液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置
【課題】液滴吐出ヘッドの吐出重量を精度良く測定することができる液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法を提供することを課題としている。
【解決手段】電子天秤の試料受容部７１に対し、機能液滴吐出ヘッド１の予備吐出を実施する予備吐出工程と、予備吐出工程の後、試料受容部７１に対し、機能液滴吐出ヘッド１の測定吐出を実施する測定吐出工程と、測定吐出工程の後、測定吐出により試料受容部７１が受容した機能液の重量を測定する重量測定工程と、を備えた。
【解決手段】電子天秤の試料受容部７１に対し、機能液滴吐出ヘッド１の予備吐出を実施する予備吐出工程と、予備吐出工程の後、試料受容部７１に対し、機能液滴吐出ヘッド１の測定吐出を実施する測定吐出工程と、測定吐出工程の後、測定吐出により試料受容部７１が受容した機能液の重量を測定する重量測定工程と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を、電子天秤を用いて測定する液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出検査装置として、液滴吐出ヘッドの機能液吐出重量をノズル列単位で測定するものが知られている（特許文献１参照）。この吐出検査装置は、液滴吐出ヘッドからの機能液を受容する試料受容部を有すると共に、受容した液滴の重量を測定する電子天秤と、液滴吐出ヘッドの予備吐出（捨て吐出）を受けるフラッシングボックスと、を備えている。
【特許文献１】特開２００８−２３３８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記フラッシングボックスは、重量測定に先立ち、機能液の吐出状態を安定させるための予備吐出を受けるために用いられている。すなわち、フラッシングボックスに捨て吐出を行った後、電子天秤で重量測定を行う構成を有している。
しかしながら、このような重量測定方法では、安定した測定吐出を実施することは可能になるものの、試料受容部に測定吐出を行うと、その瞬間から試料受容部に受容した液滴の気化（揮発）が始まるため、液滴吐出ヘッドの吐出重量を精度良く測定することができないという問題があった。特に、複数のノズル列を有する液滴吐出ヘッドでは、最初に重量測定を行ったノズル列と、その次以降に重量測定を行ったノズル列との間で、周囲雰囲気の変化による測定結果のバラツキが生じる。
【０００４】
本発明は、液滴吐出ヘッドの吐出重量を精度良く測定することができる液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法は、揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を、電子天秤を用いて測定する液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法であって、電子天秤の試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出工程と、予備吐出工程の後、試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出工程と、測定吐出工程の後、測定吐出により試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、予備吐出工程では、試料受容部の直上の雰囲気が、揮発した溶媒により飽和雰囲気となるように、予備吐出を実施することが好ましい。
【０００７】
本発明の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置は、インクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を測定する吐出重量測定装置であって、揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドから吐出された機能液を受容する試料受容部を有すると共に、受容した液滴の重量を測定する電子天秤と、液滴吐出ヘッドおよび電子天秤を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出動作と、予備吐出動作の後、試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出動作と、測定吐出動作の後、電子天秤によって、測定吐出により試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定動作と、を実行させることを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、測定吐出の実施に先立って、試料受容部に予備吐出を実施すると、吐出した機能液の溶媒が気化（揮発）して、試料受容部の上部の雰囲気が加湿雰囲気（飽和雰囲気）となる。これにより、測定吐出を実施した際には、加湿雰囲気によって、試料受容部上の機能液の溶媒が気化しにくくなるため、気化に依存した測定結果のバラツキを抑えることができる。特に、試料受容部の上部の雰囲気が、飽和雰囲気となるように、予備吐出を行うことで、測定吐出された溶媒の気化を更に抑えることができる。
【０００９】
上記の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法において、試料受容部は、受容した機能液を溜める受容容器と、受容容器の上部に受容容器を閉塞するように設けた吸収材と、を有し、予備吐出工程および測定吐出工程では、吸収材に対し予備吐出および測定吐出をそれぞれ実施することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、予備吐出によって、吸収材が湿った状態と成るため、測定吐出を実施した際に、湿った吸収材によって、受容容器内の機能液が気化することを抑えることができる。特に、吸収材が受容容器の上部に設けられているため、液滴吐出ヘッドを吸収材に近づけて測定吐出することができ、飛行中の機能液からの溶媒の気化を抑制することができる。また、吸収材が、液滴吐出ヘッドからの機能液を受けると、その機能液が吸収材から滴下し、受容容器に溜まるため、吸収材が飽和状態になることがなく、吸収材が吸収不能になることを抑えることができる。
【００１１】
この場合、液滴吐出ヘッドは、複数の吐出ノズルを列設して成る複数のノズル列を有し、予備吐出工程の後、ノズル列毎に、測定吐出工程および重量測定工程を繰り返すことが好ましい。
【００１２】
単に、ノズル列毎に測定吐出および重量測定を繰り返すと、最初のノズル列を測定する際のみ、試料受容部の上部が加湿雰囲気となっていないため、複数のノズル列において、同一の条件で測定を行うことができないという問題がある。
上記の構成によれば、予備吐出を実施した後、ノズル列毎に測定吐出および重量測定を繰り返すことで、最初のノズル列を測定する際にも、受容容器の上部が加湿雰囲気となる。これにより、複数のノズル列において、同一の条件で測定を行うことができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法は、上記の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法による測定結果に基づいて、液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程を、備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、精度良く吐出重量を測定することができる吐出重量測定方法による測定結果を用いて、適正駆動電圧を決定することにより、適正駆動電圧を適切に決定することができる。
【００１５】
本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、液滴吐出ヘッドから機能液を吐出してワークに描画を行う液滴吐出装置であって、上記の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法によって決定された適正駆動電圧に基づいて、液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、設定した適正駆動電圧に基づいて、液滴吐出ヘッドを吐出駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、適正駆動電圧を適切に決定することができる駆動電圧決定方法により、決定した適正駆動電圧を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。
【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、本発明の一実施形態に係る吐出重量測定方法を適用した機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置（吐出重量測定装置）について説明する。この吐出検査装置は、キャリッジに搭載する前の機能液滴吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）の単体検査を行うものであり、１の機能液滴吐出ヘッドに対し、吐出の有無を判定する吐出検査をはじめ、飛行検査、飛行速度、吐出量測定等を実施する。そこで先ず、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。なお、検査吐出および描画吐出に用いる機能液として、揮発性の高い溶媒を含む機能液を用いる。
