JP2009072691A - Ink jet state inspection device, manufacturing apparatus for flat panel, and flat panel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクを基板に散布するインク噴射状態検査装置、このインク噴射状態検査装置を適用したフラットパネルの製造装置およびこのフラットパネルの製造装置により製造されたフラットパネルに関するものである。 The present invention relates to an ink ejection state inspection apparatus for spraying ink onto a substrate, a flat panel manufacturing apparatus to which the ink ejection state inspection apparatus is applied, and a flat panel manufactured by the flat panel manufacturing apparatus.
フラットパネルにはフラットパネルディスプレイや太陽電池等がある。フラットパネルディスプレイの１つに液晶ディスプレイがあり、液晶ディスプレイはガラス等の透明基板からなるＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを接合して構成し、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間には液晶が封入される微小隙間のセルギャップが形成されている。セルギャップは複数のスペーサビーズの凝集体からなるスペーサにより確保される。スペーサは粒径が３〜５μｍの球状とした微小粒子からなり、ＴＦＴ基板またはカラーフィルタ基板のうち何れか一方の基板の表面に多数分散配置される。 Flat panels include flat panel displays and solar cells. One of the flat panel displays is a liquid crystal display. The liquid crystal display is constructed by bonding a TFT substrate made of a transparent substrate such as glass and a color filter substrate, and liquid crystal is sealed between the TFT substrate and the color filter substrate. A cell gap of a minute gap is formed. The cell gap is secured by a spacer made of an aggregate of a plurality of spacer beads. The spacers are made of spherical fine particles having a particle diameter of 3 to 5 μm, and a large number of spacers are dispersedly arranged on the surface of either the TFT substrate or the color filter substrate.
スペーサを構成するスペーサビーズは不透明な粒子であり、画素領域にスペーサビーズが位置していると、液晶ディスプレイとして構成したときに、表示画像の画質の低下を招来する。従って、画質低下を防止するために、スペーサはブラックマトリックス領域に限定的に配置される。このため、スペーサビーズを溶剤に均一に分散させた懸濁液からなるスペーサインクを用い、スペーサインクをブラックマトリックス領域に着弾させるようにしている。 The spacer beads constituting the spacer are opaque particles. If the spacer beads are located in the pixel region, the image quality of the display image is deteriorated when configured as a liquid crystal display. Therefore, the spacer is limitedly arranged in the black matrix region in order to prevent the image quality from being deteriorated. For this reason, spacer ink made of a suspension in which spacer beads are uniformly dispersed in a solvent is used to land the spacer ink on the black matrix region.
スペーサインクの供給方式としては、所定のピッチ間隔で複数配列された微小ノズルからスペーサインクを噴射するインクジェット方式が採られている。インクジェット方式では、インクジェットヘッドに微小ノズルを設けたインクジェット手段を用いて、微小ノズルから基板に向けてスペーサインクの液滴を噴射させて、基板上に付着させている。各ノズルから噴射されたスペーサインクが基板の所定位置に着弾した後には、溶剤が揮発して、乾燥後の基板上にはスペーサインクが残存する。ノズル噴射口から噴射された１つの液滴には、複数（具体的には５〜８個程度）のスペーサビーズが含まれるが、溶剤が揮発する間に、スペーサビーズは相互に密着するように凝集して、基板全面にスペーサビーズの凝集体となったスペーサがほぼ均一に散布されることになる。 As a method for supplying the spacer ink, an inkjet method is employed in which the spacer ink is ejected from a plurality of minute nozzles arranged at a predetermined pitch interval. In the ink jet method, a droplet of spacer ink is ejected from a micro nozzle toward a substrate using an ink jet means in which a micro nozzle is provided in an ink jet head, and is deposited on the substrate. After the spacer ink ejected from each nozzle has landed at a predetermined position on the substrate, the solvent evaporates and the spacer ink remains on the dried substrate. A single droplet ejected from the nozzle ejection port includes a plurality (specifically, about 5 to 8) of spacer beads, but the spacer beads are in close contact with each other while the solvent is volatilized. Aggregates and spacers that are aggregates of spacer beads are distributed almost uniformly on the entire surface of the substrate.
微小ノズルからスペーサインクを噴射していると、スペーサインクが微小ノズルの縁に付着し、これが乾燥してインク塊となる。そして、長期間にわたってインクジェットヘッドを使用していると、インク塊が成長して、ノズル噴射口を塞いて詰まらせる原因となる。また、スペーサインクは、インクに微小粒子であるスペーサビーズを含ませたものであるため、スペーサビーズが微小ノズルの噴射口近辺に詰まってジャミング状態となることも、詰まりを生じる原因となる。このため、微小ノズルが詰まって不吐出状態になり、スペーサインクに抜けが生じることになる。抜けが生じた状態の微小ノズルを有するインクジェットヘッドで散布した基板は不良品となり、基板を洗い流してから改めてスペーサインクの散布が行われる。 When the spacer ink is ejected from the minute nozzle, the spacer ink adheres to the edge of the minute nozzle, and this is dried to form an ink lump. If the inkjet head is used for a long period of time, an ink lump grows up, causing the nozzle ejection port to be blocked and clogged. In addition, since the spacer ink contains spacer beads, which are fine particles, the spacer beads are clogged in the vicinity of the injection port of the fine nozzle and become jammed, which causes clogging. For this reason, the minute nozzles are clogged, resulting in a non-ejection state, and the spacer ink is lost. The substrate sprayed by the ink jet head having the minute nozzles in the state where the omission has occurred becomes a defective product, and the spacer ink is sprayed again after washing the substrate.
従って、インクジェットヘッドを使用する場合には、定期的にノズルの噴射状態の検査を行う必要がある。この検査を行う技術が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、インクを着弾シートに所定回数着弾させて、着弾シート上のインクの画像を撮像手段により取り込んで、画像情報に変換して画像解析を行う。このとき、予めインクの着弾情報を記憶しておき、取り込んだ画像と予め記憶した情報とを比較して、検査を行っている。
特許文献１の技術では、インクジェットヘッドのノズル噴射状態の検査は、着弾シートに付着したインクの画像に基づいて画像解析を行っているため、着弾シート自体にずれや歪み等が生じているときには、正確なインク噴射状態の検査を行うことができない。着弾シートの画像を取得するときには、インクが着弾した部位に光を照射して、その反射光を映像光として撮影することになる。従って、着弾シートがフラットな面を有していれば正確な画像認識を行うことができるが、何らかの理由で歪んでいる場合等においては、反射光を正しく認識することができない（画像にぼけが生じたり、誤検出をしたりすることがある）。また、着弾シートがフラットな場合でも、シートにずれを生じている場合には、誤検出となり、正しく認識することができない。特許文献１では、予め取り込んである画像情報と取得した画像情報とを比較して画像処理を行っているため、不正確な画像に基づいて比較を行うと、インク噴射状態の検査を正しく行うことができない。 In the technique of Patent Document 1, since the inspection of the nozzle ejection state of the inkjet head performs image analysis based on the image of the ink attached to the landing sheet, when the landing sheet itself is displaced or distorted, An accurate ink ejection state inspection cannot be performed. When an image of the landing sheet is acquired, light is irradiated to the portion where the ink has landed, and the reflected light is photographed as image light. Therefore, if the landing sheet has a flat surface, accurate image recognition can be performed. However, if the landing sheet is distorted for some reason, the reflected light cannot be correctly recognized (the image is blurred). Or may be falsely detected). Further, even when the landing sheet is flat, if the sheet is displaced, a false detection occurs, and the landing sheet cannot be recognized correctly. In Patent Document 1, since image processing is performed by comparing previously acquired image information and acquired image information, if the comparison is performed based on an inaccurate image, the ink ejection state is correctly checked. I can't.
また、着弾シートにインクが着弾した後には、撮像手段がインク付着部位を観察可能な位置にまでシートを送るように、巻取ロールが着弾シートを所定長さ分だけ巻き取っている。従って、インクの着弾と撮像手段の撮像とを繰り返すたびに着弾シートの巻取り動作を行うため、動作時に着弾シートはずれや歪み等を生じやすく、着弾シート自体の正確性を担保することができなくなる。その結果、誤検出等を生じてインクの着弾状態の正確な画像を取得できなくなる。特に、ノズル噴射状態を良好に維持するために頻繁に検査が行われるため、前記の問題はより顕著になる。 In addition, after the ink has landed on the landing sheet, the take-up roll winds the landing sheet by a predetermined length so that the image pickup unit sends the sheet to a position where the ink adhesion site can be observed. Accordingly, since the landing sheet winding operation is performed every time the ink landing and the imaging unit image pickup are repeated, the landing sheet is liable to be displaced or distorted during the operation, and the accuracy of the landing sheet itself cannot be ensured. . As a result, erroneous detection or the like occurs, and an accurate image of the ink landing state cannot be acquired. In particular, since the inspection is frequently performed in order to maintain the nozzle injection state well, the above problem becomes more remarkable.
