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JP2008209704A - Alignment apparatus - Google Patents

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JP2008209704A
JP2008209704A JP2007046702A JP2007046702A JP2008209704A JP 2008209704 A JP2008209704 A JP 2008209704A JP 2007046702 A JP2007046702 A JP 2007046702A JP 2007046702 A JP2007046702 A JP 2007046702A JP 2008209704 A JP2008209704 A JP 2008209704A
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head
alignment
inkjet head
ink jet
alignment mark
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JP2007046702A
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Japanese (ja)
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Masaru Masuda
勝 増田
Tomio Ando
富雄 安藤
Yasuhiro Kobashi
康裕 小橋
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alignment apparatus which can automatically perform alignment of ink jet heads with high accuracy by a mechanism independent from a coating apparatus. <P>SOLUTION: The alignment apparatus has a laser irradiation machine which marks an ink jet head provided at an ink jet head unit with an head alignment mark to be a positioning standard, a camera which measures a position of the head alignment mark marked by the laser irradiator and a position of a nozzle hole of the ink jet head, a relative position measuring mark part for measuring relative positional relation between the laser irradiator and the camera, a control means which acquires a head alignment mark position data based on a measuring state of the camera, a positioning mechanism for positioning the ink jet head based on the head alignment mark position data and a holding means for adjusting height and a position of the ink jet head unit. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレーのカラーフィルター製造や有機ELディスプレーの電極製造に用いられるインク吐出装置におけるインクジェットヘッドの位置決め作業を行うアライメント装置に関する。   The present invention relates to an alignment apparatus that performs an inkjet head positioning operation in an ink discharge apparatus used for manufacturing a color filter for a liquid crystal display or an electrode for an organic EL display, for example.

近年、パーソナルコンピューターの発達、液晶テレビの大型化、携帯電話の普及などに伴い、カラー液晶ディスプレーの需要が増加する傾向にある。しかし、更なる普及のためにコストダウンは必須であり、コストの比率が大きいカラーフィルターのコストダウンに対する要求が高まっている。   In recent years, with the development of personal computers, the increase in size of liquid crystal televisions and the spread of mobile phones, demand for color liquid crystal displays tends to increase. However, cost reduction is indispensable for further spread, and there is an increasing demand for cost reduction of a color filter having a large cost ratio.

現在、カラーフィルターの製造方法としては、(1)染色法、(2)顔料分散法、(3)印刷法、(4)電着法、(5)インクジェット法が知られている。   Currently, (1) a dyeing method, (2) a pigment dispersion method, (3) a printing method, (4) an electrodeposition method, and (5) an ink jet method are known as methods for producing a color filter.

(1)染色法は、ガラス基板上に染色させるための水溶性高分子を形成し、これをフォトリソグラフィーの工程を経て所望の形状にパターンニングした後、染色液に浸すことで着色されたパターンを得て、これを3回繰り返し、R、G、Bのカラーフィルター層を得る方法である。この方法で得られたフィルターは透過率も高く色相も豊富で、技術の完成度も高いため、現在カラー固体撮像素子(CCD)に多用されていたが、染料を使用するため耐光性に劣り、製造工程の数も多いことから、液晶表示素子(LCD)用としては、近年、顔料分散法に取って代わられている。   (1) A dyeing method is a pattern in which a water-soluble polymer for dyeing is formed on a glass substrate, patterned into a desired shape through a photolithography process, and then immersed in a dyeing solution. This is repeated three times to obtain R, G, B color filter layers. The filter obtained by this method has a high transmittance and abundant hue, and since the technology is highly complete, it has been widely used in color solid-state image sensors (CCDs) at present, but it is inferior in light resistance due to the use of dyes. Due to the large number of manufacturing processes, the pigment dispersion method has recently been replaced for liquid crystal display elements (LCD).

(2)顔料分散法は、近年最も主流のカラーフィルターの製造方法である。まず、ガラス基板上に顔料を分散した樹脂層を形成し、フォトリソグラフィー工程を経てパターニングする。これを3回繰り返し、R、G、Bのカラーフィルター層を得る。この製造法は、技術の完成度は高いが工程数が多くコストが高いのが欠点である。   (2) The pigment dispersion method is the most mainstream color filter manufacturing method in recent years. First, a resin layer in which a pigment is dispersed is formed on a glass substrate and patterned through a photolithography process. This is repeated three times to obtain R, G, and B color filter layers. This manufacturing method has a high degree of completeness of the technology, but has a drawback that the number of steps is large and the cost is high.

(3)印刷法は、熱硬化型の樹脂に顔料を分散させ、印刷を3回繰り返すことで、R、G、Bを塗り分け、その後で熱を加えて樹脂を硬化させることによりカラーフィルター層を得る。この方法は、R、G、B層の形成に際しては、フォトリソグラフィーを必要としないが、解像度や膜厚の均一性の点に問題がある。   (3) The printing method is a color filter layer in which a pigment is dispersed in a thermosetting resin and printing is repeated three times to separate R, G, and B, and then heat is applied to cure the resin. Get. This method does not require photolithography in forming the R, G, and B layers, but has a problem in terms of resolution and film thickness uniformity.

