JPH06134977A - 位置決め装置および印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 調整に多くの時間を要することなく高精度に
位置決めを行うことができ、生産性が高く、しかもガラ
ス基板に対して高精度に印刷を行うことができる印刷装
置を提供する。 【構成】 位置決め装置30は、基板用の定盤32上に固定
された位置決め対象の物体31の、基準となる部分31a を
基板用のカメラ34，35により撮像する。画像情報と別途
求められた比較画像情報との相対的なずれを画像処理装
置39により求め、ずれを最小化する基板用の定盤32を駆
動機構33により任意の方向に駆動して位置調整する。基
板用のカメラ34，35に定められた基準線48と物体31の基
準部分31aとの角度上のずれを、基板用のカメラ34，35
に設けた角度駆動機構56，57により補正する。長時間の
調整作業が不要となり、高精度の位置決めを行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば液晶用カラー
フィルタを構成するガラス基板に対してオフセット印刷
を行なう場合の、ガラス基板に対する位置決め等に用い
られる位置決め装置および印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、液晶カラーフィルタを構成すべく
ガラス基板上にオフセット印刷を行なうための、従来の
印刷装置を図５により説明する。

【０００３】図５において、11はガラス基板で、このガ
ラス基板11は、基板用の定盤12上に載置され固定され
る。そして、このガラス基板11の上面には、図６で示す
ように、十字形のアライメントマーク13が２個形成され
ており、これらアライメントマーク13をそれぞれ撮像す
べく、これらアライメントマーク13の上方には撮像装置
としてのカメラ14，15が対向配置されている。

【０００４】これらカメラ14，15により撮像された画像
情報は、対応する画像メモリ16，17に記憶され、これら
画像メモリ16，17にバス18を介して接続するＣＰＵ23に
より、同じくバス18を介して接続する画像処理装置19お
よびモニタ20に出力される。さらに、画像処理装置19
は、画像情報から、アライメントマーク13の座標位置を
算出する。また、モニタ20は、アライメントマーク13を
図７および図８で示すように表示する。

【０００５】一方、基板用の定盤12は、駆動機構21によ
り、基板用の定盤12上面に沿う任意の方向、すなわち、
互いに直交するＸ方向およびＹ方向の２直線方向と、基
板用の定盤12の上面と垂直な縦軸を回転軸とするθ方向
である回転方向とに対してそれぞれ移動可能に構成され
ており、各方向についてそれぞれ位置調整可能である。
また、この駆動機構21は、ＸＹθ駆動制御部22により駆
動量および方向が制御される。このＸＹθ駆動制御部22
は、画像処理装置19により算出されたアライメントマー
ク13の座標位置に基づき、ガラス基板11を所定位置に移
動させるべく駆動機構21を制御する。なお、ＸＹθ駆動
制御部22、画像メモリ16，17、画像処理装置19およびモ
ニタ20は、バス18を介して全体制御用のＣＰＵ23と接続
しており、所定のプログラムに従ってＣＰＵ23により統
括制御される。

【０００６】また、25は印刷用版で、この印刷用版25
は、版用の定盤26上に位置調整可能に載置され固定され
る。一方、27は印刷ドラムで、この印刷ドラム27は版用
の定盤26上に固定されている印刷用版25に塗布されたイ
ンクを、基板用の定盤12上に固定されたガラス基板11上
に転写し、オフセット印刷を行なう。

【０００７】次に、動作を図９に示すフローチャートを
参照して説明する。

【０００８】上述の構成において、ガラス基板11上にオ
フセット印刷を行なう場合、まず、基板用の定盤12上に
載置されているガラス基板11のアライメントマーク13
を、撮像装置である先端部に、撮像対象への照明機構を
取付けたカメラ14により撮像し、この撮像された画像を
モニタ20に表示させて、このカメラ14のθ軸調整（ステ
ップ１）を目合わせで行なう。すなわち、作業者は、図
８で示すように、カメラ14に設けられた十字形のカーソ
ルライン28の水平方向とアライメントマーク13の水平方
向とが互いに一致するように、カメラ14の角度を手動で
調整し、これら十字形のカーソルライン28の水平方向と
アライメントマーク13の水平方向間の角度上のずれ、す
なわち傾きがなくなるまで目合わせにより位置調整を行
なう。また、この操作はもう一方のカメラ15についても
同様に行なう。