さらに、着弾シートを用いる従来の技術では、着弾シートや巻取ロール等の特別な機構を必要とし、装置全体の複雑化や高コスト化を招来する。さらに、着弾シートの巻取動作等を要するため、処理が遅延化する。 Furthermore, in the conventional technique using a landing sheet, a special mechanism such as a landing sheet or a take-up roll is required, resulting in an increase in complexity and cost of the entire apparatus. Furthermore, since a landing sheet winding operation is required, the processing is delayed.
そこで、本発明は、複雑な機構を要することなくノズルの噴射状態を正確に検査し、ノズルが不良となる前に検出して処理効率の向上を図ることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to accurately inspect the injection state of a nozzle without requiring a complicated mechanism and detect it before the nozzle becomes defective to improve processing efficiency.
本発明の請求項１のインク噴射状態検査装置は、間欠的にインク液滴を下方に向けて噴射する複数のノズルが１列に配列して設けられたインクジェットヘッドと、各ノズルから噴射されて滴下しているインク液滴の画像であり、画像領域中に各ノズルから噴射されたインク液滴が少なくとも１個は含まれるような画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段によるインク液滴の画像に画像処理を施して、前記インクジェットヘッドに設けられる各ノズルからのインク液滴の噴射が適正であるか否かを検出する画像処理手段と、を有することを特徴としている。 An ink ejection state inspection apparatus according to a first aspect of the present invention is an ink jet head in which a plurality of nozzles for intermittently ejecting ink droplets downward are arranged in a line, and ejected from each nozzle. An image of an ink droplet being dropped, a photographing unit for photographing an image in which at least one ink droplet ejected from each nozzle is included in the image region, and an ink droplet formed by the photographing unit And image processing means for performing image processing on the image and detecting whether or not the ejection of ink droplets from each nozzle provided in the inkjet head is appropriate.
請求項１のインク噴射状態検査装置によれば、撮影手段は、ノズルから噴射されて滴下中のインク液滴の画像を取得しているため、インク液滴自体を直接的に観察することができる。従って、着弾シートのような間接的な部材を使用しないため、取得した画像に生じるぼけや誤検出等といったことがなく、正確にノズルからのインク液滴の噴射が適正であるか否かを検出することができる。また、着弾シートや送り機構等の種々の機構も要しないため、装置の簡素化や低コスト化といった効果を奏する。 According to the ink ejection state inspection apparatus of the first aspect, since the imaging unit acquires an image of the ink droplet being ejected from the nozzle and being dripped, the ink droplet itself can be directly observed. . Therefore, since indirect members such as landing sheets are not used, there is no blur or false detection in the acquired image, and it is accurately detected whether the ink droplets are properly ejected from the nozzles. can do. In addition, since various mechanisms such as a landing sheet and a feeding mechanism are not required, the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
本発明の請求項２のインク噴射状態検査装置は、請求項１記載のインク噴射検査装置において、前記画像処理手段は、前記撮影手段が取得した画像に含まれるインク液滴の数を計測し、この数が正規の数であるか否かに基づいて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする。
The ink ejection state inspection device according to
また、本発明の請求項３のインク噴射状態検査装置は、請求項１記載のインク噴射検査装置において、前記画像処理手段は、前記撮影手段が取得した画像に含まれる各インク液滴の画像領域中の位置を計測し、この位置が適正範囲内であるか否かに基づいて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする。
The ink ejection state inspection apparatus according to
インク液滴の噴射が適正であるか否かは、不吐出（ノズルからインク液滴が噴射されていない状態）または吐出異常（不吐出ではないが、インク滴下方向の変化やインク滴下速度の変化、噴射タイミングの変化等を生じているノズルの噴射状態が正常ではない状態）が検出されるか否かに基づいて判定する。このうち、不吐出については、請求項２のインク噴射状態検査装置のように、画像に含まれるインク液滴の個数を計測して、正規の数（本来検出されるべきインク液滴の正常な個数）あるか否かに基づいて検出する。また、吐出異常については、請求項３のインク噴射状態検査装置のように、各インク液滴の画像が適正範囲内に位置しているか否かに基づいて検出する。前記の正規の数や適正範囲に関するデータは、予め画像処理手段に記憶しておき、このデータと画像処理を行った画像データとを比較して行うようにする。
Whether or not the ink droplets are properly ejected is determined as follows: non-ejection (the state in which no ink droplets are ejected from the nozzle) or ejection abnormality (not ejection, but the change in the ink dropping direction or the change in the ink dropping speed) In this case, the determination is made based on whether or not the state of injection of the nozzle causing the change in the injection timing or the like is detected. Among these, for the non-ejection, the number of ink droplets included in the image is measured as in the ink ejection state inspection device according to
また、インクの噴射状態は良好な状態から、吐出異常の状態、そして不吐出へと段階的に変化していくことがある。そこで、ノズルから噴射されて滴下しているインク液滴の画像を直接的に観察することにより、不吐出や吐出異常になる前にそのことを検出することが可能になる。インク液滴の画像を観察すると、インクの噴射が良好な状態から吐出異常に変化する前に検出できれば、その時点でインクジェットヘッドの使用を中止することができる。そして、インクジェットヘッドのメンテナンスを行って復旧すれば、再度ワークにインクを散布する処理を行うことが可能になる。従って、吐出異常の状態でインク液滴をワークに散布することがなくなり、ワークを洗い流して、改めてインク散布を行う処理（再処理）を行う必要がなくなる。 Further, the ink ejection state may gradually change from a good state to an abnormal ejection state and to a non-ejection state. Therefore, by directly observing the image of the ink droplet ejected and dropped from the nozzle, it becomes possible to detect this before a non-ejection or ejection abnormality occurs. If the image of the ink droplet is observed, if it can be detected before the ink ejection changes from a good state to abnormal ejection, the use of the inkjet head can be stopped at that time. If the inkjet head is maintained and recovered, it is possible to perform a process of spraying ink on the work again. Accordingly, it is not necessary to spray ink droplets on the work in a state of abnormal ejection, and it is not necessary to perform a process (reprocessing) of washing the work and spraying ink again.
インク液滴の個数の計測、または各インク液滴の位置の検出は、画像処理により行う。撮影手段が取得した画像に対して画像処理を施して、インク液滴とその他の部位（背景画像等）とで二値化を行うことにより、インク液滴のみを検出できる。これにより、個数のカウントや位置の検出が可能になる。二値化の手法としては、パターンマッチングや濃淡画像処理等の手法を適用することができる。 Measurement of the number of ink droplets or detection of the position of each ink droplet is performed by image processing. Only the ink droplets can be detected by performing image processing on the image acquired by the imaging unit and binarizing the ink droplets and other parts (background image or the like). This makes it possible to count the number and detect the position. As a binarization technique, a technique such as pattern matching or grayscale image processing can be applied.
撮影手段が撮影する画像は静止画である。従って、静止画を撮影することができるものであれば、撮影手段として任意の手段を適用することができ、例えばテレビカメラやＣＣＤ等の任意の手段を適用することができる。ただし、画像処理を行うという観点からＣＣＤが好適である。また、インク液滴の画像は静止画として取得するが、インク液滴の画像を動画として取得してもよい。この場合には、取得した動画像の中から所定タイミング（静止画を撮影するタイミング）で画像を切り出して、静止画を生成するものであってもよい。 The image taken by the photographing means is a still image. Therefore, any means can be used as the photographing means as long as it can photograph a still image, and for example, any means such as a television camera or a CCD can be applied. However, a CCD is preferable from the viewpoint of performing image processing. Further, although the ink droplet image is acquired as a still image, the ink droplet image may be acquired as a moving image. In this case, a still image may be generated by cutting out an image from the acquired moving image at a predetermined timing (timing for capturing a still image).