【００１８】
図１ないし図３に示すように、機能液滴吐出ヘッド１は、いわゆるピエゾ方式を採用したいわゆる２連のインクジェットヘッド（インクジェット方式の液滴吐出ヘッド）であり、２連の接続針５を有する機能液導入部２と、機能液導入部２に連なる２連のヘッド基板３と、ヘッド基板３の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体４と、を備えている（図１（ａ）参照）。
【００１９】
機能液導入部２は、一対の接続針５を有しており、配管アダプタ（図示省略）を介して機能液供給ユニット５３（図４参照）から機能液の供給を受けるようになっている。ヘッド基板３には、２連のコネクタ６，６が設けられており、各コネクタ６はフレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して吐出検査装置３１の制御装置７（図６参照）に接続されている。そして、この制御装置７から出力された駆動波形が各コネクタ６を介して各圧電素子（ピエゾ素子）１７に印加されることで、各吐出ノズル２１から機能液が吐出される。
【００２０】
図２および図３に示すように、ヘッド本体４は、圧電素子１７等で構成される２連のポンプ部１１と、複数の吐出ノズル２１が形成されたノズル面２５を有するノズルプレート１２と、を有している。各ポンプ部１１は、吐出ノズル２１の数に対応する圧電素子１７を収容した機構部１３と、機能液を貯留する貯留部１４と、から構成されている。貯留部１４は、圧電素子１７の数に対応し、機能液を一時的に貯めるキャビティ１５と、各キャビティ１５に供給する機能液を溜めると共に上記の機能液導入部２に連通する共通室１６と、から構成されている。機能液供給ユニット５３から供給された機能液は、機能液導入部２を介して共通室１６に流れ込む。そして、圧電素子１７に電圧を印加して変形させることで、キャビティ１５の体積変化を利用して共通室１６からキャビティ１５に機能液を導入すると共に、吐出ノズル２１から機能液を吐出する。
【００２１】
ノズルプレート１２は、キャビティ１５に貯留された機能液を吐出する吐出ノズル２１が多数形成されている。多数の吐出ノズル２１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２２（以下、第１ノズル列２２ａおよび第２ノズル列２２ｂと記載）を構成しており、各ノズル列２２は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル２１で構成されている（図１（ｂ）参照）。この場合、１８０個の吐出ノズル２１のうち、両外端に位置する各１０個の吐出ノズル２１は、無効吐出ノズル２３であり、実際の描画には使用しない。そのため、吐出検査では、無効吐出ノズル２３（計２０個）を除く有効吐出ノズル２４（計１６０個）について吐出検査を実施する。
【００２２】
次に、図４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３１について説明する。吐出検査装置３１は、機台３２と、機台３２上に載置され、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査するヘッド検査装置３３と、同様に機台３２上に載置され、機能液滴吐出ヘッド１の機能維持および回復を行うメンテナンス装置３４と、を有しておりチャンバ３５内に収容されている。また、チャンバ３５外には、制御装置（制御手段）７（図６参照）が備えられており、機能液滴吐出ヘッド１、ヘッド検査装置３３およびメンテナンス装置３４を統括的に制御する。吐出検査装置３１は、機能液滴吐出ヘッド１を１つずつ検査すべく、メンテナンス装置３４により機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・回復を行いながら、ヘッド検査装置３３により機能液を吐出して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する。
【００２３】
メンテナンス装置３４は、吐出ノズル２１における機能液の増粘や目詰まりによる吐出不良を解消する吸引装置３６と、吸引装置３６と並ぶように配設され、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を払拭するワイピング装置３７と、を有している。
【００２４】
吸引装置３６は、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５に密接すると共に、Ｒ・Ｇ・Ｂ色に対応した３つのキャップ４１と、吸引チューブ（図示省略）を介して３つのキャップ４１に接続されたイジェクター（図示省略）と、を有している。吸引装置３６は、各キャップ４１を機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５に密接させ、イジェクターにより吸引を行うことで、吐出ノズル２１の目詰まり等による吐出不良を解消する。
【００２５】
ワイピング装置３７は、ノズル面２５に当接するワイピングシート４２と、ワイピングシート４２を繰り出すと共に巻き取るシート送り機構４３（図６参照）と、を有している。ワイピング装置３７は、ワイピングシート４２を吐出ノズル２１のノズル面２５に押し当て、吐出ノズル２１をＸＹテーブル５２によりＸ軸方向に前後させることで、吸引処理後の機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を払拭する。
【００２６】
ヘッド検査装置３３は、１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５１を有し、機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル５２と、供給チューブ（図示省略）を介して機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給する機能液供給ユニット５３と、主に吐出された機能液の飛行曲がりや飛行速度を検査する飛行検査ユニット５４と、吐出された機能液の吐出重量を測定する重量測定ユニット５５と、ガラス基板６４を載置するターゲットステージ５６と、を備えている。機能液供給ユニット５３は、ＸＹテーブル５２に付設され、飛行検査ユニット５４、重量測定ユニット５５およびターゲットステージ５６は、ＸＹテーブル５２によりＸ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３２上に並べて配設されている。
【００２７】
ヘッド検査装置３３により機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する場合は、機能液供給ユニット５３から機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給しつつ、ＸＹテーブル５２により機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて、飛行検査ユニット５４、重量測定ユニット５５およびターゲットステージ５６にそれぞれ臨ませて、各検査を行う。
【００２８】
機能液供給ユニット５３は、Ｒ・Ｇ・Ｂ色の機能液をそれぞれ貯留する３つの機能液タンク６１を有しており、各機能液タンク６１は、機能液滴吐出ヘッド１より上方に配設され、セットした機能液滴吐出ヘッド１に応じて選択的に使用される。このため、機能液は、自然水頭により各機能液タンク６１から各供給チューブを介して機能液滴吐出ヘッド１へ供給される。
【００２９】
飛行検査ユニット５４は、パルス光源であるパルスレーザを有する照明部６５と、照明部６５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６６と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液を受ける機能液受け部６７と、を備えている。飛行速度の測定や飛行曲がりの検査を行う場合、照明部６５と顕微鏡カメラ６６を駆動させた状態で機能液を吐出する。吐出された機能液は、照明部６５と顕微鏡カメラ６６との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部６７に着弾する。そして、飛行検査ユニット５４により高速度撮影された撮影結果に基づいて、飛行速度が計測されると共に、飛行曲がりがあるか否か、また吐出抜けがあるか否かを検査する。
【００３０】
ターゲットステージ５６は、体積測定用のガラス基板６４を載置するものである。ここに載置したガラス基板６４に対して、機能液滴吐出ヘッド１により検査吐出を実施して、複数の着弾ドットをガラス基板６４に形成する。そして、ガラス基板６４は、着弾した液滴を自然乾燥させた後、別体の体積測定装置（図示省略）に移送され、着弾ドットの個々の吐出量（体積）を測定する。
【００３１】
図５に示すように、重量測定ユニット５５は、電子天秤で構成されており、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液を受ける試料受容部７１と、試料受容部７１内の機能液の重量を測定する天秤本体７２と、を備えている。重量測定ユニット５５により機能液の吐出重量を測定する場合は、試料受容部７１にノズル列２２単位で数万発の機能液を吐出し、天秤本体７２によりその機能液の吐出重量を測定する。なお、ここで測定した吐出重量に基づいて、適正駆動電圧が決定する。この適正駆動電圧は、重量測定後の検査吐出や描画吐出の基準となる電圧である。
