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JP5407543B2 - Droplet discharge device - Google Patents
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JP5407543B2 - Droplet discharge device - Google Patents

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Description

本発明は液滴吐出装置に関し、詳しくは、基材を搭載するステージを移動させた際に発生する振動による液滴の着弾位置ずれを防止して高精度の描画を行うことのできる液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge device, and more specifically, a droplet discharge capable of performing high-precision drawing by preventing a displacement of a droplet landing position due to vibration generated when a stage on which a substrate is mounted is moved. Relates to the device.

微小な液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを用いて基材(ワーク)上に液滴を着弾させることにより描画を行う液滴吐出装置は、半導体回路基板における配線パターンの描画等の産業用途にも広く利用されている。このような用途においては、断線や隣接する配線との短絡が生じることなく液滴をμmオーダーで正確な位置に着弾させる必要があり、その着弾精度に対する要求は近年ますます高まってきている。また、その一方で、生産性の向上を図るために描画の高速化を図り、タクトタイムを短くすることが要請されている。   A droplet discharge device that performs drawing by landing droplets on a substrate (work) using a droplet discharge head that discharges minute droplets is used for industrial applications such as wiring pattern drawing on a semiconductor circuit board. Is also widely used. In such an application, it is necessary to land a droplet on an accurate position on the order of μm without causing a disconnection or a short circuit with an adjacent wiring, and the demand for the landing accuracy has been increasing in recent years. On the other hand, in order to improve productivity, it is required to increase the drawing speed and shorten the tact time.

液滴の着弾精度を高める上では、液滴吐出ヘッドと基材との間の相対位置が正確に規定されていることが重要である。しかし、描画の高速化のために基材を搭載するステージの移動を高速に行うようにすると、振動が発生して液滴吐出ヘッドと基材との間の相対位置が乱れる問題がある。   In order to increase the droplet landing accuracy, it is important that the relative position between the droplet discharge head and the substrate is accurately defined. However, if the stage on which the substrate is mounted is moved at a high speed in order to increase the drawing speed, there is a problem that the relative position between the droplet discharge head and the substrate is disturbed due to vibration.

これを図8、図9を用いて説明する。   This will be described with reference to FIGS.

例えば石定盤からなる装置基台100は四隅がそれぞれエアサス等の除振機構101を介してペースプレート102上に支持されている。装置基台100の表面には基材Wを搭載するステージ103がY方向(図中の左右方向)に沿って移動可能に設けられている。装置基台100上には、Y方向と直交するX方向(図中の紙面に対する垂直方向)に沿うガントリ104を介して液滴吐出ヘッド105が、ノズル面を下面に向けて取り付けられている。   For example, an apparatus base 100 made of a stone surface plate is supported on a pace plate 102 via vibration isolating mechanisms 101 such as air suspensions at four corners. A stage 103 on which the base material W is mounted is provided on the surface of the apparatus base 100 so as to be movable along the Y direction (left and right direction in the figure). A droplet discharge head 105 is mounted on the apparatus base 100 via a gantry 104 along the X direction (perpendicular to the paper surface in the drawing) perpendicular to the Y direction with the nozzle surface facing the lower surface.

ここで、図8に示す初期位置にあるステージ103が描画のために液滴吐出ヘッド105の下方をY方向に沿って移動すると、その移動開始時の加速によって、移動方向後方側の除振機構101には沈み込む方向の力が作用し、移動方向前方側の除振機構101には浮き上がる方向の力が作用する。除振機構101に作用する各々の力は次に反対方向に作用することで、沈み込みと浮き上がりが交互に繰り返されることとなり、図9に示すように、装置基台100には主としてステージ103の移動方向に沿う方向の振動が発生し、この振動が装置基台100からガントリ104に伝達される。ガントリ104は装置基台100から立設されているため、その上端側がいわゆる振り子のように振動し、このガントリ104に支持されている液滴吐出ヘッド105も大きく振動する。このため、ステージ103上の基材Wと液滴吐出ヘッド105との間の相対的な位置関係が乱れてしまい、着弾位置ずれを発生させてしまう。   Here, when the stage 103 at the initial position shown in FIG. 8 moves along the Y direction below the droplet discharge head 105 for drawing, the vibration isolation mechanism on the rear side in the movement direction is accelerated by the acceleration at the start of the movement. A force in the sinking direction acts on 101, and a force in the lifting direction acts on the vibration isolation mechanism 101 on the front side in the moving direction. Each force acting on the vibration isolation mechanism 101 then acts in the opposite direction, so that sinking and lifting are alternately repeated. As shown in FIG. 9, the apparatus base 100 mainly includes the stage 103. Vibration in the direction along the moving direction is generated, and this vibration is transmitted from the apparatus base 100 to the gantry 104. Since the gantry 104 is erected from the apparatus base 100, the upper end of the gantry 104 vibrates like a so-called pendulum, and the droplet discharge head 105 supported by the gantry 104 also vibrates greatly. For this reason, the relative positional relationship between the substrate W on the stage 103 and the droplet discharge head 105 is disturbed, and landing position deviation occurs.

ステージの移動に伴って発生する振動の影響が収まるまで液滴の吐出を停止してしまうと、タクトタイムが長くなって生産性を悪化させてしまう。また、振動を抑えるためには液滴吐出装置にカウンターマスやアクティブダンパーを設けることも有効であるが、これらは極めて高価な装置であるため、装置コストが大幅に増大化してしまう。このため、タクトタイムが長くならず、簡易な構成によって、このような振動による着弾位置ずれを防止できるようにすることが望まれている。   If the discharge of the liquid droplet is stopped until the influence of the vibration generated along with the movement of the stage is settled, the tact time becomes long and the productivity is deteriorated. In order to suppress vibration, it is also effective to provide a counter mass and an active damper in the droplet discharge device, but these are extremely expensive devices, so that the device cost is greatly increased. For this reason, it is desired that the tact time does not become long and the landing position shift due to such vibration can be prevented with a simple configuration.

従来、特許文献1には、液滴吐出ヘッドに対して力を付与するアクチュエータを設け、液滴吐出ヘッドの移動速度及び変位を検出する速度センサー及び位置センサーからの信号に基づいて、液滴吐出ヘッドに対して振動方向と逆方向の向きの力を付与するようにアクチュエータを駆動させることで、ステージを移動させた際に発生する液滴吐出ヘッドの振動を打ち消し、着弾位置ずれを防止することが開示されている。   Conventionally, in Patent Document 1, an actuator for applying force to the droplet discharge head is provided, and droplet discharge is performed based on signals from a speed sensor and a position sensor that detect the moving speed and displacement of the droplet discharge head. By driving the actuator so that a force in the direction opposite to the vibration direction is applied to the head, the vibration of the droplet discharge head that occurs when the stage is moved is canceled and the landing position is prevented from shifting. Is disclosed.

また、特許文献2には、液晶パネルを構成する基板に接着剤ペーストを塗布する塗布機であるが、ステージ上に支持された基板上に四角形状のペーストパターンを形成する場合に、ノズルと基板との相対速度が急激に変化する基板のコーナー部を塗布する時の振動によるペーストパターン形状の均一塗布が困難となる問題を解決するために、コーナー部の開始時において、ペーストを塗布するノズルとステージとの相対速度を低下させて振動の影響を抑制すると共に、その相対速度の低下に伴う基板上のペーストの塗布量の増加を、ペーストの吐出圧を低下させることによって補正することで、高精度のペーストパターンを描画できるようにすることが開示されている。   Patent Document 2 discloses a coating machine that applies an adhesive paste to a substrate constituting a liquid crystal panel. When a rectangular paste pattern is formed on a substrate supported on a stage, a nozzle and a substrate are used. In order to solve the problem that it is difficult to uniformly apply the paste pattern shape due to vibration when applying the corner portion of the substrate whose relative speed changes rapidly, a nozzle for applying paste at the start of the corner portion; By reducing the relative speed with the stage and suppressing the influence of vibration, the increase in the amount of paste applied on the substrate accompanying the decrease in the relative speed is corrected by reducing the discharge pressure of the paste. It is disclosed that an accurate paste pattern can be drawn.