本発明の請求項４のインク噴射状態検査装置は、請求項１記載のインク噴射状態検査装置において、前記画像処理手段は、前記撮影手段が取得した画像に含まれる各インク液滴の画像領域中の位置を計測し、各ノズルから噴射されたインク液滴のうち２つのインク液滴の位置に基づいて、各ノズルから噴射されたインク液滴の速度を計測し、計測した速度が適正範囲内であるか否かに基づいて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the ink ejection state inspection apparatus according to the first aspect, wherein the image processing means is in an image region of each ink droplet included in an image acquired by the photographing means. , And the speed of the ink droplets ejected from each nozzle is measured based on the positions of the two ink droplets ejected from each nozzle. It is characterized in that it is detected whether or not the ejection of the ink droplet is appropriate based on whether or not.
インク液滴の噴射が適正であるか否かは、各ノズルから噴射されたインク液滴の速度によっても判定することができる。ワークにインク液滴を着弾させるときは、インクジェットヘッドに対してワークを搬送しているため、インク液滴の速度が所定速度から変化している場合には、ワーク上の所定位置にインク液滴を着弾させることができなくなる（ワークの搬送方向にずれを生じることになる）。そこで、請求項４のインク噴射状態検査装置によれば、各ノズルから噴射されたインク液滴の速度を計測して、適正であるか否かの判定を行っている。 Whether or not the ink droplets are properly ejected can also be determined by the speed of the ink droplets ejected from each nozzle. When the ink droplets are landed on the work, since the work is transported to the inkjet head, if the ink droplet speed changes from a predetermined speed, the ink droplets are placed at a predetermined position on the work. Cannot be landed (this will cause a shift in the workpiece transfer direction). Therefore, according to the ink ejection state inspection apparatus of the fourth aspect, the speed of the ink droplet ejected from each nozzle is measured to determine whether or not it is appropriate.
本発明の請求項５のインク噴射状態検査装置は、請求項４記載のインク噴射状態検査装置において、各ノズルの液滴の噴射速度を制御する速度制御装置を設け、前記画像処理手段が前記インク液滴の速度が適正範囲内にないことを検出したときには、前記速度制御装置は、前記インク液滴の速度に応じて、各ノズルのインク液滴の噴射速度を制御すること、を特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the ink ejection state inspection apparatus according to the fourth aspect, wherein a speed control device for controlling the ejection speed of droplets of each nozzle is provided, and the image processing means is configured to use the ink. When it is detected that the velocity of the droplet is not within an appropriate range, the velocity control device controls the ejection velocity of the ink droplet of each nozzle according to the velocity of the ink droplet. .
請求項５のインク噴射状態検査装置によれば、インク液滴の速度に応じて各ノズルのインク液滴の噴射速度を制御することにより、インク液滴の速度を適正な速度に修正することができる。 According to the ink ejection state inspection apparatus of the fifth aspect, the ink droplet speed can be corrected to an appropriate speed by controlling the ink droplet ejection speed of each nozzle according to the ink droplet speed. it can.
本発明の請求項６のインク噴射状態検査装置は、請求項１記載のインク噴射状態検査装置において、前記インクジェットヘッドは、インク液滴が散布されるワークが配置されるインク散布ステージと、前記撮影手段を配置した検査ステージとの間を往復移動可能な構成となし、前記インク散布ステージにおいて、１または複数のワークにインク液滴の散布が行われる毎に、前記インクジェットヘッドを前記検査ステージに移行させて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする。 The ink ejection state inspection device according to a sixth aspect of the present invention is the ink ejection state inspection device according to the first aspect, wherein the inkjet head includes an ink spraying stage on which a work on which ink droplets are sprayed is disposed, and the photographing. The ink jet head is moved to the inspection stage each time ink droplets are sprayed on one or a plurality of workpieces in the ink spraying stage. And detecting whether or not the ejection of the ink droplet is appropriate.
請求項６のインク噴射状態検査装置によれば、１または複数のワークにインク液滴の散布が行われる毎に、インクジェットヘッドはインク散布ステージから検査ステージに移行してインク液滴の噴射が適正であるか否かの検出を行っているため、インク散布と検査とを交互に行うことができる。特に、ノズルからは多量のインク液滴が噴射されるため、ノズルに詰まりや曲がりが生じやすくなり、検査を頻繁に行うことが好ましい。このため、インク散布と検査とを交互に行うことにより、インク液滴の噴射を良好な状態に維持することができる。 According to the ink jet state inspection apparatus of claim 6, each time ink droplets are sprayed on one or a plurality of workpieces, the ink jet head moves from the ink spraying stage to the inspection stage so that ink droplets are jetted properly. Therefore, it is possible to alternately perform ink spraying and inspection. In particular, since a large amount of ink droplets are ejected from the nozzle, the nozzle is likely to be clogged or bent, and it is preferable to perform inspection frequently. For this reason, the ink droplet ejection can be maintained in a good state by alternately performing the ink spraying and the inspection.
本発明の請求項７のインク噴射状態検査装置は、請求項１記載のインク噴射状態検査装置において、前記各ノズルを駆動して間欠的にインクを噴射させる駆動手段と、この駆動手段の駆動タイミングに連動して間欠的に照明光を照射して、インク液滴を照明する照明手段とを有し、前記撮影手段は、前記照明手段が照明光を照射したタイミングでインク液滴の画像を撮影して複数枚の画像を取得し、前記画像処理手段は、前記撮影手段が撮影した複数枚の画像を重畳した画像を生成し、この重畳した画像に基づいて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする。 An ink ejection state inspection device according to a seventh aspect of the present invention is the ink ejection state inspection device according to the first aspect, wherein the nozzles are driven to eject ink intermittently, and the drive timing of the driving means. Illuminating means for illuminating ink droplets intermittently by illuminating the ink droplets in conjunction with the illuminating means, and the photographing means shoots an image of the ink droplets at the timing when the illuminating means irradiates the illumination light. A plurality of images are acquired, and the image processing unit generates an image in which the plurality of images captured by the imaging unit are superimposed, and ink droplet ejection is appropriate based on the superimposed images. It is characterized by detecting whether or not there is.
そこで、請求項７のインク噴射状態検査装置によれば、インクの駆動手段の駆動タイミングと照明手段の照明タイミングとを連動させ、このタイミングで撮影手段は画像を取得している。駆動手段は間欠的に駆動を行ってインクの噴射を行っているため、タイミングを連動させることによって、同じインク液滴の画像を複数取得することができる。そして、１枚の画像では明瞭に認識することができなくても、複数取得された画像を重畳させると、インク液滴を明瞭に認識できるようになる。このため、容易に画像処理を行うことができるようになる。 Therefore, according to the ink ejection state inspection apparatus of the seventh aspect, the drive timing of the ink drive means and the illumination timing of the illumination means are interlocked, and the photographing means acquires an image at this timing. Since the driving unit intermittently drives and ejects ink, it is possible to acquire a plurality of images of the same ink droplet by synchronizing the timing. Even if a single image cannot be clearly recognized, ink droplets can be clearly recognized by superimposing a plurality of acquired images. For this reason, image processing can be easily performed.
なお、この場合、カメラ（撮影手段）のシャッタは常に開放状態にして、照明手段の照明タイミングで複数枚の画像を取得しているが、照明手段からは常時照明光を照射するようにし、駆動手段とタイミングを連動させてカメラのシャッタ開閉制御を間欠的に行うことにより、複数枚の画像を取得するようにしてもよい。 In this case, the shutter of the camera (photographing means) is always opened, and a plurality of images are acquired at the illumination timing of the illumination means. However, the illumination means always emits illumination light and is driven. A plurality of images may be acquired by intermittently performing shutter opening / closing control of the camera in synchronization with the means.
また、複数の画像を取得して重畳させれば明瞭にインク液滴を認識することができるが、高精度の画像処理を施すことが可能であり、１枚の画像でもインク液滴の画像を認識できる場合であれば、タイミングを連動させて複数の画像を取得しなくても、１枚の画像だけを取得するものであってもよい。 In addition, it is possible to clearly recognize ink droplets by acquiring and superimposing a plurality of images, but it is possible to perform high-precision image processing, and an image of ink droplets can be obtained even with a single image. If it can be recognized, only one image may be acquired without acquiring a plurality of images in synchronization with the timing.
