JP2012170940A - 印刷装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置の小型化及び低価格化に寄与できる印刷装置を提供する。
【解決手段】基材1を搬送する搬送部13と、基材に対して相対移動して、液滴を吐出する吐出ヘッドと、搬送部13に設けられ、対向する基材の表面の凹凸情報を検出する検出装置120と、を備える。検出装置120は、基材1の表面に投光した検知光Lの反射光を受光した結果に基づいて、表面位置までの距離を計測する測距部121と、搬送部13の移動を制御して搬送部13の基材1の表面に沿った方向の位置と測距部121の計測結果とに基づいて凹凸情報を導出する制御部とを有する。
【選択図】図8
【解決手段】基材1を搬送する搬送部13と、基材に対して相対移動して、液滴を吐出する吐出ヘッドと、搬送部13に設けられ、対向する基材の表面の凹凸情報を検出する検出装置120と、を備える。検出装置120は、基材1の表面に投光した検知光Lの反射光を受光した結果に基づいて、表面位置までの距離を計測する測距部121と、搬送部13の移動を制御して搬送部13の基材1の表面に沿った方向の位置と測距部121の計測結果とに基づいて凹凸情報を導出する制御部とを有する。
【選択図】図8
Description
本発明は、印刷装置に関するものである。
近年、紫外線照射によって硬化する紫外線硬化型インクを用いて記録媒体に画像またはパターンを形成する液滴吐出装置が注目されている。紫外線硬化型インクは、紫外線を照射するまでは硬化が非常に遅く、紫外線を照射すると急速に硬化するという、印刷インクとして好ましい特性を有する。また、硬化にあたって溶剤を揮発させることがないので、環境負荷が小さいという利点もある。
さらに、紫外線硬化型インクは、ビヒクルの組成により種々の記録媒体に高い付着性を発揮する。また、硬化した後は化学的に安定で、接着性、耐薬剤性、耐候性、耐摩擦性等が高く、屋外環境にも耐える等、優れた特性を有する。このため、紙、樹脂フィルム、金属箔等の薄いシート状の記録媒体の他、記録媒体のレーベル面、テキスタイル製品等、ある程度立体的な表面形状を有するものに対しても画像を形成できる。
上記の紫外線硬化型インクを液滴吐出方式で、基板上のICに製造番号や製造会社等の属性情報を印刷する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。ICに属性情報等を印刷する際には、液滴吐出ヘッドとICとは所定距離をあけて配置されるが、ICの厚さは一定ではないため、予め計測しておく必要がある。例えば特許文献2には、基板を保持して搬送する経路中に基板の種類(振動状態、質量、寸法、厚さ等)を検出する検出手段を設け、検出手段の検出結果に応じて基板の搬送条件を設定する技術が開示されている。
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
必ず検出手段の検出領域を経由して基板を搬送する必要があるため、搬送経路が長くなって生産性が低下する虞がある。そこで、搬送経路中ではなく、搬送先の基板処理装置毎に検出手段を設けることも考えられるが、複数の処理装置毎に検出手段を設けると装置の大型化及び高価格化を招いてしまう。
必ず検出手段の検出領域を経由して基板を搬送する必要があるため、搬送経路が長くなって生産性が低下する虞がある。そこで、搬送経路中ではなく、搬送先の基板処理装置毎に検出手段を設けることも考えられるが、複数の処理装置毎に検出手段を設けると装置の大型化及び高価格化を招いてしまう。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の小型化及び低価格化に寄与できる印刷装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の印刷装置は、基材を搬送する搬送部と、前記基材に対して相対移動して、活性光線で硬化する液体の液滴を吐出する吐出ヘッドと、前記搬送部に設けられ、対向する前記基材の表面の凹凸情報を検出する検出装置と、を備えることを特徴とするものである。
従って、本発明の印刷装置においては、基材表面の凹凸情報を検出する検出装置が移動可能な搬送部に設けられているため、別途検出領域を設けて経由させる必要がなく、また処理装置毎に検出装置を設ける必要がないため、装置の小型化及び低価格化に寄与できる。
本発明の印刷装置は、基材を搬送する搬送部と、前記基材に対して相対移動して、活性光線で硬化する液体の液滴を吐出する吐出ヘッドと、前記搬送部に設けられ、対向する前記基材の表面の凹凸情報を検出する検出装置と、を備えることを特徴とするものである。
従って、本発明の印刷装置においては、基材表面の凹凸情報を検出する検出装置が移動可能な搬送部に設けられているため、別途検出領域を設けて経由させる必要がなく、また処理装置毎に検出装置を設ける必要がないため、装置の小型化及び低価格化に寄与できる。
前記検出装置としては、前記基材の表面に投光した検知光の反射光を受光した結果に基づいて、当該表面位置までの距離を計測する測距部と、前記搬送部の移動を制御して当該搬送部の前記基材の前記表面に沿った方向の位置と前記測距部の計測結果とに基づいて前記凹凸情報を導出する制御部とを有する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、基材の表面に検知光を投光した位置までの距離を非接触で計測できるため、接触に伴って基材に与える悪影響を排除できる。また、本発明では、基材の表面に沿った2次元の位置と各位置までの距離から表面の凹凸を3次元形状で検出することが可能になる。
これにより、本発明では、基材の表面に検知光を投光した位置までの距離を非接触で計測できるため、接触に伴って基材に与える悪影響を排除できる。また、本発明では、基材の表面に沿った2次元の位置と各位置までの距離から表面の凹凸を3次元形状で検出することが可能になる。
上記構成における前記制御部としては、前記基材の表面に配置される部材のレイアウト情報に基づいて前記搬送部の移動を制御する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、搬送部の移動経路を別途手動で入力設定する必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