【００３２】
試料受容部７１は、受容した機能液を溜める受容容器７３と、受容容器７３の上部に受容容器７３を閉塞（閉蓋）するように設けた吸収材７４とを有しており、天秤本体７２に着脱自在に設けられている。吸収材７４は、機能液滴吐出ヘッド１からの測定吐出を受けるものであり、吸収材７４で受けた機能液は、その下部に配設された受容容器７３に滴下して、受容容器７３に溜まるようになっている。
【００３３】
図６に示すように、制御装置７は、各種ドライバを有する駆動部８１と、各部に接続され、吐出検査装置３１全体の制御を行う制御部８２と、を備えている。駆動部８１には、機能液滴吐出ヘッド１を制御するヘッドドライバ８３と、ＸＹテーブル５２を駆動させるヘッド移動ドライバ８４と、ワイピング装置３７のワイピングシート４２をシート送りするシート送りドライバ８５と、吸引装置３６のキャップ４１をノズル面２５に対して昇降させるキャップドライバ８６と、が備えられている。
【００３４】
制御部８２には、各手段を接続するためのインタフェース９１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ＲＡＭ９２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ＲＯＭ９３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ハードディスク９４と、ＲＯＭ９３やハードディスク９４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ＣＰＵ９５と、これらを互いに接続するバス９６と、が備えられている。
【００３５】
そして、制御部８２は、各部からの各種データを、インタフェース９１を介して入力すると共に、ハードディスク９４に記憶された（または、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等により順次読み出される）プログラムに従ってＣＰＵ９５に演算処理させ、その処理結果を、駆動部８１（各種ドライバ）を介して各部に出力する。これにより、吐出検査装置３１全体が制御され、各種処理が行われる。
【００３６】
ここで、図７を参照して、本吐出検査装置３１における機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査について説明する。なお、この吐出検査は、機能液滴吐出ヘッド１が、ヘッドホルダ５１に予めセットされている状態にて行われるものとする。
【００３７】
図７に示すように、まず、制御部８２は、機能液滴吐出ヘッド１、および機能液滴吐出ヘッド１に接続した供給チューブ内に機能液を充填する初期充填工程を実施する（Ｓ１）。すなわち、ＸＹテーブル５２により、機能液滴吐出ヘッド１を吸引装置３６に臨ませて、吸引装置３６により機能液滴吐出ヘッド１を吸引し、機能液を充填する。その後、機能液滴吐出ヘッド１を駆動して、ウォームアップ（機能液滴吐出ヘッド１の温度上昇）を実施すると共に、機能液滴吐出ヘッド１をワイピング装置３７に臨ませてワイピング装置３７により、ノズル面２５を拭き取って初期充填を終了する。
【００３８】
初期充填が終了したら、トリートメントフラッシング工程を実施する（Ｓ２）。すなわち、機能液滴吐出ヘッド１を重量測定ユニット５５に臨ませて、予備吐出を実施する。これにより、クリーニング後に、機能液が一定量捨て吐出されるため、一定量吐出した状態から検査を行うことができる。例えば、クリーニング後の初期段階では、異常吐出が発現せず、一定量吐出すると異常吐出が発現する場合があり、トリートメントフラッシングを実施することで、このような検査不備を防止することができる。
【００３９】
次に、機能液滴吐出ヘッド１を飛行検査ユニット５４に臨ませて、各有効吐出ノズル２４の飛行速度の測定工程を実施する（Ｓ３）。吐出された機能液滴を、飛行検査ユニット５４により高速度撮影し、その撮影結果に基づいて、飛行速度を計測する。かかる際、飛行曲がり、吐出抜け、および異常吐出の検査も同時に行い、これらの検査により機能液滴吐出ヘッド１が不良と判断された場合、本動作を終了する。
【００４０】
その後、機能液滴吐出ヘッド１を重量測定ユニット５５に臨ませて、吐出重量の重量測定工程を実施する（Ｓ４）。重量測定工程では、ノズル列２２単位で吐出駆動を実施し、ノズル列２２単位での吐出重量を測定する。この測定結果に基づいて、ノズル列２２単位で、検査吐出に用いる適正駆動電圧を決定する（駆動電圧決定工程）。具体的には、目標吐出重量を吐出するための、およその電圧値があり、各ノズル列２２において、その電圧値に前後する２つの電圧値で、重量測定を実施する。その後、当該測定結果（２つの電圧値での各吐出重量）に基づいて、電圧値と吐出重量との一次関数を求め、目標吐出重量をその一次関数に代入することで、目標吐出量に対する電圧値を算出する。ここで求めた電圧値を適正駆動電圧として決定する。
【００４１】
次に、機能液滴吐出ヘッド１をターゲットステージ５６に臨ませて、ターゲットステージ５６上のガラス基板６４に対し検査吐出工程を実施する（Ｓ５）。これにより、ガラス基板６４上に複数の着弾ドットが形成される。
【００４２】
最後に、機能液滴吐出ヘッド１を吸引装置３６に臨ませて、機能液滴吐出ヘッド１をキャップ４１によってキャッピングを実施する（Ｓ６）。これにより、機能液滴吐出ヘッド１の保湿状態が維持され、本動作を終了する。
【００４３】
次に、図８および図９を参照して、重量測定工程（Ｓ４）の詳細について説明する。図８に示すように、まず、制御部８２は、ＸＹテーブル５２により、機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動させて、機能液滴吐出ヘッド１の第１ノズル列２２ａを、試料受容部７１の吸収材７４上（吸収材７４の中心位置）に臨ませる（Ｓ１１）（図９（ａ）参照）。第１ノズル列２２ａを吸収材７４上に臨ませたら、予備吐出工程（予備吐出工程および予備吐出動作）を実施する（Ｓ１２）（図９（ｂ）参照）。予備吐出工程では、全ノズル列２２の有効吐出ノズル２４を吐出駆動して、吸収材７４（試料受容部７１）に対し、予備吐出を実施する。当該予備吐出では、吸収材７４（吸収材７４の中心位置）の直上の雰囲気が、揮発した溶媒により飽和雰囲気となるように、全ノズル列２２の有効吐出ノズル２４を連続して吐出駆動する。なお、かかる際、第１ノズル列２２ａ内の有効吐出ノズル２４のみ、吐出駆動する構成であっても良い。また、飽和雰囲気を効率良く形成すべく、第１ノズル列２２ａおよび第２ノズル列２２ｂで、測定吐出を行う位置（吸収材７４の中心位置）を挟み込むような位置に機能液滴吐出ヘッド１を移動し、両ノズル列２２ａ,２２ｂの有効吐出ノズル２４を吐出駆動するようにしても良い。
【００４４】
予備吐出工程が終了したら、第１ノズル列２２ａの測定吐出である第１測定吐出工程（測定吐出工程および測定吐出動作）を実施する（Ｓ１３）（図９（ｃ）参照）。第１測定吐出工程では、第１ノズル列２２ａ内の有効吐出ノズル２４を吐出駆動（数万発、機能液を吐出する）して、吸収材７４に対し、測定吐出を実施する。これにより、受容容器７３内に第１測定吐出工程で吐出した機能液が溜まる。その後、天秤本体７２により、第１測定吐出工程で吐出された機能液の重量を測定する第１吐出重量測定工程（吐出重量測定工程および吐出重量測定動作）を実施する（Ｓ１４）。第１吐出重量測定工程では、第１測定吐出工程の前後における試料受容部７１（受容容器７３）の重量の差分を測定し、それを、第１測定吐出工程で吐出された機能液滴の吐出重量として取得する。
【００４５】
第１ノズル列２２ａの吐出重量測定が終了したら、今度は、第２ノズル列２２ｂの吐出重量を測定すべく、ＸＹテーブル５２により機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動して、第２ノズル列２２ｂを吸収材７４上（吸収材７４の中心位置）に臨ませる（Ｓ１５）（図９（ｄ）参照）。第２ノズル列２２ｂを吸収材７４上に臨ませたら、第２ノズル列２２ｂの測定吐出である第２測定吐出工程（測定吐出工程および測定吐出動作）を実施する（Ｓ１６）（図９（ｅ）参照）。第２測定吐出工程では、第２ノズル列２２ｂ内の有効吐出ノズル２４を吐出駆動（数万発、機能液を吐出する）して、吸収材７４に対し、測定吐出を実施する。この結果、受容容器７３内に第２測定吐出工程で吐出した機能液が溜まる。その後、天秤本体７２により、第２測定吐出工程で吐出された機能液滴の吐出重量を測定する第２吐出重量測定工程（重量測定工程および重量測定動作）を実施する（Ｓ１７）。第２吐出重量測定工程では、第２測定吐出工程の前後における試料受容部７１（受容容器７３）の重量の差分を測定し、それを、第２測定吐出工程で吐出された機能液滴の吐出重量として取得する。
【００４６】
以上のような構成によれば、測定吐出の実施に先立って、試料受容部７１に予備吐出を実施すると、吐出した機能液の溶媒が気化（揮発）して、試料受容部７１の上部の雰囲気が加湿雰囲気（飽和雰囲気）となる。これにより、測定吐出を実施した際には、加湿雰囲気によって、試料受容部７１上の機能液の溶媒が気化しにくくなるため、気化に依存した測定結果のバラツキを抑えることができる。特に、試料受容部７１の上部の雰囲気が、飽和雰囲気となるように、予備吐出を行うことで、溶媒の気化を更に抑えることができる。
【００４７】
