機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法および吐出検査装置
【課題】検査後のヘッド内流路の洗浄を簡略化および高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを確実に選別することができる機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法等を提供する。
【解決手段】機能部品の金属配線をインクジェット方式で描画する機能液滴吐出ヘッド１の飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査方法であって、描画処理のための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して機能液滴吐出ヘッド１から検査溶液を検査吐出させる検査吐出工程Ｓ４１と、検査吐出における各吐出ノズル１８の飛行曲がりの有無を検査する飛行検査工程Ｓ４２と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】機能部品の金属配線をインクジェット方式で描画する機能液滴吐出ヘッド１の飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査方法であって、描画処理のための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して機能液滴吐出ヘッド１から検査溶液を検査吐出させる検査吐出工程Ｓ４１と、検査吐出における各吐出ノズル１８の飛行曲がりの有無を検査する飛行検査工程Ｓ４２と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法および吐出検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出ヘッド（機能液滴吐出ヘッド）から被検査物上に吐出されたインク（機能液）の位置ズレを検査するドットずれ検出方法（吐出検査方法）が知られている（特許文献１参照）。この吐出検査方法では、機能液滴吐出ヘッドから、ワークへの描画処理に用いる機能液を吐出し、被検査物上に着弾した機能液の着弾結果をカメラにて撮像し、撮像された画像を画像処理することで機能液の飛行曲がりや着弾位置等を画像認識している。そして、画像処理の結果から機能液滴吐出ヘッドの良否判断を行っている。
【特許文献１】特開２００５−０１４２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この吐出検査方法では、実際にワークに対しての描画に用いる機能液を用いて検査を行っているため、特殊な脂溶性の機能液等を用いている場合、検査後の機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路の洗浄（保管液に置換するための洗浄）に手間がかかると共に、洗浄しきれずに残存した機能液が変質し、吐出ノズル詰りの原因になるという問題があった。
また、検査時には「良品」と判断された機能液滴吐出ヘッドであっても、実際の描画処理で用いる機能液の密度が僅かに変化した場合や描画処理環境の変化等で、飛行曲がりを生じることもあった。
【０００４】
本発明は、検査後のヘッド内流路の洗浄を簡略化することができ、高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを確実に選別することができる機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法および吐出検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法は、ワークに対し、機能液を吐出して描画処理を行うインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法であって、描画処理のための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して機能液滴吐出ヘッドから検査溶液を検査吐出させる検査吐出工程と、検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、描画処理は、ワークである機能部品の金属配線を描画するために行われるものであり、機能液は、金属配線を成膜するためのものであることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置は、機能部品の金属配線をインクジェット方式で描画する機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置であって、金属配線を成膜するための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して機能液滴吐出ヘッドから検査溶液を検査吐出させる検査吐出手段と、検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、ワークに対する描画処理、特に機能部品の金属配線の描画処理に用いられる特殊（脂溶性等）で高価な機能液を機能液滴吐出ヘッドに導入して検査を行う必要がないため、保管液を充填する際の検査後のヘッド内流路の洗浄を簡単に行うことができる。
また、検査溶液は、機能液に比して軽量であるため、飛行曲がりが顕在化しやすい条件で吐出検査を行うことができ、吐出ノズルの僅かな不良（飛行曲がり）も検出することができる。これにより、高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを確実に選別することができる。
【０００９】
これらの場合、検査溶液として、水溶性の染料インクを用いることが好ましい。
【００１０】
これらの構成によれば、検査後のヘッド内流路の水洗いが可能となり、簡単に且つ確実にヘッド内流路の洗浄を行うことができる。これにより、洗浄しきれずに残存した機能液が、ヘッド内流路で変質（固形化）し、吐出ノズル詰りを引き起こす等のトラブルを防止することができる。
【００１１】
また、この場合、検査吐出工程では、検査吐出を受けるターゲットメディアに対し、描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して検査吐出を行い、飛行検査工程では、ターゲットメディアに検査吐出した着弾結果に基づき、各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査することが好ましい。
【００１２】
また、この場合、検査吐出手段は、検査吐出を受けるためのターゲットメディアを有し、ターゲットメディアに対し、描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して検査吐出を行い、飛行検査手段は、ターゲットメディアに検査吐出した着弾結果を撮像する撮像手段を有し、撮像結果に基づき各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査することが好ましい。
【００１３】
これらの構成によれば、ターゲットメディアと各吐出ノズルとの間隔が大きく、ターゲットメディアへの着弾位置のばらつきが顕在化しやすいため、通常の吐出（描画処理時の実吐出）では、かろうじて「不良」とならない程度の僅かな飛行曲がりをも検出することができる。これにより、さらに高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを選別することができる。
【００１４】
この場合、検査吐出工程の前工程として、機能液滴吐出ヘッドの各吐出ノズルから検査溶液を吐出させ、吐出された液滴の飛行状態を撮像して吐出の有無を検査する飛行観測工程を、更に備えたことが好ましい。
【００１５】
また、この場合、飛行観測工程で吐出した検査溶液の吐出重量および吐出時の電圧から適正電圧を算出する適正電圧算出工程と、飛行観測工程での撮像結果から検査溶液の液滴の飛行速度を算出する飛行速度算出工程と、を更に備えたことが好ましい。
【００１６】