本発明の請求項８のインク噴射状態検査装置は、請求項７記載のインク噴射状態検査装置において、前記画像処理手段は、前記撮影手段が取得した画像に含まれる各インク液滴の画像領域中の位置を計測し、各ノズルから噴射されたインク液滴のうち２つのインク液滴の位置に基づいて、各ノズルから噴射されたインク液滴の速度を計測し、前記照明手段は、前記インク液滴の速度に応じたタイミングで照明すること、を特徴とする。 An ink ejection state inspection device according to an eighth aspect of the present invention is the ink ejection state inspection device according to the seventh aspect, wherein the image processing means is in an image region of each ink droplet included in an image acquired by the photographing means. And the speed of the ink droplet ejected from each nozzle is measured based on the position of two ink droplets ejected from each nozzle. Illuminating at a timing according to the speed of the droplet.
照明手段は間欠的に照明光を照射するが、インク液滴の落下速度が高速の場合には、画像領域内にインク液滴を映し出すことができなくなることもある。そこで、請求項８のインク噴射状態検査装置では、計測したインク液滴の速度に応じてインク液滴を照明するようにする。つまり、インク液滴の落下速度が高速の場合には、それに応じて照明手段の照明タイミングの周期を短くするようにする。例えば、ノズルを駆動する駆動タイミングの周期に対して、照明手段の照明タイミングの周期を１／ｎにすることにより、照明タイミングの周期を短くすることができる。 The illuminating means intermittently irradiates illumination light. However, when the drop speed of the ink droplet is high, the ink droplet may not be projected in the image area. Therefore, in the ink ejection state inspection device according to the eighth aspect, the ink droplet is illuminated according to the measured velocity of the ink droplet. That is, when the drop speed of the ink droplet is high, the illumination timing cycle of the illumination means is shortened accordingly. For example, the cycle of the illumination timing can be shortened by setting the cycle of the illumination timing of the illumination means to 1 / n with respect to the cycle of the drive timing for driving the nozzle.
本発明の請求項９のインク噴射状態検査装置は、請求項１記載のインク噴射状態検査装置において、インク液滴を照明する照明手段を前記撮影手段と一体的に構成し、前記照明手段からの光を反射して、この光の光軸と前記撮影手段に設けられるレンズの光軸とを一致させるハーフミラーを設け、前記光軸上に反射板を配置し、前記照明手段および前記撮影手段と前記反射板との間の空間にインク液滴が滴下するように前記インクジェットヘッドを配置し、前記反射板で反射した光を照明光として、前記撮影手段はインク液滴の画像を取得することを特徴とする。 An ink ejection state inspection device according to a ninth aspect of the present invention is the ink ejection state inspection device according to the first aspect, wherein illumination means for illuminating ink droplets is configured integrally with the photographing means, and A half mirror that reflects light and matches the optical axis of the light and the optical axis of a lens provided in the photographing unit is provided, a reflector is disposed on the optical axis, and the illumination unit and the photographing unit The inkjet head is arranged so that ink droplets drop into a space between the reflector and the light reflected by the reflector is used as illumination light, and the photographing means acquires an image of the ink droplets. Features.
請求項９のインク噴射状態検査装置によれば、照明手段と撮影手段とを一体的に構成しているため、装置全体の構造をシンプルにすることができ、メンテナンスが容易になるという効果も奏する。さらに、照明手段と撮影手段とを別個独立に設ける場合には、検査を行うたびに両者の光軸を一致させる調整作業が必要になるが、請求項９のインク噴射状態検査装置では、ハーフミラーを用いて、照明手段の光の光軸と撮影手段のレンズの光軸とを一致させているため、照明手段と撮影手段とを一体的に構成するときだけ、光軸調整を行えばよい。このため、光軸調整作業の簡素化という効果を奏する。 According to the ink ejection state inspection apparatus of the ninth aspect, since the illumination unit and the photographing unit are integrally configured, the structure of the entire apparatus can be simplified, and the maintenance can be easily performed. . Further, in the case where the illumination unit and the imaging unit are provided separately and independently, an adjustment operation is required to make the optical axes of the two coincide with each other, but in the ink ejection state inspection device according to claim 9, the half mirror Since the optical axis of the light of the illuminating means and the optical axis of the lens of the photographing means are made coincident with each other, the optical axis adjustment may be performed only when the illuminating means and the photographing means are integrally configured. For this reason, there is an effect of simplifying the optical axis adjustment work.
本発明の請求項１０のフラットパネルの製造装置は、請求項１乃至９何れか１項に記載のインク噴射状態検査装置を有している。また、本発明の請求項１１のフラットパネルは、請求項１０記載のフラットパネルの製造装置により製造されている。前述してきたインク噴射状態検査装置は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイや太陽電池等のフラットパネルの製造装置に適用することができる。
A flat panel manufacturing apparatus according to a tenth aspect of the present invention includes the ink ejection state inspection apparatus according to any one of the first to ninth aspects. Moreover, the flat panel of
本発明のインク噴射状態検査装置は、ノズルから噴射されて滴下しているときのインク液滴の画像を直接的に観察しているため、着弾シート等の特別な機構を要することなく正確な検査を行うことができ、装置の簡素化や低コスト化といった効果を奏する。 Since the ink ejection state inspection apparatus of the present invention directly observes the image of the ink droplet as it is ejected from the nozzle and dropped, an accurate inspection can be performed without requiring a special mechanism such as a landing sheet. Thus, the apparatus can be simplified and the cost can be reduced.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１において、基板１はガラス等の薄型の透明基板である。基板１は、ＴＦＴ回路が形成されたＴＦＴ基板やカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板を適用することができる。ここでは、基板１はカラーフィルタ基板であるものとして説明する。基板１は、主に画素領域２とブラックマトリクス領域３とを有している。画素領域はＲＧＢの各色の画素を構成する画素領域であり、画素領域２の間はブラックマトリクス領域３により区画形成されている。ブラックマトリクス領域３にはスペーサ４が均一に散布され、スペーサ４によりカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とが接合されたときに、所定間隙となるセルギャップを形成する。そして、スペーサ４により形成される両基板の間の隙間に液晶を封入することにより液晶パネルが形成される。スペーサ４は、カラーフィルタ基板側だけではなく、ＴＦＴ基板側に形成するものであってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a substrate 1 is a thin transparent substrate such as glass. As the substrate 1, a TFT substrate on which a TFT circuit is formed or a color filter substrate on which a color filter is formed can be applied. Here, the substrate 1 will be described as a color filter substrate. The substrate 1 mainly has a
