JP2005296904A - 膜形成方法及び膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被塗布物に厚さが均一な膜を形成すること
【解決手段】 本発明に係る膜形成方法は、試吐出工程において形成された膜の厚さに基づいて、膜厚設定工程で設定された膜厚で厚さが均一な膜が形成されるように、被塗布物に膜を形成する膜形成領域に対し、単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成する。この濃淡レベル分布図作成工程で作成された濃淡レベル分布図は液滴の融合後の乾燥過程での膜厚変化による影響が反映されている。従って、この濃淡レベル分布図作成工程で作成した濃淡レベル分布図に基づいた所定の濃淡レベルのグレーパターンで被塗布物に液状材料を吐出することにより、被塗布物に厚さが均一な膜を形成することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明はインクジェットヘッドを用いた膜形成方法及び膜形成装置に関するものである。

近年においては、紙等のプリント媒体にインクによる印刷を行う場合、液晶表示器等の基板（透明基板）上に配向膜の形成やＵＶインクの塗布を行う場合、或いは有機ＥＬ表示器の基板上にカラーフィルタを塗布する場合には、インクジェットヘッドを用いた所謂インクジェット法が広く採用されるに至っている。

斯かるインクジェットヘッドとしては、例えば、特許第３０７３４９３号に、一列にノズルを配設したライン型インクジェットノズルを備えたものを開示している。また、同特許では図５〜図７に示すように、ライン型インクジェットノズルの配置を工夫して液状材料を塗布する処理のスピードを向上させることも開示している（特許文献１）。

また、特開平９−１３８４１０号公報には、均一な膜厚を形成するインクジェットヘッドとして、所定のエリアに複数行、複数列でノズルを配置し、かつ、任意の行のノズルを隣接する行のノズルの配列に対して半ピッチずらして配置したインクジェットノズルが開示されている。また、同公報には、液状材料を吐出するノズルを直列に配設したライン型インクジェットノズルをジグザグに動かしながら塗布して、均一な膜厚を形成することも開示されている（特許文献２）。
特許３０７３４９３号公報（図５〜図７） 特開平９−１３８４１０号公報（図１、図４、図５）

インクジェットヘッドを用いて高精度に膜厚が均一な膜を形成使用とする場合、以下のような問題がある。すなわち、インクジェットヘッドを用いて膜を形成する場合、被塗布物に液状材料を均一に塗布した場合でも、液状材料を吐出された後に生じる液滴の融合により、一旦は、液状材料の厚さは略均一になるが、その後、液滴の融合後の乾燥過程での膜厚が変化し、膜厚に差が生じる。これは塗布された液状材料の表面から乾燥していくことに起因するものと考えられる。特に、被塗布物に液状材料を均一に塗布した場合、膜の中央部では液滴の厚さは均一に成り易いが、膜の周縁部（縁部や角部）では液滴の融合後の乾燥過程で膜厚に差が生じ易い。従って、単純にインクジェットヘッドの吐出特性を考慮し、液状材料を均一に塗布しただけでは、高精度に膜厚が均一な膜を形成するのは難しい。また、インクジェットヘッドを複数用いる場合には、各インクジェットヘッドの吐出特性も影響するため、膜の厚さを均一にすることが難しい。

本発明に係る膜形成方法は、インクジェットヘッドを用いて液状材料を吐出し被塗布物に均一な膜を形成する膜形成方法において、被塗布物に形成する膜の膜厚を設定する膜厚設定工程と、インクジェットヘッドの吐出特性を考慮して吐出液滴量とドットピッチを調整し、かつ、任意に選択した濃淡レベルのグレーパターンで膜形成領域に対して液状材料を試吐出する試吐出工程と、試吐出工程において形成された膜の厚さに基づいて、膜厚設定工程で設定された膜厚で厚さが均一な膜が形成されるように、被塗布物に膜を形成する膜形成領域に対し、単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成する濃淡レベル分布図作成工程と、試吐出工程で調整した吐出液滴量とドットピッチを維持しつつ、濃淡レベル分布図作成工程で作成した濃淡レベル分布図に基づいた所定の濃淡レベルのグレーパターンで被塗布物に液状材料を吐出する膜形成工程を備えたものである。

