JP5401163B2

JP5401163B2 - インクジェット印刷装置

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Publication number: JP5401163B2
Application number: JP2009110909A
Authority: JP
Inventors: 善夫金田; 健志前原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: JP2010259976A

Description

本発明は、印刷対象である基板等を搬送しつつインクジェット方式にて所望のパターンを基盤等に形成するインクジェット印刷装置に関するものである。

液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に用いられるカラーフィルタ等の製造工程においては、ガラス等の基板を搬送しつつ複数の種類のインクをインクジェット方式により当該基板上に吐出して、パターンを形成するインクジェット方式のインクジェット印刷装置が用いられている。

インクジェット印刷装置においては、インクを吐出するインクジェットヘッドを定期的、または不定期的にメンテナンスする必要がある。このため、従来のインクジェット印刷装置において、インクジェットヘッドをメンテナンスする場合には、インクジェットヘッドを基板搬送経路から外れたオフセットの位置に移動させて、その位置において当該インクジェットヘッドのメンテナンスを行うのが一般的であった（例えば、特許文献１、図５参照。）。図４は、特許文献１に従来例として記載された従来のインクジェット印刷装置を示す図である。

図４に示す第１の従来例であるインクジェット印刷装置は、印刷対象である基板１０７を搬送するための基板搬送機構１０１がベース１０３に固定され支持されている。また、コの字状に形成されたフレーム１０２Ａがベース１０３の一方の側面に固定されている。ここで、ベース１０３の側面とは基板搬送方向（図４において矢印Ｘで示す方向）と平行な面であって、基板１０７を載置する吸着テーブル１０６の基板載置面（吸着面）に直交する面である。そして、ベース１０３の他方の側面にも、コの字状に形成されたフレーム１０２Ｂが固定されている。各フレーム１０２Ａ，１０２Ｂはベース１０３に固定されている。さらに、フレーム１０２Ａ，１０２Ｂに並設され、フレーム１０２Ａ，１０２Ｂと同様の構成を有するフレーム１０２Ｃがベース１０３から離れた位置に配設されている。

フレーム１０２Ａ，１０２Ｂおよび１０２Ｃのそれぞれの上辺部分の略中間部分には、繋ぎフレーム１０５が固定されており、この繋ぎフレーム１０５によりフレーム１０２Ａ，１０２Ｂおよび１０２Ｃのそれぞれが結合されている。基板１０７に対してインクを吐出するインクジェットヘッド１０４は、繋ぎフレーム１０５に保持されている。印刷動作時においては、インクジェットヘッド１０４がフレーム１０２Ａとフレーム１０２Ｂの間の繋ぎフレーム１０５により支持されるように保持され、メンテナンス処理時においては、インクジェットヘッド１０４がフレーム１０２Ｂとフレーム１０２Ｃの間の繋ぎフレーム１０５により支持されるよう保持されるように、インクジェットヘッド１０４は、繋ぎフレーム１０５に沿って移動するよう構成されている。

上記のように構成された従来のインクジェット印刷装置においては、基板１０７を吸着して固定する吸着テーブル１０６が基板搬送機構１０１により基板搬送方向に移動し、インクジェットヘッド１０４の直下の所望の位置に配置された時、インクジェットヘッド１０４からインクが基板１０７に対して吐出され、例えばカラーフィルタのパターン印刷が行われる。

定期的又は不定期的に行われるインクジェットヘッド１０４のメンテナンス動作においては、インクジェットヘッド１０４が繋ぎフレーム１０５に沿って基板搬送方向と直交する方向（図４において矢印Ｙで示す方向）に移動し、メンテナンス処理空間１０８（図４において破線で囲まれた領域）に搬送される。このように、インクジェットヘッド１０４の直下に形成されたメンテナンス処理空間１０８において、メンテナンス処理が実施される。

しかしながら、一般的なこのような構成においては、インクジェットヘッド１０４を印刷位置からメンテナンス位置に移動させてメンテナンス処理を行った後、再度印刷位置に復帰させると、インクジェットヘッド１０４から基板１０７へのインク液滴の着弾位置が変化するという問題があった。このような問題を解決し、印刷精度を向上させるために、従来のインクジェット印刷装置においては、インクジェットヘッドを移動させずに固定した状態でメンテナンス動作を行う構成が提案されている（例えば、特許文献１、図１，図２参照。）。図５は、特許文献１に記載されたインクジェット印刷装置を示す図である。

図５に示す第２の従来例である従来のインクジェット印刷装置においては、基板１０７を搬送するための基板搬送機構１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃが、３分割されており、各基板搬送機構１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃは、３分割されたベース１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃによりそれぞれ支持され固定されている。中間部分である基板搬送機構１０１Ｂを支持固定するベース１０３Ｂは基板搬送方向に直交する方向へ移動できるよう構成されている。