図２に、スペーサインクの散布を行う全体のシステム構成を示す。図２において、基台１１にインク散布ステージ１２と検査ステージ１３とを設けている。まず、インク散布ステージ１２について説明する。インク散布ステージ１２は、搬送テーブル２０とボールねじ手段２１とＸ軸ガイド２２とインクジェット手段２３とＹ軸ガイド２４と移動台２５とインクジェットヘッド２６とインクボトル２７とを有して概略構成される。
FIG. 2 shows an overall system configuration for spraying spacer ink. In FIG. 2, a
基板１は搬送テーブル２０に載置されて、搬送テーブル２０に真空吸着手段等で固定的に保持されている。そして、搬送テーブル２０はエンコーダ付きのボールねじ手段２１によりＸ軸ガイド２２に沿って図中のＸ方向に搬送される。そして、基板１の表面に対してスペーサインクが散布される。
The substrate 1 is placed on the transfer table 20 and fixedly held on the transfer table 20 by a vacuum suction means or the like. And the conveyance table 20 is conveyed in the X direction in a figure along the
また、スペーサインクを散布するためのインクジェット手段２３は、搬送テーブル２０を跨ぐように門型をしたＹ軸ガイド２４に装着されている移動台２５に設置されている。移動台２５は搬送テーブル２０の搬送方向と直交するＹ方向に移動可能となっている。インクジェット手段２３は、インクジェットヘッド２６とインクボトル２７とを具備し、インクジェットヘッド２６およびインクボトル２７は移動台２５によってＹ軸ガイド２４に沿って、図示しないエンコーダ付きのボール送りねじ手段によりＹ方向に移動する。
Further, the ink jet means 23 for spraying the spacer ink is installed on a movable table 25 mounted on a Y-
インクジェット手段２３を構成するインクジェットヘッド２６は、図３に示すように、多数の微小ノズル３０を所定のピッチ間隔で配列したものから構成し、各微小ノズル３０から一定量のスペーサインクを下方に向けて間欠的に噴射する。スペーサインクの噴射は各々の微小ノズル３０が個別的に制御されて、それぞれスペーサインクをほぼ同時に噴射するようにしている。そして、図４に示すように、インクジェットヘッド２６に、微小ノズル３０に連通するチャンバピース３１を備え、チャンバピース３１はインクボトル２７からのインク供給路に接続する。
As shown in FIG. 3, the
チャンバピース３１には圧電素子からなるアクチュエータ３２が装着されており、アクチュエータ３２に電圧を印加すると、図４の二点鎖線で示すように、アクチュエータ３２が変形して、チャンバピース３１が拡張する。その結果、インクボトル２７側からスペーサインクがチャンバピース３１に吸い込まれる。次に、アクチュエータ３２への電圧の印加を停止すると、元の状態に復元し、チャンバピース３１の容積が減少して、その分のスペーサインクが微小ノズル３０から噴射される。
An
従って、搬送テーブル２０により基板１をＸ方向に間欠的に送る間に、各微小ノズル３０からスペーサインクを噴射させることにより、基板１にスペーサインクの液滴（以下、単に「液滴」とする）が滴下されることになる。また、インクジェットヘッド２６は基板１の幅方向の一部分にしか及んでおらず、このためにインクジェットヘッド２６はＹ方向に走査することになる。そして、微小ノズル３０によるスペーサインクの噴射制御を含め、インクジェットヘッド２６の動作制御を行うためのインクジェット制御装置４４を設けている。
Accordingly, spacer ink is ejected from each
インクジェット制御装置４４は、微小ノズル３０に具備されるアクチュエータ３２の駆動制御を行う。具体的には、微小ノズル３０に対して所定間隔で駆動信号を出力し、この信号に基づいてアクチュエータ３２は変形動作を行う。駆動信号は所定間隔でインクジェット制御装置４４から出力されるため、アクチュエータ３２の駆動動作も所定間隔毎になり、間欠的にスペーサインクの噴射を行うようになる。
The ink
また、インクジェット制御装置４４には、速度制御装置としての速度コントローラ機能を備えており、この速度コントローラ機能により、各微小ノズル３０のアクチュエータ３２に印加する電圧をコントロールする。この電圧をコントロールすることにより、アクチュエータ３２の変形量を適宜変化させることができ、微小ノズル３０から噴射するときの噴射速度を変化させることができる。つまり、インクジェット制御装置４４は各微小ノズル３０の液滴の噴射速度を任意に設定するための手段を備えている。
The ink
図２に戻って、検査ステージ１３について説明する。検査ステージ１３は、検査部４０とメンテナンス部４１と受け容器４２とを有している。検査部４０には、画像処理装置４５が接続され、画像処理装置４５はモニタＭに接続される。
Returning to FIG. 2, the
図５を参照して、検査部４０について説明する。検査部４０は、ＰＧ（パルスジェネレータ）６１とＬＥＤ６２とハーフミラー６３とレンズ群６４と反射板６５とカメラ６６と受け容器６７とを有し、これら各部を一体的に動作する検査ユニット６０として構成する。ＰＧ６１はＬＥＤ６２と接続され、ＬＥＤ６２に対しての発光タイミングを制御し、ＬＥＤ６２はＰＧ６１からの制御信号に基づいて発光する。ハーフミラー６３は、ＬＥＤ６２からの光を反射して、レンズ群６４からの光を透過するような特性を有する部品である。レンズ群６４は被写体（インクジェットヘッド２６から噴射されて滴下する液滴）からの光をカメラ６６に結像するために設けられる。反射板６５は、入射した光をそのまま反射する全反射ミラーである。カメラ６６は、被写体の画像を映像信号に変換して画像を生成するテレビカメラやＣＣＤ等の撮影手段である。受け容器６７は、前述した受け容器４２と同じものであり、検査部４０において設けられるスペーサインクを受ける容器である。
The
レンズ群６４と反射板６５との間には所定間隔の空間が形成されるように配置する。この空間をインクジェットヘッド２６の微小ノズル３０から噴射されたスペーサインクの液滴（以下、単に液滴とする）が滴下していくような位置関係となるように、検査ユニット６０とインクジェットヘッド２６とを配置する。ここでは、移動台２５をＹ軸ガイド２４に沿って検査部４０の位置にまで移行し、図示しない検査ユニット６０の制御手段が、検査ユニット６０を、レンズ群６４と反射板６５との間に形成される空間の上部にインクジェットヘッド２６が位置するように制御するものとする。
The
図６は、インクジェットヘッド２６から噴射された液滴の滴下方向とカメラ６６の撮影方向との位置関係を説明する図である（ハーフミラー６３及びレンズ群６４は図示を省略する）。この図に示すように、インクジェットヘッド２６を、基板１が設置される高さ位置の水平面ＨＰに対して所定の高さ位置ｈに配置して、インクジェットヘッド２６の各微小ノズル３０から液滴を所定間隔で間欠的に噴射させる。そして、カメラ６６によって各微小ノズル３０から滴下する液滴の画像を取得する。ここで、カメラ６６の視野の幅ＶＷは、全ての微小ノズル３０からの液滴の滴下部位を含み、高さＶＨは、液滴の噴射間隔が、各ノズル３０からの液滴が少なくとも１個、好ましくは複数個が入るような間隔とする。つまり、カメラ６６は、微小ノズル３０から滴下する各液滴を含む垂直面ＶＰ（水平面ＨＰに直交する面）を撮影していることになる。
FIG. 6 is a view for explaining the positional relationship between the dropping direction of the droplets ejected from the
図５に示すように、ＰＧ６１はインクジェット制御装置４４に接続されている。インクジェット制御装置４４は、アクチュエータ３２に対しての駆動信号の出力タイミングに連動して、ＰＧ６１に対しても所定間隔で駆動信号を出力するようにしている。従って、微小ノズル３０からのスペーサインクの噴射タイミングとＰＧ６１からのＬＥＤ６２に対して発光タイミングとは連動することになる。
As shown in FIG. 5, the
カメラ６６は画像処理装置４５に接続されており、カメラ６６が撮影した画像が画像処理装置４５に出力される。なお、画像処理装置４５を検査部４０と別個独立に配置しているが、画像処理装置４５も検査部４０と同じく検査手段を構成するものである。
The
図２に戻って、メンテナンス部４１はインクジェットヘッド２６が汚損されたときに、そのクリーニングや修復等のメンテナンスを行う。ここでは、メンテナンスを行う手法として、インクジェットヘッド２６の各微小ノズル３０の洗浄及び吸引を行うようにしている。また、メンテナンスを行う手法としては、例えば微小ノズル３０のチャンバピース３１に高圧力を作用させて、微小ノズル３０の通路内でジャミング状態となっている微小粒子を排出する手法等を適用することも可能である。
Returning to FIG. 2, when the
受け容器４２は、スペーサインクを受けるための容器である。メンテナンス部４１における洗浄後には、スペーサインクを良好に散布するために、インクジェットヘッド２６からスペーサインクの捨て打ちが行われ、そのスペーサインクを受けるために受け容器４２が配置される。また、検査部４０、メンテナンス部４１および受け容器４２は、夫々Ｙ軸ガイド２４の移動経路上に位置している。
The receiving
次に、基板１に対してのスペーサインクの着弾状態について説明する。図７（ａ）は、正確な位置にスペーサインクが着弾している状態を示している。この場合には、インク散布ステージ１２から基板１を搬送して、ベーキング工程を行って、スペーサ４を基板１に定着・固定させる。これにより、正確な位置にスペーサ４が形成される。
Next, the landing state of the spacer ink on the substrate 1 will be described. FIG. 7A shows a state where the spacer ink has landed at an accurate position. In this case, the substrate 1 is conveyed from the
同図（ｂ）は、不吐出が生じている状態を示している。不吐出は、スペーサインクに抜けが生じて、図中に示すように、スペーサインクが本来着弾すべき着弾位置（図中の破線領域）にスペーサインクが滴下されない状態である。この場合には、スペーサ４の分布密度が不均一になり、インクジェットヘッド２６のメンテナンスを行った上で、再処理（基板１の洗浄処理およびスペーサインクの散布処理）を行わなくてはならない。
