JP2006281116A - ドット品質検出方法およびドット品質検出装置、並びに液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易かつ迅速にドット品質を検出することができるドット品質検出方法およびドット品質検出装置、並びに液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】 吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップ（Ｓ１）と、電子画像におけるドットずれ量の測定データを取得する測定点取得ステップ（Ｓ４）と、測定データが規定の範囲内にない場合に、測定データにおける不具合の発生原因を特定する発生原因特定ステップ（Ｓ５）とを有する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質状態を検出するドット品質検出方法およびドット品質検出装置、並びに液滴吐出装置に関する。

近年、機能液を液滴として吐出する液滴吐出装置を用いて、液晶表示装置、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置、電子放出装置、ＰＤＰ（Plasma-Display-Panel）装置、電気泳動表示装置等を製造することが提案されている。このような装置の製造に用いられる液滴吐出装置では、Ｘ・Ｙ移動機構により、ワークと液滴吐出ヘッドとをＸ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動させつつ、液滴吐出ヘッドの各ノズルから液滴を吐出することにより、ワークの表面に所定のパターンのドッド列を形成する。

このような液滴吐出装置においては、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出される液滴の飛行曲がりやノズルの目詰まり等が原因となり、液滴が着弾して得られるドットの位置が、正規の位置からずれを生じたり、吐出量不足等が生じたりすることがある。このため、製品の精度を確保するため、ドットに不具合が生じた場合には、これを検出して、吐出タイミングを補正したり、液滴吐出ヘッドのワイピングやノズル吸引等の回復処置を施す必要がある。

従来、ドットずれを検出する方法として、ノズルから吐出された液滴の弾道を光学的に検出する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開平８−３０９９６３号公報

しかしながら、特許文献１の検出方法は、吐出不具合が発生したときに、突発的に発生したのか、自然増加的に発生したかの判断ができないため、発生原因を調査すべく不具合発生に対する回復処置に時間を要するという問題があった。また、不具合の原因によって適切な回復処置が異なるが、予め決められた適切な回復処置がとられていなかった。

本発明の目的は、上記の問題を解決するためになされたものであって、吐出の品質状況を把握することに考慮され、容易かつ迅速にドット品質を検出することができるドット品質検出方法およびドット品質検出装置、並びに液滴吐出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップと、電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得ステップと、測定データが規定の範囲内にない場合に、測定データにおける不具合の発生原因を判断する発生原因特定ステップとを有することを要旨とする。

これによれば、ドットを電子画像に取り込み、ドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方を測定する。そして、測定データが規定範囲であるか否かを判断し、規定範囲内であることを満足しない場合には、不具合発生の原因を判断するので、例えば、その原因に応じた適切な回復処置を迅速に行うことができる。

本発明のドット品質検出方法の発生原因特定ステップでは、測定データはドットずれ量であり、ドットずれ量が規定の範囲にない場合は、ノズルの飛行曲がりが原因であると判断してもよい。

これによれば、飛行曲がりによる不具合が原因であると把握できるので、例えば、ワイピングを伴うクリーニング処置を迅速に行うことができる。

本発明のドット品質検出方法の発生原因特定ステップでは、測定データはドット径であり、ドット径が規定の範囲にない場合は、ノズルの目詰まりが原因であると判断してもよい。

これによれば、ノズルの目詰まりによる不具合が原因であると把握できるので、例えば、フラッシングまたはノズル吸引等のノズルから液体を強制的に排出させるクリーニング処置を迅速に行うことができる。

本発明は、吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップと、電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得ステップと、測定データを時系列が分かる時系列測定データとして記憶するデータ記憶ステップと、測定データが規定の範囲内にない場合に、時系列測定データを参照して、測定データにおける不具合が突発的または自然増加的による発生かを判断する発生状況判断ステップとを有することを要旨とする。

これによれば、ドットを電子画像に取り込み、ドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方を測定する。取得された測定データは、時系列的に記憶される。そして、ドットの品質に関して、測定データに基づいて規定範囲であるか否かを判断し、規定範囲内であることを満足しない場合には、時系列測定データに基づいて、不具合が突発的に発生したのか或いは自然増加的に発生したのかを判断する。従って、不具合の発生の原因を時系列測定データに照らし合わせて判断するので、発生状況を容易に把握することができる。