本発明に係る膜形成方法は、試吐出工程において、膜厚設定工程で設定した膜の膜厚とインクジェットヘッドの吐出特性を考慮して、任意に選択した濃淡レベルのグレーパターンで試吐出される。この試吐出工程では、液滴の融合後の乾燥過程での膜厚変化が考慮されていないので、形成された膜は、厚さが均一にならない場合が生じる。本発明に係る膜形成方法は、さらに、試吐出工程において形成された膜の厚さに基づいて、膜厚設定工程で設定された膜厚で厚さが均一な膜が形成されるように、被塗布物に膜を形成する膜形成領域に対し、単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成する（濃淡レベル分布図作成工程）。この濃淡レベル分布図作成工程で作成された濃淡レベル分布図は液滴の融合後の乾燥過程での膜厚変による影響が反映されている。従って、この濃淡レベル分布図作成工程で作成した濃淡レベル分布図に基づいた所定の濃淡レベルのグレーパターンで被塗布物に液状材料を吐出することにより（膜形成工程）、被塗布物に厚さが均一な膜を形成することができる。

以下、本発明に係る膜形成方法、及び、膜形成方法を具現化した膜形成装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

この実施形態に係る膜形成装置１は、図１に示すように、インクジェットヘッド１０と、膜厚設定部２０と、膜厚データ記憶部３０と、濃淡レベル分布図作成部４０と、膜形成部５０を備えている。

この実施形態では、インクジェットヘッド１０は、液状材料を吐出するノズル１１を一列に配設したライン型インクジェットノズル１２を、ノズル１１の位置をノズルピッチＰｎの半ピッチ分１/２Ｐｎ、互いにずらして並列に配設した一つのインクジェットノズルユニット１３とし、このインクジェットノズルユニット１３を、ライン型インクジェットノズル１２のノズル１１を配設した方向に千鳥足状に互い違いに位置をずらして直列に配設したものである。

このインクジェットヘッド１０は、液状材料を吐出するノズル１１を一列に配設したライン型インクジェットノズル１２を、ノズル１１の位置をノズルピッチの半ピッチ分、互いにずらして並列に配設している。このため、インクジェットヘッド１０全体としては、ノズルピッチを狭くすることができる物理的な限界よりも、ノズルピッチを狭くすることができる。さらに、各ライン型インクジェットノズル１２の吐出タイミングを調節することにより、ドットピッチの調整が簡単に行え、精細な塗布から粗い塗布まで簡単に調整できる。また、このインクジェットヘッド１０は、インクジェットノズルユニット１３を膜形成領域の幅をカバーし得る幅を備えており、一度の走査で膜形成領域全域に液状材料を塗布することができるようになっている。

この実施形態では、インクジェットヘッド１０の各ライン型インクジェットノズル１２は、各ノズル１１にそれぞれ液状材料供給部（図示省略）から液状材料が供給され、かつ、制御装置（図示省略）による噴出指令信号に基づいて、所定のタイミングで液状材料を噴出するようになっている。また、図示は省略するが、各ノズル１１は、ピエゾ振動素子の機械的振動によりオリフィスから液滴を吐出する圧力制御方式を採用している。図１中の１５は、インクジェットヘッド１０の各ピエゾ振動素子に電気信号を送るノズル制御部である。

なお、本発明において、インクジェットヘッドの構造や、インクジェットヘッドの各ノズルの吐出方式は上記の実施形態に限定されるものでない。例えば、上記の実施形態では、インクジェットヘッドは、ライン型インクジェットノズルを並列及び直列に複数配設した構造を備えているが、例えば、ライン型インクジェットノズルは１つでもよいし、また、複数用いる場合でも上記以外の配置で配設してもよい。

このインクジェットヘッド１０を用いた膜形成装置では、膜厚Ｔは、ノズルピッチＰｎ、ドットピッチＰｄ、吐出液滴量Ｖｊ、液状材料の固形分濃度Ｓ、吐出パターンＶｐの５つの要素で決定される。

膜厚Ｔは、例えば、数式１のように、単位面積（１０ｍｍ角）での総吐出液滴量に膜厚係数を乗じることで計算することができる。

このうち、ノズルピッチＰｎは、インクジェットヘッド１０のノズルの間隔である。ノズルピッチＰｎはインクジェットヘッド１０の機械的構造によるものであり、インクジェットヘッド１０を交換等する場合を除いて、これを変更することはできない。

