JP2005066401A - Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device - Google Patents

Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP2005066401A
JP2005066401A JP2003209048A JP2003209048A JP2005066401A JP 2005066401 A JP2005066401 A JP 2005066401A JP 2003209048 A JP2003209048 A JP 2003209048A JP 2003209048 A JP2003209048 A JP 2003209048A JP 2005066401 A JP2005066401 A JP 2005066401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
droplet
piezoelectric vibrator
unit
predetermined position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003209048A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Kamiyama
信明 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2003209048A priority Critical patent/JP2005066401A/en
Publication of JP2005066401A publication Critical patent/JP2005066401A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet discharge apparatus capable of accurately and stably performing liquid droplet weighing. <P>SOLUTION: The liquid droplet discharge apparatus for drawing on a drawing object by discharging liquid droplets through a discharge head 103 is equipped with the following: a detection means composed of a piezoelectric vibrator 106 having electrodes 110a, 110b on both sides of it; a position deducing means which deduces a prescribed position, whereto liquid droplets are attached, on the electrode 110b and which calculates the transfer amount of transferring at least either the discharge head or the piezoelectric vibrator to the deduced prescribed position; a transfer means which transfers, based on the transfer amount, at least either the discharge head or the piezoelectric vibrator to the deduced prescribed position; an oscillating means which oscillates the piezoelectric vibrator by applying vibration voltage to the electrodes; and a liquid droplet weighing means which detects the change of resonance frequency of the piezoelectric vibrator between before and after the attachment of liquid droplets discharged from the discharge head to the electrodes and which, based on the detected change of resonance frequency of the piezoelectric vibrator, measures the weight of liquid droplets attached to the electrodes. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴吐出装置、特に、吐出ヘッドから吐出される液滴の重量を正確に測定可能な液滴吐出装置、電気光学装置、電気光学装置の製造方法及び電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、液晶表示装置のカラーフィルタ、配向膜等の成膜に液滴吐出装置が利用されている。また、液滴吐出装置は、これ以外にも工業上の各種の分野で利用されている。液滴吐出装置は、吐出ヘッドと呼ばれる液滴吐出機構を有している。この吐出ヘッドには、規則的に複数のノズルが形成されている。液滴吐出装置では、これらのノズルから吐出材料の液滴を吐出することにより、何等かの製品の構成要素となる基板上に吐出材料からなるパターンの描画を行う。吐出ヘッドから吐出される液滴の重量を測定する装置としては、例えば、以下の微小液滴重量装置が公知である(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
同装置は、振動板と圧電素子を貼り合わせた圧電振動体にヒータを設け、圧電振動体にホットメルトインク(固形材料を溶かして液体にしたインク)が付着しても剥離も蒸発もしない温度に圧電振動体をコントロールした状態で、ホットメルトインクジェットを吹き付ける。ホットメルトインクが付着すると、圧電振動体の電気機械的結合係数が変わり、その付着重量に比例して圧電素子のインピーダンスが変化する。そのインピーダンスの変化量から付着重量を算出する。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−248250号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者の実験によれば、液滴が圧電振動子の電極に付着する場合、電極内の付着する位置によって、液滴の重量測定値が大きくばらつくことが分かった。即ち、実際の液滴は同じ重量である場合であっても、液滴が電極の重心位置に付着した場合の重量よりも、電極の重心位置から離れた位置に付着した場合の重量の方が小さな値として測定されるという知見が得られた。
更に、圧電振動子の製造ばらつきや、圧電振動子の装置への取付けばらつきなどによっても、電極内における液滴の付着位置にずれが生じ、それが液滴重量の正確な測定の妨げとなっていることも、本発明者の実験によって分かった。
これに対し、上記の従来装置では、液滴重量を測定するに際して振動板上に液滴を付着する点しか示されておらず、上記の電極内の付着位置のばらつきと測定精度に関する事項が何ら示されていない。
【0006】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、正確で安定した液滴重量測定が可能な液滴吐出装置、同液滴吐出装置を使用した電気光学装置の製造方法、同電気光学装置の製造方法を使用して製造した電気光学装置、及び同電気光学装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、吐出ヘッドから液滴を吐出して描画対象物に描画する液滴吐出装置において、両面に電極を有する圧電振動子からなる検出手段と、前記電極上における液滴を付着させるべき所定位置を割出し、当該割出した所定位置に前記吐出ヘッド又は前記圧電振動子の少なくともいずれか一方を移動させるための移動量を演算する位置割出し手段と、当該移動量に基づき、前記吐出ヘッド又は前記圧電振動子の少なくともいずれか一方を、当該割出した所定位置に移動させる移動手段と、前記電極に振動電圧を印加して前記圧電振動子を振動させる発振手段と、前記吐出ヘッドから吐出される液滴が前記電極に付着する前後での前記圧電振動子の共振周波数の変化を検出し、当該検出した圧電振動子の共振周波数の変化に基づいて、当該電極に付着した液滴の重量を測定する液滴重量測定手段と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置を提供することができる。
【0008】
この構成を成すことで、位置割出し手段により、電極上における液滴を付着させるべき所定位置を割出すことができる。また、割出された所定位置のデータを基に移動量が演算される。そして、演算された移動量分だけ、液滴を吐出するヘッドまたは圧電振動子の少なくともいずれか一方が移動する。その結果、電極上の所定位置に液滴が吐出される位置にヘッドが位置することになり、所定位置に液滴を付着することができる。よって、電極上の付着位置のばらつきが改善される。また、圧電振動子の製造ばらつき及び装置への組立てばらつきによる付着位置のばらつきも解消される。従って、安定した一定の液滴重量測定値を得ることが可能となる。
【0009】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記位置割出し手段は前記電極を撮像するための撮像手段と、撮像した画像から、前記所定位置を割出し、当該割出すことが望ましい。これにより、所定位置のアライメント(位置合せ)が簡単にできることになる。
【0010】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記所定位置は、前記電極の重心点上であることが望ましい。電極の重心点上に液滴が付着すると、圧電振動子の共振周波数が最も下がる。すなわち、電極の重心点に液滴が付着すると、液滴の付着前後での圧電振動子の共振周波数の変化量が最大になる。最も感度(圧電振動子の共振周波数変化のし易さの度合い)が良い電極の重心点上に液滴を付着させることで、最も正確な信頼性の高い液滴重量測定が可能となる。例えば、円形状の電極の場合だと、電極の厚さは一定として、重心点である電極の中心点上が最も感度が良いため、円形状の重心点(中心点)上を所定位置とすることで、最も正確な信頼性の高い液滴重量測定が可能となる。
【0011】
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、上記本発明の液滴吐出装置を使用することを特徴としている。
【0012】
また、本発明に係る電気光学装置は、上記本発明の電気光学装置の製造方法を使用して製造されたことを特徴としている。
【0013】
液滴吐出装置を用いることにより、カラーフィルタ用材料、金属配線用材料、マイクロレンズアレイ用材料、フォトレジスト用材料、エレクトロルミネセンス用材料、生体物質材料などの様々な液状材料を正確な液滴重量で基板上に吐出形成することができる。よって、高品質で様々な電気光学装置が製造可能となった。
【0014】
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の電気光学装置を備えたことを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明にかかる液滴吐出装置の好適な実施の形態を説明する。
【0016】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る液滴吐出装置を、[液滴吐出装置の全体構成]、[吐出ヘッド]、[QCMセンサ]、[液滴重量の測定原理]、[位置割出し部]、[液滴重量の測定フロー]の順に説明する。
【0017】
[液滴吐出装置の全体構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係る液滴吐出装置100の全体の概略構成を示す図である。本実施の形態の液滴吐出装置100は、主として、制御部101と、ヘッドキャリッジ102と、吐出ヘッド103R,103G,103Bと、インクタンク104R、104G、104Bと、ステージ105と、水晶振動子106を含むQCM(Quartz−Crystal Microbalance)センサと、計測部107と、表示部108と、位置割出し部140と、センサキャリッジ143を備えて構成されている。
【0018】
制御部101は、CPU(Central Processing Unit)、ROM、RAMなどからなり、液滴吐出装置100全体を制御する。具体的には、制御部101は、ステージ105上に載置された基板等の対象物Wに吐出ヘッド103R、103G、103Bで描画する動作の制御や、吐出ヘッド103R、103G、103Bから吐出される液滴の重量を測定する動作の制御、及び電極110bへの液滴の付着位置の割出し動作の制御などを行う。ヘッドキャリッジ102は、制御部101の制御に従って、吐出ヘッド103R、103G、103Bを主走査方向(X軸方向)に搬送する。吐出ヘッド103R、103G、103Bは、ヘッドキャリッジ102に担持されてヘッドキャリッジ102とともに移動し、制御部101から入力される駆動信号に応じて、そのノズルから液滴を吐出する。
【0019】
インクタンク104R、104G、104Bは、R,G,Bのインクが充填されており、吐出ヘッド103R、103G、103BにR,G,Bのインクをそれぞれ供給する。ステージ105は、基板等の描画対象物Wが載置され、制御部101の制御に従って駆動機構(図示略)により副走査方向(Y軸方向)に搬送する。水晶振動子106は、水晶110と当該水晶110の両面に形成された第1の電極110aおよび第2の電極110bとで構成されている。この水晶振動子106は、吐出ヘッド103R、103G、103Bから吐出される液滴の重量を測定する場合に使用される。計測部107は、水晶振動子106の第1の電極110aに振動電圧を印加して、その第2の電極110bから出力される電流に基づいて、第2の電極110bに付着した液滴の重量を測定し、測定結果を制御部101に出力する。