(4)電着法は、水溶性高分子に顔料を分散させた電解溶液中で、予めパターニングした透明電極上に70V程度の高電圧を印加し、電着膜を形成することで電着塗装を行い、これを3回繰り返し、R、G、Bのカラーフィルター層を得る。この方法は、予め透明電極をフォトリソグラフィーによりパターニングして、これを電着用の電極として使用する必要があり、パターンの形状が限定されるため、TFT液晶用には使えないという欠点がある。   (4) The electrodeposition method involves electrodeposition coating by applying a high voltage of about 70 V on a previously patterned transparent electrode in an electrolytic solution in which a pigment is dispersed in a water-soluble polymer to form an electrodeposition film. This is repeated three times to obtain R, G, and B color filter layers. This method has the disadvantage that it is necessary to pattern a transparent electrode in advance by photolithography and use it as an electrode for electrodeposition, and the pattern shape is limited, so that it cannot be used for TFT liquid crystal.

上記のような欠点を補うべく、インクジェット方式を利用したカラーフィルターの製造方法が盛んに開発、検討されている(例えば特許文献1〜3参照)。インクジェット方式を利用した方法は製造プロセスが簡略で低コストであるという利点がある。   In order to compensate for the above drawbacks, methods for manufacturing color filters using an ink jet method have been actively developed and studied (for example, see Patent Documents 1 to 3). The method using the ink jet method has an advantage that the manufacturing process is simple and the cost is low.

このインクジェット方式を用いたカラーフィルターの製造方法によるカラーフィルター製造装置は、記録媒体とR、G、BもしくはY、M、Cの各色に複数のノズルを直線状に配列したインクジェットヘッドが相対的に主走査方向に往復移動し、副走査方向に間欠的に設定量ずつ送る記録媒体送り手段を備え、インクジェットヘッドを主走査方向に移動さ
せつつ、ヘッドからインク液を記録媒体に圧力発生器でインクを所定圧で加圧し、その圧力に基づいてインクをノズル形成面にあるノズルから記録媒体に向けてコントロールされた大きさのインク滴として吐出して各色に複数の着色部を同時に着色する。
The color filter manufacturing apparatus according to the color filter manufacturing method using the ink jet method is relatively composed of a recording medium and an inkjet head in which a plurality of nozzles are linearly arranged in each color of R, G, B or Y, M, and C. A recording medium feeding means that reciprocates in the main scanning direction and intermittently feeds a set amount in the sub-scanning direction, and moves the ink-jet head in the main scanning direction while transferring ink from the head to the recording medium with a pressure generator. Is pressed at a predetermined pressure, and based on the pressure, ink is ejected from the nozzles on the nozzle forming surface as ink droplets of a controlled size toward the recording medium, and a plurality of colored portions are colored simultaneously for each color.

なお、インクジェットヘッドのノズルからのインク吐出特性は、一定に維持される必要がある。従って、このような製造装置においては、各インクジェットヘッドのノズル位置を高精度に調整し、かつ、吐出工程において、各インクジェットヘッドのノズル位置を維持することが重要である。
特開平9−277571号公報 特開平10−332924号公報 特開2001−343513号公報
The ink ejection characteristics from the nozzles of the ink jet head need to be maintained constant. Therefore, in such a manufacturing apparatus, it is important to adjust the nozzle position of each inkjet head with high accuracy and to maintain the nozzle position of each inkjet head in the ejection process.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-277571 JP-A-10-332924 JP 2001-343513 A

しかしながら、インクジェットヘッドのノズル位置を高精度に調整する作業は、大変時間がかかる。特に大型の記録媒体に吐出する場合、インクジェットヘッドの吐出幅が狭いと何度も往復することになるので、タクトタイム短縮のために、インクジェットヘッドを何個も並べておく必要があり、R、G、B等の全てのインクジェットヘッドを高精度に調節しなければならない。   However, it takes a very long time to adjust the nozzle position of the inkjet head with high accuracy. In particular, when discharging onto a large recording medium, since the ink jet head is reciprocated many times when the discharge width of the ink jet head is narrow, it is necessary to arrange a number of ink jet heads in order to shorten the tact time. All ink jet heads such as B and B must be adjusted with high accuracy.

そして、塗工装置上で高精度に調整しようとすると、そのための時間がインクジェットヘッドが多いほどかかることから、稼働率の低下につながってしまう。   And if it tries to adjust with high precision on a coating device, it will lead to the fall of an operation rate, since it takes time for it, so that there are many inkjet heads.

また、使用中のヘッドノズル面は、使用期間が長い場合やノズル面のメンテナンスが良好でない場合、インクの変質物が付着しやすく、それがノズルの縁にあるとノズル穴位置測定の障害となりアライメント精度低下につながってしまうとともに、アライメント自動化の障害となっている。   Also, if the head nozzle surface is in use for a long period of time or if the maintenance of the nozzle surface is not good, it is easy for ink denatured material to adhere to it, and if it is on the edge of the nozzle, it will interfere with nozzle hole position measurement and alignment This leads to a decrease in accuracy and an obstacle to alignment automation.