ドットピッチＰｄは、被塗布物に吐出される液滴の間隔である。ドットピッチＰｄは、インクジェットヘッド１０の吐出タイミングによるものなので、被塗布物との相対的な移動方向（進行方向）には変更することはできるが、その直交方向（幅方向）には変更することはできない。

吐出液滴量Ｖｊは、ノズル１１から吐出される液滴の液量である。吐出液滴量Ｖｊは、ライン型インクジェットノズル１２に送られる吐出指令信号（電気信号）の電圧とパルス幅により決まるが、各ライン型インクジェットノズル１２は、吐出指令信号（電圧とパルス幅）と、吐出液滴量Ｖｊとの関係にそれぞれ固有の吐出特性がある。このため、同じ電圧とパルス幅の吐出指令信号を送っても各ライン型インクジェットノズル１２から吐出される液滴量には若干のばらつきがある。なお、この実施形態では、ライン型インクジェットノズル１２に送る吐出指令信号のパルス幅を常に一定にし、電圧を変えることにより、吐出液滴量Ｖｊを調整している。

液状材料の固形分濃度Ｓは、液状材料中の固形分の割合を示したものであり、乾燥後に膜として残る固形分の濃度を示している。固形分濃度Ｓは液状材料の固有の特性であり、液状材料を充填した後は、これを容易に変更することはできない。

吐出パターンＶｐは、インクジェットヘッド１０から液状材料を吐出するドット位置のパターンである。吐出パターンＶｐはインクジェットヘッド１０から液状材料を吐出するノズル１１を電気的に制御することができ変更は比較的容易である。この実施形態では、吐出パターンＶｐは、液状材料の吐出位置が均一なグレーパターンを用いている。グレーパターンについては後で詳述する。

膜厚Ｔを決定する５つの要素のうち、ノズルピッチＰｎは容易に変えられず、ドットピッチＰｄはある程度の変更は可能でき、全体の膜厚Ｔを変更することはできるが、膜厚Ｔを部分的に変更することはできない。また、液状材料の固形分濃度Ｓも一端充填した液状材料の固有の特性であるから容易には変えることは難しい。

この実施形態に係る膜形成装置１は、まず、ある吐出パターンＶｐを選択し、ノズルピッチＰｎと、固形分濃度Ｓは一定であるからその数値を数式１に入れ、膜厚Ｔには、形成しようとする膜の厚さを入れる。これにより、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄの両者を割った（Ｖｊ／Ｐｄ）を求めることができる。この関係より、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄは比例の関係にある。そして、選択した吐出パターンＶｐで液状材料を吐出したときに、適切に液滴の融合が起きるように吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄを調整する。

すなわち、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄは比例の関係にあり、吐出液滴量Ｖｊを大きくすると、ドットピッチＰｄは大きくなる。吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄを大きくし過ぎると、ノズルピッチの方向には液滴の融合が生じるが、ドットピッチの方向には液滴の融合が生じない状態になる。また、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄを小さくし過ぎると、ドットピッチの方向には液滴の融合が生じるが、ノズルピッチの方向には液滴の融合が生じない状態になる。吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄの調整は、ドットピッチの方向、ノズルピッチの方向の両方で液滴の融合が生じるように調整する。

また、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄが一定である場合、より濃いレベルのグレーパターンで液状材料を吐出すると膜厚を厚くでき、より淡いレベルのグレーパターンで液状材料を吐出すると膜厚を薄くできる。この膜形成装置１は、斯かる調整手法を用いて、膜形成領域に吐出する液状材料の吐出パターンを単位面積毎に補正し、被塗布物に形成する膜の厚さを単位面積毎に調整し、被塗布物に厚さが均一な膜を形成する。

斯かる調整手法を具現化するため、この膜形成装置１は、膜厚設定部２０と、膜厚データ記憶部３０と、濃淡レベル分布図作成部４０と、膜形成部５０を備えている。この実施形態では、膜厚設定部２０と、膜厚データ記憶部３０と、濃淡レベル分布図作成部４０と、膜形成部５０は、それぞれコンピュータと、各々の機能をコンピュータに実現させるプログラムで具現化している。