これらの構成によれば、飛行曲がりを検査する以前に、ノズル詰りが生じている吐出ノズルを認識することができるため、ノズル詰りのない機能液滴吐出ヘッドにのみ後工程の処理を行える。これにより、効率良く吐出検査を実施することができる。また、飛行観測工程で吐出した結果を基に、後工程で行われる検査吐出に適した電圧の測定や、吐出した液滴の飛行速度を算出することができるため、正確な飛行曲がり検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法を適用した吐出検査装置について説明する。この吐出検査装置は、単体としての機能液滴吐出ヘッドに対し、吐出確認検査（飛行観測工程）、吐出重量検査（適正電圧算出工程）、飛行速度検査（飛行速度算出工程）および着弾位置検査（検査吐出工程および飛行検査工程）等の吐出性能検査を行うものである。そこで、吐出検査装置の説明に先立ち、検査対象となる機能液滴吐出ヘッドについて説明する。
【００１８】
図１に示すように、機能液滴吐出ヘッド１は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針１４を有する機能液導入部１１と、機能液導入部１１に連なる２連のヘッド基板１２と、ヘッド基板１２の下方に連なり液滴を吐出するヘッド本体１３と、を備えている（図１（ａ）参照）。
【００１９】
機能液導入部１１は、一対の接続針１４を有しており、図外の配管アダプタを介して検査溶液供給ユニット３３（図２参照）から、機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体１３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部１６と、複数の吐出ノズル１８が形成されたノズル面ＮＦを有するノズルプレート１７と、を有している。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ノズルプレート１７のノズル面ＮＦに形成された多数の吐出ノズル１８は、相互に平行、且つ半ピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列ＮＬを構成しており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル１８で構成されている。
【００２１】
ヘッド基板１２には、２連のコネクタ１５が設けられており、各コネクタ１５はフレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して、後述するヘッド特性検査装置２１の制御装置３８に接続されている。そして、この制御装置３８から出力された駆動波形が各コネクタ１５を介して各ポンプ部１６（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル１８から液滴が吐出される。このようにして、制御装置３８により機能液滴吐出ヘッド１の駆動が制御されている。
【００２２】
このような機能液滴吐出ヘッド１は、特殊で高価な機能液（例えば、Ａｇ（銀）インク，密度：１．８ｇ／ｃｍ＾３）が導入され、機能部品の金属配線の描画処理に使用される。このような、機能液を用いて吐出検査を行うと、吐出検査後の機能液滴吐出ヘッド１のヘッド内流路の洗浄（保管液に置換するための洗浄）に手間がかかると共に、洗浄しきれずに残存した機能液が変質し、吐出ノズル１８詰りの原因になるという問題があると共に、密度の高い機能液での吐出検査では、飛行曲がりが顕在化しにくいため、吐出ノズル１８の僅かな不良が検出できないという問題もあった。
そこで、本実施形態では、機能液に比して密度の低い水溶性の染料インク（密度：１．０ｇ／ｃｍ＾３）を検査溶液として用いて、吐出検査を行っている。
【００２３】
図２および図３を参照して、上記した機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する吐出検査装置２について説明する。吐出検査装置２は、機能液滴吐出ヘッド１内への検査溶液の導入および吐出性能を検査するヘッド特性検査装置２１と、飛行曲がりの有無を検査する着弾位置測定装置２２（飛行検査手段）と、から構成されている。
【００２４】
ヘッド特性検査装置２１は、単体の機能液滴吐出ヘッド１が工具レスでセットされるヘッドホルダ３１を有し、機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動させるＹテーブル３２と、供給チューブ４０（図３（ａ）参照）を介して機能液滴吐出ヘッド１に検査溶液を供給する検査溶液供給ユニット３３と、機能液滴吐出ヘッド１内の流路に検査溶液を導入するための吸引装置３４と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴の飛行状態を撮影する飛行観測ユニット３５と、が備えられており、これらの装置等は、機台３６上に配設され、チャンバ３７内に収容されている。また、チャンバ３７の外には、ヘッド特性検査装置２１を統括的に制御する制御装置３８が備えられている。さらに、このヘッド特性検査装置２１では、詳しくは後述するが、機能液滴吐出ヘッド１からの検査吐出を受けるガラス基板４７（ターゲットメディア）を有する検査吐出ユニット３９（検査吐出手段）と飛行観測ユニット３５とは、構成部品の一部を兼用するようになっている。
【００２５】
上記した吸引装置３４および飛行観測ユニット３５（または検査吐出ユニット３９）は、Ｙテーブル３２によりＹ軸方向に移動する機能液滴吐出ヘッド１の移動軌跡の下方に臨むよう、機台３６上に並べて配設されている。そして、吐出検査装置２は、ノズルプレート１７の外観検査および機能液滴吐出ヘッド１の駆動用のＩＣチェックを行った後、単体（１つ）の機能液滴吐出ヘッド１をヘッドホルダ３１にセットして検査すべく、吸引装置３４により検査溶液を機能液滴吐出ヘッド１内に導入し、ヘッド特性検査装置２１および着弾位置測定装置２２により検査溶液を吐出して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する。
【００２６】
検査溶液供給ユニット３３は、Ｙテーブル３２に付設され、検査溶液を貯留する検査溶液タンク４１を有しており、検査溶液タンク４１は、機能液滴吐出ヘッド１より上方に配設される。検査溶液は、セットした機能液滴吐出ヘッド１に対し、自然水頭により検査溶液タンク４１から供給チューブ４０を介して供給される。また、検査溶液タンク４１は、それぞれ電子天秤４２に載置されており（図３（ａ）参照）、使用された検査溶液の吐出重量の測定をすることができるようになっている。
【００２７】
吸引装置３４は、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦに密接するキャップ４３と、吸引チューブ（図示省略）を介してキャップ４３に接続されたエジェクタ（図示省略）と、を有している。作業者は、キャップ４３を機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦに密接させ、エジェクタにより吸引を行なうことで、機能液滴吐出ヘッド１内の流路に検査溶液を導入したり、吐出ノズル１８の目詰まり等による吐出不良を解消することができる。そして、吸引処理の後に作業者は、ノズル面ＮＦに付着した検査溶液を、ワイピング材等で拭き取る。なお、本実施形態では、ノズル面ＮＦへのキャップ４３の密接作業（キャッピング）を手動で行っているが、自動で行ってもよい。この場合、キャップ４３または機能液滴吐出ヘッド１を昇降自在に構成し、Ｙテーブル３２による移動との協働によりキャッピングを行う。同様に、ワイピング処理を自動化してもよい。この場合、ワイピング材をノズル面ＮＦに押し当ててＹテーブル３２により移動させることで、吸引処理後のノズル面ＮＦを払拭する。
【００２８】
飛行観測ユニット３５は、パルス光源であるパルスレーザを有する照明部４４と、照明部４４に対向して配置され、パルスレーザによるパルス光を受光する顕微鏡カメラ４５と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された検査溶液を受ける機能液受け部４６と、を備えている。機能液受け部４６は、箱状に形成されており、機台３６上に配設された架台２３（図３（ａ）参照）上に、取り外し可能に固定されている。この機能液受け部４６を取り外して、後述する検査吐出治具４８を固定することで、検査吐出が着弾するガラス基板４７のセット可能となり、飛行曲がりの検査を行うことができる。
【００２９】
この飛行観測ユニット３５では、照明部４４と顕微鏡カメラ４５を駆動させた状態で検査溶液を吐出させると、検査溶液の液滴が、照明部４４と顕微鏡カメラ４５との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部４６に着弾する。そして、詳細は後述するが、制御装置３８は、顕微鏡カメラ４５により高速度撮影された撮影結果に基づく画像解析を行うことで、吐出抜け（吐出不良）があるか否かを検査すると共に、飛行速度を計測する。また、上記した電子天秤４２により測定された検査溶液の吐出重量から、吐出に最適な適正電圧Ｖが測定される。