本発明のドット品質検出方法の発生状況判断ステップでは、時系列測定データにおいて測定データが急激に変化した場合は、突発的な不具合発生であると判断してもよい。

これによれば、急激な変化であれば、不具合は突発的な発生であると把握することができ、適切な回復処理を行うことができる。

本発明のドット品質検出方法の発生状況判断ステップでは、時系列測定データにおいて測定データが緩やかに変化した場合は、自然増加的な発生であると判断してもよい。

これによれば、緩やかな変化であれば、不具合は自然増加的な発生であると把握することができ、適切な回復処理を行うことができる。

本発明は、吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップと、電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得ステップと、測定データを時系列が分かる時系列測定データとして記憶するデータ記憶ステップと、測定データが規定の範囲内にない場合に、時系列測定データに基づいて不良発生時期を予測する不良時期予測ステップとを有することを要旨とする。

これによれば、ドットを電子画像に取り込み、ドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方を測定する。取得された測定データは、時系列的に記憶される。そして、ドットの品質に関して、測定データに基づいて規定範囲であるか否かを判断し、規定範囲内であることを満足しない場合には、時系列測定データに基づいて、不良発生時期を予測する。従って、不良発生時期を事前に把握することにより、メンテナンス等の作業を迅速に行うことができる。

本発明のドット品質検出方法の不良発生時期予測ステップでは、ヘッド交換時期を予測してもよい。

これによれば、自然増加的な不具合発生に対する回復処置としてのヘッド交換時期を予測することにより、事前にヘッド交換に要する段取り作業の準備を行うことができる。

本発明のドット品質検出方法では、ヘッド交換時期を事前に報知する報知ステップを有してもよい。

これによれば、報知によって、より確実にヘッド交換時期を知ることができる。

本発明は、吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出装置であって、検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得手段と、電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得手段と、測定データが規定の範囲内にない場合に、測定データにおける不具合の発生原因を判断する発生原因特定手段とを有することを要旨とする。

これによれば、ドットは画像取得手段によって電子画像に取り込まれ、データ取得手段によってドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方が測定される。そして、測定データが規定範囲であるか否かが判断され、規定範囲内であることを満足しない場合には、不具合発生の原因を特定して判断するので、例えば、その原因に応じた適切な回復処置を迅速に行うことができる。

本発明は、吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出装置であって、検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得手段と、電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得手段と、測定データを時系列が分かる時系列測定データとして記憶するデータ記憶手段と、測定データが規定の範囲内にない場合に、時系列測定データを参照して、測定データにおける不具合が突発的または自然増加的による発生かを判断する発生状況判断手段と、時系列測定データに基づいて、ヘッド交換時期を予測する交換時期予測手段と、ヘッド交換時期を事前に報知する報知手段とを備えたことを要旨とする。

これによれば、ドットは画像取得手段によって電子画像に取り込まれ、データ取得手段によってドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方が測定される。取得された測定データは、データ記憶手段によって、時系列にして記憶される。そして、測定データが規定範囲であるか否かが判断され、規定範囲内であることを満足しない場合には、時系列測定データを読み出して、測定データにおける不具合が突発的または自然増加的な発生かが判断される。そして、時系列測定データに基づいてヘッド交換時期を予測し、報知手段はヘッド交換時期となる前に報知する。従って、不具合が発生したときに、発生状況を容易に把握することができる。また、自然増加的に発生した場合には、ヘッド交換時期を予測し、ヘッド交換時期に到達する前に報知されるので、メンテナンス等の作業を効率良く行うことができる。

本発明の液滴吐吐出装置は、上記のドット品質検出装置を備え、不具合の発生原因に応じたクリーニングを行うクリーニング手段を備えたことを要旨とする。

これによれば、ドット品質に関る情報を取得し、不具合の発生原因に応じたクリーニングを行うので、回復処置を迅速に行うことがきる液滴吐出装置を提供することができる。

本発明の液滴吐出装置は、上記のドット品質検出装置を備えたことを要旨とする。

これによれば、ドット品質に関る情報を取得し、不具合の発生状況およびヘッド交換時期の予測を行うドット品質検出装置を備えているので、信頼性の高い液滴吐出装置を提供することができる。