特開2006−142237号公報JP 2006-142237 A 特開2005−218971号公報JP 2005-218971 A

ステージを高速に移動させた場合に発生する振動は、液滴吐出ヘッドを振動させるのみならず、ステージ自身にも影響を与え、ステージ自体の振動も発生させる。しかも、ステージの振動方向及び大きさと液滴吐出ヘッドの振動方向及び大きさとは必ずとも一致していないため、ステージを高速に移動させた場合のステージと液滴吐出ヘッドとの相対的な位置関係を高精度に規定するためには、ステージの振動と液滴吐出ヘッドの振動の両方を考慮する必要がある。   The vibration generated when the stage is moved at high speed not only vibrates the droplet discharge head, but also affects the stage itself, and also generates vibration of the stage itself. Moreover, since the vibration direction and size of the stage do not always match the vibration direction and size of the droplet discharge head, the relative positional relationship between the stage and the droplet discharge head when the stage is moved at high speed In order to define the above with high accuracy, it is necessary to consider both the vibration of the stage and the vibration of the droplet discharge head.

しかしながら、特許文献1では、液滴吐出ヘッドに設けたアクチュエータを制御することにより、ステージを移動させた際の液滴吐出ヘッドの振動を打ち消すようにしているだけで、ステージ自体の振動は何ら考慮されていない。従って、ステージを高速に移動させた場合のステージと液滴吐出ヘッドとの相対的な位置関係を高精度に規定することはできず、着弾位置ずれを防止することができない問題がある。   However, in Patent Document 1, the actuator provided in the droplet discharge head is controlled to cancel the vibration of the droplet discharge head when the stage is moved. It has not been. Therefore, the relative positional relationship between the stage and the droplet discharge head when the stage is moved at a high speed cannot be defined with high accuracy, and there is a problem that the landing position deviation cannot be prevented.

また、仮に、ステージの振動を打ち消すようにするために、液滴吐出ヘッドと同様のアクチュエータをステージにも設けたとしても、ステージ側のアクチュエータと液滴吐出ヘッド側のアクチュエータとはそれぞれが振動方向と逆の力を付与するように独立して制御されるだけであるため、制御後のステージの位置と液滴吐出ヘッドの位置とが一致している保証はなく、ステージと液滴吐出ヘッドとの間の相対的な位置関係を高精度に規定することができず、着弾位置ずれを防止できない問題があることに変わりはない。   Even if an actuator similar to the droplet discharge head is provided on the stage in order to cancel the vibration of the stage, the actuator on the stage side and the actuator on the droplet discharge head side are each in the vibration direction. Therefore, there is no guarantee that the position of the stage after the control and the position of the droplet discharge head coincide with each other. The relative positional relationship between the two cannot be defined with high accuracy, and there is still a problem that the landing position deviation cannot be prevented.

一方、特許文献2は、接着剤ペーストを均一に塗布するための技術であり、半導体回路基板の配線パターンを描画する場合のようなμmオーダーの高精度な着弾位置精度が要求されるものではない。しかも、基板のコーナー部においてノズルと基板との相対速度が急激に変化することによって発生する振動をステージの移動速度を落とすことによって抑制しているものであり、ステージの振動と液滴吐出ヘッド(ノズル)の振動の両方を考慮して、ステージと液滴吐出ヘッドとの相対的な位置関係の乱れを発生させないようにするものではない。従って、このような技術を半導体回路基板の配線パターンの描画等の高精度な描画を行う用途の液滴吐出装置に適用しても、ステージと液滴吐出ヘッドの両方が共に振動することによって発生する着弾位置ずれを防止することはできない問題がある。   On the other hand, Patent Document 2 is a technique for uniformly applying an adhesive paste, and does not require high-precision landing position accuracy on the order of μm as in drawing a wiring pattern of a semiconductor circuit board. . In addition, the vibration generated by the rapid change in the relative speed between the nozzle and the substrate at the corner portion of the substrate is suppressed by reducing the moving speed of the stage. It is not intended to prevent the relative positional relationship between the stage and the droplet discharge head from being disturbed in consideration of both the vibration of the nozzle). Therefore, even if such a technique is applied to a droplet discharge apparatus for high-precision drawing such as drawing of a wiring pattern on a semiconductor circuit board, it occurs when both the stage and the droplet discharge head vibrate. There is a problem that it is impossible to prevent landing position deviation.

そこで、本発明は、ステージと液滴吐出ヘッドとの各々の振動の計測結果に基づいて、ステージと液滴吐出ヘッドとの間の相対的な位置関係を高精度に規定できるようにし、簡易な構成で着弾位置ずれを防止して高精度な描画を行うことができる液滴吐出装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention makes it possible to define the relative positional relationship between the stage and the droplet discharge head with high accuracy based on the measurement results of the vibrations of the stage and the droplet discharge head. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device that can prevent landing position deviation and perform highly accurate drawing with a configuration.

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。   Other problems of the present invention will become apparent from the following description.

上記課題は、以下の各発明によって解決される。   The above problems are solved by the following inventions.

請求項1記載の発明は、液滴を吐出する多数のノズルがX方向に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッドを、ベース部材にX方向に沿って設けられた複数のヘッド取り付け部に個別に取り付けることにより、X方向に長尺となるラインヘッドを構成したラインヘッドユニットと、基材を搭載して前記X方向及び該X方向と交差するY方向に移動させるステージとを備え、前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルから所定の吐出タイミングに従って吐出された液滴を前記基材に着弾させることによって描画を行う液滴吐出装置であって、
前記ステージに設けられ、該ステージの振動を計測する第1の振動計測手段と、
前記ラインヘッドユニットに設けられ、該ラインヘッドユニットの振動を計測する第2の振動計測手段と、
前記ラインヘッドユニットにおける前記ベース部材と前記ヘッド取り付け部との間に個別に設けられたアクチュエータを有し、該アクチュエータの作動によって、前記液滴吐出ヘッドのノズル列方向がX方向に対してなす角度を維持したまま、前記ヘッド取り付け部のX方向に沿う位置を調整することにより、前記液滴吐出ヘッドのX方向に沿う位置をそれぞれ変更可能とした位置変更手段と、
前記第1の振動計測手段と前記第2の振動計測手段の出力の差分から前記ステージと前記ラインヘッドユニットの間の相対的な変位のX方向成分を求め、その大きさに従って前記位置変更手段を作動させることによって、全ての前記液滴吐出ヘッドのX方向に沿う位置を同一量変更する第1の補正手段とを有することを特徴とする液滴吐出装置である。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of droplet discharge heads in which a large number of nozzles for discharging droplets are arranged along the X direction are provided on a plurality of head mounting portions provided along the X direction on the base member. A line head unit that constitutes a line head that is elongated in the X direction by being individually attached, and a stage on which a substrate is mounted and moved in the X direction and the Y direction intersecting the X direction, A droplet discharge device that performs drawing by landing droplets discharged from the nozzles of the droplet discharge head according to a predetermined discharge timing on the substrate,
A first vibration measuring means provided on the stage for measuring the vibration of the stage;
Provided in the line head unit, a second vibration measurement means for measuring the vibration of the line head unit,
An angle formed by the nozzle row direction of the droplet discharge head with respect to the X direction by the operation of the actuator, the actuator being provided between the base member and the head mounting portion in the line head unit; The position changing means that can change the position along the X direction of the droplet discharge head by adjusting the position along the X direction of the head mounting portion while maintaining
An X-direction component of relative displacement between the stage and the line head unit is obtained from the difference between the outputs of the first vibration measuring means and the second vibration measuring means, and the position changing means is determined according to the magnitude. A droplet discharge apparatus comprising: a first correction unit that changes the position of all the droplet discharge heads along the X direction by the same amount by being operated .