【００３０】
検査吐出ユニット３９は、機能液滴吐出ヘッド１からの検査吐出を受けるガラス基板４７（ターゲットメディア）と、ガラス基板４７をセットするための検査吐出治具４８と、を備えている。検査吐出治具４８は、上記したように、機能液受け部４６を取り外した架台２３（図３（ａ）参照）の上に、取り外し可能に固定されている。すなわち、吐出不良の検査を行うときには、架台２３上に機能液受け部４６を取り付け、飛行曲がりの検査を行うときには、架台２３上に検査吐出治具４８を取りつける。
【００３１】
そして、この検査吐出ユニット３９では、ガラス基板４７に対して検査吐出を行う。その後、液滴が着弾したガラス基板４７を、上記したチャンバ３７外の着弾位置測定装置２２に移送し、着弾した液滴（着弾ドットＤ）の飛行曲がりを測定する。なお、本実施形態では、飛行観測ユニット３５（機能液受け部４６）と検査吐出ユニット３９（検査吐出治具４８）とは、架台２３を兼用しているが、これらの装置を別個に設けてもよいし、これらの装置を１台の装置に集約してもよい。
【００３２】
図４に示すように、制御装置３８は、各種ドライバを有する駆動部５０と、各部に接続され、ヘッド特性検査装置２１全体の制御を行う制御部５１と、を備えている。駆動部５０には、機能液滴吐出ヘッド１を制御するヘッドドライバ５２と、Ｙテーブル３２を駆動させるヘッド移動ドライバ５３と、が備えられている。
【００３３】
制御部５１には、各装置等を接続するためのインタフェース５４と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるＲＡＭ５５と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ５６と、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するＨＤＤ５７と、ＲＯＭ５６やＨＤＤ５７に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するＣＰＵ５８と、これらを互いに接続するバス５９と、が備えられている。
【００３４】
制御部５１は、各部からの各種データを、インタフェース５４を介して各装置等に入力すると共に、ＨＤＤ５７に記憶されたプログラムに従ってＣＰＵ５８に演算処理させ、その処理結果を、駆動部５０（各種ドライバ）を介して各部に出力する。これにより、ヘッド特性検査装置２１が制御され、各種処理が行われる。
【００３５】
図２および図３（ｂ）に示すように、着弾位置測定装置２２は、チャンバ３７外、つまり、ヘッド特性検査装置２１とは別個独立の装置であり、移送されてきたガラス基板４７を水平にセットする撮像ステージ６０と、撮像ステージ６０にセットされたガラス基板４７上の着弾ドットＤを撮像する撮像カメラ６１と、撮像カメラ６１を支持するカメラフレーム６２と、撮像カメラ６１による撮像結果から着弾ドットＤの位置ずれを測定する測定コントローラ６３と、を備えている。なお、本実施形態では、着弾位置測定装置２２を、ヘッド特性検査装置２１とは別個独立の装置として構成しているが、ヘッド特性検査装置２１の機台３６上に配設し、制御装置３８により制御するように構成してもよい。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、測定コントローラ６３は、撮像カメラ６１等を接続するための測定用インタフェース６４と、一時的な作業領域として使用される測定用ＲＡＭ６５と、制御プログラム等を記憶する測定用ＲＯＭ６６と、各種データを処理するためのプログラム等を記憶する測定用ＨＤＤ６７と、測定用ＲＯＭ６６や測定用ＨＤＤ６７に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理する測定用ＣＰＵ６８と、これらを互いに接続する測定用バス６９と、が備えられており、制御装置３８の制御部５１と同様に、着弾位置測定装置２２が制御され、各種処理が行われる。
【００３７】
次に、図５および図６を参照して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査方法について説明する。本実施形態における吐出検査方法は、機能液滴吐出ヘッド１の吐出ノズル１８からの吐出確認検査を行う飛行観測工程Ｓ１と、吐出重量と駆動電圧の関係から吐出に適した電圧を求める適正電圧算出工程Ｓ２と、吐出ノズル１８から吐出された液滴の飛行速度検査を行う飛行速度算出工程Ｓ３と、ガラス基板４７に検査吐出された着弾結果から飛行曲がりの有無の検査をする飛行曲がり検査工程Ｓ４と、に大別される。また、飛行曲がり検査工程Ｓ４は、ガラス基板４７に対し検査吐出を行う検査吐出工程Ｓ４１と、ガラス基板４７上の着弾結果から飛行曲がりの有無を判定する飛行検査工程Ｓ４２と、から成る。
【００３８】
上記、飛行検査工程Ｓ４２以外の工程は、ヘッド特性検査装置２１の制御装置３８により制御され、これらの工程で用いる、各プログラムは、作業領域であるＲＡＭ５５に展開され、ＣＰＵ５８により各種処理が行わる。他方、飛行検査工程Ｓ４２は、着弾位置測定装置２２の測定コントローラ６３により制御される。
【００３９】
この吐出検査方法により検査を実施する場合は、検査溶液供給ユニット３３から機能液滴吐出ヘッド１に検査溶液を供給しつつ、Ｙテーブル３２により機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に適宜移動させて、飛行観測ユニット３５または検査吐出ユニット３９にそれぞれ臨ませて、各検査を行う。以下の説明では、ヘッドホルダ３１に機能液滴吐出ヘッド１がセットされ、吸引装置３４により、機能液滴吐出ヘッド１内に検査溶液が、既に導入されているものとする。
【００４０】
飛行観測工程Ｓ１は、飛行観測ユニット３５の機能液受け部４６に対して、機能液滴吐出ヘッド１の各吐出ノズル１８から検査溶液を吐出させ、吐出された液滴の飛行状態を高速度撮影する吐出・撮影工程Ｓ１１と、その撮影結果に基づいて吐出の有無を検査する吐出判定工程Ｓ１２と、から成る。
【００４１】
飛行観測工程Ｓ１では、先ず、照明部４４と顕微鏡カメラ４５を駆動させた状態で検査溶液を吐出させる。吐出された検査溶液は、照明部４４と顕微鏡カメラ４５との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部４６に着弾し、その様子が顕微鏡カメラ４５により撮影されて制御装置３８のＨＤＤ５７に記憶される（吐出・撮影工程Ｓ１１）。この吐出は、適正電圧算出工程Ｓ２で用いる駆動電圧および吐出重量を測定するため、想定される適正電圧Ｖに比して十分に高い駆動電圧と十分に低い駆動電圧とを、それぞれ機能液滴吐出ヘッド１のノズル列ＮＬ毎に印加して吐出を行わせる。そして、制御装置３８は、顕微鏡カメラ４５により高速度撮影された撮影結果に基づき、画像解析（２値化処理等）を行うことで、吐出抜けがあるか否かを判断する（吐出判定工程Ｓ１２）。ここで、吐出抜けがない場合は、次の適正電圧算出工程Ｓ２に移行するが、吐出抜けが存在する場合は、再び吸引装置３４により吸引を実施する。
【００４２】
適正電圧算出工程Ｓ２は、高低２通りの駆動電圧により、それぞれ吐出された液滴の吐出重量を測定する第１吐出重量測定工程Ｓ２１および第２吐出重量測定工程Ｓ２２と、各吐出重量測定工程Ｓ２１，Ｓ２２から求めた駆動電圧および吐出重量から特性線図Ｇを生成する特性取得工程Ｓ２３と、特性線図Ｇから適正電圧Ｖを決定する電圧決定工程Ｓ２４と、から成る。
【００４３】
適正電圧算出工程Ｓ２では、先ず、制御装置３８により、想定される適正電圧より十分に高い第１駆動電圧ＶＨおよび十分に低い第２駆動電圧ＶＬを、機能液滴吐出ヘッド１のノズル列ＮＬ毎に印加して液滴吐出を行わせ、それぞれの駆動電圧時の液滴の吐出重量を、検査溶液供給ユニット３３の電子天秤４２から読み取り第１吐出重量ＭＨおよび第２吐出重量ＭＬとする（第１吐出重量測定工程Ｓ２１および第２吐出重量測定工程Ｓ２２）。測定の後、制御装置３８は、各駆動電圧に応じた各吐出重量を座標上にプロットし、これを直線で結んで駆動電圧と吐出重量との関係を表す特性線図Ｇを、ノズル列ＮＬ毎に作成する（特性取得工程Ｓ２３）（図６参照）。その後、生成した各特性線図Ｇに基づいて、所望の適正吐出重量Ｍに応じた適正電圧Ｖを、ノズル列ＮＬ毎に決定する（電圧決定工程Ｓ２４）（図６参照）。
【００４４】
