(펄스열)를 출력하여, 테이블 이동 기구(21)의 이동도 제어한다.
한편, 제1 모션 컨트롤러(162)에 의해 변환된 Y축 방향의 펄스 신호는, 인코더 역변환기(170)에도 출력된다. 인코더 역변환기(170)에서는, 역변환 테이블을 이용하여, 제1 모션 컨트롤러(162)로부터의 펄스 신호를 역변환하여, 잉크젯 컨트롤러(164)에 출력한다. 즉, 제1 모션 컨트롤러(162)로부터의 펄스 신호는 Y축 선형 모터(13)의 위치를 보정하지만, 이 펄스 신호를 Y축 선형 스케일(16)로부터의 펄스 신호로 역변환한다.
여기서, Y축 선형 모터(13)의 위치가 999.999 ㎜로 보정되어도, 액적 토출 헤드(34)의 토출 타이밍은 목표 위치 1000 ㎜인 채이다. 그래서, 인코더 역변환기(170)에서는, 제1 모션 컨트롤러(162)로부터의 999.999 ㎜를 나타내는 펄스 신호를, 1000 ㎜를 나타내는 펄스 신호로 역변환한다. 그리고, 인코더 역변환기(170)로부터 잉크젯 컨트롤러(164)에, 1000 ㎜를 나타내는 펄스 신호가 출력되고, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍이 제어된다.
한편, 잉크젯 컨트롤러(164)는, 보정량 산출기(160)로부터의 토출 타이밍 보정량에 기초하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍을 제어한다.
또한, 제2 모션 컨트롤러(163)는, 보정량 산출기(160)로부터의 헤드 위치 보정량에 기초하여, 캐리지(33)의 이동을 제어한다.
이렇게 해서, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 상대 위치를 적절히 보정하여, 액적 토출 헤드(34)에서의 액적의 토출 타이밍도 적절히 보정할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서도, 상기 실시형태와 동일한 효과를 향수할 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 워크 테이블(20)을 Y축 방향으로 이동시키고 있었으나, 액적 토출 헤드(34)를 Y축 방향으로 이동시켜도 좋다. 또한, 워크 테이블(20)과 액적 토출 헤드(34)의 양방을 Y축 방향으로 이동시켜도 좋다. 어느 경우에서도, 보정량 산출기(160)는, 전술한 단계 Q1∼Q4를 행하여, 테이블 자세 보정량, 헤드 위치 보정량, 테이블 Y축 위치 보정량 및 토출 타이밍 보정량을 산출한다.
또한, 이상의 실시형태에서는, 워크 테이블(20)을 X축 방향으로 이동시켜 개행하고 있었으나, 액적 토출 헤드(34)를 X축 방향으로 이동시켜도 좋다. X축 방향으로 액적 토출 헤드(34)를 이동시키는 경우에는, X축 선형 모터(15)를 이용해도 좋다.
<액적 토출 장치의 적용예>
이상과 같이 구성된 액적 토출 장치(1)는, 예컨대 일본 특허 공개 제2017-13011호 공보에 기재된, 유기 발광 다이오드의 유기 EL층을 형성하는 기판 처리 시스템에 적용된다. 구체적으로 액적 토출 장치(1)는, 워크(W)로서의 유리 기판 상에 정공 주입층을 형성하기 위한 유기 재료를 도포하는 도포 장치, 유리 기판(정공 주입층) 상에 정공 수송층을 형성하기 위한 유기 재료를 도포하는 도포 장치, 유리 기판(정공 수송층) 상에 발광층을 형성하기 위한 유기 재료를 도포하는 도포 장치에 적용된다. 한편, 기판 처리 시스템에서, 유기 발광 다이오드의 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층을 형성하는 것 외에, 전자 수송층과 전자 주입층도 형성하는 경우, 액적 토출 장치(1)는, 이들 전자 수송층과 전자 주입층의 도포 처리에도 적용할 수 있다.