位置割出し部140は、CCDカメラを搭載した撮像部141と、位置演算部142を備え、アライメント(位置決め)を行う。位置割出し部140は、制御部101の制御に従って、第2の電極110bにおける液滴の付着位置を割出し、その割出し結果に基づいて、吐出ヘッド103R、103G、103B及び水晶振動子106の少なくともいずれか一方の移動量を演算し、その演算結果を制御部101に出力する。
センサキャリッジ143は、制御部101の制御に従って、水晶振動子106を副走査方向(Y軸方向)に搬送する。表示部108は、例えば、LCDモニターからなり、制御部101の制御に従って、液滴の重量の測定結果などを表示する。
【0020】
[吐出ヘッド]
図2は、図1の吐出ヘッド103Rの詳細な構成を示す図である。吐出ヘッド103Rは、図2に示す如く、圧力室121と、ピエゾ素子122と、ノズル123とを備えて構成されている。圧力室121は、インクタンク104R内と連通し、インクタンク104Rから供給された赤色インクを一時的に貯える。ピエゾ素子122は、周知のように電圧を印加すると、結晶構造が歪んで極めて高速に電気−機械エネルギの変換を行う素子である。ピエゾ素子122は、制御部101から供給される駆動信号に応じて、圧力室121の内面を変形させ、圧力室121内の赤色インクを増減圧する。吐出ヘッド103Rにおいては、このピエゾ素子122による赤色インクの増減圧に応じて、ノズル123から赤色インクを液滴IPとして吐出する。
【0021】
吐出ヘッド103Gは、吐出ヘッド103Rと同様な構成をしており、制御部101から供給される駆動信号に応じて、インクタンク104Gから供給を受けた緑色インクを液滴として吐出する。同様に吐出ヘッド103Bも、制御部101から供給される駆動信号に応じて、インクタンク104Bから供給を受けた青色インクを液滴として吐出する。この実施形態においては、説明の便宜上、赤色インク、緑色インクおよび青色インクは、それらの液体としての性質(例えば温度に応じた粘度特性など)が略同一に揃えられており、同一条件下では、同様な流体的挙動を示すものとする。したがって、仮に液滴吐出にかかる条件が全く同一であれば、いずれのインクを用いた場合であっても、同量の液滴にて吐出される。なお、以降の説明においては、吐出ヘッド103R、103G、103Bの各々を特に区別する必要のない場合には、吐出ヘッド103と記載し、同様に、インクタンク104R、104G、104Bの各々を特に区別する必要のない場合には、インクタンク104と記載する。
【0022】
[QCMセンサ]
図3は、図1の水晶振動子106の構成を示す平面図である。水晶110は、略正方形状を呈し、その両面に、一対の電極110a、110bが略対向した状態で取り付けられている。一対の電極110a、110bは、AuやPtの金属で構成することができる。また、絶縁体131は、導電性を有する支持体133a、133bによって、水晶110を振動自在に保持する。支持体133aは、電極110aと導通すると共に、絶縁体131に固定された端子132aと導通している。同様に、支持体133bは、電極110bと導通すると共に、絶縁体131に固定された端子132bと導通している。また、同図において、PEは電極110bの略中心位置を示している。
【0023】
図4は、水晶振動子106の等価回路を示している。水晶振動子106は、電気的には、図4に示すように、抵抗R1と、コンデンサC1およびCoと、コイルL1とで構成される電気回路と等価である。ここで、並列容量であるCoは、水晶振動子106の両面に設けられた電極110a、110aによって生成される容量成分の等価電極容量である。水晶振動子106は、電気的な固有周波数を有しており、水晶110の両側に設けた電極110a、110bを電源に接続すると、回路は固有周波数で発振を開始し、水晶振動子106も発振周波数と同じ周波数で振動する。発振する周波数は、主に、結晶の成長軸に対して水晶110を切り出した角度と、水晶110の厚さとによって定まり、また、水晶110の振動形態は薄板を切り出した角度によって決定される。QCMでは、通常、ATカットと呼ばれる所定の角度で切り出された水晶110が用いられており、ATカットされた水晶110の振動形態は、厚みすべり振動、すなわち水晶110の表面と裏面とが、水晶110の厚み方向と直角方向に、互いにずれるように振動する形態となる。
【0024】
水晶振動子106は、自身に作用する外力が一定であれば、一定の共振周波数にて振動するが、電極110bに液滴が付着して外力が変化すると、その変化量に応じて共振周波数が変化するという特性を有している。換言すると、電極110bに液滴が付着すると、水晶振動子106は、その液滴の重量および粘度に応じた共振周波数にて振動するという特性を有している。また、水晶振動子106は、電極110bに液体が付着すると、付着した液体の粘度に応じて、その共振抵抗値が変化するという特性を有している。後述するように、計測部107は、これらの水晶振動子106の特性を利用して、液滴の重量および粘度を算出する。
【0025】
[液滴重量の測定原理]
図5は、図1の計測部107の概念図を示している。本実施の形態の計測部107は、外部発振方式を使用している。図5において、計測部107では、水晶振動子106の一方の電極110aに、発振器150で(振動電圧発生部111に対応)振動電圧Vinを印加して水晶振動子106を励起する。RF電圧形151(測定部112に対応)は、励起された水晶振動子106の他方の電極110bから流れる電流Iq=(Vq/RL)を測定する。これにより、印加した振動電圧と水晶振動子106を流れる電流の関係からその周波数に対する水晶振動子106の電気的なインピーダンスを求めることができる。インピーダンスは、共振周波数付近で大きく変化する。そこで、計測部107では、印加する振動電圧の周波数を掃引しながらインピーダンスを測定し、そのインピーダンスが最小となる周波数を求める。この周波数が直列共振周波数(fs)であり、このときの抵抗成分が共振抵抗となる。
【0026】
図6は、水晶振動子106の共振周波数を測定する場合に使用される帰還型の自励式発振方式(従来方式)の概念図を示している。本実施の形態の外部発振方式を、図6に示す帰還型の自励式発振方式と比較して説明する。図6において、帰還型の自励式発振方式では、水晶振動子106を含む発振回路を共振状態としておき、電極に液滴が付着したことによって変化する共振周波数を周波数カウンタ160で計測する。そして、測定した共振周波数に基づいて、水晶振動子106の電極面に付着した物質の重量を測定する。しかしながら、上述したように、水晶振動子106の共振周波数は付着した物質の粘弾性によっても変化する。このため、粘弾性的な特性を併せ持った物質が付着した場合、どちらかの影響によって変化したのか判別することができない。他方、共振抵抗は、主に粘弾性に比例することが知られている。本実施の形態の計測部107では、共振周波数と共振抵抗の両者を測定して、その変化が重量に起因するものか、粘弾性に起因するものかを判別している。
【0027】
図7は、水晶振動子106のアドミッタンス線図を示している。上記図4の等価回路で表される水晶振動子のインピーダンスについて、周波数特性を測定し、これをX軸にG(コンダクタンス)、Y軸にB(サセプタンス)成分を取ったインピーダンス平面上にプロットしたものである。同図に示すように、等価電極容量Coの影響によって、曲線は、全体がB軸上をωCo分ずれてしまう。帰還型の自励式発振方式の共振点は、位相ずれが「0」になる点、すなわち、B成分が「0」になる点であるので、同図ではfrで示している。Coのために共振点は、本来の水晶振動子の共振点であるfs(直列共振周波数)からfr(一般的に共振周波数と言う場合はfrを言う)にずれてしまう。
【0028】
ここで、重量と周波数の比例関係はあくまでもfsについて成立する。したがって、frを基準とした帰還型の自励式発振方式では、重量と周波数の関係に誤差が生じる。具体的には、同図の(a)に示すように、負荷が小さくGが大きいうち(共振抵抗Rが小さいうち)は、円の半径が大きいためfsとfrの値にはあまり差がない。これに対して、同図の(b)に示すように、負荷が増えてGが極端に小さく(Rが大きく)なると、両者はずれで大きくなる。このため、frを共振周波数として測定する帰還型の自励式発振方式では、負荷が増えるにしたがって直線性が悪化する。これに対して、本実施の形態のような外部発振方式でfsを測定する方式では、このような直線性の劣化は生じない。
【0029】
さらに、負荷が増えて、同図の(c)のようになると、fr点が消えてしまうため、従来の帰還型の自励発振方式では発振することができなくなる。これに対して、本実施の形態の外部発振方式では、fsを測定するため等価電極容量Coの影響がない。したがって、この場合でも共振点を見つけ出すことが可能となる。すなわち、本実施の形態の外部発振方式では、帰還型の自励発振方式に比して、重負荷での測定が可能となる。また、帰還型の自励発信方式では、発振の安定と精度の両方を得るためには使用する周波数に応じて発振回路をチューニングする必要がある。このため、同じ発振回路で広範な発振周波数に対応することが困難である。これに対して、本実施の形態の外部発振方式では、水晶振動子106を振動させる振動電圧を外部で生成するため、広範な周波数に回路変更なしで対応可能である。
【0030】
つぎに、図1の計測部107を詳細に説明する。振動電圧発生部111は、水晶振動子106の一方の電極110aに振動電圧を印加して、水晶振動子106を振動させる。その際、振動電圧の周波数を低周波数から高周波数へと少しずつ変更して周波数の掃引を行う。測定部112は、水晶振動子106の他方の電極110bから流れる電流Iq=(Vq/RL)を測定し、印加した振動電圧と水晶振動子106を流れる電流の関係からその周波数に対する水晶振動子106の電気的なインピーダンスを算出する。そして、測定部112は、測定したインピーダンスが最小となる周波数(上述の直列共振周波数fs)を共振周波数値として算出し、このときのインピーダンスを共振抵抗値として算出する。測定部112は、算出した共振周波数値および共振抵抗値を演算部113に出力する。この場合、測定部112は、電極110bへの液滴の付着前における共振周波数fbeforeと、付着後における共振周波数fafterを演算部113に出力する。演算部113は、以下のようにして、測定部112から入力される共振周波数fbefore、fafterに基づいて、液滴の重量を算出し、また、測定部112から入力される共振抵抗に基づいて、液滴の粘度を算出する。上記のように、共振周波数fbefore、fafterに基づいて、液滴の重量を算出することができるが、共振抵抗を利用することでより精度良く液滴の重量を算出することができる。
【0031】
ここで、電極110bに付着した液滴の重量をImとし、液滴の付着前後における共振周波数の変化量Δfreqとすると、液滴の重量Imと、液滴の付着前後における共振周波数の変化量Δfreqの関係は、下式(1)のように表すことができる。
【0032】
【数1】

Figure 2005066401
【0033】
また、共振抵抗値をRとし、電極110bに付着した液滴の粘度をηとすると、これらの関係は、下式(2)で表すことができる。
【0034】
【数2】
Figure 2005066401
【0035】
演算部113は、測定部112から供給される電極110bへの液滴の付着前における共振周波数fbefore、付着後における共振周波数fafterからその変化量Δfreq=fbefore−fafterを算出した後、変化量Δfreqを上記式(1)に代入して、液滴の重量Imを算出する。また、演算部113は、測定部112から入力される電極110bに液滴の付着後の共振抵抗値Rを、上記式(2)に代入して、液滴の粘度ηを算出する。演算部113は、算出した液滴の粘度ηおよび重量Imを制御部101に出力する。
【0036】
[位置割出し部]
図8及び図9は本発明者が水晶振動子106を用いて行った実験結果をまとめた図である。この図を用いて実験結果を詳細に説明する。
図8に示すように、水晶110に取り付けられた略円形状の電極110bの中心(又は重心)(#1)と、その電極中心(#1)から略1mm離間した位置(#2〜#5)と、電極中心(#1)から略2mm離間した位置(#6〜#9)とをそれぞれ液滴重量測定ポイントに設定する(全9ポイント)。各測定ポイントに同じ重量の液滴を単独で付着させ、その付着した液滴の重量を後述するQCMセンサの液滴重量測定法に従って測定する。電極中心(#1)に付着した液滴の重力測定値を100%とした場合の各測定ポイント(#2〜#9)の重量測定値の割合(%)を図中に示す。
電極110bの中心#1の液滴重量測定値を100%とした場合、中心から略1mm離れた測定ポイント#2〜#5での液滴重量測定値の割合は、いずれも87%であった。また、中心から略2mm離れた測定ポイント#6〜#9での液滴重量測定値の割合は、いずれも38%であった。
【0037】
図9は、図8での実験結果を分かり易くするために、測定ポイント#1、#4、#5、#8、#9での液滴重量測定値の割合をグラフ上にプロットし、曲線で近似させた図である。同図において、横軸は電極中心からの距離、縦軸は電極中心#1での液滴重量測定値を100%とした時の、各測定ポイントでの液滴重量測定値の割合を示している。
同図から、電極中心#1から略1mm付近に液滴が付着した場合には、電極中心#1での重量値の87%の重量値として測定されることが分かる。また、電極中心#1から略2mm付近に液滴が付着した場合には、電極中心#1での重量値の38%の重量値として測定されることが分かる。
このように、液滴の付着位置が電極中心から離れるに従い、液滴重量の測定値が実際の液滴重量と比較して、大きく減少することが分かった。電極内で付着位置がばらつくと液滴重量測定値も大きくばらつくことが分かった。