また、重量測定ユニット５５が、受容容器７３と、受容容器７３の上部に受容容器７３を閉塞するように設けた吸収材７４と、を有する構成であることにより、予備吐出によって、吸収材７４が湿った状態と成るため、測定吐出を実施した際に、湿った吸収材７４によって、受容容器７３内の機能液が気化することを抑えることができる。特に、吸収材７４が受容容器７３の上部に設けられているため、機能液滴吐出ヘッド１を吸収材７４に近づけて測定吐出することができ、飛行中の機能液からの溶媒の気化を抑制することができる。また、吸収材７４が、機能液滴吐出ヘッド１からの機能液を受けると、その機能液が吸収材７４から滴下し、受容容器７３に溜まるため、吸収材７４が飽和状態になることがなく、吸収材７４が吸収不能になることを抑えることができる。
【００４８】
さらに、機能液滴吐出ヘッド１が複数のノズル列２２を有する構成において、予備吐出を実施した後、ノズル列２２ごとに測定吐出および重量測定を繰り返すことにより、複数のノズル列２２において、同一の条件（加湿雰囲気）で測定を行うことができる。
【００４９】
またさらに、精度良く吐出重量を測定することができる吐出重量測定方法による測定結果を用いて、適正駆動電圧を決定することにより、適正駆動電圧を適切に決定することができる。
【００５０】
ここで図１０を参照して、上記検査後の機能液滴吐出ヘッド１を用いた液滴吐出装置２０１について説明する。この液滴吐出装置２０１は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッド１を用い、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。
【００５１】
図１０に示すように、液滴吐出装置２０１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース２０２上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２０３と、複数本の支柱２０４を介してＸ軸テーブル２０３を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース２０５上に配設され、主走査方向（Ｘ軸方向）に直交した副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル２０６と、Ｙ軸テーブル２０６に移動自在に吊設され、複数個（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１が個々にキャリッジに搭載された１０個のキャリッジユニット２０７と、複数個の機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・機能回復処理を行うメンテナンス機構２０８と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置２０１は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ機構２０９と、チャンバ機構２０９を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給する機能液供給機構２１０と、液滴吐出装置２０１の各構成要素を制御する制御コンピュータ（図示省略）と、を備えている。液滴吐出装置２０１は、Ｘ軸テーブル２０３およびＹ軸テーブル２０６の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド１を吐出駆動させることにより、機能液供給機構２１０から供給された３色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。
【００５２】
制御コンピュータは、各機能液滴吐出ヘッド１に対し、吐出検査装置３１で決定した適正駆動電圧に基づいて、当該機能液滴吐出ヘッド１の適正駆動電圧を設定する（適正駆動電圧設定手段）。制御コンピュータは、ワークＷの描画に際し、設定した適正駆動電圧によって、各機能液滴吐出ヘッド１の吐出制御を行う（駆動制御手段）。
【００５３】
このように、適正駆動電圧を適切に決定することができる駆動電圧決定方法により、決定した適正駆動電圧を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、搭載前の機能液滴吐出ヘッド１を検査する吐出検査装置３１に、本発明の機能液滴吐出ヘッド１の吐出重量測定方法を適用したが、液滴吐出装置２０１に設けられ、液滴吐出装置２０１に搭載した機能液滴吐出ヘッド１の吐出重量を測定する吐出重量測定機構に、本発明の機能液滴吐出ヘッド１の吐出重量測定方法を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図２】機能液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】ポンプ部の部分分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる吐出検査装置を模式的に示した平面図である。
【図５】重量測定ユニット廻りを模式的に示した断面図である。
【図６】吐出検査装置の主制御系のブロック図である。
【図７】吐出検査装置の吐出検査を示したフローチャートである。
【図８】重量測定工程について示したフローチャートである。
【図９】重量測定工程について示した説明図である。
【図１０】液滴吐出装置を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：機能液滴吐出ヘッド、 ７：制御装置、 ３１：吐出検査装置、 ５５：重量測定ユニット、 ７１：試料受容部、 ７３：受容容器、 ７４：吸収材、 ２０１：液滴吐出装置、 Ｗ：ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を、電子天秤を用いて測定する液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出検査装置として、液滴吐出ヘッドの機能液吐出重量をノズル列単位で測定するものが知られている（特許文献１参照）。この吐出検査装置は、液滴吐出ヘッドからの機能液を受容する試料受容部を有すると共に、受容した液滴の重量を測定する電子天秤と、液滴吐出ヘッドの予備吐出（捨て吐出）を受けるフラッシングボックスと、を備えている。
【特許文献１】特開２００８−２３３８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記フラッシングボックスは、重量測定に先立ち、機能液の吐出状態を安定させるための予備吐出を受けるために用いられている。すなわち、フラッシングボックスに捨て吐出を行った後、電子天秤で重量測定を行う構成を有している。
しかしながら、このような重量測定方法では、安定した測定吐出を実施することは可能になるものの、試料受容部に測定吐出を行うと、その瞬間から試料受容部に受容した液滴の気化（揮発）が始まるため、液滴吐出ヘッドの吐出重量を精度良く測定することができないという問題があった。特に、複数のノズル列を有する液滴吐出ヘッドでは、最初に重量測定を行ったノズル列と、その次以降に重量測定を行ったノズル列との間で、周囲雰囲気の変化による測定結果のバラツキが生じる。
【０００４】
本発明は、液滴吐出ヘッドの吐出重量を精度良く測定することができる液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法は、揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を、電子天秤を用いて測定する液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法であって、電子天秤の試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出工程と、予備吐出工程の後、試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出工程と、測定吐出工程の後、測定吐出により試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、予備吐出工程では、試料受容部の直上の雰囲気が、揮発した溶媒により飽和雰囲気となるように、予備吐出を実施することが好ましい。
【０００７】
本発明の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置は、インクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を測定する吐出重量測定装置であって、揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドから吐出された機能液を受容する試料受容部を有すると共に、受容した液滴の重量を測定する電子天秤と、液滴吐出ヘッドおよび電子天秤を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出動作と、予備吐出動作の後、試料受容部に対し、液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出動作と、測定吐出動作の後、電子天秤によって、測定吐出により試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定動作と、を実行させることを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、測定吐出の実施に先立って、試料受容部に予備吐出を実施すると、吐出した機能液の溶媒が気化（揮発）して、試料受容部の上部の雰囲気が加湿雰囲気（飽和雰囲気）となる。これにより、測定吐出を実施した際には、加湿雰囲気によって、試料受容部上の機能液の溶媒が気化しにくくなるため、気化に依存した測定結果のバラツキを抑えることができる。特に、試料受容部の上部の雰囲気が、飽和雰囲気となるように、予備吐出を行うことで、測定吐出された溶媒の気化を更に抑えることができる。