さらに、多くのインクジェットヘッドを使用することは、使用ノズルの数が増えることになりインクジェットヘッドユニットととしては、ノズル詰まりによる吐出不良(不吐出)の確立が増えることになる。従来このような場合、インクジェットヘッド交換をし、そのヘッド交換後に位置調整もおこなわなければならず、これも稼働率の低下およびコストアップにつながってしまう。   Furthermore, the use of many inkjet heads increases the number of nozzles used, and as an inkjet head unit, the establishment of ejection failure (non-ejection) due to nozzle clogging increases. Conventionally, in such a case, it is necessary to replace the inkjet head and perform position adjustment after the head replacement, which also leads to a reduction in operating rate and an increase in cost.

そこで本発明は、塗工装置とは独立した機構によってインクジェットヘッドのアライメントを高精度に自動で行うことができ、塗工の際の段取り時間を大幅に減らすことができるとともに、不吐出ノズルの補修ができることで、ヘッド交換時間を短縮し、さらに交換後の位置調整時間をなくす、アライメント装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention can automatically align the inkjet head with a high accuracy by a mechanism independent from the coating apparatus, greatly reduce the setup time during coating, and repair the non-ejection nozzle. It is an object of the present invention to provide an alignment apparatus that shortens the head replacement time and eliminates the position adjustment time after replacement.

本発明において上記課題を達成するために、まず請求項1の発明では、インクジェットヘッドユニットに設けられたインクジェットヘッドに位置調整基準となるヘッドアライメントマークをマーキングするレーザー照射器と、
前記レーザー照射器によってマーキンングされたヘッドアライメントマークの位置とインクジェットヘッドのノズル穴位置を測定するカメラと、
前記レーザー照射器と前記カメラの相対位置関係を測定するための相対位置測定マーク部と、
前記カメラの測定状態に基づいてヘッドアライメントマーク位置データを取得する制御手段と、
前記ヘッドアライメンントマーク位置データに基づいてインクジェットヘッドの位置調整を行う位置調整機構と、
前記インクジェットヘッドユニットの高さおよび位置を調整する保持手段と、
を有することを特徴とするアライメント装置としたものである。
In order to achieve the above object in the present invention, first, in the invention of claim 1, a laser irradiator that marks a head alignment mark serving as a position adjustment reference on an ink jet head provided in the ink jet head unit;
A camera for measuring the position of the head alignment mark marked by the laser irradiator and the nozzle hole position of the inkjet head;
A relative position measurement mark unit for measuring the relative positional relationship between the laser irradiator and the camera;
Control means for acquiring head alignment mark position data based on the measurement state of the camera;
A position adjustment mechanism for adjusting the position of the inkjet head based on the head alignment mark position data;
Holding means for adjusting the height and position of the inkjet head unit;
The alignment apparatus is characterized by having:

また請求項2の発明では、前記レーザー照射器は、出力調整機能を有し、吐出不良ノズルの付着物をレーザー光照射で除去し、インクジェットヘッドの補修機能を有することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置としたものである。   According to a second aspect of the present invention, the laser irradiator has an output adjustment function, and removes deposits of defective ejection nozzles by laser light irradiation, and has a function of repairing an inkjet head. The alignment apparatus is described.

また請求項3の発明では前記カメラを複数有することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置としたものである。   According to a third aspect of the present invention, the alignment apparatus according to the first aspect is provided with a plurality of the cameras.

また請求項4の発明では、前記位置調整機構は、インクジェットヘッドのノズル列方向、高さ方向、水平回転方向の位置を調整することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置としたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the first aspect, the position adjusting mechanism adjusts the position of the inkjet head in the nozzle row direction, the height direction, and the horizontal rotation direction. .

また請求項5の発明では、前記位置調整機構は、インクジェットヘッドユニットに設けられたアライメントマークを基準としてインクジェットヘッドの位置を調整することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置としたものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the first aspect, the position adjusting mechanism adjusts a position of the ink jet head with reference to an alignment mark provided in the ink jet head unit. .

また請求項6の発明では、前記ノズル位置データを塗工装置に送ることで、塗工工程に活用させることを特徴とする請求項1記載のアライメント装置としたものである。   According to a sixth aspect of the invention, there is provided the alignment apparatus according to the first aspect, wherein the nozzle position data is sent to the coating apparatus to be utilized in the coating process.

また請求項7の発明では、前記保持手段は、インクジェットヘッドユニットを搭載する塗工装置の保持手段と互換性を有することを特徴とする請求項1に記載のアライメント装置としたものである。   According to a seventh aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the first aspect, the holding means is compatible with a holding means of a coating apparatus on which an inkjet head unit is mounted.

本発明のアライメント装置によれば、従来は塗工装置上で行っていたインクジェットヘッドのアライメント作業を塗工装置とは別の専用のアライメント専用装置によって高精度に自動で行うことができ、これにより、効率的な作業を行うことができ、塗工の際の段取り時間を大幅に減らすことができるとともに、不吐出発生時に交換していたヘッドを補修し再利用できることで、交換時間を短縮し、交換後の位置調整時間をなくし、さらにヘッド費用を抑制するという効果もある。   According to the alignment apparatus of the present invention, the alignment operation of the inkjet head that has been conventionally performed on the coating apparatus can be automatically performed with high accuracy by a dedicated alignment apparatus different from the coating apparatus. It is possible to perform efficient work, significantly reduce the setup time during coating, and repair and reuse the head that was replaced when non-ejection occurred, reducing the replacement time, There is also an effect that the position adjustment time after replacement is eliminated and the head cost is further suppressed.