飛行速度算出工程Ｓ３では、制御装置３８により、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦと機能液受け部４６とのギャップ（距離）、および顕微鏡カメラ４５による撮影結果のフレームレート（時間）から、飛行速度を算出する。
【００４５】
続いて、図５を参照して、飛行曲がり検査工程Ｓ４について説明する。上記のように、飛行曲がり検査工程Ｓ４は、検査吐出工程Ｓ４１と、飛行検査工程Ｓ４２と、から成り、検査吐出工程Ｓ４１は、制御装置３８により制御され、他方、飛行検査工程Ｓ４２は、測定コントローラ６３により制御される。
【００４６】
検査吐出工程Ｓ４１では、先ず、飛行観測ユニット３５の機能液受け部４６に代えて、検査吐出ユニット３９の検査吐出治具４８をセットし、検査吐出治具４８上にガラス基板４７をセットする。そして、ガラス基板４７上に機能液滴吐出ヘッド１を臨ませて検査溶液を検査吐出する。この際、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦとガラス基板４７とのギャップは、実際に金属配線を描画処理する際の機能部品（ワーク）とノズル面ＮＦとのワークギャップよりも大きく設けた状態で検査吐出を行う。このように、ガラス基板４７と各吐出ノズル１８とのギャップ（間隔）を大きくすることで、ガラス基板４７への着弾位置のばらつきが顕在化するため、描画処理時では、かろうじて「不良」とならない程度の僅かな飛行曲がりの検出が可能となる、これにより、非常に高品位な機能液滴吐出ヘッド１のみを選別することができる。
【００４７】
検査吐出が終了した後、作業者は、液滴が着弾したガラス基板４７を検査吐出治具４８から取り外し、チャンバ３７外に存する着弾位置測定装置２２へと移送する。そして、ガラス基板４７を着弾位置測定装置２２の撮像ステージ６０にセットする。その後に着弾位置測定装置２２において行われる、飛行検査工程Ｓ４２は、セットしたガラス基板４７を撮像カメラ６１で撮像する撮像工程Ｓ４３と、撮像結果から飛行曲がりを判定する判定工程Ｓ４４と、から成る。
【００４８】
先ず、作業者は、撮像カメラ６１を用いて、セットしたガラス基板４７上に着弾した複数の液滴（着弾ドットＤ）を撮像する（撮像工程Ｓ４３）。撮像された画像は、測定用ＨＤＤ６７に記憶される。次に、撮像された画像および飛行曲がり判定用のプログラムは、作業領域である測定用ＲＡＭ６５に展開され、測定用ＣＰＵ６８により各種処理が行われ、飛行曲がりの有無を判定する（判定工程Ｓ４４）。
【００４９】
具体的には、図７（ａ）に示すように、本実施形態では、各ノズル列ＮＬの両端に位置する吐出ノズル１８による一対の着弾ドットＤを結んだ直線上に配置されるように複数（１７８個）の着弾基準点Ｐをデータとしてノズル列ＮＬ毎に規定し、この着弾基準点Ｐと着弾ドットＤとのズレ量を測定することで飛行曲がりが生じているか否かを判定する。このズレ量が許容範囲内である場合、検査溶液を吐出した吐出ノズル１８は、着弾予定位置に正常に吐出している（飛行曲がり「無」）と判定される。一方、ズレ量が許容範囲から外れている場合には飛行曲がり「有」と判定される。なお、各着弾基準点Ｐおよびズレ量の許容量（許容範囲）は、予め実験等により求めておき、測定コントローラ６３にデータとして保存されている。また、着弾ドットＤが小さい場合や円形でない場合（図７（ｂ）参照）には不良吐出と判定し、さらに、着弾ドットＤが無い場合には不吐出と判定するようにしてもよい。
【００５０】
飛行曲がり検査工程Ｓ４が終了した後、機能液滴吐出ヘッド１内の流路（ヘッド内流路）に、純水、エタノールの順に導入して、ヘッド内流路に残存する検査溶液を洗い流す。検査溶液は、水溶性であるため、水洗いが可能であり、簡単に且つ確実にヘッド内流路の洗浄を行うことができる。エタノールによるヘッド内流路の洗浄の後、保存液をヘッド内流路に充填する。この保存液は、ヘッド内流路の乾燥を防止するものであり、本実施形態では、ジエチレングリコールを用いている。
【００５１】
以上の構成によれば、機能部品の金属配線の描画処理に用いられる特殊（脂溶性等）で高価な機能液を機能液滴吐出ヘッド１に導入して検査を行う必要がないため、保管液を充填する際の検査後のヘッド内流路の洗浄を簡単に行うことができると共に、洗浄しきれずに残存した機能液が、ヘッド内流路で変質（固形化）し、吐出ノズル１８詰りを引き起こす等のトラブルを防止することができる。また、検査溶液は、機能液に比して軽量であるため、飛行曲がりが顕在化しやすい条件で吐出検査を行うことができ、吐出ノズル１８の僅かな不良（飛行曲がり）も検出することができる。これにより、高品位な機能液滴吐出ヘッド１のみを確実に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る吐出検査装置を模式的に示した平面図である。
【図３】ヘッド特性検査装置を模式的に示した側面図（ａ）、着弾位置測定装置を模式的に示した側面図（ｂ）および測定コントローラのブロック図（ｃ）である。
【図４】ヘッド特性検査装置の主制御系のブロック図である。
【図５】本実施形態に係る吐出検査方法のフローチャートである。
【図６】駆動電圧と吐出重量との特性を説明するための図である。
【図７】判定工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：機能液滴吐出ヘッド、２：吐出検査装置、１８：吐出ノズル、２２：着弾位置測定装置、３５：飛行観測ユニット、３８：制御装置、３９：検査吐出ユニット、４２：電子天秤、４４：照明部、４５：顕微鏡カメラ、４６：機能液受け部、４７：ガラス基板、６１：撮像カメラ、６３：測定コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法および吐出検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴吐出ヘッド（機能液滴吐出ヘッド）から被検査物上に吐出されたインク（機能液）の位置ズレを検査するドットずれ検出方法（吐出検査方法）が知られている（特許文献１参照）。この吐出検査方法では、機能液滴吐出ヘッドから、ワークへの描画処理に用いる機能液を吐出し、被検査物上に着弾した機能液の着弾結果をカメラにて撮像し、撮像された画像を画像処理することで機能液の飛行曲がりや着弾位置等を画像認識している。そして、画像処理の結果から機能液滴吐出ヘッドの良否判断を行っている。
【特許文献１】特開２００５−０１４２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この吐出検査方法では、実際にワークに対しての描画に用いる機能液を用いて検査を行っているため、特殊な脂溶性の機能液等を用いている場合、検査後の機能液滴吐出ヘッドのヘッド内流路の洗浄（保管液に置換するための洗浄）に手間がかかると共に、洗浄しきれずに残存した機能液が変質し、吐出ノズル詰りの原因になるという問題があった。
また、検査時には「良品」と判断された機能液滴吐出ヘッドであっても、実際の描画処理で用いる機能液の密度が僅かに変化した場合や描画処理環境の変化等で、飛行曲がりを生じることもあった。
【０００４】
本発明は、検査後のヘッド内流路の洗浄を簡略化することができ、高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを確実に選別することができる機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法および吐出検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法は、ワークに対し、機能液を吐出して描画処理を行うインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法であって、描画処理のための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して機能液滴吐出ヘッドから検査溶液を検査吐出させる検査吐出工程と、検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、描画処理は、ワークである機能部品の金属配線を描画するために行われるものであり、機能液は、金属配線を成膜するためのものであることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置は、機能部品の金属配線をインクジェット方式で描画する機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置であって、金属配線を成膜するための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して機能液滴吐出ヘッドから検査溶液を検査吐出させる検査吐出手段と、検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、ワークに対する描画処理、特に機能部品の金属配線の描画処理に用いられる特殊（脂溶性等）で高価な機能液を機能液滴吐出ヘッドに導入して検査を行う必要がないため、保管液を充填する際の検査後のヘッド内流路の洗浄を簡単に行うことができる。