また、最も感度(水晶振動子の共振周波数変化のし易さの度合い)の良い電極の重心点上に液滴を付着させることで、最も正確な液滴重量測定ができることが分かった。
この発明者の実験結果から、液滴重量を測定する場合に、電極への液滴付着位置のばらつきをなくすこと、及び、電極の重心位置に液滴を付着することが必要であるという知見が得られた。
【0038】
ここで、図1に示すように、液滴吐出装置100は、電極110bの所定位置に液滴を付着させるために、位置割出し部140を有している。
この位置割出し部140は、水晶振動子106を撮像するCCDカメラを有する撮像部141と、その撮像した画像データを画像処理し、電極110bの所定位置を演算し、その演算結果を示す所定位置データに基づいて、水晶振動子106及び吐出ヘッド103の少なくともいずれか一方の移動量を演算する位置演算部142を備えている。
【0039】
ここで位置割出し部140の動作について詳しく説明する。
位置割出し部140は、アライメント(位置決め)を行う。本実施の形態において、位置割出し部140は、パターンマッチングという方法を用いてアライメントを行う。
最初に、制御部101からの信号に従って、撮像部141のCCDカメラで水晶振動子106の電極110b及び水晶110周りを撮像する。次に、位置演算部142は、その撮像された画像データを白黒濃淡画像(グレー画像)に処理する。次に、この白黒濃淡画像に対して2値化処理を施す。即ち、ある閾値より明るい階調はすべて白、暗い階調はすべて黒に2分する。本実施形態では、電極110b内の液滴を付着すべき所定位置を割り出すために、まず上記画像データの中から電極110bを認識する必要がある。そのため、上記閾値は、2値化により上記画像データが、その検出されるべき電極110bと、電極110b以外の部分とに、白/黒で分かれるように設定される。位置演算部142は、認識した電極110bの形状を示す形状データに基づいて演算処理し、電極110b上の液滴を付着させる所定位置を割出す。本実施の形態では、所定位置を電極110bの重心位置として設定しているので、認識された電極110b内の重心位置を演算処理し割出すことになる。
また、位置演算部142は、吐出ヘッド103の位置、撮像部(CCDカメラ)141の位置などの初期データと、割出した所定位置のデータを併せて演算処理し、電極110bの所定位置に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103を配置するための、吐出ヘッド103及び水晶振動子106の少なくともいずれか一方の移動量を算出する。そして、位置演算部142は、その移動量を示すデータを制御部101に送る。制御部101は、その送られた移動量データに基づいて、ヘッドキャリッジ102を動作させて、吐出ヘッド103を主走査方向(X軸方向)に搬送させる。また、制御部101は、移動量データに基づいて、センサキャリッジ143を動作させて、水晶振動子106を副走査方向(Y軸方向)に搬送させる。その結果、吐出ヘッド103と水晶振動子106とを相対的に移動させることで、電極110b上の所定位置に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103を配置することができる。
【0040】
上記では、パターンマッチングを用いたアライメント法について説明したが、この他のアライメント方法として、位置合せ用マークを用いた方法を用いることができる。水晶振動子106の電極110b側の面に位置合わせ用マークを形成しておく。この位置合わせ用マークと電極110b上の所定位置との相対的位置関係は分かっている。この方法によれば、パターンマッチング法のように電極110bを認識する必要が無く、位置合わせ用マークの位置さえ認識すれば、その位置合わせ用マークとの相対的位置関係により、電極110b上の所定位置を認識することができる。
【0041】
なお、アライメントの方法も多種類あるが、本発明の、電極110b上の液滴を付着させる所定位置を割出すという目的を達成できれば、方法は問わない。
また、撮像部141は本実施の形態ではCCDカメラを用いたが、別の画像センサ付きカメラを用いても良い。
【0042】
図10は、電極の形状と、その形状における液滴を付着させるべき所定位置を例示した図である。図10(a)は、電極形状が略真円である場合を示しており、同様に、(b)は略楕円、(c)は略正方形、(e)は略長方形、(f)は略三角形、(g)は略八角形をそれぞれ示している。図10(a)〜(f)の各形状において、電極の厚さは、ほぼ一定である場合を想定している。また、重心点は(x,y)として記載している。
実施の形態1に係る電極110bの形状は、略円形状(a)であり、重心点である円形状の中心点の(h/2,h/2)部が最も感度が良く、最も正確な液滴重量測定が行えるため、所定位置(x,y)となる。
その他の電極形状の場合の所定位置(重心点)を説明すると、電極形状が略楕円形状(b)の場合は(b/2,a/2)部が最も感度が良い所定位置(x,y)となる。電極形状が略正方形(c)の場合は(h/2,h/2)部が最も感度が良い所定位置(x,y)となる。電極形状が略長方形(d)の場合は(b/2,h/2)部が最も感度が良い所定位置(x,y)となる。電極形状が略三角形(e)の場合は(b/2,h/3)部が最も感度が良い所定位置(x,y)となる。電極形状が略八方形(f)の場合は(h/2,h/2)部が最も感度が良い所定位置(x,y)となる。その他の電極形状においても、重心点が最も感度の良い所定位置となる。
このように各電極形状で最も感度の良い部分が重心点として決まるので、その位置を所定位置として、アライメントすることで、最も正確な液滴重量測定が行えることになる。
【0043】
[液滴重量の測定フロー]
図11は、図1の液滴吐出装置100の液滴重量の測定フローを例示する図である。
ここで、吐出ヘッド103は、水晶振動子106上になく待機位置にあるものとする。図11において、最初に、液滴を付着する電極110b上の中心位置(図3の地点PE及び図8の#1ポイント参照)を割出すアライメントを行うため、位置割出し部140での動作が開始する。まず、撮像部141により水晶振動子106の電極110b及び水晶110周りを撮像する(ステップ1)。次に、撮像した画像データに基づいて、位置演算部142は画像処理(2値化処理)を行い、画像上で検出すべき電極110bと電極110b以外の部分に分けて、電極110bを認識する(ステップ2)。次に、認識した電極110bの形状データを基に演算処理し、電極110b上の液滴を付着させる所定位置を割出す(ステップ3)。このステップ3では、上述した図10の(x,y)の点が所定位置として求められる。
次に、位置演算部142は、吐出ヘッド103の位置、撮像部141の位置などの初期データと、割出した所定位置(x,y)のデータを併せて演算処理し、電極110bの所定位置(x,y)に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103を配置させるための吐出ヘッド103の移動量、水晶振動子106の移動量を算出する。そして、位置演算部142は、その算出した移動量のデータを制御部101に送る(ステップ4)。
【0044】
次に、計測部107において、振動電圧発生部111は、水晶振動子106の電極110aに振動電圧を周波数掃引しながら印加する(ステップS5)。測定部112は、水晶振動子106の電極110bに流れる電流を検出してインピーダンスの変化を検出し、水晶振動子106の電極110bへの液滴の付着前の共振周波数fbeforeを算出して、演算部113に出力する(ステップS6)。なお、電極110bへの液滴の付着前の共振周波数fbeforeは、毎回測定しないで予め演算部113に記憶しておくことにしても良い。
【0045】
次に、制御部101は、位置演算部142から送られた移動量のデータを基に、ヘッドキャリッジ102を制御して吐出ヘッド103を主走査方向(X軸方向)に搬送させる(ステップS7)。同じく、制御部101は、位置演算部142から送られた移動量のデータを基に、センサキャリッジ143を制御して水晶振動子106を副走査方向(Y軸方向)に搬送させる(ステップS8)。その結果、吐出ヘッド103と水晶振動子106を相対的に移動することで、電極110bの所定位置(x,y)に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103を配置させることができる。
【0046】
なお、吐出ヘッド103及び水晶振動子106のいずれか一方が主走査方向及び副走査方向の双方に移動可能であれば、その吐出ヘッド103及び水晶振動子106のいずれか一方だけを移動させることにより、電極110bの所定位置(x,y)に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103を配置させることができる。
【0047】
続いて、制御部101は、標準駆動波形に従って、吐出ヘッド103に含まれるピエゾ素子122に駆動信号を供給して、吐出ヘッド103から電極110bの所定位置に向けて液滴を吐出させる(ステップS9)。この結果、電極110bの正確な所定位置に液滴が付着することになる。
【0048】
この後、制御部101は、ヘッドキャリッジ102を制御して吐出ヘッド103を待機位置まで搬送する(ステップS10)。
【0049】
この後、計測部107において、振動電圧発生部111は、水晶振動子106の電極110aに振動電圧を周波数掃引しながら印加する(ステップS11)。測定部112は、水晶振動子106の電極110bに流れる電流を検出してインピーダンスの変化を検出し、水晶振動子106の電極110bへの液滴の付着後の共振周波数fafterと、そのときの共振抵抗Rを算出して、演算部113に出力する(ステップS12)。
【0050】
演算部113は、共振周波数fbefore、fafterに基づいて、共振周波数の変化量Δfreq=fbefore−fafterを算出し、算出したΔfreqを上述した式(1)を用いて液滴の重量Imを算出する(ステップS13)。また、演算部113は、共振抵抗Rに基づいて、上述した式(2)を用いて液滴の粘度ηを算出する。演算部113は、算出した液滴の重量Imおよび粘度ηを制御部101に出力する。制御部101は、算出された液滴の重量Imおよび液滴の粘度ηを表示部108に表示する(ステップS14)。以上のようにして液滴重量が測定される。
【0051】
本実施の形態1の液滴吐出装置100によれば、位置割出し部140により、電極110b上において液滴を付着させるべき所定位置を割出すことができる。また割出された所定の位置データに基づいて、吐出ヘッド103及び水晶振動子106の少なくともいずれか一方の移動量が算出され、その算出結果に従って、吐出ヘッド103及び水晶振動子106の少なくともいずれか一方を移動させる。
その結果、電極110b上の所定位置に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103が配置されることになり、電極110bの所定位置に液滴を付着することができる。よって、電極110b上における液滴の付着位置のばらつきが改善される。また、水晶振動子106の製造ばらつき及び装置100への組立てばらつきによる電極110bにおける液滴の付着位置のばらつきも解消される。従って、高精度で安定した液滴の重量測定を行うことが可能となる。
【0052】
また、位置割出し部140は、撮像部141と、位置演算部142を備えているので、電極110bの所定位置に対するアライメントが簡単に行える。
【0053】
また、電極110bの重心点上に液滴を付着させた場合には、電極110bのの重心点以外の位置に液滴を付着させた場合に比べて、水晶振動子106の共振周波数が最も下がる。即ち、電極110bの重心点に液滴が付着された場合に、液滴の付着前後の共振周波数の変化量が最大となる。このように、最も高感度である電極の重心点上に液滴を付着させることで、最も正確で信頼性の高い液滴の重量測定が可能となる。例えば、円形状の電極110bの場合だと、重心点である電極の中心点上が最も感度が良いため、円形状の重心点(中心点)上を所定位置とすることで、最も正確で信頼性の高い液滴重量測定が可能となる。
また、一般に、吐出ヘッドから吐出される液滴は、周囲の環境や自重等により予想外に飛行曲がりを起こし、その結果、液滴の付着位置が当初の狙いからずれることがある。これに対し、本実施形態では、所定位置を電極110bの重心点上に設定し、かつ、その電極110bの所定位置に液滴が吐出される位置に吐出ヘッド103を配置するので、その吐出ヘッド103から吐出された液滴に飛行曲がりが起きて付着位置がずれたとしても、重心点からのズレ量は相対的に僅かなものに抑えることができる(付着位置は重心位置の近傍におさまる)。これにより、ほぼ正確な液滴重量測定が実現できる。
【0054】
(実施の形態2)
図12は、本発明の実施の形態2に係る液滴吐出装置を用いて製造された、電気光学装置であるカラーフィルタを搭載した液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。
本実施の形態2に係る液晶表示装置200は、液晶駆動用IC(図示略)、配線類(図示略)、光源280、支持体(図示略)などの付帯要素が装着されている。液晶表示装置200の構成を簡単に説明する。
液晶表示装置200は、カラーフィルタ210と、ガラス基板230と、これらの間に狭持された液晶層(図示略)と、カラーフィルタ210の上面側に付設された偏光板240と、ガラス基板230側の下面側に付設された偏光板(図示略)と、を主体として構成されている。カラーフィルタ210は透明なガラスから成る基板211を具備し、基板211の下側には、黒色感光性樹脂膜から成る隔壁212と、着色部213と、オーバーコート層214が順次形成され、オーバーコート層214の下側に液晶駆動用の電極220が形成されている。なお、実際の液晶表示装置においては、電極220の液晶層側と、画素電極260の液晶層側に、配向膜が設けられる(図示略)。
カラーフィルタ210の液晶層側に形成された液晶駆動用の電極220は、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料をオーバーコート層214の全面に形成させたものである。