コの字状に形成されたフレーム１０２Ａ，１０２Ｂのぞれぞれは、ベース１０３Ａ，１０３Ｃのそれぞれの側面に固定されており、中間のベース１０３Ｂを跨ぐように配置されている。このようにフレーム１０２Ａ，１０２Ｂにおける鉛直部分である柱の下側でベース１０３Ａ，１０３Ｃに固定されており、それぞれの上辺部分は基板搬送方向に平行となるよう構成されている。インクジェットヘッド１０４は、フレーム１０２Ａ，１０２Ｂのそれぞれの上辺部分の略中間部分に固定された繋ぎフレーム１０５に支持され固定されている。したがって、インクジェットヘッド１０４を支持固定する繋ぎフレーム１０５は、フレーム１０２Ａ，１０２Ｂを介してベース１０３Ａ，１０３Ｃに支持固定されている。

図５に示す第２の従来例のインクジェット印刷装置においては、中間部分である基板搬送機構１０１Ｂとこれを支持固定するベース１０３Ｂとは、ベース１０３Ａ，１０３Ｃの間に固定された固定ベース１０３Ｄ上に形成されたベース移動機構１０９により基板搬送方向と直交する方向に移動可能に構成されている。したがって、メンテナンス処理後において、基板１０７を吸着する吸着テーブル１０６がインクジェットヘッド１０４の直下に移動する印刷動作を開始する場合には、ベース１０３Ｂが移動して、分割された基板搬送機構１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃにおける基板搬送軸が同一軸上となり、基板１０７が基板搬送方向に移動できるよう構成されている。

図５に示すインクジェット印刷装置は、インクジェットヘッド１０４のメンテナンス処理時の状態を示しており、インクジェットヘッド１０４の下側にはメンテナンス処理時に必要なメンテナンス処理空間となる領域が確保されている。

前述のように、印刷動作時においては、全ての基板搬送機構１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃは一直線上に配置されており、中間部分の基板搬送機構１０１Ｂはベース１０３Ｂとともに印刷動作時の位置に配置されている。このように一直線上に配置された基板搬送機構１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃにおいて、基板１０７を吸着固定している吸着テーブル１０６が基板搬送方向に沿って直線移動する。この印刷動作において、吸着テーブル１０６上の基板１０７が所定の印刷位置に到達したとき、インクジェットヘッド１０４から所望のインクが吐出されて基板１０７上に、例えばカラーフィルタのパターン印刷が実行される。

さらに他の従来のインクジェット印刷装置としては、メンテナンスユニットが基板搬送方向と直交する方向からインクジェットヘッドの直下に挿入されてメンテナンス処理を行う機構が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

図６は、特許文献２において提案されている第３の従来例としての従来のインクジェット印刷装置を示す概略構成図である。図６に示す第３の従来例のインクジェット印刷装置においては、印刷対象として紙が用いられており、インクジェットヘッドから用紙上にインクを吐出して印刷を行うものである。図６において、図中下方から給紙部１１０、用紙搬送機構１１１、排紙部１１２が配設されており、用紙搬送機構１１１における用紙搬送経路の途中に複数のインクジェットヘッド１１３が備えられている。印刷動作時においては、パージ機構１１４とワイプ機構１１５を備えたメンテナンスユニット１１６が、インクジェットヘッド１１３から離隔した図中右方の待避位置に配置される。メンテナンス処理時においては、インクジェットヘッド１１３を上昇させて、インクジェットヘッド１１３の上昇により生じたインクジェットヘッド１１３と用紙搬送機構１１１との間の空間に、用紙搬送方向に直交する方向（図６における矢印Ｚ方向）からメンテナンスユニット１１６が挿入される。インクジェットヘッド１１３の下方に挿入配置されたメンテナンスユニット１１６は、上下方向及び左右方向の動作を繰り返してインクジェットヘッド１１３に対する所定のメンテナンス処理が行われる。