【０００９】
上記の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法において、試料受容部は、受容した機能液を溜める受容容器と、受容容器の上部に受容容器を閉塞するように設けた吸収材と、を有し、予備吐出工程および測定吐出工程では、吸収材に対し予備吐出および測定吐出をそれぞれ実施することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、予備吐出によって、吸収材が湿った状態と成るため、測定吐出を実施した際に、湿った吸収材によって、受容容器内の機能液が気化することを抑えることができる。特に、吸収材が受容容器の上部に設けられているため、液滴吐出ヘッドを吸収材に近づけて測定吐出することができ、飛行中の機能液からの溶媒の気化を抑制することができる。また、吸収材が、液滴吐出ヘッドからの機能液を受けると、その機能液が吸収材から滴下し、受容容器に溜まるため、吸収材が飽和状態になることがなく、吸収材が吸収不能になることを抑えることができる。
【００１１】
この場合、液滴吐出ヘッドは、複数の吐出ノズルを列設して成る複数のノズル列を有し、予備吐出工程の後、ノズル列毎に、測定吐出工程および重量測定工程を繰り返すことが好ましい。
【００１２】
単に、ノズル列毎に測定吐出および重量測定を繰り返すと、最初のノズル列を測定する際のみ、試料受容部の上部が加湿雰囲気となっていないため、複数のノズル列において、同一の条件で測定を行うことができないという問題がある。
上記の構成によれば、予備吐出を実施した後、ノズル列毎に測定吐出および重量測定を繰り返すことで、最初のノズル列を測定する際にも、受容容器の上部が加湿雰囲気となる。これにより、複数のノズル列において、同一の条件で測定を行うことができる。
【００１３】
本発明の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法は、上記の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法による測定結果に基づいて、液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程を、備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、精度良く吐出重量を測定することができる吐出重量測定方法による測定結果を用いて、適正駆動電圧を決定することにより、適正駆動電圧を適切に決定することができる。
【００１５】
本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、液滴吐出ヘッドから機能液を吐出してワークに描画を行う液滴吐出装置であって、上記の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法によって決定された適正駆動電圧に基づいて、液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、設定した適正駆動電圧に基づいて、液滴吐出ヘッドを吐出駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、適正駆動電圧を適切に決定することができる駆動電圧決定方法により、決定した適正駆動電圧を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。
【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、本発明の一実施形態に係る吐出重量測定方法を適用した機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置（吐出重量測定装置）について説明する。この吐出検査装置は、キャリッジに搭載する前の機能液滴吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）の単体検査を行うものであり、１の機能液滴吐出ヘッドに対し、吐出の有無を判定する吐出検査をはじめ、飛行検査、飛行速度、吐出量測定等を実施する。そこで先ず、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。なお、検査吐出および描画吐出に用いる機能液として、揮発性の高い溶媒を含む機能液を用いる。
【００１８】
図１ないし図３に示すように、機能液滴吐出ヘッド１は、いわゆるピエゾ方式を採用したいわゆる２連のインクジェットヘッド（インクジェット方式の液滴吐出ヘッド）であり、２連の接続針５を有する機能液導入部２と、機能液導入部２に連なる２連のヘッド基板３と、ヘッド基板３の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体４と、を備えている（図１（ａ）参照）。
【００１９】
機能液導入部２は、一対の接続針５を有しており、配管アダプタ（図示省略）を介して機能液供給ユニット５３（図４参照）から機能液の供給を受けるようになっている。ヘッド基板３には、２連のコネクタ６，６が設けられており、各コネクタ６はフレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して吐出検査装置３１の制御装置７（図６参照）に接続されている。そして、この制御装置７から出力された駆動波形が各コネクタ６を介して各圧電素子（ピエゾ素子）１７に印加されることで、各吐出ノズル２１から機能液が吐出される。
【００２０】
図２および図３に示すように、ヘッド本体４は、圧電素子１７等で構成される２連のポンプ部１１と、複数の吐出ノズル２１が形成されたノズル面２５を有するノズルプレート１２と、を有している。各ポンプ部１１は、吐出ノズル２１の数に対応する圧電素子１７を収容した機構部１３と、機能液を貯留する貯留部１４と、から構成されている。貯留部１４は、圧電素子１７の数に対応し、機能液を一時的に貯めるキャビティ１５と、各キャビティ１５に供給する機能液を溜めると共に上記の機能液導入部２に連通する共通室１６と、から構成されている。機能液供給ユニット５３から供給された機能液は、機能液導入部２を介して共通室１６に流れ込む。そして、圧電素子１７に電圧を印加して変形させることで、キャビティ１５の体積変化を利用して共通室１６からキャビティ１５に機能液を導入すると共に、吐出ノズル２１から機能液を吐出する。
【００２１】
ノズルプレート１２は、キャビティ１５に貯留された機能液を吐出する吐出ノズル２１が多数形成されている。多数の吐出ノズル２１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２２（以下、第１ノズル列２２ａおよび第２ノズル列２２ｂと記載）を構成しており、各ノズル列２２は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル２１で構成されている（図１（ｂ）参照）。この場合、１８０個の吐出ノズル２１のうち、両外端に位置する各１０個の吐出ノズル２１は、無効吐出ノズル２３であり、実際の描画には使用しない。そのため、吐出検査では、無効吐出ノズル２３（計２０個）を除く有効吐出ノズル２４（計１６０個）について吐出検査を実施する。
【００２２】
次に、図４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３１について説明する。吐出検査装置３１は、機台３２と、機台３２上に載置され、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査するヘッド検査装置３３と、同様に機台３２上に載置され、機能液滴吐出ヘッド１の機能維持および回復を行うメンテナンス装置３４と、を有しておりチャンバ３５内に収容されている。また、チャンバ３５外には、制御装置（制御手段）７（図６参照）が備えられており、機能液滴吐出ヘッド１、ヘッド検査装置３３およびメンテナンス装置３４を統括的に制御する。吐出検査装置３１は、機能液滴吐出ヘッド１を１つずつ検査すべく、メンテナンス装置３４により機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・回復を行いながら、ヘッド検査装置３３により機能液を吐出して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する。
【００２３】
メンテナンス装置３４は、吐出ノズル２１における機能液の増粘や目詰まりによる吐出不良を解消する吸引装置３６と、吸引装置３６と並ぶように配設され、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を払拭するワイピング装置３７と、を有している。
【００２４】
吸引装置３６は、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５に密接すると共に、Ｒ・Ｇ・Ｂ色に対応した３つのキャップ４１と、吸引チューブ（図示省略）を介して３つのキャップ４１に接続されたイジェクター（図示省略）と、を有している。吸引装置３６は、各キャップ４１を機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５に密接させ、イジェクターにより吸引を行うことで、吐出ノズル２１の目詰まり等による吐出不良を解消する。