本発明の実施の形態では、インクジェット方式によるカラーフィルター製造工程において、微調整機構を用いて各インクジェットヘッドのノズル列方向、回転方向、水平方向および高さ方向の位置調整を行うことにより、高精度なインクジェットヘッド配列にし、かつ、塗工装置の稼働率低下を防ぐことを可能にするとともに、不吐出ヘッドの補修をおこなうことで、不吐出ヘッドの交換作業をなくすことを可能にする、アライメント装置を提供するものである。   In the embodiment of the present invention, in the color filter manufacturing process by the ink jet method, the fine adjustment mechanism is used to adjust the position of each ink jet head in the nozzle row direction, the rotation direction, the horizontal direction, and the height direction. Alignment device that makes it possible to eliminate non-ejecting head replacement work by making a simple inkjet head arrangement and preventing the operating rate of the coating apparatus from being lowered and repairing the non-ejecting head Is to provide.

このアライメント装置は、図2に示す塗工装置とは独立して設けられ、予め、このアライメント装置で調整したインクジェットヘッドユニットを塗工装置に設置して塗工作業を行う構成となっている。ただし、このアライメント装置で得られたデータを塗工装置に転送して位置合わせに等に用いることが可能となっている。   This alignment apparatus is provided independently of the coating apparatus shown in FIG. 2, and has a configuration in which an inkjet head unit adjusted in advance by this alignment apparatus is installed in the coating apparatus to perform a coating operation. However, the data obtained by this alignment apparatus can be transferred to the coating apparatus and used for alignment or the like.

具体的には、インクジェットヘッドユニットにはユニットアライメントマークが付されており、このアライメントマークを検出するとともに、各ヘッドのヘッドアライメントマークの座標(ヘッド位置データ)を検出し、微調整機構を用いてヘッドを整列させ、各インクジェットヘッドの姿勢を保持させる。そして、ヘッドアライメントマークからの位置情報(ノズル位置データ)を塗工装置に送って活用できるようにし、塗工の段取り時間を大幅に削減する。   Specifically, a unit alignment mark is attached to the ink jet head unit, and this alignment mark is detected, and the coordinates (head position data) of the head alignment mark of each head are detected, and a fine adjustment mechanism is used. The heads are aligned and the posture of each inkjet head is maintained. Then, position information (nozzle position data) from the head alignment mark can be sent to the coating apparatus so that it can be utilized, and the coating setup time can be greatly reduced.

また、微調整機構は、走査方向とは直交する方向にノズル列を平行に並べ、ヘッド端部を走査方向に直進するよう揃え、高さを水平に、また全てのヘッドを塗工ステージ上から一定量に同じ高さにする。これはアライメント装置上だけでなく、コントローラーからの通信によって塗工装置上においても調整可能であるものとする。このような微調整機構には従来公知の様々な構造が採用可能である。   The fine adjustment mechanism also arranges the nozzle rows in parallel in the direction perpendicular to the scanning direction, aligns the head ends so that they move straight in the scanning direction, makes the height horizontal, and places all the heads on the coating stage. Make a certain amount the same height. This can be adjusted not only on the alignment apparatus but also on the coating apparatus by communication from the controller. For such a fine adjustment mechanism, various conventionally known structures can be employed.

なお、インクジェット法によるカラーフィルターの製造方法は、基本的にガラス基板等の透明基板上にインクを付与し、着色部を形成する。当該方法は、インク自体を硬化して着色する方法、インク吸収性を有する樹脂等からなる受容層を透明基盤上に形成し、該受容層にインクを付与して着色する方法や透明基板上にブラックマトリクスの溌インク性をもった土手の中にインクを付与し着色する方法などに大別されるが、本発明はいずれの方法にも好ましく適用されるものである。   In addition, the manufacturing method of the color filter by the inkjet method basically applies ink onto a transparent substrate such as a glass substrate to form a colored portion. The method includes a method of curing and coloring the ink itself, a method of forming a receiving layer made of a resin having ink absorptivity on a transparent substrate, and applying the ink to the receiving layer for coloring, or on a transparent substrate. The method is broadly classified into a method of applying ink to a bank having a black matrix habitability and coloring, and the present invention is preferably applied to any method.

まず、本実施形態のアライメント装置の説明に先立って、このアライメント装置と組み合わせて用いることができる塗工装置(インクジェット方式によるカラーフィルター製造装置)の説明を行う。   First, prior to the description of the alignment apparatus of the present embodiment, a coating apparatus (color filter manufacturing apparatus using an ink jet method) that can be used in combination with the alignment apparatus will be described.

図2は塗工装置の一例を示す外観図である。   FIG. 2 is an external view showing an example of a coating apparatus.