FIG. 5B shows a state where non-ejection has occurred. The non-ejection is a state in which the spacer ink is missing and, as shown in the figure, the spacer ink is not dripped at the landing position (the broken line area in the figure) where the spacer ink should originally land. In this case, the distribution density of the
同図（ｃ）は、吐出異常が生じている状態を示している。スペーサインクは本来的な着弾位置から外れた場所（画素領域２と接触する程度に外れた位置）に着弾している。この場合には、本来的な着弾位置から大きく外れているため、スペーサ４の分布密度が不均一になる。また、画素領域２に着弾した場合には、その画素に欠陥が生じる。この場合、不吐出ではないが、やはり再処理を行わなければならない。従って、微小ノズル３０のインク噴射状態を、良好な状態（同図（ａ））、不吐出（同図（ｂ））、吐出異常（同図（ｃ））の３つの状態に分類する。
FIG. 3C shows a state where a discharge abnormality has occurred. The spacer ink has landed at a place deviated from the original landing position (a position deviated to the extent that it is in contact with the pixel region 2). In this case, the distribution density of the
前記の３つの状態のうち、微小ノズル３０が不吐出や吐出異常となっている場合には、微小ノズル３０の噴射状態が不良であると判定する。ここで、若干外れた程度の位置に着弾している場合には、スペーサ４の分布密度をある程度は均一化することができ、逆にずれの程度にかかわらず画一的に再処理を行うことは処理が遅延化する。そこで、スペーサインクの着弾位置に若干の幅を持たせて、この幅を許容範囲として設定する。設定された範囲内であれば良好な状態であると判定し、範囲外であれば吐出異常と判定するようにすることもできる。
Among the above three states, when the
ここで、微小ノズル３０のノズル噴出口３０Ｋ及びその周辺がクリーンな状態であれば、下方に向けて開口しているノズル噴出口３０Ｋから噴出するスペーサインクは真っ直ぐ下方に飛行することになる。しかしながら、ノズル噴出口３０Ｋの出口部及びその周辺では、表面状態によっては、インクが滞留して、乾燥状態でこびり付いたインクが成長することになり、インク塊によりノズル噴出口３０Ｋが塞がれて、スペーサインクの噴射を円滑に行うことができない。そして、インク塊が大きく成長すると、詰まりが生じることになる。
Here, if the
ノズル噴出口３０Ｋに詰まりが生じないまでも、図８に示すように、その周辺部におけるインク塊Ｃが成長すると、ノズル噴出口３０Ｋが部分的に覆われて、出口となる通路の方向が変化することになる。ここで、微小ノズル３０はアクチュエータ３２によりスペーサインクを噴出させるものであるため、スペーサインクは自由落下するのではなく、噴出時に初速が与えられる。ここで、ノズル噴出口３０Ｋが部分的に閉塞されて、通路の方向が変化していると、スペーサインクは与えられた所定の速度による慣性力で曲がった方向に向けて噴出されることになる。また、開口面積が小さくなり、ノズル噴出口３０Ｋから噴出するスペーサインクの液滴自体が小さくなるために、含まれているビーズの数が減少することもある。
As shown in FIG. 8, even when the
ノズル噴射口３０Ｋを塞ぐ他の要因としては、スペーサインクは微小粒子であるスペーサビーズを含んでいることから、微小ノズル３０がジャミング状態になることがある。このジャミングの程度によっては、不吐出や吐出異常を招来する。
Another factor that blocks the
従って、微小ノズル３０の不吐出状態を検出する必要があるのは当然として、スペーサインクの液滴が吐出したとしても、液滴の滴下状態を観測して、吐出異常状態となっているもの、つまり斜め下方に向けて滴下しているかを検出する必要がある。このために、スペーサインクの状態の検査を行う。検査部４０において、定期的に微小ノズル３０の噴射状態の検査を行うようにする。検査を行うタイミングとしては、１枚の基板１について散布処理（基板１の全ての箇所にスペーサインクを散布する処理）を行った後や、複数枚の基板１について散布処理を行った後等、任意に設定することができる。また、１枚の基板１について複数回の散布処理を行うことも可能である。
Therefore, as a matter of course, it is necessary to detect the non-ejection state of the
ただし、基板１へのスペーサインクの散布処理と検査処理とを頻繁に交互に繰り返すと、処理が複雑化する。また、複数枚の基板１に対して散布処理を行った後に検査を行なうと、不吐出状態や吐出異常の状態で複数の基板１にスペーサインクが散布されることがある。この場合には、再処理が必要となるため、処理の効率化を図ることができない。従って、１枚の基板１に対しての散布処理が終了したときに、検査を行うようにすることが好ましい。 However, if the process of spraying the spacer ink on the substrate 1 and the inspection process are frequently repeated alternately, the process becomes complicated. Further, when the inspection is performed after the spraying process is performed on the plurality of substrates 1, the spacer ink may be sprayed on the plurality of substrates 1 in a non-ejection state or an abnormal ejection state. In this case, since reprocessing is required, the efficiency of processing cannot be achieved. Therefore, it is preferable to perform the inspection when the spraying process on one substrate 1 is completed.
カメラ６６が撮影する画像について説明する。カメラ６６が撮影する画像は静止画の画像である。また、スペーサインクの噴射タイミングに連動してＬＥＤ６２が発光する。ＬＥＤ６２からの光は反射ミラー６３で反射して、レンズ群６４を経由して、反射板６５で反射する。従って、反射板６５で反射した光が、滴下するスペーサインクを照明する照明光となる。ただし、反射板６５で反射した光を照明光とするためには、レンズ群６４からカメラ６６に結像する光の光軸と反射板６５で反射した光の光軸とが一致する必要がある。このため、両者の光軸が一致するように、検査ユニット６０を構成するときに、各部品を設定配置するようにする。そして、スペーサインクを含む被写体の画像がレンズ群６４により、ハーフミラー６３を透過して、カメラ６６に結像する。そして、映像信号に変換された画像は、画像処理装置４５において所定の画像処理が施される。
An image captured by the
図９及び図１０にカメラ６６が撮影した画像に対して画像処理を施したものを示す。図９は良好な状態を、図１０は不吐出および吐出異常を生じている状態を示す。これらの図に示しているように、着弾シート等に着弾させた後のスペーサインクの画像ではなく、微小ノズル３０（１０本の微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊ）から滴下されて受け容器６７に到達する前のスペーサインクの画像を直接的に静止画として撮影している。つまり、微小ノズル３０から噴射されたスペーサインクの画像を取得している。
FIG. 9 and FIG. 10 show images obtained by performing image processing on images taken by the
画像領域には各微小ノズル３０から噴射された液滴が複数映し出されるようにする。スペーサインクの噴射タイミングは短い周期で行っているため、画角を適切に設定すれば、１つの微小ノズル３０から噴射された液滴を画像領域に複数映し出すことができる。図９では、１０本の微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊから噴射された液滴が各４つ画像に含まれるように設定している。
A plurality of droplets ejected from each
ここで、図９の画像領域を直交２軸で設定し、縦軸（微小ノズル３０の配列方向）を各微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊの位置で区切り、横軸（液滴の落下方向）を１つの液滴の位置で区切るように設定する。縦軸の区切りをノズルラインＬ（微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊに対応して、ノズルラインＬＡ〜ＬＪとする）とし、横軸の区切りを高さＨとする。高さＨは、ＬＥＤ６２の完結的な発光動作の間に液滴が落下する間隔に対応する。従って、ノズルラインＬと高さＨとの交差点が、各液滴の正常な位置になる。なお、この座標軸自体を決定するために、基準点ＢＰを基準として設定することができる。
Here, the image region of FIG. 9 is set with two orthogonal axes, the vertical axis (the arrangement direction of the micro nozzles 30) is divided by the positions of the
カメラ６６は、ＬＥＤ６２の発光タイミングで液滴の画像を取得する。例えば、カメラ６６として好適なＣＣＤの場合、ＬＥＤ６２が発光されていない状態では、ＣＣＤに光が入射しないため、光電変換を行うことができず、画像信号は取得されない。そして、ＬＥＤ６２が発光したタイミングで光が入射するため、光電変換を行って、画像信号を取得する。そして、ＬＥＤ６２は間欠的に発光を行うため、その発光タイミングで液滴の画像を複数取得する。
The
前述したように、ＬＥＤ６２の発光タイミングとスペーサインクの噴射タイミングとを連動させているため、各画像における液滴は全て同じ場所に位置している。例えば、図９において、微小ノズル３０Ａから噴射されたスペーサインクの液滴のうち、高さＨ１に位置していた液滴は、次のタイミングではＨ２の位置まで落下しており、高さＨ２に位置していた液滴はＨ３の位置まで落下している。そして、高さＨ１の位置には新たに微小ノズル３０Ａから噴射された液滴が位置している。このように、取得される複数の画像の高さＨ１〜Ｈ４の位置には、夫々異なるタイミングで噴射された液滴ではあるが、同じ場所に液滴が位置する。
As described above, since the light emission timing of the
従って、１枚では明瞭に認識し得ない液滴の画像であっても、各タイミングで取得される画像を重畳させることにより、液滴の画像を明瞭に認識することができるようになる。 Therefore, even if the image of the droplet cannot be clearly recognized with one sheet, the image of the droplet can be clearly recognized by superimposing the images acquired at each timing.