しかしながら、図６に示す第３の従来例のインクジェット印刷装置においては、メンテナンスユニット１１６を用紙搬送経路に挿入するためにインクジェットヘッド１１３を上方に移動させてメンテナンス処理空間を形成する必要がある。このため、前述の図４において示した第１の従来例のインクジェット印刷装置においてインクジェットヘッド１０４を横方向（矢印Ｙ方向）に移動させた時と同様、インクジェットヘッド１１３が印刷動作時の位置に復帰したとき、インク液滴の着弾位置にずれが生じる場合がある。さらに、図６に示した第３の従来例のインクジェット印刷装置の構成において、印刷対象を紙ではなく、基板とした場合には、メンテナンスユニットが大型となるため、メンテナンス処理時に当該メンテナンスユニットを基板搬送経路に挿入できるように、インクジェットヘッドをある程度高く移動させて、インクジェットヘッドの下方に大きなメンテナンス処理空間を確保する必要がある。このため、インクジェットヘッドの移動距離が長くなり、メンテナンス処理時の位置と印刷動作時の位置が離れるため、基板に対するインク液滴の着弾位置においてさらに大きなずれが生じるおそれがある。また、基板搬送機構を基板搬送レベルより相当下方に敷設することによりインクジェットヘッドの下方にメンテナンス処理空間を確保することは可能であるが、このような構成では、基板搬送機構の配設レベルと、搬送される基板の配置レベルが離れるため、基板搬送機構による吸着テーブルのピッチングとローリングによる誤差が拡大し、インク液滴の着弾精度が更に悪化するという問題を有する。

特開２００７−２４５００４号公報特開２００４−１３０５８３号公報

前述の図４及び図５に示したように、従来のインクジェット印刷装置においては、コの字状に形成されたフレーム１０２Ａ，１０２Ｂがベース１０３，１０３Ａ，１０３Ｃの一方の側面に固定されており、ベースの両側に配設された２つのフレーム１０２Ａ，１０２Ｂの間にインクジェットヘッド１０４を固定するための繋ぎフレーム１０５が設けられた構成である。そして、各フレーム１０２Ａ，１０２Ｂにおける２本の柱の間を通り抜けるように、インクジェットヘッド１０４又は基板搬送機構の一部（１０３Ｂ）が移動するよう構成されている。このように構成された従来のインクジェット印刷装置においては、各フレーム１０２Ａ，１０２Ｂにおける２本の柱の間にはある程度の空間を確保しつつ、高い剛性を保持するために、フレーム１０２Ａ，１０２Ｂを大きく強固に構成する必要があった。また、図６に示したように、メンテナンスユニット１１６をインクジェットヘッド１１３の下方に挿入するように構成する場合には、大きな寸法を有するメンテナンスユニットが通り抜けられるようにフレームにおける柱間に大きな空間を確保する必要があり、フレームに高い剛性を持たせることが容易ではなかった。したがって、このように構成された従来のインクジェット印刷装置においては、ベースの両側にあるフレーム間を結合する繋ぎフレームに固定されたインクジェットヘッドから基板へのインク液滴の着弾精度を高めることは容易ではなかった。

また、同時に複数種類のインク、例えば同時に３種類のインク（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を塗布する場合、インクジェットヘッドは大きく重くなり、それに伴いメンテナンスユニットも大型化する。このようなメンテナンスユニットがフレームにおける柱間の間を通り抜けられるように構成するためには、フレームの柱間の距離をさらに大きくする必要があり、フレーム及びインクジェットヘッドを固定するための繋ぎフレームに所望の剛性を確保することが困難となり、インクジェットヘッドからのインク液滴の着弾精度がさらに悪化するという課題を有していた。

また、使用されるインクの速乾性が高い場合には、基板のアライメント処理中にインクジェットヘッドの表面が乾燥してしまい、印刷不良となる不吐出が発生する場合がある。このような乾燥を防ぐために、印刷動作時以外はインクジェットヘッドがインクを常に低周波で吐出するという対処方法がある。このような対処方法においては、基板のアライメントを行う位置を、印刷位置とは異なる位置に設定する必要があり、基板のアライメント処理を行った後に、基板を印刷位置に移動させていた。このため、基板移動機構の精度が低い場合には、インク液滴の着弾精度が悪化するという課題を有していた。

さらに、近年における表示装置の画面の大型化や基板サイズの大型化に伴い、製造設備が大型化してきており、それとともにインク液滴の着弾精度をさらに高くすることが、この分野において達成すべき重要な課題である。