請求項2記載の発明は、前記第1の振動計測手段と前記第2の振動計測手段の出力の差分から前記ステージと前記ラインヘッドユニットの間の相対的な変位のY方向成分を求め、その大きさに従って前記吐出タイミングを変更する第2の補正手段を有することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出装置である。 According to a second aspect of the present invention, a Y direction component of a relative displacement between the stage and the line head unit is obtained from a difference between outputs of the first vibration measuring unit and the second vibration measuring unit, The droplet discharge device according to claim 1, further comprising a second correction unit that changes the discharge timing according to the size.

請求項3記載の発明は、前記ヘッド取り付け部の各々は、複数本の弾性ヒンジによって前記ベース部材に一体に連結されており、
前記位置変更手段は、前記アクチュエータの押圧力を前記ヘッド取り付け部に作用させ、前記弾性ヒンジを撓み変形させることによって、前記液滴吐出ヘッドのノズル列方向がX方向に対してなす角度を維持したまま、前記ヘッド取り付け部のX方向に沿う位置をそれぞれ調整することを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出装置である。
According to a third aspect of the present invention, each of the head mounting portions is integrally connected to the base member by a plurality of elastic hinges,
The position changing means maintains the angle formed by the nozzle row direction of the droplet discharge head with respect to the X direction by causing the pressing force of the actuator to act on the head mounting portion and flexing and deforming the elastic hinge. 3. The droplet discharge device according to claim 1 , wherein the position along the X direction of the head mounting portion is adjusted as it is.

請求項4記載の発明は、前記ヘッド取り付け部は、前記ベース部材に形成された開口枠の内部に配置されており、
前記弾性ヒンジは、前記ヘッド取り付け部と前記開口枠の内周とに亘って、X方向に沿って間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項3記載の液滴吐出装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the head mounting portion is disposed inside an opening frame formed in the base member.
The droplet ejecting apparatus according to claim 3 , wherein the elastic hinge is disposed along the X direction across the head attachment portion and the inner periphery of the opening frame. .

請求項5記載の発明は、前記第1の振動計測手段及び前記第2の振動計測手段は、加速度センサーによって構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴吐出装置である。   The invention according to claim 5 is characterized in that the first vibration measuring means and the second vibration measuring means are constituted by an acceleration sensor. Device.

本発明によれば、ステージと液滴吐出ヘッドとの各々の振動の計測結果に基づいて、ステージと液滴吐出ヘッドとの間の相対的な位置関係を高精度に規定でき、簡易な構成で着弾位置ずれを防止して高精度な描画を行うことができる液滴吐出装置を提供することができる。   According to the present invention, the relative positional relationship between the stage and the droplet discharge head can be defined with high accuracy based on the measurement results of the vibrations of the stage and the droplet discharge head. It is possible to provide a droplet discharge device that can prevent landing position deviation and perform highly accurate drawing.

本発明に係る液滴吐出装置の一例を示す概略斜視図1 is a schematic perspective view showing an example of a droplet discharge device according to the present invention. 液滴吐出装置1における吐出タイミング変更のための要部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the principal part for the discharge timing change in the droplet discharge apparatus 1 吐出タイミングと振動との関係を示すタイミングチャートTiming chart showing the relationship between discharge timing and vibration 着弾精度を補正なしの場合と補正ありの場合とで比較した結果を示すグラフA graph showing the result of comparing the landing accuracy with and without correction ラインヘッドユニットの底面図Bottom view of line head unit アクチュエータの駆動部の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the actuator drive unit ステージとラインヘッドユニットとのX方向に沿う方向の振動とアクチュエータに与える電圧を示すタイミングチャートTiming chart showing vibration in direction along X direction between stage and line head unit and voltage applied to actuator 液滴吐出装置における振動の発生を説明する図The figure explaining generation | occurrence | production of the vibration in a droplet discharge apparatus 液滴吐出装置における振動の発生を説明する図The figure explaining generation | occurrence | production of the vibration in a droplet discharge apparatus

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

本発明に係る液滴吐出装置は、液滴を吐出する多数のノズルがX方向に沿って配列された液滴吐出ヘッドと、基材を搭載してX方向及び該X方向と交差するY方向に移動させるステージとを備え、液滴吐出ヘッドのノズルから所定の吐出タイミングに従って吐出された液滴を基材に着弾させることによって描画を行う。   The droplet discharge device according to the present invention includes a droplet discharge head in which a large number of nozzles for discharging droplets are arranged along the X direction, a substrate, and the X direction and the Y direction intersecting the X direction. The stage is moved to the substrate, and drawing is performed by causing the droplets ejected from the nozzles of the droplet ejection head to land on the substrate in accordance with a predetermined ejection timing.

描画対象となる基材は、ステージ上に搭載されて液滴吐出ヘッドのノズル面に対面し、ステージの移動によって液滴吐出ヘッドのノズル面に対して平行なXY方向に移動しながら、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴によって所定の画像が形成されるものであり、例えば、インクを用いることによって一般的な写真や文字、図形等の画像が形成される紙、プラスチックシート等の他、液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルタ用基板、導電性インクによって配線パターンが形成される半導体回路基板等が挙げられる。   The substrate to be drawn is mounted on the stage and faces the nozzle surface of the droplet discharge head, and the droplet moves while moving in the XY directions parallel to the nozzle surface of the droplet discharge head by moving the stage. A predetermined image is formed by droplets ejected from the ejection head.For example, in addition to paper, plastic sheets, etc. on which images such as general photographs, letters, figures, etc. are formed by using ink, Examples include color filter substrates used in liquid crystal displays and the like, and semiconductor circuit substrates on which wiring patterns are formed with conductive ink.

基材に対する描画は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに対して基材を搭載したステージのみをY方向(副走査方向)に移動させ、基材上に液滴吐出ヘッドのノズル列の幅に相当する幅で、Y方向に沿う所定のパターンを描画することによって行われる。ステージのX方向(主走査方向)の移動は、液滴吐出ヘッドと基材とのX方向の相対位置の変更のための移動であり、このときは液滴吐出ヘッドから液滴の吐出は行われない。   For drawing on the substrate, only the stage on which the substrate is mounted is moved in the Y direction (sub-scanning direction) with respect to the droplet discharge head that discharges droplets from the nozzles, and the nozzle row of the droplet discharge head is placed on the substrate This is performed by drawing a predetermined pattern along the Y direction with a width corresponding to the width of the. The movement of the stage in the X direction (main scanning direction) is a movement for changing the relative position of the droplet discharge head and the substrate in the X direction. At this time, the droplet discharge head does not discharge the droplet. I will not.

ステージには、そのステージの振動を計測するための第1の振動計測手段がステージに設けられる。また、液滴吐出ヘッド側には、その液滴吐出ヘッドの振動を計測するための第2の振動計測手段が設けられる。これら第1の振動計測手段及び第2の振動計測手段としては、一般に振動計を用いることができるが、中でも、振動を電気的信号として容易に検出できる加速度センサーを用いることが好ましい。   The stage is provided with first vibration measuring means for measuring the vibration of the stage. Further, a second vibration measuring means for measuring the vibration of the droplet discharge head is provided on the droplet discharge head side. As the first vibration measuring means and the second vibration measuring means, a vibrometer can be generally used, but among them, an acceleration sensor that can easily detect vibration as an electrical signal is preferably used.