膜厚設定部２０は被塗布物に形成する膜の膜厚を設定する。この実施形態では、コンピュータを利用して被塗布物に形成する膜の膜厚が設定され、設定された膜厚は、コンピュータの記憶部（例えば、メモリ）に記憶されるようになっている。被塗布物に形成する膜の膜厚を設定する工程を膜厚設定工程という。

膜厚データ記憶部３０は、インクジェットヘッド１０の吐出特性を考慮して吐出液滴量とドットピッチを調整し、かつ、任意に選択した濃淡レベルのグレーパターンで膜形成領域に対して均一に液状材料を試吐出し、試吐出で形成された膜の膜厚を記憶するものである。

この実施形態では、膜厚データ記憶部３０は、さらに吐出特性記憶部３１と、吐出液滴量調整部３２と、グレーパターン記憶部３３と、試吐出制御部３４を備えている。

吐出特性記憶部３１は、インクジェットヘッド１０の吐出特性を記憶している。この実施形態では、インクジェットヘッド１０のライン型インクジェットノズル１２毎に、吐出指令信号の電圧とパルス幅と吐出液滴量Ｖｊの関係に固有の特性があるが、吐出指令信号のパルス幅を常に一定にしており、電圧を変えることにより、吐出液滴量Ｖｊを調整している。このため、吐出特性記憶部３１は、斯かるパルス幅値での電圧と吐出液滴量Ｖｊとの関係を記憶している。

吐出液滴量調整部３２は、インクジェットヘッド１０の吐出液滴量とドットピッチを調整する機能を備えている。吐出液滴量の調整は、まず、吐出特性記憶部３１に記憶されたインクジェットヘッドの吐出特性を考慮して、所定の吐出液滴量Ｖｊが吐出されるように、吐出指令信号の電圧とパルス幅を制御する機能を備えている。この実施形態では、吐出指令信号のパルス幅を常に一定にしており、電圧を変えることにより、吐出液滴量Ｖｊを調整しているので、吐出液滴量調整部３２は、吐出特性記憶部３１に記憶された電圧と吐出液滴量Ｖｊとの関係に基づいて、所定の吐出液滴量Ｖｊが吐出されるように、吐出指令信号の電圧を制御して、吐出液滴量を調整している。

次に、吐出液滴量調整部３２は、数式１において、吐出パターンＶｐについては、後述する試吐出工程で選択するグレーパターンとし、ドットピッチの方向、ノズルピッチの方向の両方で液滴の融合が生じるように、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄを調整する。

グレーパターン記憶部３３は、濃淡レベル毎に、単位面積の液状材料を吐出するグレーパターンを記憶している。

グレーパターンは、単位面積当たりの液滴を吐出するパターン（液状材料の吐出パターン）である。例えば、インクジェットヘッド１０の全てのノズル１１から、全てのドットピッチで液状材料を吐出する吐出パターンが濃淡レベル１００％のグレーパターンである。

例えば、図２に示すように、液状材料を吐出することが可能なドット位置が、所定のノズルピッチＰｎ１とドットピッチＰｄ１で、格子状に配設されている場合（同図では、実線の円ｄ１と破線の円ｄ２は、それぞれ液状材料を吐出することが可能なドット位置を示している。）でグレーパターンを説明する。なお、実線の円ｄ１は、ドットピッチ方向の奇数列目では、ノズルピッチ方向の奇数番目のドット位置に位置し、ドットピッチ方向の偶数列目では、ノズルピッチ方向の偶数番目のドット位置に位置している。また、破線の円ｄ２は、ドットピッチ方向の奇数列目では、ノズルピッチ方向の偶数番目のドット位置に位置し、ドットピッチ方向の偶数列目では、ノズルピッチ方向の奇数番目のドット位置に位置している。

液状材料を吐出することが可能な全てのドット位置に液状材料を吐出する吐出バターンを濃淡レベル１００%という。この場合の濃淡レベル１００％のグレーパターンは、図３に示すように、図２における実線の円ｄ１と破線の円ｄ２の両方のドット位置に液状材料を吐出したものである。なお、ここで１００％の吐出は、正確には「グレー」という概念に含まれないとの解釈も可能であるが、本明細書では便宜上、斯かる状態の吐出を濃淡レベル１００％のグレーパターンと言う。