また、検査溶液は、機能液に比して軽量であるため、飛行曲がりが顕在化しやすい条件で吐出検査を行うことができ、吐出ノズルの僅かな不良（飛行曲がり）も検出することができる。これにより、高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを確実に選別することができる。
【０００９】
これらの場合、検査溶液として、水溶性の染料インクを用いることが好ましい。
【００１０】
これらの構成によれば、検査後のヘッド内流路の水洗いが可能となり、簡単に且つ確実にヘッド内流路の洗浄を行うことができる。これにより、洗浄しきれずに残存した機能液が、ヘッド内流路で変質（固形化）し、吐出ノズル詰りを引き起こす等のトラブルを防止することができる。
【００１１】
また、この場合、検査吐出工程では、検査吐出を受けるターゲットメディアに対し、描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して検査吐出を行い、飛行検査工程では、ターゲットメディアに検査吐出した着弾結果に基づき、各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査することが好ましい。
【００１２】
また、この場合、検査吐出手段は、検査吐出を受けるためのターゲットメディアを有し、ターゲットメディアに対し、描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して検査吐出を行い、飛行検査手段は、ターゲットメディアに検査吐出した着弾結果を撮像する撮像手段を有し、撮像結果に基づき各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査することが好ましい。
【００１３】
これらの構成によれば、ターゲットメディアと各吐出ノズルとの間隔が大きく、ターゲットメディアへの着弾位置のばらつきが顕在化しやすいため、通常の吐出（描画処理時の実吐出）では、かろうじて「不良」とならない程度の僅かな飛行曲がりをも検出することができる。これにより、さらに高品位な機能液滴吐出ヘッドのみを選別することができる。
【００１４】
この場合、検査吐出工程の前工程として、機能液滴吐出ヘッドの各吐出ノズルから検査溶液を吐出させ、吐出された液滴の飛行状態を撮像して吐出の有無を検査する飛行観測工程を、更に備えたことが好ましい。
【００１５】
また、この場合、飛行観測工程で吐出した検査溶液の吐出重量および吐出時の電圧から適正電圧を算出する適正電圧算出工程と、飛行観測工程での撮像結果から検査溶液の液滴の飛行速度を算出する飛行速度算出工程と、を更に備えたことが好ましい。
【００１６】
これらの構成によれば、飛行曲がりを検査する以前に、ノズル詰りが生じている吐出ノズルを認識することができるため、ノズル詰りのない機能液滴吐出ヘッドにのみ後工程の処理を行える。これにより、効率良く吐出検査を実施することができる。また、飛行観測工程で吐出した結果を基に、後工程で行われる検査吐出に適した電圧の測定や、吐出した液滴の飛行速度を算出することができるため、正確な飛行曲がり検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法を適用した吐出検査装置について説明する。この吐出検査装置は、単体としての機能液滴吐出ヘッドに対し、吐出確認検査（飛行観測工程）、吐出重量検査（適正電圧算出工程）、飛行速度検査（飛行速度算出工程）および着弾位置検査（検査吐出工程および飛行検査工程）等の吐出性能検査を行うものである。そこで、吐出検査装置の説明に先立ち、検査対象となる機能液滴吐出ヘッドについて説明する。
【００１８】
図１に示すように、機能液滴吐出ヘッド１は、いわゆる２連のインクジェットヘッドであり、２連の接続針１４を有する機能液導入部１１と、機能液導入部１１に連なる２連のヘッド基板１２と、ヘッド基板１２の下方に連なり液滴を吐出するヘッド本体１３と、を備えている（図１（ａ）参照）。
【００１９】
機能液導入部１１は、一対の接続針１４を有しており、図外の配管アダプタを介して検査溶液供給ユニット３３（図２参照）から、機能液の供給を受けるようになっている。また、ヘッド本体１３は、ピエゾ素子等で構成される２連のポンプ部１６と、複数の吐出ノズル１８が形成されたノズル面ＮＦを有するノズルプレート１７と、を有している。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ノズルプレート１７のノズル面ＮＦに形成された多数の吐出ノズル１８は、相互に平行、且つ半ピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列ＮＬを構成しており、各ノズル列ＮＬは、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル１８で構成されている。
【００２１】
ヘッド基板１２には、２連のコネクタ１５が設けられており、各コネクタ１５はフレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して、後述するヘッド特性検査装置２１の制御装置３８に接続されている。そして、この制御装置３８から出力された駆動波形が各コネクタ１５を介して各ポンプ部１６（圧電素子）に印加されることで、各吐出ノズル１８から液滴が吐出される。このようにして、制御装置３８により機能液滴吐出ヘッド１の駆動が制御されている。
【００２２】
このような機能液滴吐出ヘッド１は、特殊で高価な機能液（例えば、Ａｇ（銀）インク，密度：１．８ｇ／ｃｍ＾３）が導入され、機能部品の金属配線の描画処理に使用される。このような、機能液を用いて吐出検査を行うと、吐出検査後の機能液滴吐出ヘッド１のヘッド内流路の洗浄（保管液に置換するための洗浄）に手間がかかると共に、洗浄しきれずに残存した機能液が変質し、吐出ノズル１８詰りの原因になるという問題があると共に、密度の高い機能液での吐出検査では、飛行曲がりが顕在化しにくいため、吐出ノズル１８の僅かな不良が検出できないという問題もあった。
そこで、本実施形態では、機能液に比して密度の低い水溶性の染料インク（密度：１．０ｇ／ｃｍ＾３）を検査溶液として用いて、吐出検査を行っている。
【００２３】
図２および図３を参照して、上記した機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する吐出検査装置２について説明する。吐出検査装置２は、機能液滴吐出ヘッド１内への検査溶液の導入および吐出性能を検査するヘッド特性検査装置２１と、飛行曲がりの有無を検査する着弾位置測定装置２２（飛行検査手段）と、から構成されている。
【００２４】
ヘッド特性検査装置２１は、単体の機能液滴吐出ヘッド１が工具レスでセットされるヘッドホルダ３１を有し、機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動させるＹテーブル３２と、供給チューブ４０（図３（ａ）参照）を介して機能液滴吐出ヘッド１に検査溶液を供給する検査溶液供給ユニット３３と、機能液滴吐出ヘッド１内の流路に検査溶液を導入するための吸引装置３４と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された液滴の飛行状態を撮影する飛行観測ユニット３５と、が備えられており、これらの装置等は、機台３６上に配設され、チャンバ３７内に収容されている。また、チャンバ３７の外には、ヘッド特性検査装置２１を統括的に制御する制御装置３８が備えられている。さらに、このヘッド特性検査装置２１では、詳しくは後述するが、機能液滴吐出ヘッド１からの検査吐出を受けるガラス基板４７（ターゲットメディア）を有する検査吐出ユニット３９（検査吐出手段）と飛行観測ユニット３５とは、構成部品の一部を兼用するようになっている。
【００２５】