加速度センサーを用いる場合は、ステージ又は液滴吐出ヘッドの微細な振動を高精度に計測可能となるように設けることが重要であり、具体的な設置態様としては、例えば、WILCOXON社製のセンサー731−207のように、ステージの振幅のような低周波を測定できるセンサーを4個用意し、液滴吐出ヘッドが固定されているベースプレートのX方向、Y方向の加速度を確認できるように固定する。これらのセンサーの固定時にはX方向、Y方向を部品加工精度を高めて方向を厳密に規定できるようにしてもよいし、調整機構を設けるようにしてもよい。同様にステージ上の描画台の側面にもX方向、Y方向の加速度を確認できるように固定する。以上のようにして厳密に設置すること等が挙げられる。   In the case of using an acceleration sensor, it is important to provide the stage or the droplet discharge head so that minute vibrations of the stage or droplet discharge head can be measured with high accuracy. As shown in -207, four sensors capable of measuring a low frequency such as the stage amplitude are prepared and fixed so that the acceleration in the X direction and the Y direction of the base plate to which the droplet discharge head is fixed can be confirmed. When these sensors are fixed, the X direction and Y direction may be defined with high accuracy by processing parts, or an adjustment mechanism may be provided. Similarly, it is fixed to the side surface of the drawing table on the stage so that the acceleration in the X direction and the Y direction can be confirmed. For example, it can be strictly installed as described above.

本発明における補正手段は、第1の振動計測手段によって検出された出力と第2の振動計測手段によって検出された出力との差分を算出して液滴吐出ヘッドとステージとの間の相対的な変位の大きさを求め、その求められた変位の大きさに従って液滴吐出ヘッドから吐出される液滴の着弾位置を補正する。   The correcting means in the present invention calculates the difference between the output detected by the first vibration measuring means and the output detected by the second vibration measuring means and calculates the relative between the droplet discharge head and the stage. The magnitude of the displacement is obtained, and the landing position of the droplet ejected from the droplet ejection head is corrected according to the obtained magnitude of displacement.

このように、単に液滴吐出ヘッドの振動のみならず、第1の振動計測手段によって検出されるステージ側の振動と第2の振動計測手段によって検出される液滴吐出ヘッド側の振動との差分から両者間の相対的な変位の大きさを求め、液滴の着弾位置の補正を行うため、ステージと液滴吐出ヘッドとの両方の振動の計測結果に基づいて両者間の相対的な位置関係を把握することができる。従って、ステージと液滴吐出ヘッドの両方の振動の影響を精密にキャンセルして着弾位置ずれを防止することができ、高精度な描画が可能となる。しかも、外観的にはステージ側と液滴吐出ヘッド側にそれぞれ振動計測手段を設けるだけの構成付加で済むため、簡易に構成することができる。   Thus, not only the vibration of the droplet discharge head but also the difference between the vibration on the stage side detected by the first vibration measuring means and the vibration on the droplet discharge head side detected by the second vibration measuring means. The relative positional relationship between the two is determined based on the measurement results of the vibrations of both the stage and the droplet discharge head. Can be grasped. Accordingly, the influence of vibrations of both the stage and the droplet discharge head can be canceled precisely to prevent landing position deviation, and high-precision drawing is possible. In addition, in terms of appearance, it is only necessary to add the vibration measuring means on the stage side and the droplet discharge head side, so that the configuration can be simplified.

本発明における補正手段による着弾位置の補正には、液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出タイミングの変更と、ステージと液滴吐出ヘッドとの間のX方向に沿う相対位置の変更とがあり、これらのいずれか一方によって行うことができるが、問題となる振動は、描画時のステージのY方向に沿う移動によって発生し、主としてY方向に沿う振動であるため、Y方向に沿う方向の着弾位置の補正を行う吐出タイミングの変更を行うことが好ましい。また、ステージの移動に伴う振動には少なからずX方向成分も含まれるため、X方向に沿う方向の着弾位置の補正も可能とするため、両方を組み合わせて行うことがより好ましい。   The correction of the landing position by the correcting means in the present invention includes a change in the discharge timing of the droplet from the droplet discharge head and a change in the relative position along the X direction between the stage and the droplet discharge head, Although any of these can be performed, the vibration in question is caused by movement of the stage along the Y direction during drawing, and is mainly along the Y direction, so that the landing position in the direction along the Y direction It is preferable to change the ejection timing for performing the correction. Further, since the vibration accompanying the movement of the stage includes not only a small amount of the X direction component, it is more preferable to combine both in order to enable correction of the landing position in the direction along the X direction.

前者の液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出タイミングの変更は、第1の振動計測手段によって検出された出力と第2の振動計測手段によって検出された出力との差分からステージと液滴吐出ヘッドの間の相対的な変位のY方向成分を求め、その変位のY方向成分の大きさに従って、液滴吐出ヘッドからの液滴の吐出タイミングを、通常の吐出タイミングに対して所定時間だけ早く又は遅く変更することによって行うことができる。   The change in the discharge timing of the droplets from the former droplet discharge head is determined by the difference between the output detected by the first vibration measurement means and the output detected by the second vibration measurement means. The Y direction component of the relative displacement is obtained, and according to the magnitude of the Y direction component of the displacement, the droplet discharge timing from the droplet discharge head is set earlier by a predetermined time than the normal discharge timing or Can be done by changing late.

後者のステージと液滴吐出ヘッドとの間のX方向に沿う相対位置の変更は、第1の振動計測手段によって検出された出力と第2の振動計測手段によって検出された出力との差分からステージと液滴吐出ヘッドの間の相対的な変位のX方向成分を求め、その変位のX方向成分の大きさに従って、ステージと液滴吐出ヘッドとの間のX方向に沿う相対位置を、相対位置変更手段によって変更する。   The change in the relative position along the X direction between the latter stage and the droplet discharge head is determined based on the difference between the output detected by the first vibration measuring means and the output detected by the second vibration measuring means. The X-direction component of the relative displacement between the droplet and the droplet discharge head is obtained, and the relative position along the X direction between the stage and the droplet discharge head is determined as the relative position according to the magnitude of the X-direction component of the displacement. Change by changing means.

ステージと液滴吐出ヘッドとの間のX方向に沿う相対位置の変更は、液滴吐出ヘッドに対してステージのみをX方向に移動させることによって行うこともできるが、相対位置変更手段として液滴吐出ヘッドのX方向に沿う位置を調整するアクチュエータを液滴吐出ヘッドに設け、このアクチュエータを駆動することによって行うこともできる。このような相対位置変更手段は、ヘッドユニットに対する液滴吐出ヘッドのX方向に沿う取り付け位置を微調整するための微調整機構を兼用することができる。これは、X方向に沿う相対位置の変更のためのアクチュエータを格別に装備する必要をなくすことができるために好ましい態様である。   The relative position along the X direction between the stage and the droplet discharge head can be changed by moving only the stage in the X direction with respect to the droplet discharge head. An actuator for adjusting the position along the X direction of the discharge head may be provided in the droplet discharge head, and this actuator may be driven. Such relative position changing means can also serve as a fine adjustment mechanism for finely adjusting the attachment position of the droplet discharge head along the X direction with respect to the head unit. This is a preferable mode because it is possible to eliminate the need to provide an actuator for changing the relative position along the X direction.