次に、５０％のグレーパターンは、図４に示すように、図２における実線の円ｄ１のドット位置にのみ液状材料を吐出したものである。この結果、５０％のグレーパターンは、濃淡レベル１００％のグレーパターンに比べて、液状材料を吐出するドット位置を、均一に５０％間引いたものになっている。

この実施形態では、図１に示すように、ノズル１１を一列に配設したライン型インクジェットノズル１２を、ノズル１１の位置をノズルピッチの半ピッチ分、互いにずらして並列に配設した一つのインクジェットノズルユニット１３を用いているので、各インクジェットノズルユニット１３について、１列目のライン型インクジェットノズル１２が液状材料を吐出するタイミングと、2列目のライン型インクジェットノズル１２が吐出するタイミングを、それぞれ１ドットピッチ分ずらして液状材料を吐出することにより、濃淡レベル５０%のグレーパターンで液状材料を吐出することができる。

図示は省略するが、濃淡レベル７０％のグレーパターンは、同様に、濃淡レベル１００％のグレーパターンに比べて、液状材料が吐出されるドット位置を、単位面積当たりで均一に３０％間引いたものである。また、濃淡レベル３０％のグレーパターンは、濃淡レベル１００％のグレーパターンに比べて、液状材料が吐出されるドット位置が、単位面積当たりで均一に７０％間引いたものである。

この実施形態では、グレーパターン記憶部３３は、濃淡レベル０％から１００％まで、同様に、液状材料が吐出されるドット位置を、単位面積当たりで均一に間引いた、任意の濃淡レベルのグレーパターンをそれぞれ記憶している。なお、グレーパターン記憶部３３は、任意の濃淡レベルのグレーパターンを個々に記憶しているものを例示したが、これに限らず、例えば、任意の濃淡レベルに対し、それに応じたグレーパターンを算出して求める機能を記憶しており、その都度任意の濃淡レベルに対応したグレーパターンを算出して求める機能を備えたものでもよい。

次に、試吐出制御部３４は、吐出液滴量調整部３２で調整されたインクジェットヘッド１０の吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄで、かつ、グレーパターン記憶部３３に記憶された任意の濃淡レベルのグレーパターンから選択した濃淡レベルのグレーパターンで、膜形成領域に均一に液状材料を吐出する試吐出を制御するものである。試吐出制御部３４からインクジェットヘッド１０のノズル制御部１５に吐出指令信号を送り、所定のグレーパターンで液状材料を吐出するようにインクジェットヘッド１０を制御している。この試吐出を行う工程を試吐出工程という。

この実施形態では、試吐出で、膜厚設定部２０で設定された膜厚Ｔに基づいて、数式１により、吐出液滴量Ｖｊ、ドットピッチＰｄ及び吐出パターンＶｐ（グレーパターンの濃淡レベル）を設定する。この実施形態では、濃淡レベル５０％のグレーパターンで、膜厚設定部２０で設定された膜厚で膜が形成されるように、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄを調整し、試吐出では、濃淡レベル５０％のグレーパターンで液状材料を吐出する。

この実施形態では、各インクジェットノズルユニット１３のノズルピッチが微細であり、吐出液滴量ＶｊとドットピッチＰｄは試吐出で選択される濃淡レベル５０％のグレーパターンで、隣接して吐出された液滴同士が融合し得る量に調整されている。

これにより、試吐出工程では、図５（ａ）に示すように、膜形成領域に対して均一に液状材料を吐出でき、吐出された液滴の融合は全ての膜形成領域ｍで同じように起こり、液状材料の膜厚は一旦均一な厚さになる。そして、図５（ａ）に示す状態のまま、液状材料が乾燥すれば、図５（ｄ）に示すように、膜厚設定部２０で設定された膜厚で膜が形成されるはずである。