これにより、本発明では、搬送部の移動経路を別途手動で入力設定する必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
また、本発明では、前記凹凸情報に基づいて、前記液滴吐出時の前記基材と対向する方向の前記吐出ヘッドの相対位置を調整するヘッド調整部を備える構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、吐出ヘッドと基材との間のギャップ量を、基材の凹凸に応じて適切な値に保持することが可能となり、所望の吐出特性で液滴を吐出して基材に成膜することができる。
これにより、本発明では、吐出ヘッドと基材との間のギャップ量を、基材の凹凸に応じて適切な値に保持することが可能となり、所望の吐出特性で液滴を吐出して基材に成膜することができる。
また、本発明では、前記基材に吐出された前記液体に対して前記活性光線を照射する照射部を備え、前記凹凸情報に基づいて、前記液滴吐出時の前記基材と対向する方向の前記照射部の相対位置を調整する照射調整部を備える構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、照射部と基材との間のギャップ量を、基材の凹凸に応じて適切な値に保持することが可能となり、所望の硬化特性で基材上の液体を硬化させて基材に成膜することができる。
これにより、本発明では、照射部と基材との間のギャップ量を、基材の凹凸に応じて適切な値に保持することが可能となり、所望の硬化特性で基材上の液体を硬化させて基材に成膜することができる。
また、本発明では、前記液滴の吐出前に、前記基材を加熱した状態で所定の前処理を行う前処理部と、前記液滴の吐出前に、前記前処理部で加熱された前記基材を冷却する冷却部とを備え、前記検出装置は、前記冷却部で前記凹凸情報を検出する成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、基材の冷却処理中に凹凸情報を検出できるため、別途凹凸情報の検出時間を確保する必要がなくなり生産効率の向上を図ることができる。
これにより、本発明では、基材の冷却処理中に凹凸情報を検出できるため、別途凹凸情報の検出時間を確保する必要がなくなり生産効率の向上を図ることができる。
また、本発明では、前記液滴は、活性光線により硬化する性質を有し、前記基材に吐出した前記液滴に前記活性光線を照射する照射部を備える構成を好適に採用できる。
また、本発明では、前記吐出ヘッドが、前記基材の表面に設けられた半導体装置に前記液滴を吐出する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、半導体装置の属性情報等を示す印刷パターンを所定の印刷品質及び低コストで成膜・印刷することができる。
なお、本明細書における、相対移動方向や直交する方向については、製造・組立による誤差等によってずれる範囲も含むものである。
これにより、本発明では、半導体装置の属性情報等を示す印刷パターンを所定の印刷品質及び低コストで成膜・印刷することができる。
なお、本明細書における、相対移動方向や直交する方向については、製造・組立による誤差等によってずれる範囲も含むものである。
以下、本発明の印刷装置の実施の形態を、図1乃至図8を参照して説明する。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
(半導体基板)
まず、印刷装置を用いて描画(印刷)する対象の一例である半導体基板について説明する。
図1(a)は半導体基板を示す模式平面図である。図1(a)に示すように、基材としての半導体基板1は基板2を備えている。基板2は耐熱性があり半導体装置3を実装可能であれば良く、基板2にはガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板等を用いることができる。
まず、印刷装置を用いて描画(印刷)する対象の一例である半導体基板について説明する。
図1(a)は半導体基板を示す模式平面図である。図1(a)に示すように、基材としての半導体基板1は基板2を備えている。基板2は耐熱性があり半導体装置3を実装可能であれば良く、基板2にはガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板等を用いることができる。
基板2上には半導体装置3が実装されている。そして、半導体装置3上には会社名マーク4、機種コード5、製造番号6等のマーク(印刷パターン、所定パターン)が描画されている。これらのマークが後述する印刷装置によって描画される。
(印刷装置)
図1(b)は印刷装置を示す模式平面図である。
図1(b)に示すように、印刷装置7は主に供給部8、前処理部9、塗布部(印刷部)10、冷却部11、収納部12、搬送部13、後処理部14及び制御部(図示せず)から構成されている。なお、供給部8、収納部12が並ぶ方向、及び前処理部9、冷却部11、後処理部14が並ぶ方向をX方向とする。X方向と直交する方向をY方向とし、Y方向には塗布部10、冷却部11、搬送部13が並んで配置されている。そして、鉛直方向をZ方向とする。
図1(b)は印刷装置を示す模式平面図である。
図1(b)に示すように、印刷装置7は主に供給部8、前処理部9、塗布部(印刷部)10、冷却部11、収納部12、搬送部13、後処理部14及び制御部(図示せず)から構成されている。なお、供給部8、収納部12が並ぶ方向、及び前処理部9、冷却部11、後処理部14が並ぶ方向をX方向とする。X方向と直交する方向をY方向とし、Y方向には塗布部10、冷却部11、搬送部13が並んで配置されている。そして、鉛直方向をZ方向とする。
供給部8は、複数の半導体基板1が収納された収納容器を備えている。そして、供給部8は中継場所8aを備え、収納容器から中継場所8aへ半導体基板1を供給する。中継場所8aには、X方向に延びる一対のレール8bが、収納容器から送り出される半導体基板1の高さと略同一の高さに設けられている。
前処理部9は、半導体装置3の表面を加熱しながら改質する機能を有する。前処理部9により半導体装置3は吐出された液滴の広がり具合及び印刷するマークの密着性が調整される。前処理部9は第1中継場所9a及び第2中継場所9bを備え、処理前の半導体基板1を第1中継場所9aまたは第2中継場所9bから取り込んで表面の改質を行う。その後、前処理部9は処理後の半導体基板1を第1中継場所9aまたは第2中継場所9bに移動して、半導体基板1を待機させる。第1中継場所9a及び第2中継場所9bを合わせて中継場所9cとする。そして、前処理部9の内部で前処理が行われる場所を処理場所9dとする。