複数の液滴吐出ヘッドをヘッドユニットにX方向に沿って配列することによってラインヘッドユニットを構成している場合、微調整機構は各液滴吐出ヘッド毎に個々に独立してX方向に沿う取り付け位置が調整可能となるように設けられていることが好ましい。   When a line head unit is configured by arranging a plurality of droplet discharge heads along the X direction in the head unit, the fine adjustment mechanism is attached along the X direction independently for each droplet discharge head. It is preferable to be provided so that the position can be adjusted.

次に、本発明に係る液滴吐出装置について図面を用いて説明する。   Next, a droplet discharge device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る液滴吐出装置の一例を示す概略斜視図であり、液滴吐出装置1は、石定盤からなる装置基台2上に、インクジェット描画を行うための複数の液滴吐出ヘッドがX方向に沿って配列されたラインヘッドユニット3、上面に基材Wを載置して支持するためのステージ4、ステージ4をθ方向に回転移動させるためのθ回転機構5、ステージ4及びθ回転機構5を共にY方向に沿って直線移動させるY移動機構6、ステージ4及びθ回転機構5を共にX方向に沿って直線移動させるX移動機構7、ステージ4に一体に設けられた第1の振動計測手段である加速度センサー8A、ラインヘッドユニット3に一体に設けられた第2の振動計測手段である加速度センサー8Bをそれぞれ備えている。   FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a droplet discharge device according to the present invention. The droplet discharge device 1 has a plurality of liquids for performing ink jet drawing on a device base 2 made of a stone surface plate. A line head unit 3 in which droplet discharge heads are arranged along the X direction, a stage 4 for placing and supporting the substrate W on the upper surface, a θ rotation mechanism 5 for rotating the stage 4 in the θ direction, The stage 4 and the θ rotating mechanism 5 are both provided integrally with the Y moving mechanism 6 that linearly moves along the Y direction, the stage 4 and the θ rotating mechanism 5 are both moved linearly along the X direction, and the stage 4. The acceleration sensor 8A, which is the first vibration measurement means, and the acceleration sensor 8B, which is the second vibration measurement means provided integrally with the line head unit 3, are provided.

本実施形態では、加速度センサー8A、8Bは、それぞれ振動のX方向成分及びY方向成分を検出可能となるように設けられるが、どちらか一方の成分のみが検出可能に設けられてもよい。   In the present embodiment, the acceleration sensors 8A and 8B are provided so as to be able to detect the X-direction component and the Y-direction component of vibration, respectively, but only one of the components may be provided so as to be detectable.

なお、ここでは、X方向とY方向とは水平面上で互いに直交する方向である。   Here, the X direction and the Y direction are directions orthogonal to each other on a horizontal plane.

ラインヘッドユニット3は、装置基台2上の端部近傍においてX方向に沿って装置基台2表面と平行に架設されたガントリ9に、スライダ10及びθ回転機構11を介して取り付けられており、スライダ10がガントリ9に沿ってスライド移動することによりX方向に沿って往復移動し、また、θ回転機構11によって、X、Y方向と直交する法線方向であるZ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動し、更に、Z移動機構12によってθ回転機構11と共にZ方向に昇降移動することができるようになっている。   The line head unit 3 is attached to a gantry 9 installed in parallel with the surface of the apparatus base 2 along the X direction in the vicinity of the end on the apparatus base 2 via a slider 10 and a θ rotation mechanism 11. The slider 10 slides along the gantry 9 to reciprocate along the X direction, and the θ rotation mechanism 11 rotates the direction along the Z direction, which is the normal direction perpendicular to the X and Y directions. And the Z moving mechanism 12 can be moved up and down in the Z direction together with the θ rotating mechanism 11.

なお、ステージ4のX方向、Y方向及びθ方向の各位置座標並びにラインヘッドユニット3のX方向、Z方向及びθ方向の各位置座標は、X移動機構7、Y移動機構6、θ回転機構5、スライダ10、θ回転機構11、Z移動機構12にそれぞれ設けられた位置座標検出手段である不図示のエンコーダによってnmオーダーで高精度に検出可能となるように構成されている。   The position coordinates in the X direction, Y direction, and θ direction of the stage 4 and the position coordinates in the X direction, Z direction, and θ direction of the line head unit 3 are the X movement mechanism 7, the Y movement mechanism 6, and the θ rotation mechanism. 5, an encoder (not shown) which is a position coordinate detection unit provided in each of the slider 10, the θ rotation mechanism 11, and the Z movement mechanism 12 can be detected with high accuracy on the order of nm.

また、図中、13は装置基台2の底面の四隅にそれぞれ配置されたエアサス等の除振機構、14は上面に除振機構13を介して装置基台2を支持するベースプレートである。   In the figure, reference numeral 13 denotes an anti-vibration mechanism such as an air suspension respectively disposed at the four corners of the bottom surface of the apparatus base 2, and reference numeral 14 denotes a base plate that supports the apparatus base 2 on the upper surface via the anti-vibration mechanism 13.

図2は液滴吐出装置1における吐出タイミング変更のための要部の構成を示すブロック図、図3は吐出タイミングと振動との関係を示すタイミングチャートである。これらを用いて吐出タイミングの変更による着弾位置の補正について説明する。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the main part for changing the discharge timing in the droplet discharge device 1, and FIG. 3 is a timing chart showing the relationship between the discharge timing and vibration. The correction of the landing position by changing the discharge timing will be described using these.

ラインヘッドユニット3に配列される各液滴吐出ヘッドは、ステージ4のY方向の移動によって出力されるエンコーダ出力15に対してパルス変調器16によって所定の変調がかけられた信号に基づいて、ヘッド駆動部17によって生成される吐出タイミング信号に従って吐出制御される。このときの通常の吐出タイミング信号を図3においてT1で示す。   The droplet discharge heads arranged in the line head unit 3 are arranged on the basis of a signal obtained by applying a predetermined modulation by the pulse modulator 16 to the encoder output 15 output by the movement of the stage 4 in the Y direction. The ejection is controlled according to the ejection timing signal generated by the drive unit 17. A normal discharge timing signal at this time is indicated by T1 in FIG.

一方、加速度センサー8A、8Bの出力信号も、それぞれ増幅器18A、18Bを介してヘッド駆動部17に入力される。   On the other hand, output signals of the acceleration sensors 8A and 8B are also input to the head driving unit 17 via the amplifiers 18A and 18B, respectively.

ヘッド駆動部17は、パルス変調器16からの信号に対して吐出パルスのタイミングに補正をかけるパルスタイミング演算器171を有し、このパルスタイミング演算器171の出力信号が信号増幅器175によって液滴吐出ヘッドをドライブするための電力に増幅され、この増幅信号がラインヘッドユニット3の各液滴吐出ヘッドに出力され、この出力信号と、描画データに基づく不図示のデータ信号とに基づいて各液滴吐出ヘッドを駆動するようになっている。   The head drive unit 17 has a pulse timing calculator 171 that corrects the timing of the ejection pulse with respect to the signal from the pulse modulator 16, and the output signal of the pulse timing calculator 171 is discharged by the signal amplifier 175. Amplified to power for driving the head, this amplified signal is output to each droplet discharge head of the line head unit 3, and each droplet is based on this output signal and a data signal (not shown) based on the drawing data. The discharge head is driven.