しかし、実際には、乾燥は液状材料の表面から起きるため、乾燥の過程で、図５（ｂ）に示すように、膜厚が変化する。なお、膜形成領域ｍの中央部ｍ１では膜厚はあまり変化しないが、膜形成領域ｍの周縁部ｍ２（縁部や角部）では膜厚が変化し易い。また、液滴の融合及び乾燥後の膜厚は、吐出液滴量Ｖｊ、ドットピッチＰｄ及び吐出パターンＶｐが同じで、乾燥させる条件が同じであれば、略同じような液滴の融合及び乾燥が生じ、膜形成領域ｍの同じところでは同じような膜厚になるという傾向がある。この実施形態では、図５（ｂ）に示すように、膜形成領域ｍの周縁部ｍ２は、乾燥の過程で、膜形成領域ｍのエッジｅから少し外側にはみ出る。

膜厚データ記憶部３０は、上述した試吐出により形成された膜の膜厚を記憶する。この実施形態では、膜厚は、グレーパターンの単位面積に対応した領域毎に測定して記憶する。この場合、膜厚データ記憶部３０の膜厚のデータは、膜形成領域に対して、液状材料を吐出するグレーパターンの単位面積毎に膜厚を記録したデータマップで構成される。

次に、濃淡レベル分布図作成部４０について説明する。

濃淡レベル分布図作成部４０は、試吐出工程で形成された膜の膜厚を考慮し、膜厚設定部に設定された膜厚で厚さが均一な膜を形成することができるように、単位面積毎に液状材料を吐出するグレーパターンの濃淡レベルを補正するものである。

具体的には、膜厚データ記憶部３０に記憶された試吐出工程での膜厚のデータに基づいて、膜形成領域に対して、液状材料を吐出するグレーパターンの単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した濃淡レベル分布図を作成する機能を備えている。この実施形態では、濃淡レベル分布図を作成する濃淡レベル分布図作成工程では、試吐出の段階でのグレーパターンの濃淡レベルと、試吐出工程での単位面積毎の膜厚を考慮して、斯かる単位面積のグレーパターンの濃淡レベルを変更する。

例えば、図５（ｃ）に示すように、試吐出工程で形成された膜の膜厚が、膜厚設定部２０に設定された膜厚よりも厚いところｑ（図５（ｂ）参照）は、斯かる単位面積のグレーパターンの濃淡レベルを淡いレベルに変更する。また、試吐出工程で形成された膜の膜厚が、膜厚設定部２０に設定された膜厚よりも薄いところｒ（図５（ｂ）参照）は、斯かる単位面積のグレーパターンの濃淡レベルを濃いレベルに変更する。濃淡レベルの変更の程度は、膜厚データ記憶部３０に記憶された膜厚と、膜厚設定部２０に設定された膜厚との差の程度により調整する。斯かる調整は、計算によってもよいし、或いは、ある程度の経験則に基づいたデータに従って調整してもよい。濃淡レベル分布図作成部４０で濃淡レベル分布図を作成する工程を濃淡レベル分布図作成工程という。なお、この実施形態では、図５（ｂ）に示すように、膜形成領域ｍの周縁部ｍ２が、乾燥の過程で、膜形成領域ｍのエッジｅから少し外側にはみ出る。このため、濃淡レベル分布図を作成する工程では、図５（ｃ）に示すように、膜形成領域ｍの周縁部ｍ２が乾燥の過程で膜形成領域ｍのエッジｅから少し外側にはみ出ることを考慮して、液状材料を吐出する領域の外縁をエッジｅの少し内側に設定している。

また、この実施形態では、試吐出工程において、濃淡レベル５０％のグレーパターンで、膜厚設定部２０で設定された膜厚で膜が形成されるように、吐出液滴量とドットピッチを調整し、濃淡レベル５０％のグレーパターンで液状材料を吐出しているので、濃淡レベル分布図作成工程において、濃淡レベル５０％を濃い方向にも淡い方向にも同じ調整領域があり、濃淡レベルの補正が行い易い。なお、このように、濃淡レベル分布図作成工程で、濃淡レベルの調整を濃い方向にも淡い方向にも調整する必要があるので、試吐出工程は、必ず、１００％の濃淡レベルよりも淡い濃淡レベルで、液状材料の吐出を行う。