図において、インクジェットヘッドユニット1は、複数のインクジェットヘッドを並列に配置したものであり、各インクジェットヘッドに対向して配置される透明基板2にインクの塗布を行う。メンテナンス装置3は、インクジェットヘッドの吐出安定性を維持するためのものである。   In the figure, an ink jet head unit 1 has a plurality of ink jet heads arranged in parallel, and applies ink to a transparent substrate 2 arranged to face each ink jet head. The maintenance device 3 is for maintaining the ejection stability of the inkjet head.

また、主走査方向移動装置4と副走査方向移動装置5により、X−Yステージの駆動系を構成している。主走査方向移動装置4はインク塗布の際に往復動作するY方向可動部(基板ステージ)を移動する。一方、副走査方向移動装置5はインク塗布の際に必要幅分を透明基板2に塗布するために間歇的に送るX方向可動部を移動する。   The main scanning direction moving device 4 and the sub-scanning direction moving device 5 constitute an XY stage drive system. The main scanning direction moving device 4 moves a Y-direction movable portion (substrate stage) that reciprocates during ink application. On the other hand, the sub-scanning direction moving device 5 moves the X-direction movable portion that is intermittently sent to apply the necessary width to the transparent substrate 2 during ink application.

このようなカラーフィルター製造装置では、予めインクジェットヘッドユニット1を透明基板2と主走査方向に相対的に移動させつつ、ヘッドからインク液を透明基板2に吐出して塗布を行い、所定回数吐出を行った後に、メンテナンス装置3を用いて吐出特性を安定させる。   In such a color filter manufacturing apparatus, the ink jet head unit 1 is moved in advance relative to the transparent substrate 2 in the main scanning direction, and the ink liquid is ejected from the head onto the transparent substrate 2 to be applied, and ejected a predetermined number of times. After being performed, the discharge characteristics are stabilized using the maintenance device 3.

そして、メンテナンス装置3によってインクジェットヘッドの吐出安定性を向上させた後、カラーフィルターの描画工程に移行する。   Then, after the ejection stability of the inkjet head is improved by the maintenance device 3, the process proceeds to the color filter drawing process.

まず、副走査方向移動装置5によって透明基板2の端部にインクジェットユニット1を移動させる。そして、主走査方向移動装置4により所定の回数n回(nは自然数)だけ主走査を行い、透明基板2上にインクを塗布する。   First, the inkjet unit 1 is moved to the end of the transparent substrate 2 by the sub-scanning direction moving device 5. The main scanning direction moving device 4 performs main scanning a predetermined number of times n (n is a natural number) to apply ink onto the transparent substrate 2.

なお、描画動作時のステージとインク吐出タイミングの関係は、主走査方向に基板ステージが移動し、主走査方向の位置に同期させてインクジェットヘッドのノズルよりインクの吐出を行なう。そして、所定の回数走査させた後に副走査移動装置5により透明基板2の塗られていない部分の端部に移動させ、主走査方向に移動して再度、所定の回数塗布を行う。   The relationship between the stage and the ink ejection timing during the drawing operation is that the substrate stage moves in the main scanning direction, and ink is ejected from the nozzles of the inkjet head in synchronization with the position in the main scanning direction. Then, after scanning a predetermined number of times, the sub-scanning moving device 5 moves to the end of the uncoated portion of the transparent substrate 2 and moves in the main scanning direction to apply again a predetermined number of times.

次に、上記工程によって得られるカラーフィルターについて説明する。   Next, the color filter obtained by the above process will be described.

なお、上述したように、カラーフィルターの製造方法には、インク自体を硬化して着色する方法、インク吸収性を有する樹脂等からなる受容層を透明基板上に形成し、この受容層にインクを付与して着色する方法や透明基板上にブラックマトリクスの溌インク性をもった土手の中にインクを付与し、着色する方法などがある。   As described above, the color filter manufacturing method includes a method of curing and coloring the ink itself, a receiving layer made of a resin having ink absorptivity and the like formed on a transparent substrate, and the ink is applied to the receiving layer. There are a method of applying and coloring, a method of applying ink to a bank having a black matrix habit ink property on a transparent substrate, and a method of coloring.

図3はカラーフィルターの塗工中の例を示す模式図である。   FIG. 3 is a schematic view showing an example during coating of a color filter.

ブラックマトリクス6は透明基板2に形成されている溌インク性を含んだものであり、インクを硬化させるための障壁となる。また、7はRedインク滴、8はGreenインク滴、9はBlueインク滴を示している。本例では、R、G、Bの3色の着色部を形成するために、3個のインクジェットヘッドを用い、それぞれブラックマトリクスの開口部に対応してインク滴を付与しなければならない。インク吸収性を有する樹脂等からなる受容層にインクを付与する場合においても、混色、吐出位置のミスディレクション等を防ぐために所定の場所に吐出しなくてはならない。   The black matrix 6 includes a soot ink formed on the transparent substrate 2 and serves as a barrier for curing the ink. Further, 7 indicates a Red ink droplet, 8 indicates a Green ink droplet, and 9 indicates a Blue ink droplet. In this example, in order to form colored portions of three colors R, G, and B, three ink jet heads must be used, and ink droplets must be applied to the respective openings of the black matrix. Even when ink is applied to a receiving layer made of an ink-absorbing resin or the like, it must be ejected to a predetermined location in order to prevent color mixing and misdirection of the ejection position.