【0055】
ガラス基板230上に形成された絶縁層250上には、マトリクス状に走査線270と信号線271とが形成され、走査線270と信号線271とに囲まれた領域ごとに画素電極260が設けられる。各画素電極260のコーナー部分と走査線270と信号線271との間部分にはスイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)が組み込まれており、走査線270と信号線271に対する信号の印加によってTFTはオン、またはオフの状態となって画素電極260への通電が制御されるようになっている。
【0056】
本実施の形態2のカラーフィルタ210以外にも、本発明の液滴吐出装置100を用いれば、金属配線用材料、マイクロレンズアレイ用材料、フォトレジスト用材料、エレクトロルミネセンス用材料、生体物質材料などの様々な液状材料を正確な液滴重量で基板W上に吐出形成することができる。よって、本発明の液滴吐出装置100を用いれば、高品質で様々な電気光学装置が製造可能となる。
【0057】
(実施の形態3)
図13は、本発明の実施の形態3に係る電気光学装置である液晶表示装置を備えた電子機器の一例として、携帯電話の構成を例示する斜視図である。携帯電話機300は複数の操作スイッチ310のほか、受話口311、送話口312と共に、上述した液晶表示装置200を備えるものである。
【0058】
また、携帯電話機300以外にも、本発明の液滴吐出装置を用いて製造された電気光学装置はコンピュータや、プロジェクタ、デジタルカメラ、ムービーカメラ、PDA(Personal Digital Assistant)、車載機器、複写機、オーディオ機器などの様々な電子機器の表示部として用いることができる。
【0059】
なお、本発明は、上記した実施の形態1〜実施の形態3に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形しても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。
【図2】吐出ヘッドの詳細な構成図である。
【図3】QCMセンサの構成を示す平面図である。
【図4】水晶振動子の等価回路図である。
【図5】計測部の概念図である。
【図6】帰還型の自励発振方式の概念図である。
【図7】水晶振動子のアドミッタンス線図である。
【図8】液滴付着位置の測定ポイントにおける液滴重量測定値の割合を電極上に記載した説明図である。
【図9】液滴付着位置の電極中心からの距離と液滴重量測定値の割合を曲線で近似した説明図である。
【図10】本発明の実施の形態1に係る電極の形状による、液滴を付着させる所定位置の例示図である。
【図11】本発明の実施の形態1に係る液滴吐出装置の液滴重量測定フローの例示図である。
【図12】本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の例示図である。
【図13】本発明の実施の形態3に係る液晶表示装置を備えた携帯電話機の例示図である。
【符号の説明】
100・・液滴吐出装置、101・・制御部、102・・ヘッドキャリッジ、103R、103G、103B・・吐出ヘッド、104R、104G、104B・・インクタンク、105・・ステージ、106・・水晶振動子、107・・計測部、108・・表示部、 110・・水晶、110a、110b・・電極、111・・振動電圧発生部、112・・測定部、113・・演算部、140・・位置割出し部、141・・撮像部、142・・位置演算部、143・・センサキャリッジ、200・・液晶表示装置、300・・携帯電話機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet discharge device, and more particularly to a droplet discharge device, an electro-optical device, an electro-optical device manufacturing method, and an electronic apparatus that can accurately measure the weight of a droplet discharged from a discharge head.
[0002]
[Prior art]
For example, a droplet discharge device is used for forming a color filter, an alignment film, and the like of a liquid crystal display device. In addition, the droplet discharge device is used in various industrial fields. The droplet discharge device has a droplet discharge mechanism called a discharge head. A plurality of nozzles are regularly formed in the discharge head. In a droplet discharge device, a pattern made of a discharge material is drawn on a substrate which is a component of some product by discharging a droplet of the discharge material from these nozzles. As a device for measuring the weight of droplets ejected from the ejection head, for example, the following micro droplet weight device is known (for example, see Patent Document 1).
[0003]
This device is equipped with a heater on a piezoelectric vibrating body with a diaphragm and a piezoelectric element bonded together, and does not peel off or evaporate even if hot melt ink (ink made by dissolving solid material) adheres to the piezoelectric vibrating body. A hot melt ink jet is sprayed in a state where the piezoelectric vibrator is controlled. When hot melt ink adheres, the electromechanical coupling coefficient of the piezoelectric vibrator changes, and the impedance of the piezoelectric element changes in proportion to the weight of the adhesion. The adhesion weight is calculated from the amount of change in impedance.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 7-248250 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to an experiment by the present inventor, it has been found that when a droplet adheres to the electrode of the piezoelectric vibrator, the weight measurement value of the droplet greatly varies depending on the position in the electrode. That is, even when the actual droplets have the same weight, the weight when the droplets are attached to a position away from the center of gravity of the electrode is more than the weight when the droplets are attached to the center of gravity of the electrode. The knowledge that it was measured as a small value was obtained.
In addition, due to variations in manufacturing of piezoelectric vibrators and attachment of piezoelectric vibrators to the device, the attachment position of the liquid droplets in the electrodes may be displaced, which hinders accurate measurement of the liquid drop weight. It has also been found by the inventors' experiments.
On the other hand, in the above-described conventional apparatus, only the point where the droplet adheres on the diaphragm when measuring the weight of the droplet is shown, and there is no matter about the variation in the attachment position in the electrode and the measurement accuracy. Not shown.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and a droplet discharge device capable of accurate and stable droplet weight measurement, a method of manufacturing an electro-optical device using the droplet discharge device, and the electro-optical device It is an object of the present invention to provide an electro-optical device manufactured by using the manufacturing method and an electronic apparatus including the electro-optical device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a droplet discharge device that discharges droplets from a discharge head to draw on a drawing object includes a piezoelectric vibrator having electrodes on both sides. A detection unit and a predetermined position on the electrode where a droplet should be attached are indexed, and a movement amount for moving at least one of the ejection head or the piezoelectric vibrator to the calculated predetermined position is calculated. A position indexing means; a moving means for moving at least one of the ejection head or the piezoelectric vibrator to the indexed predetermined position based on the amount of movement; An oscillation unit that vibrates the piezoelectric vibrator, and a change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator before and after the droplet ejected from the ejection head adheres to the electrode, and detects the detected pressure Based on the change in the resonance frequency of the vibrator, and drop weight measuring means for measuring the weight of the liquid droplets adhering to the electrode, further comprising a can to provide a droplet ejection apparatus characterized.