本発明は、従来のインクジェット印刷装置における課題を解決するものであり、一種類又は複数種類のインクを精度高く塗布することができるインクジェット印刷装置を提供することを目的とするものである。特に、基板サイズが大型化した基板に対して高精度なパターンを形成することができるインクジェット印刷装置を提供することを目的とするものである。また、速乾性の高いインクを用いる場合や、頻繁にインクジェットヘッドのメンテナンスが必要な場合においても対応することが可能なインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る第１の観点のインクジェット印刷装置は、
基板を吸着テーブルの基板載置面に支持固定し搬送する基板搬送機構と、
基板搬送方向に並設され、前記基板搬送機構によって搬送される基板上にインクを吐出するための複数のインクジェットヘッドと、
前記基板搬送機構が支持固定されるベースであって、前記基板搬送方向と平行であり、且つ前記吸着テーブルの基板載置面に直交し基板搬送経路の両側となる両側面を有するベースと、
前記ベースの前記両側面に固定され、前記複数のインクジェットヘッドを分散して支持固定する複数の強化フレームと、
前記複数の強化フレームのそれぞれを繋ぐように固定する複数の固定フレームと、
前記強化フレームに支持固定されており、前記基板に対するパターン形成前に前記基板の位置決めを行うための複数のアライメントカメラと、
前記インクジェットヘッドのメンテナンスを行うためのメンテナンスユニットと、
前記メンテナンスユニットが支持固定されたメンテナンステーブルを移動させるメンテナンスユニット移動機構と、を具備し、
前記メンテナンスユニット移動機構は、前記基板搬送機構と同じ方向の移動軸を有し、前記インクジェットヘッドの直下に前記吸着テーブルと前記メンテナンスユニットが排他的に配置されるよう構成されている。上記のように構成された第１の観点のインクジェット印刷装置は、複数のインクジェットヘッドを、所謂ラーメン構造の強化フレームによって分散して支持固定できるため、剛性の高い強化フレームに支持固定されたインクジェットヘッドから印刷対象である基板へのインク液滴の着弾精度を向上させることができる。第１の観点のインクジェット印刷装置においては、使用するインクが乾きにくく、頻繁なインクジェットヘッドのメンテナンスが必要でない場合、上記構成により対応することができる。第１の観点のインクジェット印刷装置は、基板のアライメントを実行する位置と印刷位置とが異なる構成において、設計上の理由によりアライメントカメラとインクジェットヘッドが同一の梁部に設置できない場合でも、インクジェットヘッドとアライメントカメラの相対位置関係を精度高く維持することができるため、インク液滴の着弾精度を向上させることができる。また、第１の観点のインクジェット印刷装置は、使用するインクとインクジェットヘッドの特性上、メンテナンスを頻度高く実施する必要がある場合において特に有用であり、メンテナンスユニットをインクジェットヘッドの直下の空間に容易に且つ確実に挿入することができる。さらに、第１の観点のインクジェット印刷装置は、吸着テーブルとメンテナンスユニットが同じ方向の移動軸上で排他的に配置されるよう構成されているため、インクジェットヘッドの直下にある基板搬送機構等を移動させることなく、すなわち着弾精度に悪影響を与えることなく、インクジェットヘッドのメンテナンスを容易に且つ確実に行うことができる。

本発明に係る第２の観点のインクジェット印刷装置は、前記第１の観点において、前記インクジェットヘッドの吐出部位の直下において前記インクジェットヘッドから吐出されたインクを受け取るインクパンと、
前記インクパンを前記インクジェットヘッドの吐出部位の直下位置と待避位置との間を移動させるインクパン移動機構と、を具備し、
前記インクパン移動機構は、前記インクジェットヘッドの待機中において、基板搬送方向に直交する方向から前記インクジェットヘッドの吐出部位の直下に前記インクパンを挿入し、前記インクジェットヘッドから前記インクパンにインクを吐出させるよう構成されている。上記のように構成された第２の観点のインクジェット印刷装置は、インクの速乾性が極めて高い場合において、印刷動作時以外でもインクジェットヘッドから低周波又は高周波でインクを吐出させることができる。第２の観点のインクジェット印刷装置は、印刷動作時とメンテナンス処理時以外においては、インクジェットヘッドが常にインクパン上にインクを低周波又は高周波で吐出することができるため、インクジェットヘッドの表面の乾燥を防ぐことができる構成である。

本発明に係る第３の観点のインクジェット印刷装置においては、前記第１の観点における前記強化フレームが、基板搬送経路の両側となる前記ベースの両側面に固定された柱部と、前記柱部間に設けられ、基板搬送方向に直交する方向に延設された梁部とにより構成され、前記梁部に前記インクジェットヘッドが支持固定されている。上記のように構成された第３の観点のインクジェット印刷装置は、剛性の高い強化フレームによりインクジェットヘッドが確実に支持固定され、インク液滴の着弾精度を向上させることができる。

本発明のインクジェット印刷装置は、一種類又は複数種類のインクを印刷対象物に精度高く塗布することができ、インクジェットヘッドのメンテナンスを容易に、且つ信頼性高く実施することができる。特に、本発明によれば、基板サイズが大型化した基板に対して高精度にパターンを形成することが可能となるインクジェット印刷装置を提供することが可能となり、速乾性の高いインクを用いる場合や、頻繁にインクジェットヘッドのメンテナンスが必要な場合においても対応することが可能となる。