ここで、加速度センサー8A、8Bからのアナログの出力信号は、ヘッド駆動部17においてそれぞれAD変換器172A、172Bによってデジタル信号に変換された後、両出力信号の差分が差分算出器173において算出される。図3において、加速度センサー8A、8Bからの各振動のY方向成分の出力信号をDy1、両出力信号の差分をDy2で示す。横軸は時間、縦軸は位置を示している。   Here, the analog output signals from the acceleration sensors 8A and 8B are converted into digital signals by the AD converters 172A and 172B, respectively, in the head driving unit 17, and then the difference between the two output signals is calculated by the difference calculator 173. The In FIG. 3, the output signal of the Y direction component of each vibration from the acceleration sensors 8A and 8B is indicated by Dy1, and the difference between both output signals is indicated by Dy2. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates position.

差分算出器173において算出された差分値は、更に二重積分器174において二重積分され、ステージ4とラインヘッドユニット3とのY方向に沿う相対的な変位が求められ、パルスタイミング演算器171に出力される。   The difference value calculated by the difference calculator 173 is further double-integrated by the double integrator 174 to obtain a relative displacement along the Y direction between the stage 4 and the line head unit 3, and the pulse timing calculator 171. Is output.

ステージ4の移動に伴って発生する振動の結果、ステージ4とラインヘッドユニット3とが共に振動して両者間の相対的な位置ずれが発生するため、通常の吐出タイミング信号T1に基づいて液滴を吐出すると、ステージ4とラインヘッドユニット3との間の相対的な変位の大きさに応じて、Y方向に沿って目標位置よりも早く着弾してしまったり遅れて着弾してしまったりすることによって着弾位置のずれが発生してしまう。   As a result of the vibration generated as the stage 4 moves, both the stage 4 and the line head unit 3 vibrate and a relative positional shift occurs between the two. Therefore, the droplets are generated based on the normal ejection timing signal T1. Is discharged earlier than the target position along the Y direction, depending on the relative displacement between the stage 4 and the line head unit 3, or may land after a delay. Due to this, the deviation of the landing position occurs.

そこで、パルスタイミング演算器171では、このステージ4とラインヘッドユニット3との相対的な変位の大きさに応じて、この変位を相殺するように通常の吐出タイミング信号T1に対して補正をかけ、通常の吐出タイミングに対して早く又は遅くした補正後の吐出タイミング信号T2を生成し、この補正後の吐出タイミング信号T2を信号増幅器175によってヘッドユニット3の各液滴吐出ヘッドをドライブするための電力に増幅し、ラインヘッドユニット3の各液滴吐出ヘッドに対して出力する。   Therefore, the pulse timing calculator 171 applies correction to the normal ejection timing signal T1 so as to cancel out this displacement according to the relative displacement between the stage 4 and the line head unit 3. A corrected discharge timing signal T2 that is earlier or later than the normal discharge timing is generated, and the corrected discharge timing signal T2 is used to drive each droplet discharge head of the head unit 3 by the signal amplifier 175. And output to each droplet discharge head of the line head unit 3.

これにより、ステージ4がY方向に移動することによって発生するステージ4とラインヘッド3との間の相対的な位置関係の乱れによって生じるY方向の着弾位置ずれが補正され、ラインヘッドユニット3から吐出される液滴を基材W上のY方向に沿う方向に高精度に着弾させることができる。   As a result, the landing position deviation in the Y direction caused by the disturbance in the relative positional relationship between the stage 4 and the line head 3 that occurs when the stage 4 moves in the Y direction is corrected. The liquid droplets can be landed with high accuracy in the direction along the Y direction on the substrate W.

図4は、基材W上に500μmピッチで描画した際の着弾精度を補正なしの場合と補正ありの場合とで比較した結果を示すグラフである。同図に示すように、本発明によって補正をかけた場合は、補正をかけない場合に比べて、目標とする500μmピッチの位置に着弾する頻度が高くなっており、高い着弾精度を確保できていることがわかる。   FIG. 4 is a graph showing the result of comparing the landing accuracy when drawing on the substrate W at a pitch of 500 μm with no correction and with correction. As shown in the figure, when correction is performed according to the present invention, the frequency of landing at a target 500 μm pitch position is higher than when correction is not performed, and high landing accuracy can be secured. I understand that.

次に、ステージ4とラインヘッドユニット3との間のX方向に沿う相対位置の変更を、ラインヘッドユニット3における各液滴吐出ヘッドのX方向に沿う取り付け位置を微調整することによって行う場合について説明する。   Next, a case where the relative position along the X direction between the stage 4 and the line head unit 3 is changed by finely adjusting the attachment position along the X direction of each droplet discharge head in the line head unit 3. explain.

ここでラインヘッドユニット3の構造について説明する。図5はラインヘッドユニット3の底面図であり、ラインヘッドユニット3は、一枚の大判なベース部材であるベースプレート31の下面に多数の液滴吐出ヘッドHが個別に取り付け固定され、その下方に配置されるステージ4上の基材Wの表面と対向可能となるように配置されている。 Here, the structure of the line head unit 3 will be described. FIG. 5 is a bottom view of the line head unit 3. In the line head unit 3, a large number of droplet discharge heads H are individually attached and fixed to the lower surface of a base plate 31 which is a single large base member. It arrange | positions so that it may oppose with the surface of the base material W on the stage 4 arrange | positioned.

ここでは、12個の液滴吐出ヘッドHが、各ノズル列をX方向に沿わせ、且つ、各ノズルが均等ピッチとなるように2列に千鳥状に配列されており、これによりX方向に沿って長尺な記録幅を有するラインヘッドを構成している。   Here, twelve droplet discharge heads H are arranged in a staggered manner in two rows so that each nozzle row is aligned in the X direction and each nozzle has a uniform pitch. A line head having a long recording width is formed.

ベースプレート31には一般に金属材が使用される。金属材としてはSUSを用いることもできるが、液滴吐出ヘッドHの取り付け位置精度を高精度に保つ要請からは、インバー材やノビナイト等の低熱膨張材が好ましく使用される。ベースプレート31は、液滴吐出ヘッドHの配列方向に沿う2列の開口枠32を有しており、その開口枠32内にヘッド取り付け部であるヘッド固定プレート33が、液滴吐出ヘッドHを個別に取り付け可能とするべく該液滴吐出ヘッドHと同数配置されている。   A metal material is generally used for the base plate 31. Although SUS can be used as the metal material, low thermal expansion materials such as invar material and novinite are preferably used in order to keep the mounting position accuracy of the droplet discharge head H highly accurate. The base plate 31 has two rows of opening frames 32 along the arrangement direction of the droplet discharge heads H, and a head fixing plate 33 as a head mounting portion in each of the opening frames 32 separates the droplet discharge heads H individually. The same number as the droplet discharge heads H is arranged so that it can be attached to the head.

各ヘッド固定プレート33は、液滴吐出ヘッドHのノズル列方向(図中X方向)の両側端辺における一方端辺において、該液滴吐出ヘッドHのノズル列方向に間隔をおいて配置された同一長さの2本の弾性ヒンジ34によってベースプレート31と一体に連結され、該ベースプレート31に保持されている。各ヘッド固定プレート33は、この弾性ヒンジ34のみでベースプレート31と繋がっており、それ以外の部位は開口枠32内においてベースプレート31から離間している。   Each head fixing plate 33 is arranged at one end side of both side edges in the nozzle row direction (X direction in the drawing) of the droplet discharge head H with an interval in the nozzle row direction of the droplet discharge head H. The two elastic hinges 34 having the same length are integrally connected to the base plate 31 and are held by the base plate 31. Each head fixing plate 33 is connected to the base plate 31 only by this elastic hinge 34, and other portions are separated from the base plate 31 in the opening frame 32.

なお、図中、一つのヘッド固定プレート33は液滴吐出ヘッドHを取り付け前の状態が示されている。   In the drawing, one head fixing plate 33 shows a state before the droplet discharge head H is attached.