또한, 액적 토출 장치(1)는, 전술한 바와 같이 유기 발광 다이오드의 유기 EL층을 형성할 때에 적용하는 것 외에, 예컨대 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 때에도 적용해도 좋고, 혹은 금속 배선 형성, 렌즈 형성, 레지스트 형성, 및 광확산체 형성 등을 제조할 때에도 적용해도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
1: 액적 토출 장치 10: Y축 스테이지
11: X축 스테이지 12: Y축 가이드 레일
13: Y축 선형 모터 14: X축 가이드 레일
15: X축 선형 모터 16: Y축 선형 스케일
20: 워크 테이블 21: 테이블 이동 기구
22: Y축 슬라이더 23: X축 선형 스케일
24: 로터리 인코더 30: 캐리지 유닛
33: 캐리지 34: 액적 토출 헤드
40: 촬상 유닛 41: 제1 촬상부
42: 제2 촬상부 100: 기준 마크
101: 타겟 150: 제어부
160: 보정량 산출기 161: 보정기
162: 제1 모션 컨트롤러 163: 제2 모션 컨트롤러
164: 잉크젯 컨트롤러 170: 인코더 역변환기
D: 액적 E1∼E3: 착탄 영역
L1∼L5: 주사 라인 W: 워크
Wf: 기준 워크

Claims (11)

  1. 워크에 기능액의 액적을 토출하여 묘화하는 액적 토출 장치로서,
    상기 워크를 배치하는 워크 테이블과,
    상기 워크 테이블에 배치된 상기 워크에 액적을 토출하는 액적 토출 헤드와,
    상기 워크 테이블과 상기 액적 토출 헤드를, 주주사(主走査) 방향, 주주사 방향에 직교하는 부주사(副走査) 방향 및 회전 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    주주사 방향에서의 상기 액적 토출 헤드의 하류측에 설치되고, 상기 워크의 촬상 화상을 취득하는 촬상부와,
    상기 워크 테이블과 상기 액적 토출 헤드의 상대 위치의 보정량을 산출하고, 상기 보정량에 기초하여 상기 이동 기구를 제어하는 제어부를 가지며,
    상기 워크는, 상기 보정량을 산출할 때에 이용되고, 상면에 복수의 기준 마크가 형성된 기준 워크를 포함하며,
    상기 기준 워크의 상면에는, 복수의 상기 기준 마크를 포함하고, 상기 기준 마크를 향해 액적이 착탄(着彈)되는 착탄 영역이 형성되며,
    상기 착탄 영역은, 상기 착탄 영역의 형성을 위한 액적의 착탄 도중에 상기 이동 기구에 의해 수행되는 개행(改行) 동작에 대하여 분할되지 않은 채로 부주사 방향으로 연신(延伸)하고, 주주사 방향으로 복수개 나란히 배치되어 있으며,
    상기 제어부는, 상기 보정량의 산출 시,
    주주사 방향으로 연신하고, 부주사 방향으로 나란히 설정되는 복수의 주사 라인마다,
    상기 기준 마크를 향해 상기 액적 토출 헤드로부터 토출된 액적을 착탄시킨 후, 상기 촬상부에서 상기 기준 워크의 상기 착탄 영역을 포함한 촬상 화상을 취득하고,
    상기 촬상 화상에 기초하여, 상기 기준 마크의 위치와 상기 액적의 착탄 위치의 위치 어긋남량을 검출하며,
    상기 위치 어긋남량에 기초하여 상기 보정량을 산출하는 것
    을 각각 행하고,
    복수의 상기 주사 라인 간의 개행(改行) 동작은, 상기 이동 기구가 상기 워크 테이블을 부주사 방향으로 이동시킴으로써 행해지고,
    상기 분할되지 않은 채로 부주사 방향으로 연신하는 착탄 영역을 형성하기 위한 상기 이동 기구의 상기 개행 동작은, 상기 이동 기구가 상기 워크 테이블을 상기 부주사 방향에 대한 정방향으로 이동시키는 것과, 상기 부주사 방향에 대한 부방향으로 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 워크 테이블의 회전 방향의 위치와 부주사 방향의 위치의 보정량을 산출하고,