本発明に係る好適な実施の形態におけるインクジェット印刷装置の構成を示す斜視図本発明に係る好適な実施の形態において、インクジェットヘッドがインクパン上にインクを低周波で吐出している状態を示す斜視図本発明に係る好適な実施の形態において、並設された強化フレームのトラス構造を示す斜視図第１の従来例として従来のインクジェット印刷装置の構成を示す斜視図第２の従来例として従来のインクジェット印刷装置の構成を示す斜視図第３の従来例として従来のインクジェット印刷装置の構成を示す斜視図

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る好適な実施の形態のインクジェット印刷装置の構成を示す斜視図である。図１において、本実施の形態のインクジェット印刷装置は、基板搬送機構１が矩形状のベース３に固定されて支持されており、基板７を吸着して載置する吸着テーブル６を基板搬送機構１により搬送できるよう構成されている。また、本実施の形態のインクジェット印刷装置には、鉛直方向に延設された２本の柱部１４，１４と、これらの柱部１４，１４の各上端部分に固定され水平に配設された梁部１５とにより構成されたコの字状の第１の強化フレーム２Ａが設けられている。この第１の強化フレーム２Ａはベース３を跨ぐように配設されており、第１の強化フレーム２Ａの各柱部１４は基板搬送経路の両側となるベース３の両側側面にそれぞれ固定されている。ここで、ベース３の側面とは基板搬送方向と平行な面であって、基板７を載置する吸着テーブル６の基板載置面（吸着面）に直交する面である。

第１の強化フレーム２Ａにおける梁部１５には、第１のインクジェットヘッド４Ｒが固定されている。また、第１の強化フレーム２Ａに並設され、第１の強化フレーム２Ａと同様の構成を有する第２の強化フレーム２Ｂがベース３を跨ぐように配設されている。第２の強化フレーム２Ｂの梁部１５を挟むように第２のインクジェットヘッド４Ｇ及び第３のインクジェットヘッド４Ｂが設けられている。

さらに、第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂと同様に構成された、第３の強化フレーム２Ｃがベース３に同様に柱部１４に固定されている。各強化フレーム２Ａ，２Ｂ及び２Ｃにおける各柱部１４の下側端部がベース３の両側面に固定されており、それぞれの梁部１５の長手方向は基板搬送方向に直交するよう配設されている。また、各強化フレーム２Ａ，２Ｂ及び２Ｃは、それぞれの梁部１５の上側両端部分を繋ぐように固定フレーム５が固定されている。

基板７に対してインクを吐出するインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂのそれぞれの梁部１５の略中間部分に固定されて支持されている。各インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのそれぞれは、基板搬送経路に対する位置調整を行った後に剛性を有するラーメン構造体である第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂに確実に固定されている。また、基板７のアライメント処理を行うための複数のアライメントカメラ８は、第３の強化フレーム２Ｃの梁部１５に基板搬送経路を向いて設けられている。

第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂは、ベース３と共に強固なラーメン構造体を構成しており、複数のインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのそれぞれが第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂにおける各梁部１５に分散されて支持固定されている。同様に、第３の強化フレーム２Ｃは、ベース３と共に強固なラーメン構造体を構成しており、複数のアライメントカメラ８のそれぞれが第３の強化フレーム２Ｃにおける各梁部１５に支持固定されている。

印刷対象である光透過性のガラス等の基板７は、吸着テーブル６に支持固定されている。吸着テーブル６には、複数のエア吸引孔が形成されており、エア吸引孔より空気を吸引して印刷対象である基板７を吸着固定するものである。また、図示は省略しているが、吸着テーブル６には移動機構が設けられており、吸着テーブル６が所望の位置、角度となるよう調整できるよう構成されている。

本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、基板搬送機構１によって、列設されたインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８の下方の印刷領域を含む基板搬送領域を吸着テーブル６が直線的に移動できるよう構成されている。また、本実施の形態のインクジェット印刷装置には、基板搬送機構１と同一方向に移動するよう同じ移動軸を有するメンテナンスユニット移動機構１１がベース３に設けられている。このメンテナンスユニット移動機構１１は、メンテナンスユニット９が固定設置されたメンテナンステーブル１０を基板搬送方向と同一方向に移動させるものであり、メンテナンステーブル１０を図１に示す待避位置からインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの直下である印刷領域と同じであるメンテナンス領域まで移動させるものである。

上記のように、吸着テーブル６とメンテナンステーブル１０は、基板搬送方向に移動するよう構成されているが、印刷動作時には吸着テーブル６が印刷領域へ移動し（図１における矢印Ｘ１方向）、メンテナンステーブル１０が待避領域に移動する。また、メンテナンス処理時においては吸着テーブル６が待避領域へ移動し、メンテナンステーブル１０が印刷領域であるメンテナンス領域に移動する（図１における矢印Ｘ１方向）。このように、吸着テーブル６とメンテナンステーブル１０は、一方が印刷動作又はメンテナンス処理を行っているときには、他方がその動作又は処理の邪魔にならない位置、すなわちインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８の下方の印刷領域又はメンテナンス領域の外に移動して待避位置に移動している。図１に示すインクジェット印刷装置は、吸着テーブル６とメンテナンステーブル１０の両方が待避位置に待機している状態を示しており、印刷動作またはメンテナンス処理の直前の状態を示している。