冷却部11は、塗布部10の中継場所に配置されており、前処理部9で加熱及び表面改質が行われた半導体基板1を冷却する機能を有している。冷却部11は、それぞれが半導体基板1を保持して冷却する処理場所11a、11bを有している。処理場所11a、11bは、適宜、処理場所11cと総称するものとする。
塗布部10は、半導体装置3に液滴を吐出してマークを描画(印刷)するとともに、描画されたマークを固化または硬化する機能を有する。塗布部10は中継場所としての冷却部11から描画前の半導体基板1を移動させて描画処理及び硬化処理を行う。その後、塗布部10は描画後の半導体基板1を冷却部11に移動させて、半導体基板1を待機させる。
後処理部14は、塗布部10で描画処理が施された後、冷却部11に載置された半導体基板1に対して後処理として再加熱処理を行うものである。後処理部14は、第1中継場所14a及び第2中継場所14bを備えている。第1中継場所14a及び第2中継場所14bを合わせて中継場所14cとする。
収納部12は、半導体基板1を複数収納可能な収納容器を備えている。そして、収納部12は中継場所12aを備え、中継場所12aから収納容器へ半導体基板1を収納する。中継場所12aには、X方向に延びる一対のレール12bが、半導体基板1を収容する収納容器と略同一の高さに設けられている。操作者は半導体基板1が収納された収納容器を印刷装置7から搬出する。
印刷装置7の中央の場所には、搬送部13が配置されている。搬送部13は腕部13bを備えたスカラー型ロボットが用いられている。そして、腕部13bの先端には半導体基板1を裏面(下面)から支持しつつ、側縁を片持ちで把持する把持部13aが設置されている。中継場所8a,9c,11、14c、12aは把持部13aの移動範囲内に位置している。従って、把持部13aは中継場所8a,9c,11、14c、12a間で半導体基板1を移動することができる。制御部は、印刷装置7の全体の動作を制御する装置であり、印刷装置7の各部の動作状況を管理する。そして、搬送部13に半導体基板1を移動する指示信号を出力する。これにより、半導体基板1は各部を順次通過して描画されるようになっている。
以下、各部の詳細について説明する。
(供給部)
図2(a)は供給部を示す模式正面図であり、図2(b)及び図2(c)は供給部を示す模式側面図である。図2(a)及び図2(b)に示すように、供給部8は基台15を備えている。基台15の内部には昇降装置16が設置されている。昇降装置16はZ方向に動作する直動機構を備えている。この直動機構はボールネジと回転モーターとの組合せや油圧シリンダーとオイルポンプの組合せ等の機構を用いることができる。本実施形態では、例えば、ボールネジとステップモーターとによる機構を採用している。基台15の上側には昇降板17が昇降装置16と接続して設置されている。そして、昇降板17は昇降装置16により所定の移動量だけ昇降可能になっている。
(供給部)
図2(a)は供給部を示す模式正面図であり、図2(b)及び図2(c)は供給部を示す模式側面図である。図2(a)及び図2(b)に示すように、供給部8は基台15を備えている。基台15の内部には昇降装置16が設置されている。昇降装置16はZ方向に動作する直動機構を備えている。この直動機構はボールネジと回転モーターとの組合せや油圧シリンダーとオイルポンプの組合せ等の機構を用いることができる。本実施形態では、例えば、ボールネジとステップモーターとによる機構を採用している。基台15の上側には昇降板17が昇降装置16と接続して設置されている。そして、昇降板17は昇降装置16により所定の移動量だけ昇降可能になっている。
昇降板17の上には直方体状の収納容器18が設置され、収納容器18の中には複数の半導体基板1が収納されている。収納容器18はX方向の両面に開口部18aが形成され、開口部18aから半導体基板1が出し入れ可能となっている。収納容器18のY方向の両側に位置する側面18bの内側には凸状のレール18cが形成され、レール18cはX方向に延在して配置されている。レール18cはZ方向に複数等間隔に配列されている。このレール18cに沿って半導体基板1をX方向からまたは−X方向から挿入することにより、半導体基板1がZ方向に配列して収納される。
基台15のX方向側には支持部材21及び支持台22を介して、押出装置23が設置されている。押出装置23には、昇降装置16と同様の直動機構によりX方向に突出して半導体基板1をレール8bに向けて押し出す押出ピン23aが設けられている。従って、押出ピン23aは、レール8bと略同一の高さに設置されている。
図2(c)に示すように、押出装置23における押出ピン23aが+X方向に突出することにより、レール18cよりも僅かに+Z側の高さに位置する半導体基板1が収納容器18から押し出されて、レール8b上に移動して支持される。
半導体基板1がレール8b上に移動した後に、押出ピン23aは、図2(b)に示す待機位置に戻る。次に、昇降装置16が収納容器18を降下させて、次に処理される半導体基板1を押出ピン23aと対向する高さに移動させる。この後、上記と同様にして、押出ピン23aを突出させて半導体基板1をレール8b上に移動させる。
このようにして供給部8は順次半導体基板1を収納容器18からレール8b上に移動する。収納容器18内の半導体基板1を総て中継台23上に移動した後、操作者は空になった収納容器18と半導体基板1が収納されている収納容器18とを置き換える。これにより、供給部8に半導体基板1を供給することができる。
このようにして供給部8は順次半導体基板1を収納容器18からレール8b上に移動する。収納容器18内の半導体基板1を総て中継台23上に移動した後、操作者は空になった収納容器18と半導体基板1が収納されている収納容器18とを置き換える。これにより、供給部8に半導体基板1を供給することができる。
(前処理部)