【００２５】
ワイピング装置３７は、ノズル面２５に当接するワイピングシート４２と、ワイピングシート４２を繰り出すと共に巻き取るシート送り機構４３（図６参照）と、を有している。ワイピング装置３７は、ワイピングシート４２を吐出ノズル２１のノズル面２５に押し当て、吐出ノズル２１をＸＹテーブル５２によりＸ軸方向に前後させることで、吸引処理後の機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を払拭する。
【００２６】
ヘッド検査装置３３は、１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５１を有し、機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル５２と、供給チューブ（図示省略）を介して機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給する機能液供給ユニット５３と、主に吐出された機能液の飛行曲がりや飛行速度を検査する飛行検査ユニット５４と、吐出された機能液の吐出重量を測定する重量測定ユニット５５と、ガラス基板６４を載置するターゲットステージ５６と、を備えている。機能液供給ユニット５３は、ＸＹテーブル５２に付設され、飛行検査ユニット５４、重量測定ユニット５５およびターゲットステージ５６は、ＸＹテーブル５２によりＸ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３２上に並べて配設されている。
【００２７】
ヘッド検査装置３３により機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する場合は、機能液供給ユニット５３から機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給しつつ、ＸＹテーブル５２により機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて、飛行検査ユニット５４、重量測定ユニット５５およびターゲットステージ５６にそれぞれ臨ませて、各検査を行う。
【００２８】
機能液供給ユニット５３は、Ｒ・Ｇ・Ｂ色の機能液をそれぞれ貯留する３つの機能液タンク６１を有しており、各機能液タンク６１は、機能液滴吐出ヘッド１より上方に配設され、セットした機能液滴吐出ヘッド１に応じて選択的に使用される。このため、機能液は、自然水頭により各機能液タンク６１から各供給チューブを介して機能液滴吐出ヘッド１へ供給される。
【００２９】
飛行検査ユニット５４は、パルス光源であるパルスレーザを有する照明部６５と、照明部６５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６６と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液を受ける機能液受け部６７と、を備えている。飛行速度の測定や飛行曲がりの検査を行う場合、照明部６５と顕微鏡カメラ６６を駆動させた状態で機能液を吐出する。吐出された機能液は、照明部６５と顕微鏡カメラ６６との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部６７に着弾する。そして、飛行検査ユニット５４により高速度撮影された撮影結果に基づいて、飛行速度が計測されると共に、飛行曲がりがあるか否か、また吐出抜けがあるか否かを検査する。
【００３０】
ターゲットステージ５６は、体積測定用のガラス基板６４を載置するものである。ここに載置したガラス基板６４に対して、機能液滴吐出ヘッド１により検査吐出を実施して、複数の着弾ドットをガラス基板６４に形成する。そして、ガラス基板６４は、着弾した液滴を自然乾燥させた後、別体の体積測定装置（図示省略）に移送され、着弾ドットの個々の吐出量（体積）を測定する。
【００３１】
図５に示すように、重量測定ユニット５５は、電子天秤で構成されており、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液を受ける試料受容部７１と、試料受容部７１内の機能液の重量を測定する天秤本体７２と、を備えている。重量測定ユニット５５により機能液の吐出重量を測定する場合は、試料受容部７１にノズル列２２単位で数万発の機能液を吐出し、天秤本体７２によりその機能液の吐出重量を測定する。なお、ここで測定した吐出重量に基づいて、適正駆動電圧が決定する。この適正駆動電圧は、重量測定後の検査吐出や描画吐出の基準となる電圧である。
【００３２】
試料受容部７１は、受容した機能液を溜める受容容器７３と、受容容器７３の上部に受容容器７３を閉塞（閉蓋）するように設けた吸収材７４とを有しており、天秤本体７２に着脱自在に設けられている。吸収材７４は、機能液滴吐出ヘッド１からの測定吐出を受けるものであり、吸収材７４で受けた機能液は、その下部に配設された受容容器７３に滴下して、受容容器７３に溜まるようになっている。
【００３３】
図６に示すように、制御装置７は、各種ドライバを有する駆動部８１と、各部に接続され、吐出検査装置３１全体の制御を行う制御部８２と、を備えている。駆動部８１には、機能液滴吐出ヘッド１を制御するヘッドドライバ８３と、ＸＹテーブル５２を駆動させるヘッド移動ドライバ８４と、ワイピング装置３７のワイピングシート４２をシート送りするシート送りドライバ８５と、吸引装置３６のキャップ４１をノズル面２５に対して昇降させるキャップドライバ８６と、が備えられている。
【００３４】
制御部８２には、各手段を接続するためのインタフェース９１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ＲＡＭ９２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ＲＯＭ９３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ハードディスク９４と、ＲＯＭ９３やハードディスク９４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ＣＰＵ９５と、これらを互いに接続するバス９６と、が備えられている。
【００３５】
そして、制御部８２は、各部からの各種データを、インタフェース９１を介して入力すると共に、ハードディスク９４に記憶された（または、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等により順次読み出される）プログラムに従ってＣＰＵ９５に演算処理させ、その処理結果を、駆動部８１（各種ドライバ）を介して各部に出力する。これにより、吐出検査装置３１全体が制御され、各種処理が行われる。
【００３６】
ここで、図７を参照して、本吐出検査装置３１における機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査について説明する。なお、この吐出検査は、機能液滴吐出ヘッド１が、ヘッドホルダ５１に予めセットされている状態にて行われるものとする。
【００３７】
図７に示すように、まず、制御部８２は、機能液滴吐出ヘッド１、および機能液滴吐出ヘッド１に接続した供給チューブ内に機能液を充填する初期充填工程を実施する（Ｓ１）。すなわち、ＸＹテーブル５２により、機能液滴吐出ヘッド１を吸引装置３６に臨ませて、吸引装置３６により機能液滴吐出ヘッド１を吸引し、機能液を充填する。その後、機能液滴吐出ヘッド１を駆動して、ウォームアップ（機能液滴吐出ヘッド１の温度上昇）を実施すると共に、機能液滴吐出ヘッド１をワイピング装置３７に臨ませてワイピング装置３７により、ノズル面２５を拭き取って初期充填を終了する。
【００３８】
初期充填が終了したら、トリートメントフラッシング工程を実施する（Ｓ２）。すなわち、機能液滴吐出ヘッド１を重量測定ユニット５５に臨ませて、予備吐出を実施する。これにより、クリーニング後に、機能液が一定量捨て吐出されるため、一定量吐出した状態から検査を行うことができる。例えば、クリーニング後の初期段階では、異常吐出が発現せず、一定量吐出すると異常吐出が発現する場合があり、トリートメントフラッシングを実施することで、このような検査不備を防止することができる。
【００３９】
次に、機能液滴吐出ヘッド１を飛行検査ユニット５４に臨ませて、各有効吐出ノズル２４の飛行速度の測定工程を実施する（Ｓ３）。吐出された機能液滴を、飛行検査ユニット５４により高速度撮影し、その撮影結果に基づいて、飛行速度を計測する。かかる際、飛行曲がり、吐出抜け、および異常吐出の検査も同時に行い、これらの検査により機能液滴吐出ヘッド１が不良と判断された場合、本動作を終了する。
【００４０】
その後、機能液滴吐出ヘッド１を重量測定ユニット５５に臨ませて、吐出重量の重量測定工程を実施する（Ｓ４）。重量測定工程では、ノズル列２２単位で吐出駆動を実施し、ノズル列２２単位での吐出重量を測定する。この測定結果に基づいて、ノズル列２２単位で、検査吐出に用いる適正駆動電圧を決定する（駆動電圧決定工程）。具体的には、目標吐出重量を吐出するための、およその電圧値があり、各ノズル列２２において、その電圧値に前後する２つの電圧値で、重量測定を実施する。その後、当該測定結果（２つの電圧値での各吐出重量）に基づいて、電圧値と吐出重量との一次関数を求め、目標吐出重量をその一次関数に代入することで、目標吐出量に対する電圧値を算出する。ここで求めた電圧値を適正駆動電圧として決定する。
【００４１】