本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、基板７の吸着テーブル６におけるアライメント処理等においてインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの表面が乾燥して、印刷不良となる不吐出が発生することを防止するために、印刷動作時以外はインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂがインクを常に低周波で吐出できるよう構成されている。

本実施の形態のインクジェット印刷装置は、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂがインクを常に低周波で吐出するために、インクを溜めることができるインクパン１２がそれぞれに設けられている。各インクパン１２はインクパン移動機構１３により、基板搬送方向と直交する方向から各インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの吐出部位の直下に挿入されるよう構成されている。

図２は本実施の形態のインクジェット印刷装置において、各インクパン１２がインクパン移動機構１３により各インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの吐出部位の直下に挿入された状態を示す斜視図である。このように、インクパン１２はインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの直下に挿入されるよう構成されているため、インクパン１２は極力薄く設計されており、基板搬送機構１が設けられている位置レベルと基板７が載置されている位置レベルが離れることがないように構成されている。この結果、本実施の形態のインクジェット印刷装置は、基板搬送機構１により搬送される吸着テーブル６においてピッチングやローリングの発生が防止された構造となる。

インクパン１２を薄く設計するため、ステンレス鋼の薄板、アルミニウム板、プラスティック等の材料を用いて、箱型形状や補強リブを形成して軽量、且つ剛性を有する構造としている。なお、本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、各インクパン移動機構１３はラーメン構造の高い剛性を有する第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂにそれぞれ支持固定された例で示したが、ベース３に直接に固定してもよい。

なお、強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃ、固定フレーム５及びベース３の材料は、一般構造用圧延鋼材、鋳鋼、鋳鉄を含む鉄系材料、石、セラミック、カーボンファイバー強化型樹脂等の構造部材から目的とする印刷精度とコストの兼ね合いを考慮して適宜選択される。なお、熱変形が一定となるよう、実質的に一体となる構造部分は同一材料で構成されることが好ましい。

上記の構造部材から選択された材料により構成された強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，及び固定フレーム５は、溶接により各部材を永久結合してもよく、ボルトで締結して構成してもよく、若しくは鋳造や成形により一体成形で構成してもよい。本発明のインクジェット印刷装置においては、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８が設けられている強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，の構造がいわゆるラーメン構造となる構成であればよい。
また、本発明のインクジェット印刷装置においては、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８が設けられている強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，の構造を、いわゆるトラス構造となるよう構成して、強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，の剛性を高めることも可能である。

なお、本実施の形態のインクジェット印刷装置において、基板搬送機構１とメンテナンスユニット移動機構１１のガイド系の機構としてはエアスライドや転がり直線軸受け等を想定しており、駆動系の既往としてはリニアモータやボールねじ等により駆動することを想定しており、これらの機構の中から仕様等を考慮して適宜選択される。このうちエアスライドとリニアモータの組み合わせの場合は、ガイドとリニアモータを共用できる利点があり、図１はその組み合わせを想定して図示している。

本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、図示省略しているが、メンテナンスユニット９にはインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの表面を小さな面積に分割して密着して密閉する複数のキャップで構成されたキャップ群と、キャップ内を真空にしてインクを吸引するための真空ポンプとを備えたパージ機構、及びパージ機構によるパージ動作後にインクジェットヘッド表面に付着したインクを拭き取るためのワイプ機構等が必要に応じて備えられる構成である。

上記のように構成された本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、複数の種類のインクを用いて印刷することが必要となり、インクジェットヘッドを複数個設ける場合であっても、またインクの速乾性が高いものであっても、複数のアライメントカメラと複数のインクジェットヘッドを強固なラーメン構造の一体型の強化フレームに直接的に支持固定する構成を有する。このように構成された本実施の形態のインクジェット印刷装置は、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの取り付け剛性を確保することができ、高い印刷精度を実現することができる。

また、本実施の形態のインクジェット印刷装置は、基盤搬送方向と同一方向にメンテナンスユニット９を移動できるメンテナンスユニット移動機構１１を設けているため、インクジェットヘッド等を支持固定する一体型の強化フレームのラーメン構造の剛性を損なうことなく、メンテナンス処理が可能となり、高い印刷精度を保持しつつ確実なメンテナンス処理を容易に行うことができる構造となる。