カラーフィルターの画素サイズから主走査方向の位置ずれ誤差の許容値を例をとって算出すると、ブラックマトリクス6の開口部が約120μm、インク滴の径が約110μmであり、ステージの移動誤差、塗出ばらつき等を考慮すると、インクジェットヘッド位置調整の許容誤差は±2μm程度である。従って、当該装置においてインクジェットヘッドと透明基板との位置合せには非常に高い精度が要求される。   If the allowable value of the misregistration error in the main scanning direction is calculated from the pixel size of the color filter as an example, the opening of the black matrix 6 is about 120 μm and the ink droplet diameter is about 110 μm. In consideration of the output variation and the like, the tolerance of the inkjet head position adjustment is about ± 2 μm. Therefore, very high accuracy is required for alignment of the inkjet head and the transparent substrate in the apparatus.

次に、本実施形態によるインクジェットヘッドのアライメント装置について説明する。   Next, the inkjet head alignment apparatus according to the present embodiment will be described.

図1は本実施形態によるインクジェットヘッドのアライメント装置の構成を示す外観図である。   FIG. 1 is an external view showing the configuration of the inkjet head alignment apparatus according to the present embodiment.

インクジェットヘッドユニット1には、アライメントする複数のインクジェットヘッド10が並列に配置されており、アライメント装置のX−Yステージ11に支持されている。インクジェットヘッド10のノズル形成面には、複数のノズルより形成されるノズル列が設けられている。   In the inkjet head unit 1, a plurality of inkjet heads 10 to be aligned are arranged in parallel and supported by an XY stage 11 of an alignment apparatus. On the nozzle formation surface of the inkjet head 10, a nozzle row formed by a plurality of nozzles is provided.

インクジェットヘッドユニット1は、ホルダと、このホルダに設けられた複数のインクジェットヘッド10とを備え、各インクジェットヘッド10はそれぞれ支持機構を介してホルダに対して水平面上で直交する2方向と鉛直方向に微調節可能でかつ鉛直軸の周りに微調節可能に支持されている。なお、このような支持機構には従来公知の様々な構造が採用可能である。   The ink-jet head unit 1 includes a holder and a plurality of ink-jet heads 10 provided on the holder, and each ink-jet head 10 has two directions perpendicular to the holder on the horizontal plane and a vertical direction via a support mechanism. It is supported finely adjustable and finely adjustable around a vertical axis. In addition, conventionally well-known various structures are employable for such a support mechanism.

そして、このアライメント装置のX−Yステージ11上には、インクジェットヘッドヘッド10にアライメントマークのマーキングおよび不吐出ノズルの補修ができるレーザー照射器が設置されている。   On the XY stage 11 of this alignment apparatus, a laser irradiator capable of marking the alignment mark and repairing the non-ejection nozzle on the inkjet head head 10 is installed.

これまで、ノズル穴位置を測定してヘッド位置調整をおこなっていたが、使用中のヘッドノズル面には、インクの変質物が付着している場合があり、これがノズル穴の縁にあると、ノズル穴位置測定の障害となりアライメント精度の低下およびアライメント自動化の
障害となっていた。このため、図4に示すように、ヘッドアライメントマークをインク変質物が付着しないノズル穴両端にある2箇所のインク非付着エリア33にレーザー光でマーキングし、その位置を測定することで、高精度に自動アライメントすることが可能となった。
Until now, the nozzle position was measured and the head position was adjusted, but the head nozzle surface in use may have a denatured ink adhering to it, and if this is at the edge of the nozzle hole, It was an obstacle to the nozzle hole position measurement, and it was a failure of alignment accuracy and alignment automation. For this reason, as shown in FIG. 4, the head alignment mark is marked with two laser non-adhered areas 33 at both ends of the nozzle hole where the ink denatured material does not adhere, and the position thereof is measured. Automatic alignment is now possible.

ここで、ヘッドのアライメントは、ヘッドアライメントマークの位置を、ノズル穴32の位置の代用としておこなうため、それらの相対位置関係は正確でなければならない。このため、図5に示す相対位置測定マーキング部21に設置したマーク基材22にレーザー照射器でマーキングし、その時のスライダーの位置座標と観察用カメラ12で測定したと時の座標から相対位置関係を正確に把握することができる。こうしたことで、ヘッドアライメントマーク位置が認識できれば、ノズル穴位置を把握できることになる。   Here, since the head alignment is performed by substituting the position of the head alignment mark for the position of the nozzle hole 32, the relative positional relationship between them must be accurate. For this reason, the mark base material 22 installed in the relative position measurement marking unit 21 shown in FIG. 5 is marked with a laser irradiator, and the relative position relationship is determined from the position coordinates of the slider and the observation camera 12 when measured. Can be grasped accurately. Thus, if the head alignment mark position can be recognized, the nozzle hole position can be grasped.