【０００９】次に、版用の定盤26上に印刷用版25を固定
し（ステップ２）、かつ，基板用の定盤12上のガラス基
板11を位置決めし固定する（ステップ３）。すなわち、
アライメントマーク13とカーソルライン28とが、図７で
示すように、互いに一致するように、画像処理装置19か
らの座標位置データによってＸＹθ駆動制御部22が駆動
機構21を制御し、ガラス基板11を上述のように位置決め
固定する。

【００１０】この後、印刷ドラム27を用いて試し刷りを
行なう（ステップ４）。すなわち、印刷用版25上のイン
クを印刷ドラム27の表面に転移させるとともに、ガラス
基板11上に転写し、オフセット印刷の試し刷りを行な
い、この試し刷りされたガラス基盤11上の印刷パターン
を図示しない顕微鏡により観察する（ステップ５）。そ
して、この観察の結果、印刷用版25とガラス基板11とが
所定の位置関係にない場合は、印刷用版25とガラス基板
11が所定の位置関係となるように、印刷用版25側の位置
調整を行ない（ステップ６）、ステップ４に戻り再度試
し刷りを行なう。この試し刷りおよび顕微鏡による印刷
パターンの測定作業は、所定の位置関係が得られるまで
数回繰り返し行なわれる。そして、この試し刷りによる
調整が終了しなければ生産が開始できない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の装
置では、試し刷りによる調整に多くの時間を要し、しか
も、作業者の目合わせによる作業があるため精度上の問
題を有している。

【００１２】本発明の目的は、調整に多くの時間を要す
ることなく高精度に位置決めを行なうことができる位置
決め装置を提供するとともに、この位置決め装置を用い
たことにより、生産性が高く、しかもガラス基板に対し
て高精度に印刷を行なうことができる印刷装置を提供す
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の位置決め
装置は、位置決め対象となる平板状の物体を載置固定
し、かつ、この物体の上面に沿う任意の方向について位
置調整可能に構成された定盤と、この定盤上に固定され
た前記物体の基準となる部分を撮像するカメラと、この
カメラにより撮像された上記基準となる部分の画像情報
および比較画像情報の相対的なずれを検出する画像処理
装置と、前記定盤を前記任意の方向に駆動して位置調整
し前記画像処理装置により求められたずれを最小化する
調整制御部とを具備したものである。

【００１４】請求項２記載の位置決め装置は、請求項１
記載の位置決め装置において、画像処理装置はカメラに
定められた基準線と物体の基準部分との角度上のずれを
検出する機能を有し、前記カメラは撮像画面の角度を変
化させる角度駆動機構を有し、前記画像処理装置により
検出された角度上のずれを最小化する前記角度駆動機構
を制御するカメラ角度制御部を備えたものである。

【００１５】さらに、請求項３記載の印刷装置は、印刷
用版を載置固定する版用の定盤およびガラス基板を載置
固定する基板用の定盤と、前記版用の定盤および基板用
の定盤のいずれか一方に設けられ、対応する定盤をその
上面に沿う任意の方向に変位させる駆動機構と、前記版
用の定盤に固定されている印刷用版に塗布された印刷用
インクを前記基板用の定盤上に固定されたガラス基板上
に印刷するための印刷ドラムと、前記版用の定盤に固定
された印刷用版の基準となる部分を撮像する版用のカメ
ラおよび前記基板用の定盤上に固定された前記ガラス基
板の基準となる部分を撮像する基板用のカメラと、これ
ら版用のカメラおよび基板用のカメラにより撮像された
両画像情報を相互に比較し、これら画像情報の相対的な
ずれを求める画像処理装置と、前記駆動機構により対応
する定盤を前記任意の方向に駆動して位置調整しこの画
像処理装置により求められたずれを最小化する調整制御
部とを具備したものである。