また、乾燥過程では、特に、膜形成領域ｍの中央部ｍ１に比べて、周縁部ｍ２（縁部や角部）の膜厚が変化し易い。このため、試吐出工程で形成される膜は、図５（ｂ）に示すように、膜形成領域ｍの中央部ｍ１では膜厚が略均一であるが、周縁部ｍ２（縁部や角部）では膜厚に差が生じる傾向がある。濃淡レベル分布図作成工程では、この傾向に着目し、図５（ｃ）に示すように、膜形成領域ｍの中央部ｍ１はグレーパターンの濃淡レベルを均一に補正し、周縁部ｍ２は単位面積毎にグレーパターンの濃淡レベルを補正するようにしてもよい。これにより、濃淡レベル分布図作成工程の作業を省力化でき、作業の効率化を図ることができる。

さらに、膜形成領域ｍの周縁部ｍ２は、液滴の融合後の乾燥過程により、縁部に生じる膜厚の傾向と、角部に生じる膜厚の傾向は、それぞれ縁部や角部の位置に限らず、略同じような傾向がある。濃淡レベル分布図作成工程では、この傾向に着目し、ある一つの縁部について濃淡レベルを単位面積毎に補正したものを他の縁部にコピーし、ある一つの角部について濃淡レベルを単位面積毎に補正したものを他の縁部にコピーするようにしてもよい。これにより、濃淡レベル分布図作成工程の作業をさらに省力化でき、作業の効率化をさらに図ることができる。

次に、膜形成部５０は、斯かる濃淡レベル分布図作成部４０で作成された濃淡レベル分布図に基づいて、被塗布物に液状材料を吐出し、膜を形成する機能を備えている。膜形成部５０は、インクジェットヘッド１０のノズル制御部１５に吐出指令信号を送り、濃淡レベル分布図作成部４０で作成された濃淡レベル分布図に基づいて、液状材料が吐出されるようにインクジェットヘッド１０を制御する。

膜形成部５０は、濃淡レベル分布図作成部４０で、試吐出工程の結果に基づいて、膜厚設定部２０で設定された膜厚で厚さが均一な膜が形成されるように、被塗布物に吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを補正しているので、図５（ｄ）に示すように、厚さが均一な膜を形成することができる。

以上、説明したように、この膜形成装置は、上述した、膜厚設定部２０と、膜厚データ記憶部３０と、濃淡レベル分布図作成部４０と、膜形成部５０により、より厚さが均一な膜を形成することができる。

さらに、この膜形成装置１は、試吐出工程→濃淡レベル分布図作成工程→膜形成工程（２回目の試吐出工程）→濃淡レベル分布図作成工程→膜形成工程（３回目の試吐出工程）・・・のように、濃淡レベル分布図作成工程を複数回繰り返すようにしてもよい。このように、膜形成工程で形成された膜を、試吐出工程で形成された膜とみなし、再び濃淡レベル分布図作成工程を行い、膜形成工程で形成された膜を、試吐出工程で形成された膜とみなし、さらに濃淡レベル分布図作成工程を行うようにし、濃淡レベル分布図作成工程を複数回繰り返すことにより、極めて高精度に厚さが均一な膜を形成することができる。

また、クリーンルームなど環境が一定にされた室内で膜を製造する場合は、液滴の融合傾向も一定であり、乾燥機の乾燥条件も一定であるから、一度高精度に調整した濃淡レベル分布図を作成すれば、その濃淡レベル分布図を量産段階で継続して利用することができる。これにより、高精度に厚さが均一な膜を量産することができる。

以上、本発明の一実施形態に係る膜形成方法及び膜形成装置を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

なお、図１に例示したインクジェットヘッド１０は、ノズルピッチがノズルピッチを狭くすることができる物理的な限界よりも、ノズルピッチを狭くすることができるというだけでなく、ノズルピッチ方向に隣接したドット位置に吐出するノズルの位置が、隣接したドット位置間で、液状材料が吐出される時間差が小さい。このため、隣接したドット位置間での液滴の融合がより適切に行われる。このインクジェットヘッド１０は、このような特性を持っているので、液滴の融合及び液滴の融合後の乾燥過程での膜厚変化に起因する膜厚の差を均一にしようとする本発明の膜形成装置に採用するのに好ましい形態の一つである。