上記した吸引装置３４および飛行観測ユニット３５（または検査吐出ユニット３９）は、Ｙテーブル３２によりＹ軸方向に移動する機能液滴吐出ヘッド１の移動軌跡の下方に臨むよう、機台３６上に並べて配設されている。そして、吐出検査装置２は、ノズルプレート１７の外観検査および機能液滴吐出ヘッド１の駆動用のＩＣチェックを行った後、単体（１つ）の機能液滴吐出ヘッド１をヘッドホルダ３１にセットして検査すべく、吸引装置３４により検査溶液を機能液滴吐出ヘッド１内に導入し、ヘッド特性検査装置２１および着弾位置測定装置２２により検査溶液を吐出して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する。
【００２６】
検査溶液供給ユニット３３は、Ｙテーブル３２に付設され、検査溶液を貯留する検査溶液タンク４１を有しており、検査溶液タンク４１は、機能液滴吐出ヘッド１より上方に配設される。検査溶液は、セットした機能液滴吐出ヘッド１に対し、自然水頭により検査溶液タンク４１から供給チューブ４０を介して供給される。また、検査溶液タンク４１は、それぞれ電子天秤４２に載置されており（図３（ａ）参照）、使用された検査溶液の吐出重量の測定をすることができるようになっている。
【００２７】
吸引装置３４は、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦに密接するキャップ４３と、吸引チューブ（図示省略）を介してキャップ４３に接続されたエジェクタ（図示省略）と、を有している。作業者は、キャップ４３を機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦに密接させ、エジェクタにより吸引を行なうことで、機能液滴吐出ヘッド１内の流路に検査溶液を導入したり、吐出ノズル１８の目詰まり等による吐出不良を解消することができる。そして、吸引処理の後に作業者は、ノズル面ＮＦに付着した検査溶液を、ワイピング材等で拭き取る。なお、本実施形態では、ノズル面ＮＦへのキャップ４３の密接作業（キャッピング）を手動で行っているが、自動で行ってもよい。この場合、キャップ４３または機能液滴吐出ヘッド１を昇降自在に構成し、Ｙテーブル３２による移動との協働によりキャッピングを行う。同様に、ワイピング処理を自動化してもよい。この場合、ワイピング材をノズル面ＮＦに押し当ててＹテーブル３２により移動させることで、吸引処理後のノズル面ＮＦを払拭する。
【００２８】
飛行観測ユニット３５は、パルス光源であるパルスレーザを有する照明部４４と、照明部４４に対向して配置され、パルスレーザによるパルス光を受光する顕微鏡カメラ４５と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された検査溶液を受ける機能液受け部４６と、を備えている。機能液受け部４６は、箱状に形成されており、機台３６上に配設された架台２３（図３（ａ）参照）上に、取り外し可能に固定されている。この機能液受け部４６を取り外して、後述する検査吐出治具４８を固定することで、検査吐出が着弾するガラス基板４７のセット可能となり、飛行曲がりの検査を行うことができる。
【００２９】
この飛行観測ユニット３５では、照明部４４と顕微鏡カメラ４５を駆動させた状態で検査溶液を吐出させると、検査溶液の液滴が、照明部４４と顕微鏡カメラ４５との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部４６に着弾する。そして、詳細は後述するが、制御装置３８は、顕微鏡カメラ４５により高速度撮影された撮影結果に基づく画像解析を行うことで、吐出抜け（吐出不良）があるか否かを検査すると共に、飛行速度を計測する。また、上記した電子天秤４２により測定された検査溶液の吐出重量から、吐出に最適な適正電圧Ｖが測定される。
【００３０】
検査吐出ユニット３９は、機能液滴吐出ヘッド１からの検査吐出を受けるガラス基板４７（ターゲットメディア）と、ガラス基板４７をセットするための検査吐出治具４８と、を備えている。検査吐出治具４８は、上記したように、機能液受け部４６を取り外した架台２３（図３（ａ）参照）の上に、取り外し可能に固定されている。すなわち、吐出不良の検査を行うときには、架台２３上に機能液受け部４６を取り付け、飛行曲がりの検査を行うときには、架台２３上に検査吐出治具４８を取りつける。
【００３１】
そして、この検査吐出ユニット３９では、ガラス基板４７に対して検査吐出を行う。その後、液滴が着弾したガラス基板４７を、上記したチャンバ３７外の着弾位置測定装置２２に移送し、着弾した液滴（着弾ドットＤ）の飛行曲がりを測定する。なお、本実施形態では、飛行観測ユニット３５（機能液受け部４６）と検査吐出ユニット３９（検査吐出治具４８）とは、架台２３を兼用しているが、これらの装置を別個に設けてもよいし、これらの装置を１台の装置に集約してもよい。
【００３２】
図４に示すように、制御装置３８は、各種ドライバを有する駆動部５０と、各部に接続され、ヘッド特性検査装置２１全体の制御を行う制御部５１と、を備えている。駆動部５０には、機能液滴吐出ヘッド１を制御するヘッドドライバ５２と、Ｙテーブル３２を駆動させるヘッド移動ドライバ５３と、が備えられている。
【００３３】
制御部５１には、各装置等を接続するためのインタフェース５４と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるＲＡＭ５５と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ５６と、各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するＨＤＤ５７と、ＲＯＭ５６やＨＤＤ５７に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するＣＰＵ５８と、これらを互いに接続するバス５９と、が備えられている。
【００３４】
制御部５１は、各部からの各種データを、インタフェース５４を介して各装置等に入力すると共に、ＨＤＤ５７に記憶されたプログラムに従ってＣＰＵ５８に演算処理させ、その処理結果を、駆動部５０（各種ドライバ）を介して各部に出力する。これにより、ヘッド特性検査装置２１が制御され、各種処理が行われる。
【００３５】
図２および図３（ｂ）に示すように、着弾位置測定装置２２は、チャンバ３７外、つまり、ヘッド特性検査装置２１とは別個独立の装置であり、移送されてきたガラス基板４７を水平にセットする撮像ステージ６０と、撮像ステージ６０にセットされたガラス基板４７上の着弾ドットＤを撮像する撮像カメラ６１と、撮像カメラ６１を支持するカメラフレーム６２と、撮像カメラ６１による撮像結果から着弾ドットＤの位置ずれを測定する測定コントローラ６３と、を備えている。なお、本実施形態では、着弾位置測定装置２２を、ヘッド特性検査装置２１とは別個独立の装置として構成しているが、ヘッド特性検査装置２１の機台３６上に配設し、制御装置３８により制御するように構成してもよい。
【００３６】
図３（ｃ）に示すように、測定コントローラ６３は、撮像カメラ６１等を接続するための測定用インタフェース６４と、一時的な作業領域として使用される測定用ＲＡＭ６５と、制御プログラム等を記憶する測定用ＲＯＭ６６と、各種データを処理するためのプログラム等を記憶する測定用ＨＤＤ６７と、測定用ＲＯＭ６６や測定用ＨＤＤ６７に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理する測定用ＣＰＵ６８と、これらを互いに接続する測定用バス６９と、が備えられており、制御装置３８の制御部５１と同様に、着弾位置測定装置２２が制御され、各種処理が行われる。
【００３７】
次に、図５および図６を参照して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査方法について説明する。本実施形態における吐出検査方法は、機能液滴吐出ヘッド１の吐出ノズル１８からの吐出確認検査を行う飛行観測工程Ｓ１と、吐出重量と駆動電圧の関係から吐出に適した電圧を求める適正電圧算出工程Ｓ２と、吐出ノズル１８から吐出された液滴の飛行速度検査を行う飛行速度算出工程Ｓ３と、ガラス基板４７に検査吐出された着弾結果から飛行曲がりの有無の検査をする飛行曲がり検査工程Ｓ４と、に大別される。また、飛行曲がり検査工程Ｓ４は、ガラス基板４７に対し検査吐出を行う検査吐出工程Ｓ４１と、ガラス基板４７上の着弾結果から飛行曲がりの有無を判定する飛行検査工程Ｓ４２と、から成る。
【００３８】
上記、飛行検査工程Ｓ４２以外の工程は、ヘッド特性検査装置２１の制御装置３８により制御され、これらの工程で用いる、各プログラムは、作業領域であるＲＡＭ５５に展開され、ＣＰＵ５８により各種処理が行わる。他方、飛行検査工程Ｓ４２は、着弾位置測定装置２２の測定コントローラ６３により制御される。
【００３９】