【００１６】

【作用】請求項１記載の位置決め装置は、定盤上に固定
された位置決め対象の物体の、基準となる部分をカメラ
により撮像し、その画像情報と別途求められた比較画像
情報との相対的なずれを求め、このずれを最小化する定
盤を任意の方向に駆動して位置調整するので、従来の長
時間の調整作業が不要となり、高精度の位置決めを行な
うことができる。

【００１７】請求項２記載の位置決め装置は、撮像装置
に定められた基準線と物体の基準部分との角度上のずれ
を検出し、この検出された角度上のずれを最小化するカ
メラに設けた角度駆動機構により撮像画面の角度を変化
させるようにしたので、従来の目合わせによることな
く、カメラのθ方向の調整を容易かつ高精度に行なうこ
とができる。

【００１８】請求項３記載の印刷装置は、版用のカメラ
および基板用のカメラによりそれぞれ撮像された両画像
情報を相互に比較して、これら画像情報の相対的なずれ
を検出し、ずれを最小化する基板用の定盤を任意の方向
に駆動して位置調整するので、従来の試し刷りが不要と
なり、位置調整が容易で、しかも高精度の印刷を行なう
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００２０】まず、図１により位置決め装置30の部分を
説明する。

【００２１】図１において、31は位置決め対象となる平
板状の物体のガラス基板である。また、32は基板用の定
盤で、この基板用の定盤32は、ガラス基板31を載置固定
し、かつ、このガラス基板31の上面に沿う任意の方向に
ついて、駆動機構33により位置調整可能に構成されてい
る。

【００２２】そして、34，35は撮像素子として例えばＣ
ＣＤを用いた基板用のカメラで、これら基板用のカメラ
34，35の先端部に撮像対象への照明機構を取付けてお
り、基板用の定盤32上に固定されたガラス基板31の基準
となる部分、例えば上端縁の両角部分31a ，31b を撮像
する。すなわち、これら基板用のカメラ34，35は、先端
部に設けた図示しない照明機構によって撮像対象部分を
照明し、この撮像対象部分からの反射光を基板用のカメ
ラ34，35のＣＣＤにより撮像し、画像情報を得る。

【００２３】これら基板用のカメラ34，35により撮像さ
れた基準となる両角部分31a ，31bの画像情報は、対応
する画像メモリ36，37に記憶され、これら画像メモリ3
6，37にバス38を介して接続する画像処理装置39によ
り、別途求められた比較画像情報と比較される。また、
画像処理装置39は、これら撮像された画像情報と比較画
像情報の相対的な位置ずれ量を算出する。

【００２４】なお、バス38に対しては、図５で示した従
来例のモニタ20と同様のものを接続し、画像メモリ36，
37の画像情報を表示させてもよい。この場合のモニタ20
に表示される画像は、あくまでも作業者に対する参考用
である。

【００２５】また、42は調整制御部で、この調整制御部
42は画像処理装置39により求められたずれを最小化する
基板用の定盤32を、駆動機構33により、基板用の定盤32
の上面に沿う任意の方向、すなわち、互いに直交するＸ
方向およびＹ方向の２直線方向と、基板用の定盤32の上
面と垂直な縦軸を回転軸とするθ方向である回転方向と
に駆動して位置調整を行なう。したがって、基板用の定
盤32は、各方向についてそれぞれ位置調整可能となって
いる。この駆動機構33は、ＸＹθ方向についての制御機
能を有する調整制御部42から、駆動量および方向に関す
るデータを受けることにより、基板用の定盤32を該当す
る方向に所定量駆動し、画像処理装置39により求められ
たずれを最小化する位置調整する。