前処理部9は、中継場所9a、9bに搬送された半導体基板1に対して、処理場所9dにおいて前処理を行う。前処理としては、加熱した状態で、例えば、低圧水銀ランプ、水素バーナー、エキシマレーザー、プラズマ放電部、コロナ放電部等による活性光線の照射を例示できる。水銀ランプを用いる場合、半導体基板1に紫外線を照射することにより、半導体基板1の表面の撥液性を改質することができる。水素バーナーを用いる場合、半導体基板1の酸化した表面を一部還元することで表面を粗面化することができ、エキシマレーザーを用いる場合、半導体基板1の表面を一部溶融固化することで粗面化することができ、プラズマ放電或いはコロナ放電を用いる場合、半導体基板1の表面を機械的に削ることで粗面化することができる。本実施形態では、例えば、水銀ランプを採用している。
前処理が終了した後、前処理部9は半導体基板1を中継場所9cに移動する。続いて、搬送部13が中継場所9cから半導体基板1を除材する。
前処理部9は、中継場所9a、9bに搬送された半導体基板1に対して、処理場所9dにおいて前処理を行う。前処理としては、加熱した状態で、例えば、低圧水銀ランプ、水素バーナー、エキシマレーザー、プラズマ放電部、コロナ放電部等による活性光線の照射を例示できる。水銀ランプを用いる場合、半導体基板1に紫外線を照射することにより、半導体基板1の表面の撥液性を改質することができる。水素バーナーを用いる場合、半導体基板1の酸化した表面を一部還元することで表面を粗面化することができ、エキシマレーザーを用いる場合、半導体基板1の表面を一部溶融固化することで粗面化することができ、プラズマ放電或いはコロナ放電を用いる場合、半導体基板1の表面を機械的に削ることで粗面化することができる。本実施形態では、例えば、水銀ランプを採用している。
前処理が終了した後、前処理部9は半導体基板1を中継場所9cに移動する。続いて、搬送部13が中継場所9cから半導体基板1を除材する。
(冷却部)
冷却部11は、各処理場所11a、11bにそれぞれ設けられ、上面が半導体装置1の吸着保持面とされたヒートシンク等の冷却板110a、110bを有している。
処理場所11a、11b(冷却板110a、110b)は、把持部13aの動作範囲内に位置しており、処理場所11a、11bにおいて冷却板110a、110bは露出する。従って、搬送部13は容易に半導体基板1を冷却板110a、110bに載置することができる。半導体基板1に冷却処理が行われた後、半導体基板1は、処理場所11aに位置する冷却板110a上または処理場所11bに位置する冷却板110a上にて待機する。従って、搬送部13の把持部13aは容易に半導体基板1を把持して移動させることができる。
冷却部11は、各処理場所11a、11bにそれぞれ設けられ、上面が半導体装置1の吸着保持面とされたヒートシンク等の冷却板110a、110bを有している。
処理場所11a、11b(冷却板110a、110b)は、把持部13aの動作範囲内に位置しており、処理場所11a、11bにおいて冷却板110a、110bは露出する。従って、搬送部13は容易に半導体基板1を冷却板110a、110bに載置することができる。半導体基板1に冷却処理が行われた後、半導体基板1は、処理場所11aに位置する冷却板110a上または処理場所11bに位置する冷却板110a上にて待機する。従って、搬送部13の把持部13aは容易に半導体基板1を把持して移動させることができる。
(塗布部)
次に、半導体基板1に液滴を吐出してマークを形成する塗布部10について図3乃至図6に従って説明する。液滴を吐出する装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。
次に、半導体基板1に液滴を吐出してマークを形成する塗布部10について図3乃至図6に従って説明する。液滴を吐出する装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。
図3(a)は、塗布部の構成を示す概略斜視図である。塗布部10により半導体基板1に液滴が吐出される。図3(a)に示すように、塗布部10には、直方体形状に形成された基台37を備えている。液滴を吐出するときに液滴吐出ヘッドと被吐出物とが相対移動する方向を主走査方向とする。そして、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。副走査方向は改行するときに液滴吐出ヘッドと被吐出物とを相対移動する方向である。本実施形態ではY方向(第2方向)を主走査方向とし、X方向(第1方向)を副走査方向とする。
基台37の上面37aには、X方向に延在する一対の案内レール38がX方向全幅にわたり凸設されている。その基台37の上側には、一対の案内レール38に対応する図示しない直動機構を備えたステージ39が取付けられている。そのステージ39の直動機構は、リニアモーターやネジ式直動機構等を用いることができる。本実施形態では、例えば、リニアモーターを採用している。そして、ステージ39は、X方向に沿って所定の速度で往動または復動するようになっている。往動と復動を繰り返すことを走査移動と称す。さらに、基台37の上面37aには、案内レール38と平行に副走査位置検出装置40が配置され、副走査位置検出装置40によりステージ39の位置が検出される。
そのステージ39の上面には載置面41が形成され、その載置面41には図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。載置面41上に半導体基板1が載置された後、半導体基板1は基板チャック機構により載置面41に固定される。
ステージ39が、例えば、+X側に位置するときの載置面41の場所が半導体基板1のロード位置またはアンロード位置の中継場所となっている。この載置面41は把持部13aの動作範囲内に露出するように設置されている。従って、搬送部13は容易に半導体基板1を載置面41に載置することができる。半導体基板1に塗布(マーク描画)が行われた後、半導体基板1は中継場所である載置面41上にて待機する。従って、搬送部13の把持部13aは容易に半導体基板1を把持して移動することができる。
基台37のY方向両側には一対の支持台42が立設され、その一対の支持台42にはY方向に延びる案内部材43が架設されている。案内部材43の下側にはY方向に延びる案内レール44がX方向全幅にわたり凸設されている。案内レール44に沿って移動可能に取り付けられるキャリッジ(移動手段)45は略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ45は直動機構を備え、その直動機構は、例えば、ステージ39が備える直動機構と同様の機構を用いることができる。そして、キャリッジ45がY方向に沿って走査移動する。案内部材43とキャリッジ45との間には主走査位置検出装置46が配置され、キャリッジ45の位置が計測される。キャリッジ45の下側にはヘッドユニット47が設置され、ヘッドユニット47のステージ39側の面には図示しない液滴吐出ヘッドが凸設されている。