次に、機能液滴吐出ヘッド１をターゲットステージ５６に臨ませて、ターゲットステージ５６上のガラス基板６４に対し検査吐出工程を実施する（Ｓ５）。これにより、ガラス基板６４上に複数の着弾ドットが形成される。
【００４２】
最後に、機能液滴吐出ヘッド１を吸引装置３６に臨ませて、機能液滴吐出ヘッド１をキャップ４１によってキャッピングを実施する（Ｓ６）。これにより、機能液滴吐出ヘッド１の保湿状態が維持され、本動作を終了する。
【００４３】
次に、図８および図９を参照して、重量測定工程（Ｓ４）の詳細について説明する。図８に示すように、まず、制御部８２は、ＸＹテーブル５２により、機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動させて、機能液滴吐出ヘッド１の第１ノズル列２２ａを、試料受容部７１の吸収材７４上（吸収材７４の中心位置）に臨ませる（Ｓ１１）（図９（ａ）参照）。第１ノズル列２２ａを吸収材７４上に臨ませたら、予備吐出工程（予備吐出工程および予備吐出動作）を実施する（Ｓ１２）（図９（ｂ）参照）。予備吐出工程では、全ノズル列２２の有効吐出ノズル２４を吐出駆動して、吸収材７４（試料受容部７１）に対し、予備吐出を実施する。当該予備吐出では、吸収材７４（吸収材７４の中心位置）の直上の雰囲気が、揮発した溶媒により飽和雰囲気となるように、全ノズル列２２の有効吐出ノズル２４を連続して吐出駆動する。なお、かかる際、第１ノズル列２２ａ内の有効吐出ノズル２４のみ、吐出駆動する構成であっても良い。また、飽和雰囲気を効率良く形成すべく、第１ノズル列２２ａおよび第２ノズル列２２ｂで、測定吐出を行う位置（吸収材７４の中心位置）を挟み込むような位置に機能液滴吐出ヘッド１を移動し、両ノズル列２２ａ,２２ｂの有効吐出ノズル２４を吐出駆動するようにしても良い。
【００４４】
予備吐出工程が終了したら、第１ノズル列２２ａの測定吐出である第１測定吐出工程（測定吐出工程および測定吐出動作）を実施する（Ｓ１３）（図９（ｃ）参照）。第１測定吐出工程では、第１ノズル列２２ａ内の有効吐出ノズル２４を吐出駆動（数万発、機能液を吐出する）して、吸収材７４に対し、測定吐出を実施する。これにより、受容容器７３内に第１測定吐出工程で吐出した機能液が溜まる。その後、天秤本体７２により、第１測定吐出工程で吐出された機能液の重量を測定する第１吐出重量測定工程（吐出重量測定工程および吐出重量測定動作）を実施する（Ｓ１４）。第１吐出重量測定工程では、第１測定吐出工程の前後における試料受容部７１（受容容器７３）の重量の差分を測定し、それを、第１測定吐出工程で吐出された機能液滴の吐出重量として取得する。
【００４５】
第１ノズル列２２ａの吐出重量測定が終了したら、今度は、第２ノズル列２２ｂの吐出重量を測定すべく、ＸＹテーブル５２により機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動して、第２ノズル列２２ｂを吸収材７４上（吸収材７４の中心位置）に臨ませる（Ｓ１５）（図９（ｄ）参照）。第２ノズル列２２ｂを吸収材７４上に臨ませたら、第２ノズル列２２ｂの測定吐出である第２測定吐出工程（測定吐出工程および測定吐出動作）を実施する（Ｓ１６）（図９（ｅ）参照）。第２測定吐出工程では、第２ノズル列２２ｂ内の有効吐出ノズル２４を吐出駆動（数万発、機能液を吐出する）して、吸収材７４に対し、測定吐出を実施する。この結果、受容容器７３内に第２測定吐出工程で吐出した機能液が溜まる。その後、天秤本体７２により、第２測定吐出工程で吐出された機能液滴の吐出重量を測定する第２吐出重量測定工程（重量測定工程および重量測定動作）を実施する（Ｓ１７）。第２吐出重量測定工程では、第２測定吐出工程の前後における試料受容部７１（受容容器７３）の重量の差分を測定し、それを、第２測定吐出工程で吐出された機能液滴の吐出重量として取得する。
【００４６】
以上のような構成によれば、測定吐出の実施に先立って、試料受容部７１に予備吐出を実施すると、吐出した機能液の溶媒が気化（揮発）して、試料受容部７１の上部の雰囲気が加湿雰囲気（飽和雰囲気）となる。これにより、測定吐出を実施した際には、加湿雰囲気によって、試料受容部７１上の機能液の溶媒が気化しにくくなるため、気化に依存した測定結果のバラツキを抑えることができる。特に、試料受容部７１の上部の雰囲気が、飽和雰囲気となるように、予備吐出を行うことで、溶媒の気化を更に抑えることができる。
【００４７】
また、重量測定ユニット５５が、受容容器７３と、受容容器７３の上部に受容容器７３を閉塞するように設けた吸収材７４と、を有する構成であることにより、予備吐出によって、吸収材７４が湿った状態と成るため、測定吐出を実施した際に、湿った吸収材７４によって、受容容器７３内の機能液が気化することを抑えることができる。特に、吸収材７４が受容容器７３の上部に設けられているため、機能液滴吐出ヘッド１を吸収材７４に近づけて測定吐出することができ、飛行中の機能液からの溶媒の気化を抑制することができる。また、吸収材７４が、機能液滴吐出ヘッド１からの機能液を受けると、その機能液が吸収材７４から滴下し、受容容器７３に溜まるため、吸収材７４が飽和状態になることがなく、吸収材７４が吸収不能になることを抑えることができる。
【００４８】
さらに、機能液滴吐出ヘッド１が複数のノズル列２２を有する構成において、予備吐出を実施した後、ノズル列２２ごとに測定吐出および重量測定を繰り返すことにより、複数のノズル列２２において、同一の条件（加湿雰囲気）で測定を行うことができる。
【００４９】
またさらに、精度良く吐出重量を測定することができる吐出重量測定方法による測定結果を用いて、適正駆動電圧を決定することにより、適正駆動電圧を適切に決定することができる。
【００５０】
ここで図１０を参照して、上記検査後の機能液滴吐出ヘッド１を用いた液滴吐出装置２０１について説明する。この液滴吐出装置２０１は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッド１を用い、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。
【００５１】
図１０に示すように、液滴吐出装置２０１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース２０２上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２０３と、複数本の支柱２０４を介してＸ軸テーブル２０３を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース２０５上に配設され、主走査方向（Ｘ軸方向）に直交した副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸テーブル２０６と、Ｙ軸テーブル２０６に移動自在に吊設され、複数個（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１が個々にキャリッジに搭載された１０個のキャリッジユニット２０７と、複数個の機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・機能回復処理を行うメンテナンス機構２０８と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置２０１は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ機構２０９と、チャンバ機構２０９を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給する機能液供給機構２１０と、液滴吐出装置２０１の各構成要素を制御する制御コンピュータ（図示省略）と、を備えている。液滴吐出装置２０１は、Ｘ軸テーブル２０３およびＹ軸テーブル２０６の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド１を吐出駆動させることにより、機能液供給機構２１０から供給された３色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。
【００５２】
制御コンピュータは、各機能液滴吐出ヘッド１に対し、吐出検査装置３１で決定した適正駆動電圧に基づいて、当該機能液滴吐出ヘッド１の適正駆動電圧を設定する（適正駆動電圧設定手段）。制御コンピュータは、ワークＷの描画に際し、設定した適正駆動電圧によって、各機能液滴吐出ヘッド１の吐出制御を行う（駆動制御手段）。
【００５３】
このように、適正駆動電圧を適切に決定することができる駆動電圧決定方法により、決定した適正駆動電圧を用いることで、描画処理を精度良く行うことができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、搭載前の機能液滴吐出ヘッド１を検査する吐出検査装置３１に、本発明の機能液滴吐出ヘッド１の吐出重量測定方法を適用したが、液滴吐出装置２０１に設けられ、液滴吐出装置２０１に搭載した機能液滴吐出ヘッド１の吐出重量を測定する吐出重量測定機構に、本発明の機能液滴吐出ヘッド１の吐出重量測定方法を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。
【図２】機能液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】ポンプ部の部分分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる吐出検査装置を模式的に示した平面図である。
【図５】重量測定ユニット廻りを模式的に示した断面図である。
【図６】吐出検査装置の主制御系のブロック図である。