図９は画像処理を施した画像であり、ここでは画像処理の手法として濃淡画像処理による二値化処理を行っているものとする。前記したように複数枚の画像を重畳させていることから、液滴の画像の濃度は高くなり、背景画像から液滴の画像のみを抽出することができる。そして、液滴のみが抽出されるような閾値を設定することにより、画像領域における液滴の情報を二値化信号として取得することができる。 FIG. 9 shows an image subjected to image processing. Here, it is assumed that binarization processing by grayscale image processing is performed as an image processing technique. Since a plurality of images are superimposed as described above, the density of the droplet image is high, and only the droplet image can be extracted from the background image. Then, by setting a threshold value such that only droplets are extracted, it is possible to acquire droplet information in the image area as a binarized signal.
そこで、まず、不吐出の検出を行うために、液滴の個数をカウントする。微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊから吐出された液滴は、アクチュエータ３２により与えられる初速と引力との関係で、真っ直ぐ下方に滴下される。また、所定のタイミングで液滴が吐出されることから、規則的な間隔をもって液滴が滴下される。これらの液滴は、本来であれば、画像領域において、高さ方向に４個の液滴が、垂直方向に並ぶようにして位置しているはずである。従って、図９においては、微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊの本数（１０本）に各微小ノズルから噴射された液滴が画像領域に含まれる数（４つ）を乗じた数、即ち４０個の液滴が存在するはずである。この数を、予め正規の数として画像処理装置４５に記憶しておく。そして、画像処理によって抽出された液滴の個数と記憶された正規の数とを比較することにより、不吐出を検出する。この場合は、４０個の液滴を検出できるため、不吐出がないと判定できる。
Therefore, first, in order to detect non-ejection, the number of droplets is counted. The liquid droplets ejected from the
次に、吐出異常は液滴の位置に基づいて検出する。前記の直交２軸において、各液滴の位置情報は取得できているため、正常な位置（ノズルラインＬと高さＨとの交差点）との比較を行う。図９の場合は、全ての液滴の位置情報は正常な位置と一致しているため、吐出異常を起こしていないと判定する。 Next, the ejection abnormality is detected based on the position of the droplet. Since the position information of each droplet has been acquired on the two orthogonal axes, a comparison is made with a normal position (intersection of the nozzle line L and the height H). In the case of FIG. 9, since the position information of all droplets matches the normal position, it is determined that no ejection abnormality has occurred.
図１０において、微小ノズル３０Ｄは吐出異常を起こし、微小ノズル３０Ｅは不吐出状態になっている。この場合、微小ノズル３０Ｅが不吐出であるため、計測される液滴の個数は３６個になり、正規の数である４０個よりも少なくなっている。よって、不吐出を検出することができる。また、ノズルラインＬＤ及びＬＥの液滴が抜けていることを検出できるため、不吐出の微小ノズルは、３０Ｄ及び３０Ｅであることも特定できる。そして、微小ノズル３０Ｄから噴射された液滴は、正常な位置から大きくずれた場所に位置している。よって、吐出異常を起こしていることも判定することができる。
In FIG. 10, the
一方、微小ノズル３０Ｊから噴射された液滴は、正常な位置から外れてはいるものの、それほど大きく外れてはない。この場合、予めその位置から横軸および縦軸に一定範囲内を適正範囲として設定しておき、この適正範囲内であれば、吐出異常ではないと判定する。ここでは、微小ノズル３０Ｊから噴射された液滴は、適正範囲内であるものとして判定されるものとする。
On the other hand, the liquid droplets ejected from the
ここで、図１１を参照すると、微小ノズル３０Ｄから噴射された液滴は、ノズルラインＬＤ上に位置しているため、横軸方向においては適正範囲内である。しかし、縦軸方向においては、Ｈ１〜Ｈ４の位置からずれを生じている。これを吐出異常として検出する。縦軸方向にずれを生じる原因としては、微小ノズル３０Ｄからの液滴の噴射速度に変化が生じた場合が挙げられる。各微小ノズル３０から噴射される液滴はアクチュエータ３２により初速が与えられて滴下していくが、各微小ノズル３０Ａ〜３０Ｊから噴射する液滴は全て所定速度の初速が与えられなくてはならない。しかし、実際上、各微小ノズル３０から噴射する液滴に与えられる初速が一定にならない場合がある。
Here, referring to FIG. 11, the droplets ejected from the
基板１は搬送テーブル２０により搬送されており、その間に各微小ノズル３０から噴射された液滴が基板１に着弾する。このため、各微小ノズル３０から噴射される液滴が一定速度でない場合には、基板１の所定位置に液滴を着弾させることができない。具体的には、基板１の搬送テーブル２０の搬送方向において、着弾位置に誤差を生じることになる。そこで、図１１のように、縦軸方向にずれを生じ、このずれが許容範囲を超えている場合も、吐出異常と判定するようにする。
The substrate 1 is transported by the transport table 20, and droplets ejected from each
画像領域には、微小ノズル３０Ｄから噴射された液滴が３つ含まれているため、このうち２つの液滴間の間隔を計測する。そして、前記の２つの間隔を落下するのに要する時間は、ＬＥＤ６２の照明タイミング、つまりＰＧ６１の駆動タイミングの間隔に等しいため、液滴間の間隔に基づいて、液滴の速度を算出することができる。なお、その他のファクターとして、ＰＧ６１の駆動タイミング、微小ノズル３０から噴射される液滴に与えられる初速等もある。
Since the image region includes three droplets ejected from the
そこで、算出された速度の情報をインクジェット制御装置４４経由で各アクチュエータ３２にフィードバックするようにする。このため、画像処理装置４５で算出した速度の情報に基づいて、インクジェット制御装置４４は、本来与えられる初速に対してのずれ量に応じた電圧をアクチュエータ３２に印加するようにする。これにより、微小ノズル３０Ｄから噴射する液滴を適正な速度にすることが可能になる。
Therefore, the calculated speed information is fed back to each actuator 32 via the
また、図１１の微小ノズル３０Ｆのように、液滴が一定速度で落下するが、他の微小ノズルとは異なるタイミングで液滴を噴射するような場合にも、吐出異常として検出する。この場合も、基板１の搬送方向に着弾位置にずれを生じるためである。このとき、画像処理により、微小ノズル３０Ｆの噴射タイミングが適正なタイミングに対して生じているずれ量を算出できるため、このずれ量をフィードバックして、適切な噴射タイミングに制御することができる。
Also, as in the case of the
ところで、各微小ノズル３０から噴射される液滴が非常に高速に基板１に向かって落下している場合、画像領域中に液滴が含まれなくなる可能性もある。そこで、このような場合には、ＬＥＤ６２の発光タイミングの周期を高速にすることにより、液滴を含む画像を取得することが可能になる。例えば、画像領域中に液滴を認識できない場合には、画像処理装置４５からインクジェット制御装置４４にその旨の信号を出力し、インクジェット制御装置４４はＰＧ６１に対して、駆動タイミングを高速にする指令を出すようにする。ＰＧ６１が高速に駆動すると、ＬＥＤ６２の発光タイミングの周期も高速になるため、液滴を認識できる画像を取得することが可能になる。従って、液滴の速度に応じて、ＬＥＤ６２の発光タイミングの周期を短くしていることになる（例えば、１／２周期や１／３周期等）。
By the way, when the droplets ejected from each
以上が検査部４０の検査である。従って、吐出異常および不吐出のメンテナンスをするため、メンテナンス部４１にインクジェットヘッド２６を移行して、各微小ノズル３０の洗浄を行う。そして、受け容器４２にスペーサインクを捨て打ちした後に、再びスペーサインクを基板１に散布する位置にまで移行して、散布を行う。図１０及び図１１では、吐出異常と不吐出との両者を検出しているが、何れか１つだけを検出したときに前述の処理が行われる。
The above is the inspection of the
次に、検査ユニットの他の例について説明する。図１２に、他の例の検査ユニット１１０を示す。この検査ユニット１１０は、基本的には図５で示した検査ユニット６０と同じである。異なる点について説明する。この例では、発光ユニット１１０Ａと撮影ユニット１１０Ｂとを有している。発光ユニット１１０Ａは、ＰＧ１１１とＬＥＤ１１２とを有しており、撮影ユニット１１０Ｂはレンズ群１１４とカメラ１１６とを有している。図５の検査ユニットは一体的に構成されていたが、この例では発光ユニット１１０Ａと撮影ユニット１１０Ｂとを別個独立に構成し、個別的に動作を行う。
Next, another example of the inspection unit will be described. FIG. 12 shows another example of the
図１２にも示しているように、ＬＥＤ１１２から発光される光を照明光として、滴下している液滴の画像を、レンズ群１１４からカメラ１１６に結像している。従って、検査ユニット６０で用いていたハーフミラー６３及び反射板６５が不要になり、部品点数の削減を図れる。
As shown also in FIG. 12, the light emitted from the
しかし、発光ユニット１１０Ａと撮影ユニット１１０Ｂとを別個独立に配置することにより、機構及びメンテナンスが複雑化する。また、検査を行うときには、インクジェットヘッド２６から滴下する液滴を撮影可能なように、検査部１１０Ａと撮影ユニット１１０Ｂとを動作させているため、ＬＥＤ１１２から発光される光とレンズ群１１４からカメラ１１６に結像する光との光軸を一致させなくてはならない。この点では、光軸調整作業が複雑化することになる。
However, disposing the
従って、図５の検査ユニット６０では、機構やメンテナンス、光軸調整を容易化することができ、図１２の検査ユニット１１０では、部品点数の削減を図ることができる。
Accordingly, the inspection unit 60 in FIG. 5 can facilitate the mechanism, maintenance, and optical axis adjustment, and the
次に、図１２とは異なる検査ユニットの他の例について説明する。図１３の検査ユニット１２０は、図５の検査ユニット６０とほぼ同じである。異なる点について説明する。この検査ユニット１２０では、新たに第１の反射ミラー１２８と第２の反射ミラー１２９とが追加されている。第１の反射ミラー１２８と第２の反射ミラー１２９とは、夫々入射した光の光路を９０度折り曲げる部品である。ＬＥＤ１２２から発光された光は、ハーフミラー１２３で反射して、レンズ群１２４に入射する。そして、第１の反射ミラー１２８で反射して、反射板１２５で反射して、第１のハーフミラー１２８、レンズ群１２４、ハーフミラー１２３を経て、第２の反射ミラー１２９で反射して、カメラ１２６に入射する。