【００２６】ここで、別途求められる比較画像情報と
は、ＣＣＤ等による版用のカメラ51，52により撮像さ
れ、対応する画像メモリ53，54に格納された画像情報を
いう。これら版用のカメラ51，52もそれぞれ先端部に撮
像対象への照明機構を取付けたもので、版用の定盤46上
に載置固定された印刷用版45の基準となる部分、例えば
アライメントマーク49が形成された部分を撮像する。

【００２７】なお、図１に示す装置は印刷装置であるた
め、オフセット印刷のための印刷ドラム47を有してお
り、版用の定盤46上に載置固定されている印刷用版45に
塗布されたインクを、基板用の定盤32上に載置固定され
ているガラス基板31上に転写し、オフセット印刷を行な
うように構成されている。すなわち、この印刷ドラム47
および各定盤46，32の関係を表す図２において、版用の
定盤46と基板用の定盤32とは、左右方向にそれぞれ移動
可能な送りステージ61上に間隔を保って取付けられてい
る。

【００２８】また、版用の定盤46上の印刷用版45に対し
ては、ドクタ62によって印刷用インク63が塗布される。
さらに、印刷ドラム47は、シリンダ47a とブランケット
47bとで構成されており、送りステージ61により定盤4
6，32を横方向に移動させることにより版用の定盤46上
の印刷用版45に塗布された印刷用インク63をブランケッ
ト47b 上に転写し、さらに、このブランケット47b 上の
印刷用インク63を基板用の定盤32上のガラス基板31上に
転写し、オフセット印刷を行なう。

【００２９】図１に戻って、画像処理装置39は、前述の
ように、ガラス基板31の基準となる前記両角部分31a ，
31b の画像情報と別途求められた比較画像情報とのずれ
を求める機能を持っているが、この他に、図３で示す如
く、基板用のカメラ34，35に定められた基準線、すなわ
ち、カーソルライン48と撮像されたガラス基板31との相
対的な傾きの差、すなわち、角部分31a との角度θ上の
ずれθ1 を画像処理により算出する機能をも有してい
る。これら各機能のうち、どの機能を実行するかは、バ
ス38に接続しているＣＰＵ43の指令によって決まる。

【００３０】また、基板用のカメラ34，35は、ステッピ
ングモータ等の回転機構によって撮像画面の角度θを変
化させる角度駆動機構56，57を有する。これら角度駆動
機構56，57に対してはカメラ角度制御部58が設けられて
おり、このカメラ角度制御部58は、バス38を介して画像
処理装置39により検出された角度θ上のずれθ1 を入力
し、このずれθ1 を最小化するように、角度駆動機構5
6，57の回転機構部を所定の方向に所定量回転動作さ
せ、基板用のカメラ34，35の撮像画面角度θを制御す
る。

【００３１】なお、ＣＰＵ43は、バス38を介した各部間
のデータの授受や各部の動作タイミングの制御等、装置
全体を所定のプログラムに従って制御する。

【００３２】次に、図１で示した装置の動作を、図４の
フローチャートを用いて説明する。なお、図１の装置
は、液晶用カラーフィルタに対するオフセット印刷装置
に実施した場合を示している。

【００３３】まず、位置決め装置30に対する印刷対象で
ある位置決め対象の物体のガラス基板31を、図示しない
基板供給ユニットにより基板用の定盤32上に載置させ固
定する。この状態において、ガラス基板31の基準となる
両角部分31a ，31b を基板用のカメラ34，35により撮像
する。撮像された画像情報は画像メモリ36，37に記憶さ
れ、画像処理装置39で基板用のカメラ34，35のカーソル
ライン48とガラス基板31の基準となる両角部分31a ，31
b との角度θ上のずれθ1 を、各両角部分31a，31b 毎
に算出する。このずれθ1 は、カメラ角度制御部58に入
力され、各基板用のカメラ34，35毎に設けられた角度駆
動機構56，57により、ずれθ1 を最小化すべく基板用の
カメラ34，35の撮像画面角度θを高精度に制御する。す
なわち、カメラのθ軸調整が行なわれる（ステップ1
1）。