本発明の液滴吐出装置では、ドットずれ量の不具合が発生した場合には、ワイピングを伴うクリーニングをしてもよい。

これによれば、ドットずれ量の不具合に対して、ワイピングを伴うクリーニングを行うことにより、迅速に拡幅処置させることができる。

本発明の液滴吐出装置では、ドット径の不具合が発生した場合には、ノズルから液体の強制的な排出を伴うクリーニングをしてもよい。

これによれば、ドット径の不具合に対して、ノズルから液体の強制的な排出を伴うクリーニングを行うことにより、迅速に回復処置させることができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。

図１は、液滴吐出装置１の斜視図である。図１において、機能液を液滴として吐出するヘッド部２０を有するヘッド機構部２と、ヘッド部２０から吐出された液滴の吐出対象であるワーク３０等を載置するワーク機構部３と、ヘッド部２０に液滴となる機能液を供給する機能液供給部４と、ヘッド部２０の保守を行うメンテナンス機構部５と、ドット径を撮像するカメラ８を有するカメラ機構部７と、これら各機構部および供給部を統括的に制御する制御部６等を備えている。

液滴吐出装置１は、床上に設置された複数の支持脚１１と、支持脚１１の上側に設置された定盤１２を備えている。定盤１２の上側には、ワーク機構部３が定盤１２の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。ワーク機構部３の上方には、定盤１２に固定された２本の支持柱２２で支持されているヘッド機構部２が、ワーク機構部３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。さらに、ワーク機構部３の上方であって、定盤１２に固定された２本の支持柱１３で支持されているカメラ機構部７が、ワーク機構部３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤１２の一方の端部には、ヘッド機構部２のヘッド部２０とから連通して機能液を供給する機能液供給部４が配置されている。そして、ヘッド機構部２の一方の支持柱２２近傍には、メンテナンス機構部５がワーク機構部３と並んでＸ軸方向に延在するように配置されている。さらに、定盤１２の下側には、制御部６が備えられている。

ヘッド機構部２は、機能液を吐出するヘッド部２０と、ヘッド部２０を懸架したヘッドキャリッジ２１と、ヘッドキャリッジ２１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド２３と、Ｙ軸ガイド２３の側方にＹ軸ガイド２３と平行に設置されたＹ軸リニアモータ２４等を備えている。

カメラ機構部７は、ドット径を撮像するカメラ８と、カメラ８を懸架したカメラキャリッジ９と、カメラキャリッジ９のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド１４と、Ｙ軸ガイド１４の側方にＹ軸ガイド１４と平行に設置されたＹ軸リニアモータ１５等を備えている。

ワーク機構部３は、ヘッド機構部２およびカメラ機構部７の下方に位置し、ヘッド機構部２およびカメラ機構部７とほぼ同様の構成でＸ軸方向に延在するように配置されており、ワーク３０および検査ワーク３５を載置しているワーク載置台３１と、ワーク載置台３１の移動をガイドするＸ軸ガイド３３と、Ｘ軸ガイド３３の側方にＸ軸ガイド３３と平行に設置されたＸ軸リニアモータ３４等を備えている。

これらの構成により、ヘッド部２０とワーク３０とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。同様に、カメラ８と検査ワーク３５とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。

最初に、ヘッド部２０の移動について説明する。ヘッド部２０を懸架したヘッドキャリッジ２１は、Ｙ軸ガイド２３に移動可能に取り付けられている。図示しないが、ヘッドキャリッジ２１からＹ軸リニアモータ２４側へ張り出している突起部が、Ｙ軸リニアモータ２４と係合して駆動力を得ることにより、ヘッドキャリッジ２１がＹ軸ガイド２３に沿って任意の位置に移動する。同様に、ワーク載置台３１に搭載されたワーク３０および検査ワーク３５もＸ軸方向に自在に移動する。