各ヘッド固定プレート33の他方端辺側の開口枠32内には、ベースプレート31との間にそれぞれアクチュエータ35が配置され、各ヘッド固定プレート33に対してアクチュエータ35がY方向に沿って並設されている。アクチュエータ35にはピエゾ素子が用いられており、印加電圧に応じて伸長動作する。ここでは、各ヘッド固定プレート33の他方端辺側の1つの隅角部において、液滴吐出ヘッドHのノズル列方向と交差する側方(図中Y方向)である開口枠32の内周に向けて張り出した押圧操作部となる突出部331が形成されており、一方、ベースプレート31には、開口枠32の内周から図中Y方向に沿いヘッド固定プレート33に向けて張り出した突出部311が形成されており、これらの突出部331、311の間で、図中X方向に沿う方向、すなわち液滴吐出ヘッドHのノズル列方向に対して平行な横方向の押圧力を作用させるようになっている。   In the opening frame 32 on the other end side of each head fixing plate 33, an actuator 35 is disposed between the head fixing plate 33 and the base plate 31, and the actuator 35 is juxtaposed along the Y direction with respect to each head fixing plate 33. ing. A piezoelectric element is used for the actuator 35, and the actuator 35 extends according to the applied voltage. Here, at one corner on the other end side of each head fixing plate 33, on the inner periphery of the opening frame 32 that is the side (Y direction in the figure) intersecting the nozzle row direction of the droplet discharge head H. A protruding portion 331 is formed as a pressing operation portion protruding toward the head. On the other hand, a protruding portion 311 protruding from the inner periphery of the opening frame 32 toward the head fixing plate 33 along the Y direction in the figure is formed on the base plate 31. And a pressing force in the horizontal direction parallel to the X direction in the drawing, that is, the nozzle row direction of the droplet discharge head H, is applied between the protrusions 331 and 311. It has become.

これらベースプレート31の開口枠32内に設けられたヘッド固定プレート33、弾性ヒンジ34、突出部311、331、アクチュエータ35によって、液滴吐出ヘッドHの取り付け位置を微調整するための微調整機構を構成している。この微調整機構は、アクチュエータ35の伸長動作によって突出部331に対して所定の押圧力を作用させると、ヘッド固定プレート33にはX方向に沿う横方向(水平方向)の力が作用し、この力によって2本の弾性ヒンジ34が微小に撓み変形して均等に傾倒することで、ヘッド固定プレート33のX方向への平行度を維持したまま、すなわち、液滴吐出ヘッドHのノズル列方向がX方向に対してなす角度を維持したまま、液滴吐出ヘッドHのX方向の位置が微調整されるようになっている。反対にアクチュエータ35が収縮動作すると、ヘッド固定プレート33は、弾性ヒンジ34が弾性復帰することによって元の位置に戻る。   The head fixing plate 33, the elastic hinge 34, the protrusions 311 and 331, and the actuator 35 provided in the opening frame 32 of the base plate 31 constitute a fine adjustment mechanism for finely adjusting the attachment position of the droplet discharge head H. doing. When a predetermined pressing force is applied to the protruding portion 331 by the extension operation of the actuator 35, the fine adjustment mechanism applies a lateral (horizontal) force along the X direction to the head fixing plate 33. The two elastic hinges 34 are slightly bent and deformed by the force and tilted uniformly, so that the parallelism in the X direction of the head fixing plate 33 is maintained, that is, the nozzle row direction of the droplet discharge head H is changed. The position of the droplet discharge head H in the X direction is finely adjusted while maintaining the angle formed with respect to the X direction. On the contrary, when the actuator 35 contracts, the head fixing plate 33 returns to the original position by the elastic return of the elastic hinge 34.

この微調整機構は、ラインヘッドユニット3を構成する各液滴吐出ヘッドHのX方向に沿う取り付け位置が適正位置となるように、予め各アクチュエータ35にそれぞれ適正電圧が与えられている。   In this fine adjustment mechanism, an appropriate voltage is applied to each actuator 35 in advance so that the attachment position along the X direction of each droplet discharge head H constituting the line head unit 3 is an appropriate position.

なお、332は、液滴吐出ヘッドHを取り付けるためにヘッド固定プレート33に形成された取り付け孔、36は、液滴吐出ヘッドHをヘッド固定プレート33に取り付ける取り付けビスである。   Reference numeral 332 denotes an attachment hole formed in the head fixing plate 33 for attaching the droplet discharge head H, and reference numeral 36 denotes an attachment screw for attaching the droplet discharge head H to the head fixing plate 33.

図6はアクチュエータ35の駆動部の構成を示すブロック図、図7はステージ4とラインヘッドユニット3とのX方向に沿う方向の振動とアクチュエータ35に与える電圧を示すタイミングチャートである。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the drive unit of the actuator 35, and FIG. 7 is a timing chart showing the vibration of the stage 4 and the line head unit 3 along the X direction and the voltage applied to the actuator 35.

各アクチュエータ35には、予め演算器19によって各液滴吐出ヘッドHのX方向の取り付け位置を微調整するための適正電圧信号が生成され、DA変換器20によって電圧値に変換された後に印加される。各アクチュエータ35の位置は変位センサー21によって監視され、演算器19にフィードバックされる。これによりラインヘッドユニット3における各液滴吐出ヘッドHのX方向に沿う相対的な取り付け位置は適正位置に調整される。この調整作業は、ラインヘッドユニット3を液滴吐出装置1に装着する際に既に実施されている。   An appropriate voltage signal for finely adjusting the attachment position of each droplet discharge head H in the X direction is generated in advance by the calculator 19 to each actuator 35 and is applied after being converted into a voltage value by the DA converter 20. The The position of each actuator 35 is monitored by the displacement sensor 21 and fed back to the calculator 19. Thereby, the relative attachment position along the X direction of each droplet discharge head H in the line head unit 3 is adjusted to an appropriate position. This adjustment operation has already been performed when the line head unit 3 is mounted on the droplet discharge device 1.

一方、ステージ4の移動に伴って発生する振動のX方向成分は、Y方向成分の場合と同様にして加速度センサー8A、8Bによって検出され、両者の差分からステージ4とラインヘッドユニット3とのX方向に沿う相対的な変位が求められる。図において、加速度センサー8A、8Bからの各振動のX方向成分の出力信号をDx1、両出力信号の差分をDx2で示す。横軸は時間、縦軸は位置を示している。 On the other hand, the X direction component of the vibration generated as the stage 4 moves is detected by the acceleration sensors 8A and 8B in the same manner as in the Y direction component, and the X difference between the stage 4 and the line head unit 3 is determined from the difference between the two. A relative displacement along the direction is required. In FIG. 7 , the output signal of the X direction component of each vibration from the acceleration sensors 8A and 8B is indicated by Dx1, and the difference between both output signals is indicated by Dx2. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates position.

図6に示すように、DA変換器20からの電圧値は加算器22を介して各アクチュエータ35に与えられる。この加算器22には、ステージ4とラインヘッドユニット3とのX方向に沿う相対的な変位の値が与えられ、各アクチュエータ35に出力される電圧値に対して、このステージ4とラインヘッドユニット3とのX方向に沿う相対的な変位の大きさに応じて、この変位を相殺するような補正電圧値Vを生成し、各アクチュエータ35に対して等しく印加する。従って、ラインヘッド3を構成する各液滴吐出ヘッドHは、X方向に沿う方向に同一量だけ微調整される。   As shown in FIG. 6, the voltage value from the DA converter 20 is given to each actuator 35 via the adder 22. The adder 22 is given a relative displacement value along the X direction between the stage 4 and the line head unit 3, and the stage 4 and the line head unit with respect to the voltage value output to each actuator 35. 3, a correction voltage value V that cancels this displacement is generated according to the relative displacement magnitude along the X direction with respect to 3 and applied equally to each actuator 35. Accordingly, each droplet discharge head H constituting the line head 3 is finely adjusted by the same amount in the direction along the X direction.