図3(b)は、キャリッジを示す模式側面図である。図3(b)に示すようにキャリッジ45の半導体基板1側にはヘッドユニット47と一対の照射部としての硬化ユニット48が、Y方向に関してキャリッジ45の中心からそれぞれ等間隔で配置されている。ヘッドユニット47の半導体基板1側には液滴を吐出する液滴吐出ヘッド(吐出ヘッド)49が凸設されている。
キャリッジ45の図中上側には収容タンク50が配置され、収容タンク50には機能液が収容されている。液滴吐出ヘッド49と収容タンク50とは図示しないチューブにより接続され、収容タンク50内の機能液がチューブを介して液滴吐出ヘッド49に供給される。
機能液は樹脂材料、硬化剤としての光重合開始剤、溶媒または分散媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や、親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。本実施形態では、例えば、白色の顔料を添加している。機能液の樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール等を用いることができる。溶媒または分散媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。機能液を液滴吐出ヘッドから吐出し易い粘度にすることにより、液滴吐出ヘッドは安定して機能液を吐出することができるようになる。
図4(a)は、ヘッドユニットを示す模式平面図である。図4(a)に示すように、ヘッドユニット47には、2つの液滴吐出ヘッド49が副走査方向(X方向)に間隔をあけて配置され、各液滴吐出ヘッド49の表面にはノズルプレート51(図4(b)参照)がそれぞれ配置されている。各ノズルプレート51には複数のノズル52が配列して形成されている。本実施形態においては、各ノズルプレート51に、15個のノズル52が副走査方向に沿って配置されたノズル列60B〜60EがY方向に間隔をあけて配置されていえる。また、2つの液滴吐出ヘッド49における各ノズル列60B〜60Eは、X方向に沿って直線上に配置されている。ノズル列60B、60Eは、Y方向に関してキャリッジ45の中心から等間隔で配置されている。同様に、ノズル列60C、60Dは、Y方向に関してキャリッジ45の中心から等間隔で配置されている。従って、+Y側の硬化ユニット48とノズル列60Bとの距離と、−Y側の硬化ユニット48とノズル列60Eとの距離とは同一となる。また、+Y側の硬化ユニット48とノズル列60Cとの距離と、−Y側の硬化ユニット48とノズル列60Dとの距離とは同一となる。
図4(b)は、液滴吐出ヘッドの構造を説明するための要部模式断面図である。図4(b)に示すように、液滴吐出ヘッド49はノズルプレート51を備え、ノズルプレート51にはノズル52が形成されている。ノズルプレート51の上側であってノズル52と相対する位置にはノズル52と連通するキャビティ53が形成されている。そして、液滴吐出ヘッド49のキャビティ53には機能液(液体)54が供給される。
キャビティ53の上側には上下方向に振動してキャビティ53内の容積を拡大縮小する振動板55が設置されている。振動板55の上側でキャビティ53と対向する場所には上下方向に伸縮して振動板55を振動させる圧電素子56が配設されている。圧電素子56が上下方向に伸縮して振動板55を加圧して振動し、振動板55がキャビティ53内の容積を拡大縮小してキャビティ53を加圧する。それにより、キャビティ53内の圧力が変動し、キャビティ53内に供給された機能液54はノズル52を通って吐出される。
硬化ユニット48は、図3(b)及び図4(a)に示すように、主走査方向(相対移動方向)においてヘッドユニット47を挟んだ両側の位置に配置されている。硬化ユニット48の内部には吐出された液滴を硬化させる紫外線を照射する照射装置が配置されている。照射装置は発光ユニットと放熱板等から構成されている。発光ユニットには多数のLED(Light Emitting Diode)素子が配列して設置されている。このLED素子は、電力の供給を受けて紫外線の光である紫外光を発光する素子である。硬化ユニット48の下面には、照射口48aが形成されている。そして、照射装置が発光する紫外光が照射口48aから半導体基板1に向けて照射される。
液滴吐出ヘッド49が圧電素子56を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子56が伸張して、振動板55がキャビティ53内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド49のノズル52から縮小した容積分の機能液54が液滴57となって吐出される。機能液54が塗布された半導体基板1に対しては、照射口48aから紫外光が照射され、硬化剤を含んだ機能液54を固化または硬化させるようになっている。
(収納部)
図5(a)は収納部を示す模式正面図であり、図5(b)及び図5(c)は収納部を示す模式側面図である。図5(a)及び図5(b)に示すように、収納部12は基台74を備えている。基台74の内部には昇降装置75が設置されている。昇降装置75は供給部8に設置された昇降装置16と同様の装置を用いることができる。基台74の上側には昇降板76が昇降装置75と接続して設置されている。そして、昇降板76は昇降装置75により昇降させられる。昇降板76の上には直方体状の収納容器18が設置され、収納容器18の中には半導体基板1が収納されている。収納容器18は供給部8に設置された収納容器18と同じ容器が用いられている。