さらに、本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、極めて高い速乾性を有するインクの場合、インクパン１２を基板搬送方向と交差する方向からインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの直下に挿入するインクパン移動機構１３が設けられているため、印刷動作時とメンテナンス処理時以外の待機時において、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからインクパン内に低周波でインクを吐出することが可能となり、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの乾燥を防ぎ、高い印刷品質を維持することができる。

なお、本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの表面の乾燥を防ぐための処置としてインクパン１２を設けた例で説明したが、インクの速乾性が高くない場合には、インクパン１２を設けなくてもよい。この場合には、メンテナンスユニット９に設けられているパージ機構のキャップを利用して、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの表面を密閉することにより長時間印刷しない場合でも乾燥を防ぐことが可能となる。

なお、本発明のインクジェット印刷装置において、メンテナンスユニットが重く大きく移動距離が長くなり、その移動時間が無視できない場合のみ、小さく軽量なインクパン１２を最短距離で挿入するように構成してもよい。インクパン移動機構１３の駆動系の機構としてはできるだけ高速に挿入動作と待避動作をさせるためにサーボモータが望ましい。

また、本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂをメンテナンス処理のためのメンテナンスユニット９とメンテナンスユニット移動機構１１とを設けた例で説明したが、例えばインクの捨て打ち動作だけで吐出が回復する場合等、使用するインクとインクジェットヘッドの特性によりパージ機構とワイプ機構による定期的なメンテナンス処理が必要でない場合には、メンテナンスユニット９とメンテナンスユニット移動機構１１を特に設ける必要はない。インクの捨て打ち動作はインクパン１２に吐出するよう構成してもよいし、別途吸着テーブル６の側面に設けたインクパンに吐出するよう構成してもよい。

本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、アライメントカメラ８をインクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが固定された第１及び第２の強化フレーム２Ａ，２Ｂとは別の第３の強化フレーム２Ｃの梁部に設けた例で説明したが、設計上可能であればインクジェットヘッドを固定した強化フレームの梁部に支持固定してもよい。若しくは、インクジェットヘッドとアライメントカメラを同一の筐体に支持固定し、その筐体を強化フレームの梁部に支持固定するよう構成してもよい。

なお、基板７のアライメント処理を行うには、吸着テーブル６を基板搬送方向と直角をなす移動軸と回転軸とにより移動動作及び回転動作を行う必要があるが、前述の実施の形態においては、上記のような移動動作及び回転動作を行うための機構の図示を省略している。

本実施の形態のインクジェット印刷装置において使用するインクを、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類の場合を想定して、インクジェットヘッドは３個とし、それに伴いメンテナンスユニット９、インクパン１２を各々３個の例で説明したが、基板７の製作用途により必要数備えればよく、要は、インクジェットヘッドをベース３と一体化されたラーメン構造の強化フレームに固定することにより、インクの着弾精度が高くなり優れた効果を発揮するものである。

本実施の形態においては、アライメントカメラ８を４個の場合を例として図示したが、機能上は少なくとも２個あれば効果を有する。ただし、３個以上を用いることは、より冗長性が増し、アライメント精度をより高めることが可能となる。

インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとアライメントカメラ８を固定する一体型の強化フレームの柱部と梁部の形状寸法等の仕様は、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとアライメントカメラ８の数や重さ等により適宜設定される。要は、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとアライメントカメラ８を固定する強化フレームがベース３とともに強固なラーメン構造を構築できる構成であればよい。

本実施の形態のインクジェット印刷装置において基板搬送機構１とメンテナンスユニット移動機構１１はエアガイドとリニアモータを想定したため、両者は同じ移動機構を共有しているが、別のガイド系機構、及び別の駆動系の機構でも本発明に適用することができる。要は、移動方向が同じであり、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの直下に吸着テーブル６とメンテナンスユニット９を排他的に配置できる機構であればよい。

インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８は共に強化フレームに支持固定された例で説明したが、各々の初期の位置決めの時や、頻度の少ないメンテナンス処理の時に、上下、左右、前後または回転の方向を調整できる調整機構を設けてもよい。ただし、調整後においては確実に固定されるロック機構が設けられていることは言うまでもない。

本実施の形態のインクジェット印刷装置において、乾燥を防ぐため非印刷動作時と非メンテナンス処理時はインクパン１２にインクを低周波で吐出する構成としたが、印刷時の高い吐出周波数と同じ周波数でインクをインクパン１２に吐出するよう構成してもよい。しかし、待機時のインクの消費量を最小限とするためには、乾燥しない最低限の周波数で吐出するよう構成することが望ましい。