これにより、ステージ4がY方向に移動することによって発生するステージ4とラインヘッドユニット3との間の相対的な位置関係の乱れによって生じるX方向の着弾位置ずれが補正され、ラインヘッドユニット3から吐出される液滴を基材W上のX方向に沿う方向に高精度に着弾させることができる。各液滴吐出ヘッドHは同一量だけ微調整されるので、各液滴吐出ヘッドH相互間の取り付け位置に変更は生じない。   As a result, the landing position deviation in the X direction caused by the disturbance of the relative positional relationship between the stage 4 and the line head unit 3 that occurs when the stage 4 moves in the Y direction is corrected. The ejected droplets can be landed with high accuracy in the direction along the X direction on the substrate W. Since each droplet discharge head H is finely adjusted by the same amount, the attachment position between the droplet discharge heads H does not change.

液滴吐出装置1は、以上のY方向に沿う着弾位置ずれの補正とX方向に沿う着弾位置ずれの補正の両方を同時に行うことにより、XY方向の着弾位置ずれを防止することができ、より高精度な描画を実現することができる。   The droplet discharge device 1 can prevent the landing position deviation in the XY direction by simultaneously performing both the correction of the landing position deviation along the Y direction and the correction of the landing position deviation along the X direction. Highly accurate drawing can be realized.

1:液滴吐出装置
2:装置基台
3:ラインヘッドユニット
4:ステージ
5:θ回転機構
6:Y移動機構
7:X移動機構
8A、8B:加速度センサー
9:ガントリ
10:スライダ
11:θ回転機構
12:Z移動機構
13:除振機構
14:ベースプレート
15:ステージエンコーダ出力
16:パルス変調器
17:ヘッド駆動部
18A、18B:増幅器
19:演算器
20:DA変換器
21:変位センサー
22:加算器
H:液滴吐出ヘッド
W:基材
1: Droplet ejection device 2: Device base 3: Line head unit 4: Stage 5: θ rotation mechanism 6: Y movement mechanism 7: X movement mechanism 8A, 8B: Acceleration sensor 9: Gantry 10: Slider 11: θ rotation Mechanism 12: Z moving mechanism 13: Vibration isolation mechanism 14: Base plate 15: Stage encoder output 16: Pulse modulator 17: Head drive unit 18A, 18B: Amplifier 19: Calculator 20: DA converter 21: Displacement sensor 22: Addition H: Droplet discharge head W: Substrate

Claims (5)

液滴を吐出する多数のノズルがX方向に沿って配列された複数の液滴吐出ヘッドを、ベース部材にX方向に沿って設けられた複数のヘッド取り付け部に個別に取り付けることにより、X方向に長尺となるラインヘッドを構成したラインヘッドユニットと、基材を搭載して前記X方向及び該X方向と交差するY方向に移動させるステージとを備え、前記液滴吐出ヘッドの前記ノズルから所定の吐出タイミングに従って吐出された液滴を前記基材に着弾させることによって描画を行う液滴吐出装置であって、
前記ステージに設けられ、該ステージの振動を計測する第1の振動計測手段と、
前記ラインヘッドユニットに設けられ、該ラインヘッドユニットの振動を計測する第2の振動計測手段と、
前記ラインヘッドユニットにおける前記ベース部材と前記ヘッド取り付け部との間に個別に設けられたアクチュエータを有し、該アクチュエータの作動によって、前記液滴吐出ヘッドのノズル列方向がX方向に対してなす角度を維持したまま、前記ヘッド取り付け部のX方向に沿う位置を調整することにより、前記液滴吐出ヘッドのX方向に沿う位置をそれぞれ変更可能とした位置変更手段と、
前記第1の振動計測手段と前記第2の振動計測手段の出力の差分から前記ステージと前記ラインヘッドユニットの間の相対的な変位のX方向成分を求め、その大きさに従って前記位置変更手段を作動させることによって、全ての前記液滴吐出ヘッドのX方向に沿う位置を同一量変更する第1の補正手段とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
A plurality of droplet discharge heads in which a large number of nozzles for discharging droplets are arrayed along the X direction are individually attached to a plurality of head mounting portions provided along the X direction on the base member, whereby the X direction A line head unit that constitutes a long line head, and a stage on which a substrate is mounted and moved in the X direction and the Y direction intersecting the X direction, from the nozzles of the droplet discharge head A droplet discharge device that performs drawing by landing droplets discharged according to a predetermined discharge timing on the substrate,
A first vibration measuring means provided on the stage for measuring the vibration of the stage;
Provided in the line head unit, a second vibration measurement means for measuring the vibration of the line head unit,
An angle formed by the nozzle row direction of the droplet discharge head with respect to the X direction by the operation of the actuator, the actuator being provided between the base member and the head mounting portion in the line head unit; The position changing means that can change the position along the X direction of the droplet discharge head by adjusting the position along the X direction of the head mounting portion while maintaining
An X-direction component of relative displacement between the stage and the line head unit is obtained from the difference between the outputs of the first vibration measuring means and the second vibration measuring means, and the position changing means is determined according to the magnitude. A droplet discharge device comprising: a first correction unit that changes the position of all the droplet discharge heads along the X direction by the same amount by being operated .
前記第1の振動計測手段と前記第2の振動計測手段の出力の差分から前記ステージと前記ラインヘッドユニットの間の相対的な変位のY方向成分を求め、その大きさに従って前記吐出タイミングを変更する第2の補正手段を有することを特徴とする請求項1記載の液滴吐出装置。 The Y direction component of the relative displacement between the stage and the line head unit is obtained from the difference between the outputs of the first vibration measuring means and the second vibration measuring means, and the ejection timing is changed according to the magnitude. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, further comprising: a second correcting unit that performs the correction . 前記ヘッド取り付け部の各々は、複数本の弾性ヒンジによって前記ベース部材に一体に連結されており、
前記位置変更手段は、前記アクチュエータの押圧力を前記ヘッド取り付け部に作用させ、前記弾性ヒンジを撓み変形させることによって、前記液滴吐出ヘッドのノズル列方向がX方向に対してなす角度を維持したまま、前記ヘッド取り付け部のX方向に沿う位置をそれぞれ調整することを特徴とする請求項1又は2記載の液滴吐出装置。
Each of the head mounting portions is integrally connected to the base member by a plurality of elastic hinges,
The position changing means maintains the angle formed by the nozzle row direction of the droplet discharge head with respect to the X direction by causing the pressing force of the actuator to act on the head mounting portion and flexing and deforming the elastic hinge. 3. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 , wherein the position along the X direction of the head mounting portion is adjusted as it is.
前記ヘッド取り付け部は、前記ベース部材に形成された開口枠の内部に配置されており、
前記弾性ヒンジは、前記ヘッド取り付け部と前記開口枠の内周とに亘って、X方向に沿って間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項3記載の液滴吐出装置。
The head mounting portion is disposed inside an opening frame formed in the base member,
The droplet ejecting apparatus according to claim 3 , wherein the elastic hinges are arranged along the X direction across the head mounting portion and the inner periphery of the opening frame .
前記第1の振動計測手段及び前記第2の振動計測手段は、加速度センサーによって構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴吐出装置。   The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the first vibration measurement unit and the second vibration measurement unit are configured by an acceleration sensor.
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