図5(a)は収納部を示す模式正面図であり、図5(b)及び図5(c)は収納部を示す模式側面図である。図5(a)及び図5(b)に示すように、収納部12は基台74を備えている。基台74の内部には昇降装置75が設置されている。昇降装置75は供給部8に設置された昇降装置16と同様の装置を用いることができる。基台74の上側には昇降板76が昇降装置75と接続して設置されている。そして、昇降板76は昇降装置75により昇降させられる。昇降板76の上には直方体状の収納容器18が設置され、収納容器18の中には半導体基板1が収納されている。収納容器18は供給部8に設置された収納容器18と同じ容器が用いられている。
搬送部13によって中継場所としてのレール12bに載置された半導体基板1は、当該搬送部13によってレール12bから収納容器18に移動する。または、搬送部13によってレール12bから収納容器18への中途まで移動した後に、例えば、図5(c)に示すように、レール12bの下方で、Y方向ではレール12b、12b間に位置し、上記押出装置23と同様の構成を有し、図示しない昇降装置により上記の中途位置にある半導体基板1と対向する位置まで上昇可能な押出装置80を設け、搬送部13が半導体基板1をレール12bに載置する際には押出装置80をレール12bの下方で待機させ、搬送部13がレール12bから退避した際には、押出装置80を上昇させて半導体基板1の側面と対向させ、押出ピン23aを+X方向に突出することにより、半導体基板1を収納容器18に移動させる構成としてもよい。
上記のように、半導体基板1の収納容器18への収納と、昇降装置75による収納容器18のZ方向への移動とを繰り返して、収納容器18内に所定の枚数の半導体基板1が収納された後、操作者は半導体基板1が収納された収納容器18と空の収納容器18とを置き換える。これにより、操作者は複数の半導体基板1をまとめて次の工程に持ち運ぶことができる。
(搬送部)
次に、半導体基板1を搬送する搬送部13について図1、図6及び図8に従って説明する。
搬送部13は、装置内の天部に設けられた支持体83を備えており、支持体83の内部にはモーター、角度検出器、減速機等から構成される回転機構が設置されている。そして、モーターの出力軸は減速機と接続され、減速機の出力軸は支持体83の下側に配置された第1腕部84と接続されている。また、モーターの出力軸と連結して角度検出器が設置され、角度検出器がモーターの出力軸の回転角度を検出する。これにより、回転機構は第1腕部84の回転角度を検出して、所望の角度まで回転させることができる。
次に、半導体基板1を搬送する搬送部13について図1、図6及び図8に従って説明する。
搬送部13は、装置内の天部に設けられた支持体83を備えており、支持体83の内部にはモーター、角度検出器、減速機等から構成される回転機構が設置されている。そして、モーターの出力軸は減速機と接続され、減速機の出力軸は支持体83の下側に配置された第1腕部84と接続されている。また、モーターの出力軸と連結して角度検出器が設置され、角度検出器がモーターの出力軸の回転角度を検出する。これにより、回転機構は第1腕部84の回転角度を検出して、所望の角度まで回転させることができる。
第1腕部84上において支持体83と反対側の端には回転機構85が設置されている。回転機構85はモーター、角度検出器、減速機等により構成され、支持体83の内部に設置された回転機構と同様の機能を備えている。そして、回転機構85の出力軸は第2腕部86と接続されている。これにより、回転機構85は第2腕部86の回転角度を検出して、所望の角度まで回転させることができる。
第2腕部86上において回転機構85と反対側の端には昇降装置87が配置されている。昇降装置87は直動機構を備え、直動機構を駆動することにより伸縮することができる。この直動機構は、例えば、供給部8の昇降装置16と同様の機構を用いることができる。
図6(a)は、腕部13bの−Z側に把持部13aが設けられた正面図、図6(b)は平面図(ただし、腕部13bは図示せず)、図6(c)は左側面図である。
なお、把持部13aは、腕部13bに対してθZ方向(Z軸回りの回転方向)に回転移動可能に設けられ、XY平面における位置が変動するため、以下の説明では便宜上、XY平面と平行な一方向をx方向、XY平面と平行でx方向と直交する方向をy方向として説明する(Z方向は共通)。
なお、把持部13aは、腕部13bに対してθZ方向(Z軸回りの回転方向)に回転移動可能に設けられ、XY平面における位置が変動するため、以下の説明では便宜上、XY平面と平行な一方向をx方向、XY平面と平行でx方向と直交する方向をy方向として説明する(Z方向は共通)。
把持部13aは、腕部13bに対してθZ方向には回転可能、且つ半導体基板1の把持の際に固定状態で用いられる固定部100と、固定部100に対してZ方向に移動自在に設けられた移動部110とを備えている。
固定部100は、Z軸部材101、懸架部材102、連結部材103、連結板104、挟持板105、フォーク部106を主体として構成されている。Z軸部材101は、Z方向に延在し腕部13bにZ軸回りに回転可能に設けられている。懸架部材102は、x方向に延在する板状に形成されており、x方向の中央部においてZ軸部材101の下端に固定されている。連結板104は、懸架部材102と平行に互いに隙間をあけて配置され、当該懸架部材104とx方向両端側で連結部材103によって連結されている。挟持板105は、x方向に延在する板状に形成されており、図6(c)に示すように、+Z側の表面における+y側の端縁で連結板104の下端に固定されている。そして、挟持板105における+Z側の表面のうち、−y側の端縁側が半導体基板1を挟持する際の挟持面105aとなっている。
フォーク部106は、挟持面105aで挟持された半導体基板1の下面(−Z側の面)を下方から支持するものであって、挟持板105の−y側の側面からy方向に延出させ、且つx方向に間隔をあけて複数(ここでは4本)設けられている。フォーク部106の配置間隔及び本数は、半導体基板1の長さが機種等に応じて変動した場合でも、少なくとも長さ方向で1箇所、好ましくは2箇所以上で支持可能に設定される。
移動部110は、昇降部111、把持板112を主体として構成されている。昇降部111は、エアシリンダ機構等で構成されており、Z軸部材101に沿って昇降する。把持板112は、昇降部111と一体的に昇降可能に設けられており、連結部材103、103間のx方向の隙間長よりも短く、懸架部材102と連結板104との間の隙間よりも小さな幅を有し、これら連結部材103、103間の隙間及び懸架部材102と連結板104との間の隙間にZ方向に移動可能に挿入された挿入部112aと、挿入部112aよりも下方に位置し、懸架部材102よりも下方で挟持板105とほぼ同じ長さでx方向に延在する挟持板112bとが一体的に形成されてなるものである。