本発明の一実施形態に係る膜形成装置の構成を示す図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのドット位置を示す平面図である。 濃淡レベル１００％のグレーパターンのドット位置を例示した平面図。 濃淡レベル５０％のグレーパターンのドット位置を例示した平面図。 （ａ）は試吐出工程での液状材料の吐出状態を示す断面図であり、（ｂ）は試吐出工程で形成された膜の膜厚を示す図である。（ｃ）は膜形成工程での液状材料の吐出状態を示す断面図であり、（ｄ）は膜形成工程で形成された膜の膜厚を示す図である。

符号の説明

１ 膜形成装置
１０ インクジェットヘッド
１１ ノズル
１２ ライン型インクジェットノズル
１３ インクジェットノズルユニット
１５ ノズル制御部
２０ 膜厚設定部
３０ 膜厚データ記憶部
３１ 吐出特性記憶部
３２ 吐出液滴量調整部
３３ グレーパターン記憶部
３４ 試吐出制御部
４０ 濃淡レベル分布図作成部
５０ 膜形成部
ｍ 膜形成領域
ｍ１ 中央部
ｍ２ 周縁部

Claims (8)

1. インクジェットヘッドを用いて液状材料を吐出し被塗布物に均一な膜を形成する膜形成方法において、
   前記被塗布物に形成する膜の膜厚を設定する膜厚設定工程と、
   前記インクジェットヘッドの吐出特性を考慮して吐出液滴量とドットピッチを調整し、かつ、任意に選択した濃淡レベルのグレーパターンで膜形成領域に対して液状材料を試吐出する試吐出工程と、
   前記試吐出工程において形成された膜の厚さに基づいて、膜厚設定工程で設定された膜厚で厚さが均一な膜が形成されるように、被塗布物に膜を形成する膜形成領域に対し、単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成する濃淡レベル分布図作成工程と、
   前記試吐出工程で調整した吐出液滴量とドットピッチを維持しつつ、濃淡レベル分布図作成工程で作成した濃淡レベル分布図に基づいた濃淡レベルのグレーパターンで被塗布物に液状材料を吐出し、被塗布物に膜を形成する膜形成工程を備えた膜形成方法。
2. 前記試吐出工程で、膜厚設定工程で設定した膜厚に基づいて、吐出液滴量、ドットピッチ及びグレーパターンの濃淡レベルを選定することを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
3. 前記濃淡レベル分布図作成工程は、被塗布物に形成する膜の周縁部に対し、単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成することを特徴とする請求項２に記載の膜形成方法。
4. 前記試吐出工程におけるグレーパターンの濃淡レベルを３０％以上１００％未満の範囲で選択したことを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
5. 前記試吐出工程で濃淡レベル５０％のグレーパターンを選択することを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
6. 前記濃淡レベル分布図作成工程は、被塗布物に形成する膜の周縁部について濃淡レベル分布図を作成する際、任意に選択した縁部と角部に対し、それぞれ単位面積毎に吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成し、各縁部と角部にそれぞれコピーして、濃淡レベル分布図を作成するものであることを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
7. 前記膜形成工程で膜が形成された後、さらに、膜形成工程で形成された膜を試吐出工程で形成された膜として、再び濃淡レベル分布図作成工程及び膜形成工程を行い、これを１又は複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の膜形成方法。
8. インクジェットヘッドを用いて液状材料を吐出し被塗布物に均一な膜を形成する膜形成装置において、
   前記被塗布物に形成する膜の膜厚を設定する膜厚設定部と、
   前記インクジェットヘッドの吐出特性を考慮して吐出液滴量とドットピッチを調整し、かつ、任意に選択した濃淡レベルのグレーパターンで膜形成領域に対して液状材料を試吐出し、前記試吐出で形成された膜の膜厚を記憶する膜厚データ記憶部と、
   前記膜厚データ記憶部で記憶された膜厚データに基づいて、前記膜厚設定部で設定された膜厚で厚さが均一な膜が形成されるように、被塗布物に膜を形成する膜形成領域に対し、単位面積毎に、吐出する液状材料のグレーパターンの濃淡レベルを設定した分布図を作成する濃淡レベル分布図作成部と、
   前記試吐出の際に調整した吐出液滴量とドットピッチを維持しつつ、濃淡レベル分布図作成工程で作成した濃淡レベル分布図に基づいた濃淡レベルのグレーパターンで被塗布物に液状材料を吐出して、被塗布物に膜を形成する膜形成部を備えた膜形成装置。

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