【図７】吐出検査装置の吐出検査を示したフローチャートである。
【図８】重量測定工程について示したフローチャートである。
【図９】重量測定工程について示した説明図である。
【図１０】液滴吐出装置を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：機能液滴吐出ヘッド、 ７：制御装置、 ３１：吐出検査装置、 ５５：重量測定ユニット、 ７１：試料受容部、 ７３：受容容器、 ７４：吸収材、 ２０１：液滴吐出装置、 Ｗ：ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を、電子天秤を用いて測定する液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法であって、
前記電子天秤の試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出工程と、
前記予備吐出工程の後、前記試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出工程と、
前記測定吐出工程の後、前記測定吐出により前記試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項２】
前記予備吐出工程では、前記試料受容部の直上の雰囲気が、揮発した前記溶媒により飽和雰囲気となるように、前記予備吐出を実施することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項３】
前記試料受容部は、受容した機能液を溜める受容容器と、前記受容容器の上部に前記受容容器を閉塞するように設けた吸収材と、を有し、
前記予備吐出工程および前記測定吐出工程では、前記吸収材に対し前記予備吐出および前記測定吐出をそれぞれ実施することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項４】
前記液滴吐出ヘッドは、複数の吐出ノズルを列設して成る複数のノズル列を有し、
前記予備吐出工程の後、前記ノズル列毎に、前記測定吐出工程および前記重量測定工程を繰り返す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液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法による測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程を、備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、前記液滴吐出ヘッドから機能液を吐出して前記ワークに描画を行う液滴吐出装置であって、
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法によって決定された適正駆動電圧に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、
設定した前記適正駆動電圧に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを吐出駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
インクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を測定する吐出重量測定装置であって、
揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出する前記液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドから吐出された機能液を受容する試料受容部を有すると共に、受容した液滴の重量を測定する電子天秤と、
前記液滴吐出ヘッドおよび前記電子天秤を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出動作と、
前記予備吐出動作の後、前記試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出動作と、
前記測定吐出動作の後、前記電子天秤によって、前記測定吐出により前記試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定動作と、を実行させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置。
【請求項１】
揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出するインクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を、電子天秤を用いて測定する液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法であって、
前記電子天秤の試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出工程と、
前記予備吐出工程の後、前記試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出工程と、
前記測定吐出工程の後、前記測定吐出により前記試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項２】
前記予備吐出工程では、前記試料受容部の直上の雰囲気が、揮発した前記溶媒により飽和雰囲気となるように、前記予備吐出を実施することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項３】
前記試料受容部は、受容した機能液を溜める受容容器と、前記受容容器の上部に前記受容容器を閉塞するように設けた吸収材と、を有し、
前記予備吐出工程および前記測定吐出工程では、前記吸収材に対し前記予備吐出および前記測定吐出をそれぞれ実施することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項４】
前記液滴吐出ヘッドは、複数の吐出ノズルを列設して成る複数のノズル列を有し、
前記予備吐出工程の後、前記ノズル列毎に、前記測定吐出工程および前記重量測定工程を繰り返す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液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出重量測定方法による測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程を、備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法。
【請求項６】
前記液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、前記液滴吐出ヘッドから機能液を吐出して前記ワークに描画を行う液滴吐出装置であって、
請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法によって決定された適正駆動電圧に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、
設定した前記適正駆動電圧に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを吐出駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
インクジェット方式の液滴吐出ヘッドにおける吐出重量を測定する吐出重量測定装置であって、
揮発性の高い溶媒を含む機能液を吐出する前記液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドから吐出された機能液を受容する試料受容部を有すると共に、受容した液滴の重量を測定する電子天秤と、
前記液滴吐出ヘッドおよび前記電子天秤を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの予備吐出を実施する予備吐出動作と、
前記予備吐出動作の後、前記試料受容部に対し、前記液滴吐出ヘッドの測定吐出を実施する測定吐出動作と、
前記測定吐出動作の後、前記電子天秤によって、前記測定吐出により前記試料受容部が受容した機能液の重量を測定する重量測定動作と、を実行させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出重量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１１９９８９（Ｐ２０１０−１１９９８９Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９８０３５（Ｐ２００８−２９８０３５）
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【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３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【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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