上記挿入部112a及び挟持板112bとからなる把持板112は、昇降部111の昇降に応じて一体的にZ方向に移動する。把持板112が下降した際には、挟持板115との間で半導体基板1の一端縁を挟持して把持可能であり、把持板112が上昇した際には、挟持板115から離間することで半導体基板1に対する把持が解除される。
そして、搬送部13に配置された検出器の出力を入力して把持部13aの位置と姿勢とを検出し、回転機構85等を駆動して把持部13aを所定の位置に移動させることにより、把持部13aで把持する半導体基板1を所定の処理部に搬送することができる。
また、搬送部13には、半導体基板1の表面における凹凸情報を検出する検出装置120が設けられている。検出装置120は、図8に示すように、対向する半導体基板1に向けて、赤外光やレーザ光等の検知光Lを投光するとともに、半導体基板1で反射した検知光Lの反射光を受光することによって、反射位置(表面位置)までの距離を計測する測距部121を有している。測距部121の計測結果は制御部に出力される。制御部は、測距部121が複数箇所で計測した結果から、半導体基板1の表面における段差、すなわち凹凸情報を導出する構成となっている。
(印刷方法)
次に上述した印刷装置7を用いた印刷方法について図7にて説明する。図7は、印刷方法を示すためのフローチャートである。
図7のフローチャートに示されるように、印刷方法は、半導体基板1を収納容器18から搬入する搬入工程S1、搬入された半導体基板1の表面に対して前処理を施す前処理工程S2、前処理工程S2で温度上昇した半導体基板1を冷却する冷却工程S3、冷却された半導体基板1に対して各種マークを描画印刷する印刷工程S4、各種マークが印刷された半導体基板1に対して後処理を施す後処理工程S5、後処理が施された半導体基板1を収納容器18に収納する収納工程S6を主体に構成される。
次に上述した印刷装置7を用いた印刷方法について図7にて説明する。図7は、印刷方法を示すためのフローチャートである。
図7のフローチャートに示されるように、印刷方法は、半導体基板1を収納容器18から搬入する搬入工程S1、搬入された半導体基板1の表面に対して前処理を施す前処理工程S2、前処理工程S2で温度上昇した半導体基板1を冷却する冷却工程S3、冷却された半導体基板1に対して各種マークを描画印刷する印刷工程S4、各種マークが印刷された半導体基板1に対して後処理を施す後処理工程S5、後処理が施された半導体基板1を収納容器18に収納する収納工程S6を主体に構成される。
本実施形態では、上記検出装置120による半導体基板1の表面の凹凸情報の検出は冷却工程S3で実施するため、以下の説明においては、冷却工程S3及び印刷工程S4について説明する。
前処理工程S2で半導体基板1の前処理(加熱した状態で表面の改質処理)が完了し、冷却工程S3に移行すると、搬送部13は中継場所9cにある半導体基板1を挟持板105と把持板112との間で把持して搬送し、処理場所11a、11bに設けられた冷却板110aまたは110bに載置する。これにより、前処理工程S2で加熱された半導体基板1は、印刷工程S4が行われる際の適切な温度(例えば室温)に所定時間冷却(温度調整)される。
一方、冷却工程S3の間には、検出装置120を用いて半導体基板1の表面における凹凸情報の検出が行われる。具体的には、制御部は、予め基板2上に半導体装置3が配置された半導体基板1のレイアウト情報を保持しており、このレイアウト情報に基づいて、例えば図1(a)に十字マークで示される複数の計測位置MAを設定する。
そして、制御部は、上記計測位置MAを検出装置120(測距部121)で計測すべく、搬送部13の腕部13b及び把持部13aの移動を制御して、検出装置120を半導体基板1の計測位置MAと順次対向させて各計測位置MAまでの距離をそれぞれ計測させる。そして、制御部は、各計測位置MAまでの距離の差から、基板2の表面に対する半導体装置3の突出量を検出するとともに、腕部13bのZ方向の位置と、ステージ39の載置面41のZ方向の位置も併せて用いて、基板2の裏面から半導体装置3の表面までの厚さ(すなわち、半導体基板1の最大厚さ)等の凹凸情報を検出する。
そして、冷却工程S3で冷却処理が施された半導体基板1は、搬送部13により塗布部10のステージ39上に搬送される。印刷工程S4において、塗布部10はチャック機構を作動させてステージ39上に載置された半導体基板1をステージ39に保持する。そして、塗布部10においては、制御部がヘッド位置調整部として、半導体基板1の凹凸情報に基づいて、吐出ヘッド49と半導体基板1(半導体装置3に対して液滴を吐出する場合は、半導体装置3)と適切なギャップG(図3(b)参照)が形成されるように、吐出ヘッド49のZ方向の位置を調整した後に、ステージ39に対してキャリッジ45を、例えば往路では+Y方向に走査移動(相対移動)しながら、各液滴吐出ヘッド49に形成された所定のノズル列におけるノズル52から液滴57を半導体装置3に向けて吐出する。また、復路においては、ステージ39に対してキャリッジ45を−Y方向に走査移動(相対移動)しながら、各液滴吐出ヘッド49に形成された所定のノズル列におけるノズル52から液滴57を吐出する。
これにより、半導体装置3の表面には会社名マーク4、機種コード5、製造番号6等のマークが描画される。そして、上記往路においては走査移動方向における後方側であるキャリッジ45の−Y側に設置された硬化ユニット48からマークに紫外線が照射され、復路においては、走査移動方向における後方側であるキャリッジ45の+Y側に設置された硬化ユニット48からマークに紫外線が照射される。これにより、マークを形成する機能液54には紫外線により重合が開始する光重合開始剤が含まれているため、マークの表面が直ちに固化または硬化される。
半導体基板1に対する印刷が完了すると、塗布部10は半導体基板1が載置されたステージ39をアンロード位置に移動させる。これにより、搬送部13が半導体基板1を把持し易くすることができる。そして、塗布部10はチャック機構の動作を停止して半導体基板1の保持を解除する。
この後、半導体基板1は、後処理工程S5において後処理が施された後に、収納工程S6において、搬送部13により収納部12に搬送され、収納容器18に収納される。