    그 후, 상기 액적 토출 헤드의 회전 방향의 위치와 부주사 방향의 위치의 보정량을 산출하며,
    그 후, 상기 워크 테이블의 주주사 방향의 위치의 보정량을 산출하고,
    그 후, 상기 액적 토출 헤드에서의 액적 토출 타이밍의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
  3. 액적 토출 장치를 이용하여, 워크에 기능액의 액적을 토출하여 묘화하는 액적 토출 방법으로서,
    상기 액적 토출 장치는,
    상기 워크를 배치하는 워크 테이블과,
    상기 워크 테이블에 배치된 상기 워크에 액적을 토출하는 액적 토출 헤드와,
    상기 워크 테이블과 상기 액적 토출 헤드를, 주주사 방향, 주주사 방향에 직교하는 부주사 방향 및 회전 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    주주사 방향에서의 상기 액적 토출 헤드의 하류측에 설치되고, 상기 워크의 촬상 화상을 취득하는 촬상부를 가지며,
    상기 워크는, 상면에 복수의 기준 마크가 형성된 기준 워크를 포함하고,
    상기 기준 워크의 상면에는, 복수의 상기 기준 마크를 포함하고, 상기 기준 마크를 향해 액적이 착탄되는 착탄 영역이 형성되며,
    상기 착탄 영역은, 상기 착탄 영역의 형성을 위한 액적의 착탄 도중에 상기 이동 기구에 의해 수행되는 개행(改行) 동작에 대하여 분할되지 않은 채로 부주사 방향으로 연신하고, 주주사 방향으로 복수개 나란히 배치되어 있으며,
    상기 액적 토출 방법은,
    주주사 방향으로 연신하고, 부주사 방향으로 나란히 설정되는 복수의 주사 라인마다,
    상기 기준 마크를 향해 상기 액적 토출 헤드로부터 토출된 액적을 착탄시키는 제1 공정과,
    그 후, 상기 촬상부에서 상기 기준 워크의 상기 착탄 영역을 포함한 촬상 화상을 취득하는 제2 공정과,
    그 후, 상기 촬상 화상에 기초하여, 상기 기준 마크의 위치와 상기 액적의 착탄 위치의 위치 어긋남량을 검출하는 제3 공정과,
    그 후, 상기 위치 어긋남량에 기초하여, 상기 워크 테이블과 상기 액적 토출 헤드의 상대 위치의 보정량을 산출하고, 상기 보정량에 기초하여 상기 이동 기구를 제어하는 제4 공정
    을 각각 행하고,
    복수의 상기 주사 라인 간의 개행 동작은, 상기 이동 기구에 의해 상기 워크 테이블을 부주사 방향으로 이동시킴으로써 수행되고,
    상기 분할되지 않은 채로 부주사 방향으로 연신하는 착탄 영역을 형성하기 위한 상기 이동 기구의 상기 개행 동작은, 상기 이동 기구가 상기 워크 테이블을 상기 부주사 방향에 대한 정방향으로 이동시키는 것과, 상기 부주사 방향에 대한 부방향으로 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제4 공정에서,
    상기 워크 테이블의 회전 방향의 위치와 부주사 방향의 위치의 보정량을 산출하고,
    그 후, 상기 액적 토출 헤드의 회전 방향의 위치와 부주사 방향의 위치의 보정량을 산출하며,
    그 후, 상기 워크 테이블의 주주사 방향의 위치의 보정량을 산출하고,
    그 후, 상기 액적 토출 헤드에서의 액적 토출 타이밍의 보정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 기재된 액적 토출 방법을 액적 토출 장치에 의해 실행시키도록, 상기 액적 토출 장치의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
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