【００３４】このθ軸調整後、印刷用版45を対応する版
用の定盤46上に固定し（ステップ12）、基板用の定盤32
上に固定した（ステップ13）ガラス基板31とともに、基
準となる部分を対応するカメラで撮像し、認識を行なう
（ステップ14）。

【００３５】ここで、印刷用版45の基準となる部分に
は、予めアライメントマーク49を形成しておき、このア
ライメントマーク49を版用のカメラ51，52により撮像
し、この撮像された画像情報を対応する画像メモリ53，
54に記憶させる。そして、画像処理装置39により、画像
メモリ36，37に記憶されているガラス基板31の基準とな
る両角部分31a ，31b の画像情報と、画像メモリ53，54
に記憶された比較画像情報である印刷用版45のアライメ
ントマーク49とを比較し、これら撮像された画像情報と
比較画像情報との相対的な位置ずれ量を算出する（ステ
ップ15）。

【００３６】また、調整制御部42は、この画像処理装置
39により求められた相対的な位置ずれ量を入力し、この
ずれ量を最小化すべく、ＸＹθの各方向に移動可能な基
板用の定盤32を、駆動機構33により任意の方向に駆動し
て位置調整する（ステップ16）。この結果、印刷用版45
とガラス基板31との相対的な位置ずれは高精度に補正さ
れる。

【００３７】この後、図２で示した送りステージを図示
横方向に移動させることにより、印刷用版45上の印刷用
インク63を印刷ドラム47のブランケット47b 上に転写さ
せ、さらに、このブランケット47b 上のインクをガラス
基板31上に転写してオフセット印刷が行なわれる。この
場合、印刷用版45とガラス基板31との相対的な位置関係
は、調整制御部42により高精度に位置決めされているの
で、印刷ずれ等を生じることなく良好なオフセット印刷
が行なわれる。

【００３８】上記実施例では、ガラス基板31用の定盤32
を駆動機構33によりＸＹθの各方向に移動可能な構成と
したが、この基板用の定盤32を固定とし、印刷用版45側
の定盤46に駆動機構33と同様の駆動機構を設け、この版
用の定盤46をＸＹθの各方向に移動可能な構成とし、画
像処理装置39により求められた両定盤32，46の相対的な
位置ずれ量を最小化すべく、版用の定盤46を駆動機構に
より任意の方向に駆動して位置調整するようにしてもよ
い。すなわち、位置決め装置30を印刷用版45の定盤46側
に構成してもよい。

【００３９】また、上記実施例では、ガラス基板31には
アライメントマークを設けず、基準となる部分として、
ガラス基板31の上端縁の両角部分を撮像しているが、ア
ライメントマークを設けてこれを撮像するようにしても
良い。ただし、上記実施例のようにアライメントマーク
を設けない場合は、アライメントマーク形成工程を削減
できるので、生産効率および生産コストの面から有利で
ある。また、ガラス基板31および印刷用版45に対してそ
れぞれ２台の基板用のカメラ34，35および版用のカメラ
51，52を設けているが、ガラス基板31の両角部分31a ，
31b あるいは２つのアライメントマーク49を撮像できる
カメラであれば、カメラの台数はそれぞれ１台でよい。

【００４０】さらに、上記実施例では、印刷工程につい
て延べているが、もちろん印刷以外の処理工程でも構わ
ない。また、位置決め装置30の位置決め対象物体として
ガラス基板31を例示したが、プリント基板やウエハー等
の位置決めにも同様に適用することができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載の位置決め装置によれば、
定盤上に固定された位置決め対象の物体の、基準となる
部分をカメラにより撮像し、その画像情報と別途求めら
れた比較画像情報との相対的なずれを求め、このずれを
最小化する定盤を任意の方向に駆動して位置調整するの
で、従来の長時間の調整作業が不要となり、高精度の位
置決めを行なうことができる。