以上説明したように、本実施形態では、半導体基板1の凹凸情報を検出する検出装置120が搬送部13に設けられているため、別途検出用の領域を設けて半導体基板1を経由させる必要がなく、また、検出領域毎に検出装置を設ける必要がないため、印刷装置の小型化及び低価格化に寄与できる。また、本実施形態では、検出した半導体基板1の表面の凹凸情報を用いて液滴吐出ヘッド49及び硬化ユニット48のZ方向の位置を調整するため、所望の吐出特性で液滴を吐出するとともに、所望の硬化特性で半導体基板1の表面上の液体を硬化させて成膜することができ、高品質の半導体基板1を得ることができる。また、本実施形態では、半導体装置1の表面に検知光Lを投光することで、非接触で半導体基板1の凹凸情報を検出するため、接触に伴って半導体基板1に与える悪影響を排除でき、一層高品質の半導体基板1を製造することができる。
加えて、本実施形態では、半導体基板1の表面に配置される半導体装置3等のレイアウト情報に基づいて計測位置MAを順次計測するため、搬送部13による検出装置120の移動経路を別途手動で入力設定する必要がなくなり、作業効率の向上を図ることができる。さらに、本実施形態では、半導体基板1の凹凸情報を半導体基板1の冷却工程S3で検出するため、凹凸情報を検出するための時間を別途設ける必要がなく、生産効率の向上を図ることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、検出装置120における測距部121が検知光Lを半導体基板1の表面に投光する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば静電容量型の測距部121を用いる構成であってもよい。
また、上記実施形態では、半導体基板1の表面の凹凸情報を半導体基板1の冷却工程で検出する構成としたが、これに限られるものではなく、例えば供給部8における中継場所8aや、前処理部9における中継場所9a、9b等、印刷処理を実施する前であって、搬送部13に設けた検出装置120で検出可能であれば、いずれの箇所、工程であってもよい。
また、上記実施形態では、UVインクとして紫外線硬化型インクを用いたが、本発明はこれに限定されず、可視光線、赤外線を硬化光として使用することができる種々の活性光線硬化型インクを用いることができる。
また、光源も同様に、可視光等の活性光を射出する種々の活性光光源を用いること、つまり活性光線照射部を用いることができる。
また、光源も同様に、可視光等の活性光を射出する種々の活性光光源を用いること、つまり活性光線照射部を用いることができる。
ここで、本発明において「活性光線」とは、その照射によりインク中において開始種を発生させうるエネルギーを付与することができるものであれば、特に制限はなく、広く、α線、γ線、X線、紫外線、可視光線、電子線などを包含するものである。中でも、硬化感度及び装置の入手容易性の観点からは、紫外線及び電子線が好ましく、特に紫外線が好ましい。従って、活性光線硬化型インクとしては、本実施形態のように、紫外線を照射することにより硬化可能な紫外線硬化型インクを用いることが好ましい。
1…半導体基板(基材)、 3…半導体装置、 7…印刷装置、 9…前処理部、 10…塗布部(印刷部)、 14…制御部、 45…キャリッジ(移動手段)、 48…硬化ユニット(照射部)、 49…液滴吐出ヘッド(吐出ヘッド)、 52…ノズル、 54…機能液(液体)、 57…液滴、 90…筺体、 90a…開口部、 92…カバー部材、 93…保持装置、 96…固定部材、 97…締結部材、 97b…ヘッド部(把持部)
Claims (8)
- 基材を搬送する搬送部と、
前記基材に対して相対移動して、液滴を吐出する吐出ヘッドと、
前記搬送部に設けられ、対向する前記基材の表面の凹凸情報を検出する検出装置と、
を備えることを特徴とする印刷装置。 - 請求項1記載の印刷装置において、
前記検出装置は、前記基材の表面に投光した検知光の反射光を受光した結果に基づいて、当該表面位置までの距離を計測する測距部と、
前記搬送部の移動を制御して当該搬送部の前記基材の前記表面に沿った方向の位置と前記測距部の計測結果とに基づいて前記凹凸情報を導出する制御部とを有することを特徴とする印刷装置。 - 請求項2記載の印刷装置において、
前記制御部は、前記基材の表面に配置される部材のレイアウト情報に基づいて前記搬送部の移動を制御することを特徴とする印刷装置。 - 請求項2または3記載の印刷装置において、
前記凹凸情報に基づいて、前記液滴吐出時の前記基材と対向する方向の前記吐出ヘッドの相対位置を調整するヘッド調整部を備えることを特徴とする印刷装置。 - 請求項2から4のいずれか一項に記載の印刷装置において、
前記基材に吐出された前記液体に対して前記活性光線を照射する照射部を備え、
前記凹凸情報に基づいて、前記液滴吐出時の前記基材と対向する方向の前記照射部の相対位置を調整する照射調整部を備えることを特徴とする印刷装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の印刷装置において、
前記液滴の吐出前に、前記基材を加熱した状態で所定の前処理を行う前処理部と、
前記液滴の吐出前に、前記前処理部で加熱された前記基材を冷却する冷却部とを備え、
前記検出装置は、前記冷却部で前記凹凸情報を検出することを特徴とする印刷装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の印刷装置において、
前記吐出ヘッドは、前記基材の表面に設けられた半導体装置に前記液滴を吐出することを特徴とする印刷装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の印刷装置において、
前記液滴は、活性光線により硬化する性質を有し、
前記基材に吐出した前記液滴に前記活性光線を照射する照射部を備える、
ことを特徴とする印刷装置。
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2011
- 2011-02-24 JP JP2011038212A patent/JP2012170940A/ja not_active Withdrawn
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