この吐出検査方法により検査を実施する場合は、検査溶液供給ユニット３３から機能液滴吐出ヘッド１に検査溶液を供給しつつ、Ｙテーブル３２により機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に適宜移動させて、飛行観測ユニット３５または検査吐出ユニット３９にそれぞれ臨ませて、各検査を行う。以下の説明では、ヘッドホルダ３１に機能液滴吐出ヘッド１がセットされ、吸引装置３４により、機能液滴吐出ヘッド１内に検査溶液が、既に導入されているものとする。
【００４０】
飛行観測工程Ｓ１は、飛行観測ユニット３５の機能液受け部４６に対して、機能液滴吐出ヘッド１の各吐出ノズル１８から検査溶液を吐出させ、吐出された液滴の飛行状態を高速度撮影する吐出・撮影工程Ｓ１１と、その撮影結果に基づいて吐出の有無を検査する吐出判定工程Ｓ１２と、から成る。
【００４１】
飛行観測工程Ｓ１では、先ず、照明部４４と顕微鏡カメラ４５を駆動させた状態で検査溶液を吐出させる。吐出された検査溶液は、照明部４４と顕微鏡カメラ４５との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部４６に着弾し、その様子が顕微鏡カメラ４５により撮影されて制御装置３８のＨＤＤ５７に記憶される（吐出・撮影工程Ｓ１１）。この吐出は、適正電圧算出工程Ｓ２で用いる駆動電圧および吐出重量を測定するため、想定される適正電圧Ｖに比して十分に高い駆動電圧と十分に低い駆動電圧とを、それぞれ機能液滴吐出ヘッド１のノズル列ＮＬ毎に印加して吐出を行わせる。そして、制御装置３８は、顕微鏡カメラ４５により高速度撮影された撮影結果に基づき、画像解析（２値化処理等）を行うことで、吐出抜けがあるか否かを判断する（吐出判定工程Ｓ１２）。ここで、吐出抜けがない場合は、次の適正電圧算出工程Ｓ２に移行するが、吐出抜けが存在する場合は、再び吸引装置３４により吸引を実施する。
【００４２】
適正電圧算出工程Ｓ２は、高低２通りの駆動電圧により、それぞれ吐出された液滴の吐出重量を測定する第１吐出重量測定工程Ｓ２１および第２吐出重量測定工程Ｓ２２と、各吐出重量測定工程Ｓ２１，Ｓ２２から求めた駆動電圧および吐出重量から特性線図Ｇを生成する特性取得工程Ｓ２３と、特性線図Ｇから適正電圧Ｖを決定する電圧決定工程Ｓ２４と、から成る。
【００４３】
適正電圧算出工程Ｓ２では、先ず、制御装置３８により、想定される適正電圧より十分に高い第１駆動電圧ＶＨおよび十分に低い第２駆動電圧ＶＬを、機能液滴吐出ヘッド１のノズル列ＮＬ毎に印加して液滴吐出を行わせ、それぞれの駆動電圧時の液滴の吐出重量を、検査溶液供給ユニット３３の電子天秤４２から読み取り第１吐出重量ＭＨおよび第２吐出重量ＭＬとする（第１吐出重量測定工程Ｓ２１および第２吐出重量測定工程Ｓ２２）。測定の後、制御装置３８は、各駆動電圧に応じた各吐出重量を座標上にプロットし、これを直線で結んで駆動電圧と吐出重量との関係を表す特性線図Ｇを、ノズル列ＮＬ毎に作成する（特性取得工程Ｓ２３）（図６参照）。その後、生成した各特性線図Ｇに基づいて、所望の適正吐出重量Ｍに応じた適正電圧Ｖを、ノズル列ＮＬ毎に決定する（電圧決定工程Ｓ２４）（図６参照）。
【００４４】
飛行速度算出工程Ｓ３では、制御装置３８により、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦと機能液受け部４６とのギャップ（距離）、および顕微鏡カメラ４５による撮影結果のフレームレート（時間）から、飛行速度を算出する。
【００４５】
続いて、図５を参照して、飛行曲がり検査工程Ｓ４について説明する。上記のように、飛行曲がり検査工程Ｓ４は、検査吐出工程Ｓ４１と、飛行検査工程Ｓ４２と、から成り、検査吐出工程Ｓ４１は、制御装置３８により制御され、他方、飛行検査工程Ｓ４２は、測定コントローラ６３により制御される。
【００４６】
検査吐出工程Ｓ４１では、先ず、飛行観測ユニット３５の機能液受け部４６に代えて、検査吐出ユニット３９の検査吐出治具４８をセットし、検査吐出治具４８上にガラス基板４７をセットする。そして、ガラス基板４７上に機能液滴吐出ヘッド１を臨ませて検査溶液を検査吐出する。この際、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面ＮＦとガラス基板４７とのギャップは、実際に金属配線を描画処理する際の機能部品（ワーク）とノズル面ＮＦとのワークギャップよりも大きく設けた状態で検査吐出を行う。このように、ガラス基板４７と各吐出ノズル１８とのギャップ（間隔）を大きくすることで、ガラス基板４７への着弾位置のばらつきが顕在化するため、描画処理時では、かろうじて「不良」とならない程度の僅かな飛行曲がりの検出が可能となる、これにより、非常に高品位な機能液滴吐出ヘッド１のみを選別することができる。
【００４７】
検査吐出が終了した後、作業者は、液滴が着弾したガラス基板４７を検査吐出治具４８から取り外し、チャンバ３７外に存する着弾位置測定装置２２へと移送する。そして、ガラス基板４７を着弾位置測定装置２２の撮像ステージ６０にセットする。その後に着弾位置測定装置２２において行われる、飛行検査工程Ｓ４２は、セットしたガラス基板４７を撮像カメラ６１で撮像する撮像工程Ｓ４３と、撮像結果から飛行曲がりを判定する判定工程Ｓ４４と、から成る。
【００４８】
先ず、作業者は、撮像カメラ６１を用いて、セットしたガラス基板４７上に着弾した複数の液滴（着弾ドットＤ）を撮像する（撮像工程Ｓ４３）。撮像された画像は、測定用ＨＤＤ６７に記憶される。次に、撮像された画像および飛行曲がり判定用のプログラムは、作業領域である測定用ＲＡＭ６５に展開され、測定用ＣＰＵ６８により各種処理が行われ、飛行曲がりの有無を判定する（判定工程Ｓ４４）。
【００４９】
具体的には、図７（ａ）に示すように、本実施形態では、各ノズル列ＮＬの両端に位置する吐出ノズル１８による一対の着弾ドットＤを結んだ直線上に配置されるように複数（１７８個）の着弾基準点Ｐをデータとしてノズル列ＮＬ毎に規定し、この着弾基準点Ｐと着弾ドットＤとのズレ量を測定することで飛行曲がりが生じているか否かを判定する。このズレ量が許容範囲内である場合、検査溶液を吐出した吐出ノズル１８は、着弾予定位置に正常に吐出している（飛行曲がり「無」）と判定される。一方、ズレ量が許容範囲から外れている場合には飛行曲がり「有」と判定される。なお、各着弾基準点Ｐおよびズレ量の許容量（許容範囲）は、予め実験等により求めておき、測定コントローラ６３にデータとして保存されている。また、着弾ドットＤが小さい場合や円形でない場合（図７（ｂ）参照）には不良吐出と判定し、さらに、着弾ドットＤが無い場合には不吐出と判定するようにしてもよい。
【００５０】
飛行曲がり検査工程Ｓ４が終了した後、機能液滴吐出ヘッド１内の流路（ヘッド内流路）に、純水、エタノールの順に導入して、ヘッド内流路に残存する検査溶液を洗い流す。検査溶液は、水溶性であるため、水洗いが可能であり、簡単に且つ確実にヘッド内流路の洗浄を行うことができる。エタノールによるヘッド内流路の洗浄の後、保存液をヘッド内流路に充填する。この保存液は、ヘッド内流路の乾燥を防止するものであり、本実施形態では、ジエチレングリコールを用いている。
【００５１】
以上の構成によれば、機能部品の金属配線の描画処理に用いられる特殊（脂溶性等）で高価な機能液を機能液滴吐出ヘッド１に導入して検査を行う必要がないため、保管液を充填する際の検査後のヘッド内流路の洗浄を簡単に行うことができると共に、洗浄しきれずに残存した機能液が、ヘッド内流路で変質（固形化）し、吐出ノズル１８詰りを引き起こす等のトラブルを防止することができる。また、検査溶液は、機能液に比して軽量であるため、飛行曲がりが顕在化しやすい条件で吐出検査を行うことができ、吐出ノズル１８の僅かな不良（飛行曲がり）も検出することができる。これにより、高品位な機能液滴吐出ヘッド１のみを確実に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係る吐出検査装置を模式的に示した平面図である。
【図３】ヘッド特性検査装置を模式的に示した側面図（ａ）、着弾位置測定装置を模式的に示した側面図（ｂ）および測定コントローラのブロック図（ｃ）である。
【図４】ヘッド特性検査装置の主制御系のブロック図である。
【図５】本実施形態に係る吐出検査方法のフローチャートである。
【図６】駆動電圧と吐出重量との特性を説明するための図である。