[0008]
With this configuration, it is possible to determine a predetermined position on the electrode where the droplet should be deposited by the position indexing unit. Further, the movement amount is calculated based on the data of the determined predetermined position. Then, at least one of the head that discharges the droplet and the piezoelectric vibrator moves by the calculated amount of movement. As a result, the head is positioned at a position where the droplet is ejected at a predetermined position on the electrode, and the droplet can be attached to the predetermined position. Therefore, the variation in the adhesion position on the electrode is improved. Further, the variation in the attachment position due to the manufacturing variation of the piezoelectric vibrator and the assembly variation to the apparatus is also eliminated. It is thus possible to obtain a stable and constant drop weight measurement.
[0009]
According to still another preferable aspect of the present invention, it is desirable that the position indexing unit indexes the predetermined position from an image capturing unit for capturing an image of the electrode and the captured image, and calculates the position. Thereby, alignment (positioning) of a predetermined position can be easily performed.
[0010]
According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the predetermined position is on the center of gravity of the electrode. When a droplet adheres on the center of gravity of the electrode, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is lowest. That is, when a droplet adheres to the center of gravity of the electrode, the amount of change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator before and after the droplet is adhered is maximized. By attaching the droplet on the center of gravity of the electrode having the best sensitivity (the degree of ease of changing the resonance frequency of the piezoelectric vibrator), the most accurate and reliable droplet weight measurement can be performed. For example, in the case of a circular electrode, the thickness of the electrode is constant, and the sensitivity is best on the center point of the electrode, which is the center of gravity. Therefore, the circular center of gravity (center point) is set at a predetermined position. This enables the most accurate and reliable droplet weight measurement.
[0011]
The electro-optical device manufacturing method according to the present invention is characterized by using the above-described droplet discharge device of the present invention.
[0012]
In addition, an electro-optical device according to the present invention is manufactured using the method for manufacturing an electro-optical device according to the present invention.
[0013]
By using a droplet discharge device, various liquid materials such as color filter materials, metal wiring materials, microlens array materials, photoresist materials, electroluminescence materials, and biological material materials can be accurately dropped. It can be discharged and formed on the substrate by weight. Therefore, various electro-optical devices with high quality can be manufactured.
[0014]
An electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of a droplet discharge device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0016]
(Embodiment 1)
The droplet discharge device according to the first embodiment of the present invention includes the following: [Entire configuration of droplet discharge device], [Discharge head], [QCM sensor], [Measurement principle of droplet weight], [Position indexing unit] , [Droplet Weight Measurement Flow] will be described in this order.
[0017]
[Entire configuration of droplet discharge device]
FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a droplet discharge apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The droplet discharge apparatus 100 according to the present embodiment mainly includes a control unit 101, a head carriage 102, discharge heads 103R, 103G, and 103B, ink tanks 104R, 104G, and 104B, a stage 105, and a crystal resonator 106. Including a QCM (Quartz-Crystal Microbalance) sensor, a measurement unit 107, a display unit 108, a position indexing unit 140, and a sensor carriage 143.
[0018]
The control unit 101 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM, a RAM, and the like, and controls the entire droplet discharge device 100. Specifically, the control unit 101 controls the operation of drawing with the discharge heads 103R, 103G, and 103B on the target object W such as a substrate placed on the stage 105, and is discharged from the discharge heads 103R, 103G, and 103B. Control of the operation for measuring the weight of the liquid droplets, and the operation for indexing the position where the droplets are attached to the electrode 110b. The head carriage 102 conveys the ejection heads 103R, 103G, and 103B in the main scanning direction (X-axis direction) under the control of the control unit 101. The ejection heads 103 </ b> R, 103 </ b> G, and 103 </ b> B are carried by the head carriage 102 and move together with the head carriage 102, and eject liquid droplets from the nozzles according to a drive signal input from the control unit 101.
[0019]
The ink tanks 104R, 104G, and 104B are filled with R, G, and B inks, and supply the R, G, and B inks to the ejection heads 103R, 103G, and 103B, respectively. On the stage 105, a drawing object W such as a substrate is placed and conveyed in the sub-scanning direction (Y-axis direction) by a drive mechanism (not shown) under the control of the control unit 101. The crystal resonator 106 includes a crystal 110 and a first electrode 110 a and a second electrode 110 b formed on both surfaces of the crystal 110. The crystal resonator 106 is used when measuring the weight of the droplets ejected from the ejection heads 103R, 103G, and 103B. The measurement unit 107 applies a vibration voltage to the first electrode 110a of the crystal resonator 106, and the weight of the droplet attached to the second electrode 110b based on the current output from the second electrode 110b. And the measurement result is output to the control unit 101.
The position indexing unit 140 includes an imaging unit 141 equipped with a CCD camera and a position calculating unit 142, and performs alignment (positioning). The position indexing unit 140 indexes the position where the droplet is deposited on the second electrode 110b according to the control of the control unit 101, and based on the indexing result, the ejection heads 103R, 103G, and 103B and the crystal resonator 106 are controlled. At least one of the movement amounts is calculated, and the calculation result is output to the control unit 101.
The sensor carriage 143 conveys the crystal unit 106 in the sub-scanning direction (Y-axis direction) under the control of the control unit 101. The display unit 108 is composed of, for example, an LCD monitor, and displays the measurement result of the weight of the droplets according to the control of the control unit 101.
[0020]
[Discharge head]
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the ejection head 103R in FIG. As shown in FIG. 2, the ejection head 103 </ b> R includes a pressure chamber 121, a piezo element 122, and a nozzle 123. The pressure chamber 121 communicates with the ink tank 104R and temporarily stores the red ink supplied from the ink tank 104R. As is well known, the piezo element 122 is an element that transforms electro-mechanical energy at an extremely high speed by distorting the crystal structure when a voltage is applied. The piezo element 122 deforms the inner surface of the pressure chamber 121 according to the drive signal supplied from the control unit 101, and increases or decreases the pressure of the red ink in the pressure chamber 121. In the ejection head 103R, the red ink is ejected as a droplet IP from the nozzle 123 in accordance with the pressure increase / decrease of the red ink by the piezo element 122.
[0021]
The ejection head 103G has the same configuration as the ejection head 103R, and ejects the green ink supplied from the ink tank 104G as droplets in accordance with the drive signal supplied from the control unit 101. Similarly, the ejection head 103B ejects blue ink supplied from the ink tank 104B as droplets in response to a drive signal supplied from the control unit 101. In this embodiment, for convenience of explanation, red ink, green ink, and blue ink have their liquid properties (for example, viscosity characteristics according to temperature) substantially the same, and under the same conditions, It shall exhibit similar fluid behavior. Therefore, if the conditions for droplet ejection are exactly the same, the same amount of droplets is ejected regardless of which ink is used. In the following description, when it is not necessary to distinguish each of the ejection heads 103R, 103G, and 103B, the ejection head 103 is described, and similarly, each of the ink tanks 104R, 104G, and 104B is particularly distinguished. When it is not necessary to do this, it is described as an ink tank 104.
[0022]
[QCM sensor]
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the crystal unit 106 of FIG. The crystal 110 has a substantially square shape, and a pair of electrodes 110a and 110b are attached to both surfaces thereof so as to face each other. The pair of electrodes 110a and 110b can be made of a metal such as Au or Pt. Further, the insulator 131 holds the crystal 110 in a freely oscillating manner by the conductive supports 133a and 133b. The support 133a is electrically connected to the electrode 110a and electrically connected to the terminal 132a fixed to the insulator 131. Similarly, the support 133b is electrically connected to the electrode 110b and is electrically connected to the terminal 132b fixed to the insulator 131. Moreover, in the same figure, PE has shown the approximate center position of the electrode 110b.
[0023]
FIG. 4 shows an equivalent circuit of the crystal unit 106. As shown in FIG. 4, the crystal unit 106 is electrically equivalent to an electric circuit including a resistor R1, capacitors C1 and Co, and a coil L1. Here, Co, which is a parallel capacitance, is an equivalent electrode capacitance of a capacitance component generated by the electrodes 110 a and 110 a provided on both surfaces of the crystal resonator 106. The crystal resonator 106 has an electrical natural frequency. When the electrodes 110a and 110b provided on both sides of the crystal 110 are connected to a power source, the circuit starts oscillating at the natural frequency, and the crystal resonator 106 also oscillates. Vibrates at the same frequency as the frequency. The oscillation frequency is mainly determined by the angle at which the crystal 110 is cut out with respect to the crystal growth axis and the thickness of the crystal 110, and the vibration form of the crystal 110 is determined by the angle at which the thin plate is cut out. In the QCM, a crystal 110 cut out at a predetermined angle called AT cut is usually used, and the vibration form of the AT cut crystal 110 is a thickness-shear vibration, that is, the front and back surfaces of the crystal 110 are crystal. In the direction perpendicular to the thickness direction of 110, the vibrations are caused to deviate from each other.
[0024]
If the external force acting on the crystal resonator 106 is constant, the crystal resonator 106 vibrates at a constant resonance frequency. However, when the external force changes due to the droplets adhering to the electrode 110b, the resonance frequency changes according to the amount of change. It has the property of changing. In other words, when a droplet adheres to the electrode 110b, the crystal resonator 106 has a characteristic of vibrating at a resonance frequency corresponding to the weight and viscosity of the droplet. Further, the crystal resonator 106 has a characteristic that when a liquid adheres to the electrode 110b, a resonance resistance value thereof changes according to the viscosity of the adhering liquid. As will be described later, the measurement unit 107 calculates the weight and viscosity of the droplet by using the characteristics of the crystal resonator 106.
[0025]
[Measurement principle of drop weight]
FIG. 5 shows a conceptual diagram of the measurement unit 107 of FIG. The measurement unit 107 of the present embodiment uses an external oscillation method. In FIG. 5, in the measurement unit 107, an oscillation voltage Vin (corresponding to the oscillation voltage generation unit 111) is applied to one electrode 110 a of the crystal unit 106 by an oscillator 150 to excite the crystal unit 106. The RF voltage type 151 (corresponding to the measurement unit 112) measures the current Iq = (Vq / RL) flowing from the other electrode 110b of the excited crystal unit 106. Thereby, the electrical impedance of the crystal unit 106 with respect to the frequency can be obtained from the relationship between the applied vibration voltage and the current flowing through the crystal unit 106. The impedance changes greatly near the resonance frequency. Therefore, the measurement unit 107 measures the impedance while sweeping the frequency of the applied oscillating voltage, and obtains the frequency at which the impedance is minimized. This frequency is the series resonance frequency (fs), and the resistance component at this time is the resonance resistance.