【００４２】請求項２記載の位置決め装置によれば、撮
像装置に定められた基準線と物体の基準部分との角度上
のずれを検出し、この検出された角度上のずれを最小化
するカメラに設けた角度駆動機構により撮像画面の角度
を変化させるようにしたので、従来の目合わせによるこ
となく、カメラのθ方向の調整を容易かつ高精度に行な
うことができる。

【００４３】請求項３記載の印刷装置によれば、版用の
カメラおよび基板用のカメラによりそれぞれ撮像された
両画像情報を相互に比較して、これら画像情報の相対的
なずれを検出し、ずれを最小化する基板用の定盤を任意
の方向に駆動して位置調整するので、従来の試し刷りが
不要となり、位置調整が容易で、しかも高精度の印刷を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の印刷装置の一実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】同上印刷用版の定盤とガラス基板用の定盤と印
刷ドラムとの関係を示す正面図である。

【図３】同上画像処理装置でのθ軸方向のずれ検出を説
明する説明図である。

【図４】同上印刷装置の動作を説明するフローチャート
である。

【図５】従来の印刷装置の斜視図である。

【図６】同上ガラス基板上のアライメントマークを示す
図である。

【図７】同上印刷装置におけるモニタの表示状態を示す
図である。

【図８】同上モニターでの別の表示状態を示す図であ
る。

【図９】同上印刷装置の動作を説明するフローチャート
である。

【符号の説明】

31 位置決め対象の物体としてのガラス基板 31a 基準となる部分 32 基板用の定盤 33 駆動機構 34，35 基板用のカメラ 39 画像処理装置 42 調整制御部 45 印刷用版 46 版用の定盤 47 印刷ドラム 48 カメラの基準線 51，52 版用のカメラ 56，57 角度駆動機構 58 カメラ角度制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 均 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 村上 嘉教 神奈川県川崎市川崎区日進町７番地１ 東 芝電子エンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決め対象となる平板状の物体を載置
   固定し、かつ、この物体の上面に沿う任意の方向につい
   て位置調整可能に構成された定盤と、 この定盤上に固定された前記物体の基準となる部分を撮
   像するカメラと、 このカメラにより撮像された上記基準となる部分の画像
   情報および比較画像情報の相対的なずれを検出する画像
   処理装置と、 前記定盤を前記任意の方向に駆動して位置調整し前記画
   像処理装置により求められたずれを最小化する調整制御
   部とを具備したことを特徴とする位置決め装置。
2. 【請求項２】 画像処理装置はカメラに定められた基準
   線と物体の基準部分との角度上のずれを検出する機能を
   有し、 前記カメラは撮像画面の角度を変化させる角度駆動機構
   を有し、 前記画像処理装置により検出された角度上のずれを最小
   化する前記角度駆動機構を制御するカメラ角度制御部を
   備えたことを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
3. 【請求項３】 印刷用版を載置固定する版用の定盤およ
   びガラス基板を載置固定する基板用の定盤と、 前記版用の定盤および基板用の定盤のいずれか一方に設
   けられ、対応する定盤をその上面に沿う任意の方向に変
   位させる駆動機構と、 前記版用の定盤に固定されている印刷用版に塗布された
   印刷用インクを前記基板用の定盤上に固定されたガラス
   基板上に印刷するための印刷ドラムと、 前記版用の定盤に固定された印刷用版の基準となる部分
   を撮像する版用のカメラおよび前記基板用の定盤上に固
   定された前記ガラス基板の基準となる部分を撮像する基
   板用のカメラと、 これら版用のカメラおよび基板用のカメラにより撮像さ
   れた両画像情報を相互に比較し、これら画像情報の相対
   的なずれを求める画像処理装置と、 前記駆動機構により対応する定盤を前記任意の方向に駆
   動して位置調整しこの画像処理装置により求められたず
   れを最小化する調整制御部とを具備したことを特徴とす
   る印刷装置。