【図７】判定工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：機能液滴吐出ヘッド、２：吐出検査装置、１８：吐出ノズル、２２：着弾位置測定装置、３５：飛行観測ユニット、３８：制御装置、３９：検査吐出ユニット、４２：電子天秤、４４：照明部、４５：顕微鏡カメラ、４６：機能液受け部、４７：ガラス基板、６１：撮像カメラ、６３：測定コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対し、機能液を吐出して描画処理を行うインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法であって、
前記描画処理のための前記機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して前記機能液滴吐出ヘッドから前記検査溶液を検査吐出させる検査吐出工程と、
前記検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査工程と、を備えたことを特徴とする機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項２】
前記描画処理は、前記ワークである機能部品の金属配線を描画するために行われるものであり、
前記機能液は、前記金属配線を成膜するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項３】
前記検査溶液として、水溶性の染料インクを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項４】
前記検査吐出工程では、前記検査吐出を受けるターゲットメディアに対し、前記描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して前記検査吐出を行い、
前記飛行検査工程では、前記ターゲットメディアに前記検査吐出した着弾結果に基づき、前記各吐出ノズルの前記飛行曲がりの有無を検査することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項５】
前記検査吐出工程の前工程として、前記機能液滴吐出ヘッドの前記各吐出ノズルから前記検査溶液を吐出させ、吐出された液滴の飛行状態を撮像して吐出の有無を検査する飛行観測工程を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項６】
前記飛行観測工程で吐出した前記検査溶液の吐出重量および吐出時の電圧から適正電圧を算出する適正電圧算出工程と、
前記飛行観測工程での前記撮像結果から前記検査溶液の液滴の飛行速度を算出する飛行速度算出工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項７】
機能部品の金属配線をインクジェット方式で描画する機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置であって、
前記金属配線を成膜するための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して前記機能液滴吐出ヘッドから前記検査溶液を検査吐出させる検査吐出手段と、
前記検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査手段と、を備えたことを特徴とする機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置。
【請求項８】
前記検査溶液として、水溶性の染料インクを用いることを特徴とする請求項７に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置。
【請求項９】
前記検査吐出手段は、前記検査吐出を受けるためのターゲットメディアを有し、前記ターゲットメディアに対し、前記描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して前記検査吐出を行い、
前記飛行検査手段は、前記ターゲットメディアに前記検査吐出した着弾結果を撮像する撮像手段を有し、前記撮像結果に基づき前記各吐出ノズルの前記飛行曲がりの有無を検査することを特徴とする請求項７または８に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置。
【請求項１】
ワークに対し、機能液を吐出して描画処理を行うインクジェット方式の機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法であって、
前記描画処理のための前記機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して前記機能液滴吐出ヘッドから前記検査溶液を検査吐出させる検査吐出工程と、
前記検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査工程と、を備えたことを特徴とする機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項２】
前記描画処理は、前記ワークである機能部品の金属配線を描画するために行われるものであり、
前記機能液は、前記金属配線を成膜するためのものであることを特徴とする請求項１に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項３】
前記検査溶液として、水溶性の染料インクを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項４】
前記検査吐出工程では、前記検査吐出を受けるターゲットメディアに対し、前記描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して前記検査吐出を行い、
前記飛行検査工程では、前記ターゲットメディアに前記検査吐出した着弾結果に基づき、前記各吐出ノズルの前記飛行曲がりの有無を検査することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項５】
前記検査吐出工程の前工程として、前記機能液滴吐出ヘッドの前記各吐出ノズルから前記検査溶液を吐出させ、吐出された液滴の飛行状態を撮像して吐出の有無を検査する飛行観測工程を、更に備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項６】
前記飛行観測工程で吐出した前記検査溶液の吐出重量および吐出時の電圧から適正電圧を算出する適正電圧算出工程と、
前記飛行観測工程での前記撮像結果から前記検査溶液の液滴の飛行速度を算出する飛行速度算出工程と、を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査方法。
【請求項７】
機能部品の金属配線をインクジェット方式で描画する機能液滴吐出ヘッドの飛行曲がりを検査する機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置であって、
前記金属配線を成膜するための機能液に比して、密度の低い検査溶液を導入して前記機能液滴吐出ヘッドから前記検査溶液を検査吐出させる検査吐出手段と、
前記検査吐出における各吐出ノズルの飛行曲がりの有無を検査する飛行検査手段と、を備えたことを特徴とする機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置。
【請求項８】
前記検査溶液として、水溶性の染料インクを用いることを特徴とする請求項７に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置。
【請求項９】
前記検査吐出手段は、前記検査吐出を受けるためのターゲットメディアを有し、前記ターゲットメディアに対し、前記描画処理におけるワークギャップより大きいギャップを存して前記検査吐出を行い、
前記飛行検査手段は、前記ターゲットメディアに前記検査吐出した着弾結果を撮像する撮像手段を有し、前記撮像結果に基づき前記各吐出ノズルの前記飛行曲がりの有無を検査することを特徴とする請求項７または８に記載の機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１４０９２３（Ｐ２０１０−１４０９２３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２８５２（Ｐ２００８−３１２８５２）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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