図１に示したベース３は一体型として図示したが、印刷すべき基板が大型化すると、設備の輸送を考慮する必要があり、その場合には輸送できる最大幅以内でベースを分割できる構成としてもよい。ベースを分割する場合には、例えばインクジェットヘッドとアライメントカメラを含む強化フレームを支持固定するベース部分と、メンテナンスユニットが待機するベース部分とに分割すると、精度を必要とするインクジェットヘッド、アライメントカメラ及び吸着テーブルの相対位置精度を高く保つことができ、組み立てられたベースを用いても印刷精度に悪影響を与えることがない。また、吸着テーブルが待機するベース部分を分割してもよい。

本実施の形態のインクジェット印刷装置において、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８を固定した強化フレームは、剛性の高いラーメン構造として説明したが、勿論ラーメン構造に変えてトラス構造により構成することも可能である。

また、本実施の形態のインクジェット印刷装置においては、並設された強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃが固定フレーム５により結合された構成を示したが、トラス構造により強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃをより強固に結合することも可能である。図３は並設された強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃをトラス構造で強固に固定した構成した例を示すインクジェット印刷装置の斜視図である。図３に示すように、インクジェットヘッド４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ及びアライメントカメラ８を固定する強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃにおいて、第１の強化フレーム２Ａと第２の強化フレーム２Ｂとの間、及び第２の強化フレーム２Ｂと第３の強化フレーム２Ｃとの間にとトラスフレーム１６を斜めに設けて、強化フレーム２Ａ，２Ｂ，２Ｃをより強固に結合している。このようにトラス構造を用いることにより、図１に示した実施の形態のインクジェット印刷装置と同様に、速乾性の高い複数種類のインクを同時に精度高く塗布することを可能となり、特に、基板サイズが大型化した基板に対して複数種類のインクの着弾精度をさらに高めて、高精度にパターンを形成することが可能となる。

本発明のインクジェット印刷装置は、速乾性の高い複数種類のインクを同時に精度高く塗布することができ、且つインクジェットヘッドのメンテナンスを容易に実施できるため、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に用いられると共に、これらの表示装置以外の、例えば印刷により回路形成等を行うインクジェット方式を応用した各種電子デバイス製造の用途にも適用でき、汎用性の高い印刷装置である。

１基板搬送機構
２Ａ第１の強化フレーム
２Ｂ第２の強化フレーム
２Ｃ第３の強化フレーム
３ベース
４Ｒインクジェットヘッド
４Ｇインクジェットヘッド
４Ｂインクジェットヘッド
５固定フレーム
６吸着テーブル
７基板
８アライメントカメラ
９メンテナンスユニット
１０メンテナンステーブル
１１メンテナンスユニット移動機構
１２インクパン
１３インクパン移動機構
１４柱部
１５梁部
１６トラスフレーム

Claims

基板を吸着テーブルの基板載置面に支持固定し搬送する基板搬送機構と、
基板搬送方向に並設され、前記基板搬送機構によって搬送される基板上にインクを吐出するための複数のインクジェットヘッドと、
前記基板搬送機構が支持固定されるベースであって、前記基板搬送方向と平行であり、且つ前記吸着テーブルの基板載置面に直交し基板搬送経路の両側となる両側面を有するベースと、
前記ベースの前記両側面に固定され、前記複数のインクジェットヘッドを分散して支持固定する複数の強化フレームと、
前記複数の強化フレームのそれぞれを繋ぐように固定する複数の固定フレームと、
前記強化フレームに支持固定されており、前記基板に対するパターン形成前に前記基板の位置決めを行うための複数のアライメントカメラと、
前記インクジェットヘッドのメンテナンスを行うためのメンテナンスユニットと、
前記メンテナンスユニットが支持固定されたメンテナンステーブルを移動させるメンテナンスユニット移動機構と、を具備し、
前記メンテナンスユニット移動機構は、前記基板搬送機構と同じ方向の移動軸を有し、前記インクジェットヘッドの直下に前記吸着テーブルと前記メンテナンスユニットが排他的に配置されるよう構成されることを特徴とするインクジェット印刷装置。
前記インクジェットヘッドの吐出部位の直下において前記インクジェットヘッドから吐出されたインクを受け取るインクパンと、
前記インクパンを前記インクジェットヘッドの吐出部位の直下位置と待避位置との間を移動させるインクパン移動機構と、を具備し、
前記インクパン移動機構は、前記インクジェットヘッドの待機中において、基板搬送方向に直交する方向から前記インクジェットヘッドの吐出部位の直下に前記インクパンを挿入し、前記インクジェットヘッドから前記インクパンにインクを吐出させるよう構成された請求項１に記載のインクジェット印刷装置。
前記強化フレームは、基板搬送経路の両側となる前記ベースの両側面に固定された柱部と、前記柱部間に設けられ、基板搬送方向に直交する方向に延設された梁部とにより構成され、前記梁部に前記インクジェットヘッドが支持固定される請求項１に記載のインクジェット印刷装置。