また、上記のごとくレーザー照射器と観察用カメラ12の相対位置関係が正確に把握できていることから、ノズル穴に付着したインク変質物や異物をレーザー光の照射により除去することができる。   In addition, since the relative positional relationship between the laser irradiator and the observation camera 12 can be accurately grasped as described above, the ink denatured material and foreign matters adhering to the nozzle holes can be removed by laser light irradiation.

さらに、X−Yステージ11上の2個のヘッドアライメントマークおよび観察用カメラ12は、2個あることにより、インクジェットヘッドのアライメントマーク2箇所を同時に観察することが可能である。すなわち、2個のアライメントマークを観察することにより、インクジェットヘッドのX方向とY方向を調整するのに非常に有利である。   Furthermore, since there are two head alignment marks on the XY stage 11 and two observation cameras 12, two alignment marks on the inkjet head can be observed simultaneously. That is, it is very advantageous to adjust the X direction and the Y direction of the inkjet head by observing the two alignment marks.

X方向スライダー13、Y方向スライダー14は、インクジェットヘッド10のヘッドノズル面31を観察する際に、観察用カメラ12を移動させる。除震台15は、精密アライメントする際に、振動を受けると精密アライメントに影響が出るため、振動を除去するために設けてある。   The X-direction slider 13 and the Y-direction slider 14 move the observation camera 12 when observing the head nozzle surface 31 of the inkjet head 10. The anti-seismic table 15 is provided in order to remove the vibration because the precision alignment is affected if the vibration is received during the precision alignment.

ヘッドユニットホルダー16は、インクジェットヘッドユニット1を受け、Y方向スライダー14とX方向スライダー13の移動方向がそれぞれ塗工装置の主走査方向と副走査方向と揃うように水平方向で回転する機構となっている。   The head unit holder 16 receives the inkjet head unit 1 and is a mechanism that rotates in the horizontal direction so that the moving directions of the Y-direction slider 14 and the X-direction slider 13 are aligned with the main scanning direction and the sub-scanning direction of the coating apparatus, respectively. ing.

そして、インクジェットヘッドユニット1に付けられたアライメントマークを読み取り、塗工装置の主走査方向とY方向スライダー14が平行になるように調整し、インクジェットヘッドのノズル列がX方向スライダー13と平行となるようインクジェットヘッドを揃える。観察ディスプレー17は、2個の観察用カメラ12からの画像を表示するものであり、レチクル等を画面に示し、ヘッドアライメントマークを揃えるために使用する。   Then, the alignment mark attached to the inkjet head unit 1 is read and adjusted so that the main scanning direction of the coating apparatus and the Y-direction slider 14 are parallel, and the nozzle row of the inkjet head is parallel to the X-direction slider 13. Align the inkjet heads. The observation display 17 displays images from the two observation cameras 12, and is used to display a reticle or the like on the screen and align the head alignment marks.

アライメント制御盤18は、微調機構モーターの回転の信号を切り替えや調整のために使用する。コントローラー19は、微調機構のモーターを回転させ、インクジェットヘッドの位置調整の際に使用する。アライメント制御盤18において順番に調整していくインクジェットヘッドを切り替えていき、その都度、コントローラー19を使用して位置精度を合わせる。モーター切り替えBOX20は、駆動モーターを切り替えるものであり、アライメント制御盤18により制御する。   The alignment control panel 18 is used for switching and adjusting the rotation signal of the fine adjustment mechanism motor. The controller 19 rotates the motor of the fine adjustment mechanism and is used for adjusting the position of the inkjet head. The ink-jet heads to be adjusted in order on the alignment control panel 18 are switched, and the position accuracy is adjusted using the controller 19 each time. The motor switching BOX 20 switches the drive motor and is controlled by the alignment control panel 18.

インクジェットヘッドユニット1の保持手段は塗工装置と同様に例えばインクジェットヘッドユニットフレームを支える等し、もしヘッドユニットがその自重により弾性変形を起こしたとしても、アライメント装置上でも同様の変形をするために、アライメントには影響が無いものである。   The holding means of the inkjet head unit 1 supports, for example, an inkjet head unit frame like the coating apparatus, and even if the head unit undergoes elastic deformation due to its own weight, in order to make the same deformation on the alignment apparatus. The alignment is not affected.

すなわち、アライメント装置の保持手段はヘッドユニットホルダー16を含み、インクジェットヘッドユニット1の高さおよび位置を調整するものであり、塗工装置においてイ
ンクジェットヘッドユニット1が搭載される保持手段と互換性を有するものである。
That is, the holding means of the alignment apparatus includes the head unit holder 16 and adjusts the height and position of the inkjet head unit 1 and is compatible with the holding means on which the inkjet head unit 1 is mounted in the coating apparatus. Is.

もし、塗工中に吐出のずれなどが判明し、インクジェットヘッドの位置調整が行ないたい場合は、モーター切り替えBOX20にコントローラー19を接続し、所定のインクジェットヘッドを調整することが可能である。そのため、少数のインクジェットヘッドの調整の場合はアライメント装置までインクジェットヘッドユニットを運ばなくてもよい。   If a deviation in ejection is found during coating and it is desired to adjust the position of the ink jet head, the controller 19 can be connected to the motor switching BOX 20 to adjust the predetermined ink jet head. Therefore, when adjusting a small number of inkjet heads, it is not necessary to carry the inkjet head unit to the alignment device.