Next, another example of the inspection unit different from FIG. 12 will be described. The
この検査ユニット１２０と図５の検査ユニット６０との最も大きな違いは、レンズ群の向きである。図６の検査ユニット６０のレンズ群６４は、インクジェットヘッド２６からの液滴の滴下方向と直交する方向であるため、この方向においてある程度のスペースが必要になり、ユニット全体が大型化する。ただし、第１のハーフミラー１２８と第２のハーフミラー１２９とを配置する必要はない。
The biggest difference between the
一方、図１３の検査ユニット１２０のレンズ群１２４は、液滴の滴下方向と平行な方向である。インクジェットヘッド２６と受け容器１２７との間にはある程度の距離を設ける必要があるため、レンズ群１２４をこれと平行な方向にすることにより、この方向と直交する方向におけるスペースを狭小化することができる。よって、図５の検査ユニット６０と比較して、ユニット全体を小型化することができる。
On the other hand, the
従って、部品点数の削減とユニット全体の小型化とのうち、何れを選択するかによって、検査ユニットの構成を任意に適用することができる。 Therefore, the configuration of the inspection unit can be arbitrarily applied depending on which one of the reduction of the number of parts and the miniaturization of the entire unit is selected.
１ 基板 ２ 画素領域
３ ブラックマトリクス領域 ４ スペーサ
２６ インクジェットヘッド ３０ 微小ノズル
３０Ｋ ノズル噴射口 ４０ 検査部
４１ メンテナンス部 ４４ インクジェット制御装置
４５ 画像処理装置 ６０ 検査ユニット
６５ 反射板 ６６ カメラ
Ｃ インク塊
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board |
Claims (11)
各ノズルから噴射されて滴下しているインク液滴の画像であり、画像領域中に各ノズルから噴射されたインク液滴が少なくとも１個は含まれるような画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によるインク液滴の画像に画像処理を施して、前記インクジェットヘッドに設けられる各ノズルからのインク液滴の噴射が適正であるか否かを検出する画像処理手段と、を有するインク噴射状態検査装置。 An inkjet head provided with a plurality of nozzles arranged in a row to intermittently eject ink droplets downward;
An imaging unit that captures an image of an ink droplet ejected and dripped from each nozzle, and including at least one ink droplet ejected from each nozzle in the image region;
An image processing unit that performs image processing on an image of the ink droplet by the photographing unit and detects whether or not the ejection of the ink droplet from each nozzle provided in the inkjet head is appropriate. Condition inspection device.
前記画像処理手段が前記インク液滴の速度が適正範囲内にないことを検出したときには、前記速度制御装置は、前記インク液滴の速度に応じて、各ノズルのインク液滴の噴射速度を制御すること、を特徴とする請求項４記載のインク噴射状態検査装置。 Provided with a speed control device that controls the ejection speed of droplets of each nozzle,
When the image processing means detects that the speed of the ink droplet is not within an appropriate range, the speed control device controls the ejection speed of the ink droplet of each nozzle according to the speed of the ink droplet. The ink ejection state inspection device according to claim 4, wherein
前記インク散布ステージにおいて、１または複数のワークにインク液滴の散布が行われる毎に、前記インクジェットヘッドを前記検査ステージに移行させて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする請求項１記載のインク噴射状態検査装置。 The inkjet head has a configuration capable of reciprocating between an ink spraying stage on which a work on which ink droplets are sprayed is disposed and an inspection stage on which the photographing unit is disposed,
Each time ink droplets are sprayed on one or a plurality of workpieces in the ink spraying stage, the inkjet head is moved to the inspection stage to detect whether or not the ink droplets are ejected properly. The ink ejection state inspection device according to claim 1, wherein
前記撮影手段は、前記照明手段が照明光を照射したタイミングでインク液滴の画像を撮影して複数枚の画像を取得し、
前記画像処理手段は、前記撮影手段が撮影した複数枚の画像を重畳した画像を生成し、この重畳した画像に基づいて、インク液滴の噴射が適正であるか否かを検出すること、を特徴とする請求項１記載のインク噴射状態検査装置。 Drive means for driving the nozzles to intermittently eject ink, and illumination means for irradiating illumination light intermittently in conjunction with the drive timing of the drive means to illuminate ink droplets ,
The photographing means captures images of ink droplets at the timing when the illumination means irradiates illumination light to obtain a plurality of images,
The image processing means generates an image in which a plurality of images taken by the photographing means are superimposed, and detects whether ink droplet ejection is appropriate based on the superimposed images. The ink ejection state inspection device according to claim 1, wherein:
前記照明手段は、前記インク液滴の速度に応じたタイミングで照明すること、を特徴とする請求項７記載のインク噴射状態検査装置。 The image processing unit measures the position in the image area of each ink droplet included in the image acquired by the photographing unit, and based on the position of two ink droplets out of the ink droplets ejected from each nozzle. Measure the speed of the ink droplets ejected from each nozzle,
The ink ejection state inspection apparatus according to claim 7, wherein the illumination unit illuminates at a timing according to a speed of the ink droplet.
前記照明手段からの光を反射して、この光の光軸と前記撮影手段に設けられるレンズの光軸とを一致させるハーフミラーを設け、
前記光軸上に反射板を配置し、
前記照明手段および前記撮影手段と前記反射板との間の空間にインク液滴が滴下するように前記インクジェットヘッドを配置し、
前記反射板で反射した光を照明光として、前記撮影手段はインク液滴の画像を取得することを特徴とする請求項１記載のインク噴射状態検査装置。 An illuminating means for illuminating the ink droplet is configured integrally with the photographing means,
Providing a half mirror that reflects the light from the illumination means and matches the optical axis of the light with the optical axis of a lens provided in the photographing means;
A reflector is disposed on the optical axis;
The inkjet head is arranged so that ink droplets drop into the space between the illumination unit and the imaging unit and the reflector,
The ink ejection state inspection apparatus according to claim 1, wherein the imaging unit acquires an image of an ink droplet by using the light reflected by the reflecting plate as illumination light.
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Cited By (6)
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| CN110132543A (en) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 北京兆维智能装备有限公司 | A kind of efficient COFCG appearance detection device |
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