[0026]
FIG. 6 shows a conceptual diagram of a feedback type self-excited oscillation method (conventional method) used when measuring the resonance frequency of the crystal resonator 106. The external oscillation system of this embodiment will be described in comparison with the feedback self-excited oscillation system shown in FIG. In the feedback self-excited oscillation system shown in FIG. 6, the oscillation circuit including the crystal unit 106 is set in a resonance state, and the resonance frequency that changes when a droplet adheres to the electrode is measured by the frequency counter 160. Based on the measured resonance frequency, the weight of the substance attached to the electrode surface of the crystal unit 106 is measured. However, as described above, the resonance frequency of the crystal unit 106 also varies depending on the viscoelasticity of the adhered substance. For this reason, when a substance having both viscoelastic properties adheres, it cannot be determined whether the change has occurred due to either of the influences. On the other hand, it is known that resonance resistance is mainly proportional to viscoelasticity. The measurement unit 107 of the present embodiment measures both the resonance frequency and the resonance resistance to determine whether the change is due to weight or viscoelasticity.
[0027]
FIG. 7 shows an admittance diagram of the crystal unit 106. The frequency characteristics of the crystal resonator impedance represented by the equivalent circuit in FIG. 4 above were measured and plotted on an impedance plane with the G (conductance) on the X axis and the B (susceptance) component on the Y axis. Is. As shown in the figure, the entire curve is shifted on the B axis by ωCo due to the influence of the equivalent electrode capacitance Co. Since the resonance point of the feedback self-excited oscillation system is a point where the phase shift is “0”, that is, a point where the B component is “0”, it is indicated by fr in FIG. Because of Co, the resonance point shifts from fs (series resonance frequency), which is the resonance point of the original crystal resonator, to fr (generally speaking, fr is referred to as the resonance frequency).
[0028]
Here, the proportional relationship between the weight and the frequency holds true for fs. Therefore, in the feedback self-excited oscillation method based on fr, an error occurs in the relationship between weight and frequency. Specifically, as shown in (a) of the figure, when the load is small and G is large (while the resonance resistance R is small), the radius of the circle is large, so there is not much difference between the values of fs and fr. . On the other hand, as shown in (b) of the figure, when the load increases and G becomes extremely small (R becomes large), both of them become large by deviation. For this reason, in the feedback self-excited oscillation method that measures fr as the resonance frequency, linearity deteriorates as the load increases. On the other hand, in the method of measuring fs by the external oscillation method as in the present embodiment, such linearity degradation does not occur.
[0029]
Further, when the load increases and the state becomes as shown in (c) of the figure, the fr point disappears, so that the conventional feedback self-oscillation method cannot oscillate. On the other hand, in the external oscillation system according to the present embodiment, fs is measured and thus there is no influence of the equivalent electrode capacitance Co. Therefore, even in this case, the resonance point can be found. That is, the external oscillation method of the present embodiment enables measurement with a heavy load as compared with the feedback self-excited oscillation method. Further, in the feedback type self-excited transmission method, it is necessary to tune the oscillation circuit in accordance with the frequency to be used in order to obtain both stable and accurate oscillation. For this reason, it is difficult to cope with a wide range of oscillation frequencies with the same oscillation circuit. On the other hand, in the external oscillation system of the present embodiment, an oscillating voltage for oscillating the crystal resonator 106 is generated outside, so that it is possible to cope with a wide range of frequencies without changing the circuit.
[0030]
Next, the measuring unit 107 in FIG. 1 will be described in detail. The oscillating voltage generator 111 applies a oscillating voltage to one electrode 110 a of the crystal resonator 106 to vibrate the crystal resonator 106. At that time, the frequency of the oscillating voltage is changed little by little from the low frequency to the high frequency to sweep the frequency. The measuring unit 112 measures the current Iq = (Vq / RL) flowing from the other electrode 110b of the crystal resonator 106, and the crystal resonator 106 with respect to the frequency is determined from the relationship between the applied vibration voltage and the current flowing through the crystal resonator 106. The electrical impedance of is calculated. Then, the measurement unit 112 calculates a frequency (the above-described series resonance frequency fs) at which the measured impedance is minimum as the resonance frequency value, and calculates the impedance at this time as the resonance resistance value. The measurement unit 112 outputs the calculated resonance frequency value and resonance resistance value to the calculation unit 113. In this case, the measurement unit 112 outputs the resonance frequency fbefore before adhesion of the droplet to the electrode 110b and the resonance frequency after after adhesion to the calculation unit 113. The calculation unit 113 calculates the weight of the droplet based on the resonance frequencies fbefore and after input from the measurement unit 112 as described below, and based on the resonance resistance input from the measurement unit 112. Calculate the viscosity of the droplet. As described above, the weight of the droplet can be calculated based on the resonance frequencies fbefore and after, but the weight of the droplet can be calculated more accurately by using the resonance resistance.
[0031]
Here, when the weight of the droplet attached to the electrode 110b is Im, and the amount of change Δfreq of the resonance frequency before and after the attachment of the droplet, the amount of droplet Im and the amount of change Δfreq of the resonance frequency before and after the attachment of the droplet. Can be expressed as in the following formula (1).
[0032]
[Expression 1]
Figure 2005066401
[0033]
Further, when the resonance resistance value is R and the viscosity of the droplet attached to the electrode 110b is η, these relationships can be expressed by the following equation (2).
[0034]
[Expression 2]
Figure 2005066401
[0035]
The calculation unit 113 calculates the change amount Δfreq = fbefore-fafter from the resonance frequency fbefore before adhesion of the droplet to the electrode 110b supplied from the measurement unit 112 and the resonance frequency after adhesion, and then calculates the change amount Δfreq. Substituting into the above equation (1), the droplet weight Im is calculated. Further, the calculation unit 113 calculates the viscosity η of the droplet by substituting the resonance resistance value R after the droplet adheres to the electrode 110b input from the measurement unit 112 into the above equation (2). The calculation unit 113 outputs the calculated droplet viscosity η and weight Im to the control unit 101.
[0036]
[Position indexing section]
8 and 9 are diagrams summarizing the results of experiments conducted by the inventor using the crystal resonator 106. FIG. The experimental results will be described in detail using this figure.
As shown in FIG. 8, the center (or center of gravity) (# 1) of the substantially circular electrode 110b attached to the crystal 110, and the positions (# 2 to # 5) spaced from the electrode center (# 1) by about 1 mm. ) And positions (# 6 to # 9) spaced approximately 2 mm from the electrode center (# 1), respectively, are set as droplet weight measurement points (all 9 points). A droplet having the same weight is attached to each measurement point independently, and the weight of the attached droplet is measured according to a droplet weight measurement method of a QCM sensor described later. The figure shows the ratio (%) of the weight measurement value of each measurement point (# 2 to # 9) when the gravity measurement value of the droplet attached to the electrode center (# 1) is 100%.
When the droplet weight measurement value at the center # 1 of the electrode 110b is 100%, the ratio of the droplet weight measurement values at measurement points # 2 to # 5 that are approximately 1 mm away from the center is 87%. . In addition, the ratios of the droplet weight measurement values at measurement points # 6 to # 9 that were approximately 2 mm away from the center were all 38%.
[0037]
FIG. 9 is a graph in which the ratio of droplet weight measurement values at measurement points # 1, # 4, # 5, # 8, and # 9 is plotted on a graph to make the experimental results in FIG. 8 easy to understand. FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the distance from the electrode center, and the vertical axis indicates the ratio of the droplet weight measurement value at each measurement point when the droplet weight measurement value at the electrode center # 1 is 100%. Yes.
From the figure, it can be seen that when a droplet adheres in the vicinity of approximately 1 mm from the electrode center # 1, it is measured as a weight value of 87% of the weight value at the electrode center # 1. Further, it can be seen that when a droplet adheres in the vicinity of approximately 2 mm from the electrode center # 1, it is measured as a weight value of 38% of the weight value at the electrode center # 1.
As described above, it was found that the measured value of the droplet weight significantly decreased as the droplet attachment position moved away from the center of the electrode as compared with the actual droplet weight. It was found that the droplet weight measurement value varied greatly when the deposition position varied within the electrode.
In addition, it was found that the most accurate droplet weight measurement can be performed by attaching a droplet on the center of gravity of the electrode having the highest sensitivity (degree of ease of changing the resonance frequency of the crystal resonator).
From the results of this inventor's experiment, it has been found that when measuring the weight of a droplet, it is necessary to eliminate variations in the droplet attachment position on the electrode and to attach the droplet to the center of gravity of the electrode. Obtained.
[0038]
Here, as shown in FIG. 1, the droplet discharge device 100 includes a position indexing unit 140 for attaching droplets to a predetermined position of the electrode 110 b.
This position indexing unit 140 performs image processing on the imaged unit 141 having a CCD camera that images the crystal resonator 106 and the captured image data, calculates a predetermined position of the electrode 110b, and a predetermined position indicating the calculation result Based on the data, a position calculation unit 142 is provided that calculates the amount of movement of at least one of the crystal unit 106 and the ejection head 103.
[0039]
Here, the operation of the position indexing unit 140 will be described in detail.
The position indexing unit 140 performs alignment (positioning). In the present embodiment, the position indexing unit 140 performs alignment using a method called pattern matching.
First, according to a signal from the control unit 101, the CCD camera of the imaging unit 141 images the electrode 110 b of the crystal resonator 106 and the periphery of the crystal 110. Next, the position calculation unit 142 processes the captured image data into a black and white image (gray image). Next, a binarization process is performed on the black and white grayscale image. That is, all the gradations brighter than a certain threshold value are divided into white, and all the dark gradations are divided into black. In this embodiment, in order to determine a predetermined position where the droplet in the electrode 110b is to be deposited, it is necessary to first recognize the electrode 110b from the image data. Therefore, the threshold value is set so that the image data is divided into white / black for the electrode 110b to be detected and a portion other than the electrode 110b by binarization. The position calculation unit 142 performs calculation processing based on the shape data indicating the shape of the recognized electrode 110b, and determines a predetermined position where the droplet on the electrode 110b is attached. In this embodiment, since the predetermined position is set as the barycentric position of the electrode 110b, the recognized barycentric position in the electrode 110b is calculated and calculated.