また、アライメント後に所定の位置に配列したインクジェットヘッドのノズル穴位置データを塗工装置に送ることで塗工の際の段取り時間を短縮させることが可能である。   Moreover, it is possible to shorten the setup time at the time of coating by sending the nozzle hole position data of the inkjet head arranged at a predetermined position to the coating apparatus after alignment.

本実施形態によるインクジェットヘッドのアライメント装置の構成を示す外観図である。It is an external view which shows the structure of the alignment apparatus of the inkjet head by this embodiment. 塗工装置の一例を示す外観図である。It is an external view which shows an example of a coating device. カラーフィルターの塗工中の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example during application of a color filter. ヘッドアライメントマーク位置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a head alignment mark position. 相対位置測定マーキング部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a relative position measurement marking part.

符号の説明Explanation of symbols

1…インクジェットヘッドユニット
2…透明基板
3…メンテナンス装置
4…主走査方向移動装置
5…副走査方向移動装置
6…ブラックマトリクス
7…Redインク滴
8…Greenインク滴
9…Blueインク滴
10…インクジェットヘッド
11……X−Yステージ
12…観察用カメラ
13…X方向スライダー
14…Y方向スライダー
15…除震台
16…ヘッドユニットホルダー
17…観察ディスプレー
18…アライメント制御盤
19…コントローラー
20…モーター切り替えBOX
21…相対位置測定マーキング部
22……マーク基材
31……ヘッドノズル面
32……ノズル穴
33……インク非付着エリア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inkjet head unit 2 ... Transparent substrate 3 ... Maintenance apparatus 4 ... Main scanning direction moving apparatus 5 ... Sub-scanning direction moving apparatus 6 ... Black matrix 7 ... Red ink droplet 8 ... Green ink droplet 9 ... Blue ink droplet 10 ... Inkjet head DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... XY stage 12 ... Observation camera 13 ... X direction slider 14 ... Y direction slider 15 ... Isolation table 16 ... Head unit holder 17 ... Observation display 18 ... Alignment control panel 19 ... Controller 20 ... Motor switching BOX
21 ... Relative position measurement marking part 22 ... Mark substrate 31 ... Head nozzle surface 32 ... Nozzle hole 33 ... Ink non-adhesion area

Claims (7)

インクジェットヘッドユニットに設けられたインクジェットヘッドに位置調整基準となるヘッドアライメントマークをマーキングするレーザー照射器と、
前記レーザー照射器によってマーキンングされたヘッドアライメントマークの位置とインクジェットヘッドのノズル穴位置を測定するカメラと、
前記レーザー照射器と前記カメラの相対位置関係を測定するための相対位置測定マーク部と、
前記カメラの測定状態に基づいてヘッドアライメントマーク位置データを取得する制御手段と、
前記ヘッドアライメンントマーク位置データに基づいてインクジェットヘッドの位置調整を行う位置調整機構と、
前記インクジェットヘッドユニットの高さおよび位置を調整する保持手段と、
を有することを特徴とするアライメント装置。
A laser irradiator for marking a head alignment mark serving as a position adjustment reference on an inkjet head provided in the inkjet head unit;
A camera for measuring the position of the head alignment mark marked by the laser irradiator and the nozzle hole position of the inkjet head;
A relative position measurement mark unit for measuring the relative positional relationship between the laser irradiator and the camera;
Control means for acquiring head alignment mark position data based on the measurement state of the camera;
A position adjustment mechanism for adjusting the position of the inkjet head based on the head alignment mark position data;
Holding means for adjusting the height and position of the inkjet head unit;
An alignment apparatus comprising:
前記レーザー照射器は、出力調整機能を有し、吐出不良ノズルの付着物をレーザー光照射で除去し、インクジェットヘッドの補修機能を有することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the laser irradiator has an output adjustment function, and removes deposits of defective ejection nozzles by laser light irradiation, and has an ink jet head repair function. 前記カメラを複数有することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, comprising a plurality of the cameras. 前記位置調整機構は、インクジェットヘッドのノズル列方向、高さ方向、水平回転方向の位置を調整することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the position adjustment mechanism adjusts a position in a nozzle row direction, a height direction, and a horizontal rotation direction of the inkjet head. 前記位置調整機構は、インクジェットヘッドユニットに設けられたアライメントマークを基準としてインクジェットヘッドの位置を調整することを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the position adjusting mechanism adjusts the position of the inkjet head with reference to an alignment mark provided on the inkjet head unit. 前記ノズル位置データを塗工装置に送ることで、塗工工程に活用させることを特徴とする請求項1記載のアライメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the nozzle position data is sent to a coating apparatus to be used in a coating process. 前記保持手段は、インクジェットヘッドユニットを搭載する塗工装置の保持手段と互換性を有することを特徴とする請求項1に記載のアライメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the holding unit is compatible with a holding unit of a coating apparatus on which an inkjet head unit is mounted.
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