In addition, the position calculation unit 142 performs calculation processing on the initial data such as the position of the ejection head 103 and the position of the imaging unit (CCD camera) 141 and the data of the determined predetermined position, and performs liquid processing on the predetermined position of the electrode 110b. The amount of movement of at least one of the ejection head 103 and the crystal resonator 106 for arranging the ejection head 103 at the position where the droplet is ejected is calculated. Then, the position calculation unit 142 sends data indicating the movement amount to the control unit 101. The control unit 101 operates the head carriage 102 based on the transferred movement amount data, and transports the ejection head 103 in the main scanning direction (X-axis direction). Further, the control unit 101 operates the sensor carriage 143 based on the movement amount data to convey the crystal unit 106 in the sub-scanning direction (Y-axis direction). As a result, by relatively moving the ejection head 103 and the crystal resonator 106, the ejection head 103 can be disposed at a position where a droplet is ejected at a predetermined position on the electrode 110b.
[0040]
In the above, the alignment method using pattern matching has been described. However, as another alignment method, a method using alignment marks can be used. An alignment mark is formed on the surface of the crystal unit 106 on the electrode 110b side. The relative positional relationship between this alignment mark and a predetermined position on the electrode 110b is known. According to this method, it is not necessary to recognize the electrode 110b as in the pattern matching method. If only the position of the alignment mark is recognized, the predetermined position on the electrode 110b is determined based on the relative positional relationship with the alignment mark. The position can be recognized.
[0041]
Although there are many types of alignment methods, any method can be used as long as it can achieve the object of the present invention to determine a predetermined position where the droplet on the electrode 110b is attached.
In addition, the imaging unit 141 uses a CCD camera in this embodiment, but another camera with an image sensor may be used.
[0042]
FIG. 10 is a diagram illustrating the shape of an electrode and a predetermined position where a droplet in that shape is to be attached. FIG. 10A shows a case where the electrode shape is a substantially perfect circle. Similarly, (b) is a substantially ellipse, (c) is a substantially square, (e) is a substantially rectangular, and (f) is a substantially round shape. Triangles and (g) indicate substantially octagons, respectively. In each shape of FIGS. 10A to 10F, it is assumed that the thickness of the electrode is substantially constant. The center of gravity is described as (x, y).
The shape of the electrode 110b according to the first embodiment is a substantially circular shape (a), and the (h / 2, h / 2) portion of the circular center point that is the center of gravity is the most sensitive and most accurate. Since the droplet weight can be measured, the predetermined position (x, y) is obtained.
The predetermined position (centroid point) in the case of other electrode shapes will be described. When the electrode shape is a substantially elliptical shape (b), the (b / 2, a / 2) portion has the most sensitive predetermined position (x, y). ) When the electrode shape is substantially square (c), the (h / 2, h / 2) portion is the predetermined position (x, y) with the highest sensitivity. When the electrode shape is substantially rectangular (d), the (b / 2, h / 2) portion is the predetermined position (x, y) with the highest sensitivity. When the electrode shape is substantially a triangle (e), the (b / 2, h / 3) portion is the predetermined position (x, y) with the highest sensitivity. When the electrode shape is substantially octagonal (f), the (h / 2, h / 2) portion is the predetermined position (x, y) with the highest sensitivity. In other electrode shapes, the center of gravity is the most sensitive predetermined position.
As described above, the most sensitive portion of each electrode shape is determined as the barycentric point, and the most accurate droplet weight measurement can be performed by aligning the position as a predetermined position.
[0043]
[Drop weight measurement flow]
FIG. 11 is a diagram illustrating a measurement flow of the droplet weight of the droplet discharge device 100 of FIG.
Here, it is assumed that the ejection head 103 is not on the crystal unit 106 but is in a standby position. In FIG. 11, first, the alignment in the position indexing unit 140 is performed in order to perform alignment for indexing the center position on the electrode 110b to which the droplet is attached (see point PE in FIG. 3 and point # 1 in FIG. 8). Start. First, the imaging unit 141 images the electrode 110b of the crystal unit 106 and the periphery of the crystal 110 (step 1). Next, the position calculation unit 142 performs image processing (binarization processing) based on the captured image data, and recognizes the electrode 110b by dividing it into portions other than the electrode 110b and the electrode 110b to be detected on the image. (Step 2). Next, calculation processing is performed based on the recognized shape data of the electrode 110b, and a predetermined position where the droplet on the electrode 110b is attached is determined (step 3). In step 3, the point (x, y) in FIG. 10 described above is obtained as a predetermined position.
Next, the position calculation unit 142 performs calculation processing on the initial data such as the position of the ejection head 103 and the position of the imaging unit 141 and the data of the determined predetermined position (x, y), and performs a predetermined process on the electrode 110b. The movement amount of the ejection head 103 and the movement amount of the crystal resonator 106 for arranging the ejection head 103 at the position where the droplet is ejected at (x, y) are calculated. Then, the position calculation unit 142 sends the calculated movement amount data to the control unit 101 (step 4).
[0044]
Next, in the measuring unit 107, the oscillating voltage generator 111 applies the oscillating voltage to the electrode 110a of the crystal resonator 106 while sweeping the frequency (step S5). The measurement unit 112 detects a current flowing through the electrode 110b of the crystal resonator 106 to detect a change in impedance, calculates a resonance frequency fbefore before the droplets adhere to the electrode 110b of the crystal resonator 106, and performs an operation. The data is output to the unit 113 (step S6). Note that the resonance frequency fbefore before the droplets adhere to the electrode 110b may be stored in advance in the calculation unit 113 without being measured each time.
[0045]
Next, the control unit 101 controls the head carriage 102 based on the movement amount data sent from the position calculation unit 142 to convey the ejection head 103 in the main scanning direction (X-axis direction) (step S7). . Similarly, the control unit 101 controls the sensor carriage 143 based on the movement amount data sent from the position calculation unit 142 to transport the crystal unit 106 in the sub-scanning direction (Y-axis direction) (step S8). . As a result, by relatively moving the ejection head 103 and the crystal resonator 106, the ejection head 103 can be disposed at a position where the droplet is ejected at a predetermined position (x, y) of the electrode 110b.
[0046]
If either one of the ejection head 103 and the crystal resonator 106 can move in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, only one of the ejection head 103 and the crystal resonator 106 is moved. The ejection head 103 can be disposed at a position where the droplet is ejected at a predetermined position (x, y) of the electrode 110b.
[0047]
Subsequently, the control unit 101 supplies a drive signal to the piezoelectric element 122 included in the discharge head 103 according to the standard drive waveform, and discharges droplets from the discharge head 103 toward a predetermined position of the electrode 110b (Step S9). ). As a result, the droplet adheres to an exact predetermined position of the electrode 110b.
[0048]
Thereafter, the control unit 101 controls the head carriage 102 to convey the ejection head 103 to the standby position (step S10).
[0049]
Thereafter, in the measurement unit 107, the vibration voltage generation unit 111 applies the vibration voltage to the electrode 110a of the crystal resonator 106 while sweeping the frequency (step S11). The measurement unit 112 detects a current flowing through the electrode 110b of the crystal resonator 106 to detect a change in impedance, and the resonance frequency after the droplet adheres to the electrode 110b of the crystal resonator 106 and the resonance at that time. The resistance R is calculated and output to the calculation unit 113 (step S12).
[0050]
The calculation unit 113 calculates the resonance frequency change amount Δfreq = fbefore−fafter based on the resonance frequencies f before and after, and calculates the weight Im of the liquid droplet using the above-described equation (1) ( Step S13). Further, the calculation unit 113 calculates the viscosity η of the droplet using the above-described equation (2) based on the resonance resistance R. The calculation unit 113 outputs the calculated droplet weight Im and viscosity η to the control unit 101. The control unit 101 displays the calculated droplet weight Im and droplet viscosity η on the display unit 108 (step S14). The droplet weight is measured as described above.
[0051]
According to the droplet discharge device 100 of the first embodiment, the position indexing unit 140 can determine a predetermined position on the electrode 110b where the droplet should be attached. Further, the movement amount of at least one of the ejection head 103 and the crystal resonator 106 is calculated based on the determined predetermined position data, and at least one of the ejection head 103 and the crystal resonator 106 is calculated according to the calculation result. Move one.
As a result, the ejection head 103 is disposed at a position where the droplet is ejected at a predetermined position on the electrode 110b, and the droplet can be attached to the predetermined position of the electrode 110b. Therefore, the variation in the adhesion position of the droplet on the electrode 110b is improved. In addition, variations in the attachment position of the droplets on the electrode 110b due to variations in manufacturing of the crystal unit 106 and assembly in the apparatus 100 are also eliminated. Accordingly, it is possible to perform highly accurate and stable droplet weight measurement.
[0052]
Further, since the position indexing unit 140 includes the imaging unit 141 and the position calculating unit 142, alignment of the electrode 110b with respect to a predetermined position can be easily performed.
[0053]
In addition, when the droplet is attached on the center of gravity of the electrode 110b, the resonance frequency of the crystal unit 106 is the lowest compared to the case where the droplet is attached to a position other than the center of gravity of the electrode 110b. . That is, when the droplet is attached to the center of gravity of the electrode 110b, the amount of change in the resonance frequency before and after the attachment of the droplet is maximized. In this way, the most accurate and reliable weight measurement of the droplet can be performed by attaching the droplet on the center of gravity of the electrode having the highest sensitivity. For example, in the case of the circular electrode 110b, the sensitivity is best on the center point of the electrode, which is the center of gravity, and therefore the most accurate and reliable by setting the circular center of gravity (center point) as a predetermined position. It is possible to perform highly accurate droplet weight measurement.
In general, the droplets ejected from the ejection head may bend unexpectedly due to the surrounding environment, dead weight, and the like, and as a result, the droplet attachment position may deviate from the initial aim. On the other hand, in this embodiment, the predetermined position is set on the center of gravity of the electrode 110b, and the discharge head 103 is disposed at the position where the droplet is discharged at the predetermined position of the electrode 110b. Even if a flight bend occurs in the droplet ejected from 103 and the attachment position shifts, the amount of deviation from the center of gravity can be suppressed to a relatively small amount (the attachment position stays in the vicinity of the center of gravity). . Thereby, almost accurate droplet weight measurement can be realized.
[0054]
(Embodiment 2)
FIG. 12 is a perspective view illustrating the configuration of a liquid crystal display device mounted with a color filter, which is an electro-optical device, manufactured using the droplet discharge device according to Embodiment 2 of the present invention.
The liquid crystal display device 200 according to the second embodiment is equipped with accessory elements such as a liquid crystal driving IC (not shown), wirings (not shown), a light source 280, a support (not shown), and the like. The configuration of the liquid crystal display device 200 will be briefly described.
The liquid crystal display device 200 includes a color filter 210, a glass substrate 230, a liquid crystal layer (not shown) sandwiched therebetween, a polarizing plate 240 attached to the upper surface side of the color filter 210, and a glass substrate 230. And a polarizing plate (not shown) attached to the lower surface side of the main body. The color filter 210 includes a substrate 211 made of transparent glass. On the lower side of the substrate 211, a partition wall 212 made of a black photosensitive resin film, a colored portion 213, and an overcoat layer 214 are sequentially formed. An electrode 220 for driving liquid crystal is formed below the layer 214. In an actual liquid crystal display device, alignment films are provided on the liquid crystal layer side of the electrode 220 and the liquid crystal layer side of the pixel electrode 260 (not shown).
The liquid crystal driving electrode 220 formed on the liquid crystal layer side of the color filter 210 is formed by forming a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) on the entire surface of the overcoat layer 214.
[0055]
Scan lines 270 and signal lines 271 are formed in a matrix on the insulating layer 250 formed over the glass substrate 230, and a pixel electrode 260 is provided for each region surrounded by the scan lines 270 and the signal lines 271. It is done. A TFT (Thin Film Transistor) as a switching element is incorporated in a corner portion of each pixel electrode 260 and a portion between the scanning line 270 and the signal line 271, and a TFT is applied by applying a signal to the scanning line 270 and the signal line 271. Is turned on or off, and the current supply to the pixel electrode 260 is controlled.
[0056]
In addition to the color filter 210 of the second embodiment, if the droplet discharge device 100 of the present invention is used, a metal wiring material, a microlens array material, a photoresist material, an electroluminescence material, and a biological material Various liquid materials such as can be discharged and formed on the substrate W with an accurate droplet weight. Therefore, by using the droplet discharge device 100 of the present invention, it is possible to manufacture various electro-optical devices with high quality.
[0057]
(Embodiment 3)
FIG. 13 is a perspective view illustrating the configuration of a mobile phone as an example of an electronic apparatus including a liquid crystal display device that is an electro-optical device according to Embodiment 3 of the invention. The mobile phone 300 is provided with the above-described liquid crystal display device 200 in addition to the plurality of operation switches 310 as well as the earpiece 311 and the mouthpiece 312.
[0058]
In addition to the mobile phone 300, electro-optical devices manufactured using the droplet discharge device of the present invention include computers, projectors, digital cameras, movie cameras, PDAs (Personal Digital Assistants), in-vehicle devices, copiers, It can be used as a display unit of various electronic devices such as audio devices.
[0059]
Note that the present invention is not limited to the above-described first to third embodiments, and can be implemented by appropriately modifying it without changing the gist of the invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire droplet discharge device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of an ejection head.
FIG. 3 is a plan view showing a configuration of a QCM sensor.
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a crystal resonator.
FIG. 5 is a conceptual diagram of a measurement unit.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a feedback self-oscillation method.
FIG. 7 is an admittance diagram of a crystal resonator.
FIG. 8 is an explanatory diagram in which the ratio of a droplet weight measurement value at a measurement point of a droplet adhesion position is described on an electrode.
FIG. 9 is an explanatory diagram approximating a distance between a droplet adhesion position from an electrode center and a ratio of a measured value of a droplet weight by a curve.
FIG. 10 is a view showing an example of a predetermined position where a droplet is attached according to the shape of the electrode according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an exemplary diagram of a droplet weight measurement flow of the droplet discharge device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an exemplary view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an exemplary diagram of a mobile phone including a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 .... Droplet discharge device, 101 ... Control unit, 102 ... Head carriage, 103R, 103G, 103B ... Discharge head, 104R, 104G, 104B ... Ink tank, 105 ... Stage, 106 ... Quartz vibration Child 107, Measurement unit 108 Display, 110, Crystal 110a, 110b Electrode 111, Vibration voltage generator 112, Measurement unit 113, Calculation unit 140, Position Indexing unit, 141... Imaging unit, 142.. Position calculation unit, 143 .. Sensor carriage, 200 .. Liquid crystal display device, 300.

Claims (6)

吐出ヘッドから液滴を吐出して描画対象物に描画する液滴吐出装置において、
両面に電極を有する圧電振動子からなる検出手段と、
前記電極上における液滴を付着させるべき所定位置を割出し、当該割出した所定位置に前記吐出ヘッド又は前記圧電振動子の少なくともいずれか一方を移動させるための移動量を演算する位置割出し手段と、
当該移動量に基づき、前記吐出ヘッド又は前記圧電振動子の少なくともいずれか一方を、前記割出した所定位置に移動させる移動手段と、
前記電極に振動電圧を印加して前記圧電振動子を振動させる発振手段と、
前記吐出ヘッドから吐出される液滴が前記電極に付着する前後での前記圧電振動子の共振周波数の変化を検出し、当該検出した圧電振動子の共振周波数の変化に基づいて、当該電極に付着した液滴の重量を測定する液滴重量測定手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
In a droplet discharge device that discharges droplets from a discharge head and draws on a drawing object,
Detection means comprising a piezoelectric vibrator having electrodes on both sides;
Position indexing means for indexing a predetermined position on the electrode where a droplet should be attached and calculating a movement amount for moving at least one of the ejection head or the piezoelectric vibrator to the indexed predetermined position When,
A moving means for moving at least one of the ejection head or the piezoelectric vibrator to the indexed predetermined position based on the amount of movement;
Oscillating means for applying a vibration voltage to the electrode to vibrate the piezoelectric vibrator;
A change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator before and after the droplet discharged from the discharge head adheres to the electrode is detected, and the change is made to the electrode based on the detected change in the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. A drop weight measuring means for measuring the weight of the dropped drop;
A droplet discharge apparatus comprising:
前記位置割出し手段は、前記電極が撮像されてなる撮像データに基づいて、前記所定位置を割出すことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the position indexing unit indexes the predetermined position based on imaging data obtained by imaging the electrode. 前記所定位置は、前記電極の重心点であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の液滴吐出装置。The droplet discharge device according to claim 1, wherein the predetermined position is a center of gravity of the electrode. 請求項1から3のいずれか1項に記載の液滴吐出装置を使用することを特徴とする電気光学装置の製造方法。An electro-optical device manufacturing method using the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3. 請求項4記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする電気光学装置。An electro-optical device manufactured using the manufacturing method according to claim 4. 請求項5記載の電気光学装置を含むことを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 5.
JP2003209048A 2003-08-27 2003-08-27 Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device Withdrawn JP2005066401A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003209048A JP2005066401A (en) 2003-08-27 2003-08-27 Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003209048A JP2005066401A (en) 2003-08-27 2003-08-27 Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005066401A true JP2005066401A (en) 2005-03-17

Family

ID=34402112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003209048A Withdrawn JP2005066401A (en) 2003-08-27 2003-08-27 Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005066401A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006112453A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-26 Shibaura Mechatronics Corporation Coating apparatus and coating method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006112453A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-26 Shibaura Mechatronics Corporation Coating apparatus and coating method
JPWO2006112453A1 (en) * 2005-04-18 2008-12-11 芝浦メカトロニクス株式会社 Coating apparatus and coating method
KR100907389B1 (en) * 2005-04-18 2009-07-10 시바우라 메카트로닉스 가부시키가이샤 Coating apparatus and coating method
JP4863999B2 (en) * 2005-04-18 2012-01-25 芝浦メカトロニクス株式会社 Coating apparatus and coating method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004216596A (en) Device for determining waveform, method for determining waveform, liquid drop ejector, method for ejecting liquid drop, process for depositing film, process for fabricating device, electro-optical device, and electric apparatus
US7393553B2 (en) Droplet information measuring method and apparatus therefor, film pattern forming method, device manufacturing method, droplet discharge apparatus, electro-optical apparatus, and electronic apparatus
US7070254B2 (en) Nozzle clogging detection device, droplet ejecting device, electronic optical device, method for producing same, and electronic device
US20040027405A1 (en) Drop volume measurement and control for ink jet printing
US20050104921A1 (en) Drive waveform-determining device, electrooptical device, and electronic equipment
TWI243104B (en) Driving waveform determining device, electro-optical device and electronic apparatus
JP3410498B2 (en) Ink droplet ejection method and piezoelectric transducer
US20040187579A1 (en) Sheet material identifying device and image forming apparatus having sheet material identifying device
JP2004299097A (en) Liquid drop ejector, electro-optical device, electronic apparatus, process for manufacturing electro-optical device, and ejection control method for liquid drop ejector
JP2005066401A (en) Liquid droplet discharge apparatus, electrooptical apparatus, production method of electrooptical apparatus, and electronic device
JP2005043123A (en) Liquid drop weight measuring instrument, and liquid drop delivery device
JP2003305831A (en) Inkjet printer
JP6676875B2 (en) Vibration devices, electronics, and moving objects
JP3757960B2 (en) Droplet ejection device, electro-optical device manufacturing method, and electronic device manufacturing method
US20190376932A1 (en) Ultrasonic device and electronic apparatus
JP2005061871A (en) Droplet weight measurement method, droplet discharging apparatus, method for manufacturing electrooptical device, electrooptical device, and electronic equipment
JP3687664B2 (en) Droplet information measuring device, droplet discharge device, film pattern forming method, device manufacturing method, electro-optical device manufacturing method, and electronic device manufacturing method
JP2005061869A (en) Droplet weight measurement method, droplet discharging apparatus, method for manufacturing electrooptical device, electrooptical device, and electronic equipment
JP2005061870A (en) Droplet weight measuring apparatus, droplet discharging apparatus, method for measuring droplet weight, method for manufacturing electrooptical device, electrooptical device, and electronic equipment
JP2005062150A (en) Droplet discharging device, electrooptical device, and electronic equipment
JP2005028277A (en) Method and apparatus for measuring droplet information, film pattern forming method, device producing method, electro-optical device, and electronic device
KR101462537B1 (en) Method for controlling nozzle of inkjet head and Apparatus for measuring amount of ink ejected from nozzle of inkjet head
JP2005061867A (en) Droplet weight measuring apparatus and droplet discharging apparatus
JP2005061868A (en) Droplet weight measuring apparatus and droplet discharging apparatus having the same
JP2005043124A (en) Liquid drop weight measuring instrument, and liquid drop delivery device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20061107