このように、ヘッド部２０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にあるワーク３０のＸ軸方向の移動に同調して、液滴を吐出する構成となっている。Ｘ軸方向に移動するワーク３０と、Ｙ軸方向に移動するヘッド部２０とを相対的に制御することにより、ワーク３０上に描画等を行うことができる。

次に、カメラ８の移動について説明する。カメラ８を懸架したカメラキャリッジ９は、Ｙ軸ガイド１４に移動可能に取り付けられている。図示しないが、カメラキャリッジ９からＹ軸リニアモータ１５側へ張り出している突起部が、Ｙ軸リニアモータ１５と係合して駆動力を得ることにより、カメラキャリッジ９がＹ軸ガイド１４に沿って任意の位置に移動する。同様に、ワーク載置台３１に搭載された検査ワーク３５もＸ軸方向に自在に移動する。

このように、カメラ８は、Ｙ軸方向の撮像位置まで移動して停止し、下方にある検査ワーク３５のＸ軸方向の移動に同調して、検査ワーク３５を撮像する構成となっている。Ｘ軸方向に移動する検査ワーク３５と、Ｙ軸方向に移動するカメラ８とを相対的に制御することにより、検査ワーク３５上に形成されたドットを撮像することができる。

次に、ヘッド部２０に機能液を供給する機能液供給部４は、機能液タンク４５と、機能液ポンプ４４と、機能液タンク４５から機能液ポンプ４４を経てヘッド部２０までを接続する流路チューブ４９とを備えている。機能液タンク４５は一個だけでなく複数個備えることも可能である。この場合、複数のタンクは、それぞれ専用の流路チューブおよび機能液ポンプによって、ヘッド部２０へ接続する。これにより、機能の異なる機能液を選択してヘッド部２０へ供給することができる。

次に、ヘッド部２０の構成について説明する。図２は、ヘッド部２０の構成を示し、図２（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）はノズル部の平面図である。ヘッド部２０は、図２（ａ）に示すように、互いに同じ構造を有する１２個の吐出ヘッド２６を保持している。また、機能液を吐出するための吐出ヘッド２６は、図２（ｂ）に示すように、それぞれが吐出ヘッド２６の長手方向に延びる２つのノズル列２８を有している。１つのノズル列は、それぞれ１８０個のノズル２７が一列に並んだ列のことである。なお、複数の機能液を使用する場合には、１２個の吐出ヘッド２６に、吐出する機能液を個別に設定する。

次に、吐出ヘッド２６の構造について説明する。図３は、吐出ヘッド２６の構造を示し、図３（ａ）は一部破断した斜視図であり、同図（ｂ）は要部断面図である。それぞれの吐出ヘッド２６は、振動板６３と、ノズルプレート６４を備えている。振動板６３とノズルプレート６４との間には、機能液タンク４５から孔６７を介して供給される機能液が常に充填される液たまり６５が位置している。また、振動板６３と、ノズルプレート６４との間には、複数の隔壁６１が位置している。そして、振動板６３と、ノズルプレート６４と、１対の隔壁６１とによって囲まれた部分がキャビティ６０である。キャビティ６０はノズル２７に対応して設けられているため、キャビティ６０の数とノズル２７の数とは同じである。キャビティ６０には、１対の隔壁６１間に位置する供給口６６を介して、液たまり６５から機能液が供給される。

振動板６３上には、それぞれのキャビティ６０に対応して振動子６２が取り付けられている。振動子６２は、ピエゾ素子６２ｃと、ピエゾ素子６２ｃを挟む１対の電極６２ａ、６２ｂを有する。この１対の電極６２ａ、６２ｂに駆動電圧を与えることで、対応するノズル２７から機能液が液滴６８となって吐出される。ノズル２７の周辺部には、液滴６８の飛行曲がりやノズル２７の孔詰まり等を防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥機能液層６９が設けられている。なお、材料液を吐出させるために、振動子６２の代わりに電気熱変換素子を用いてもよく、これは電気熱変換素子による材料液の熱膨張を利用して、材料液を吐出する構成である。

図１に示すように、メンテナンス機構部５は、キャッピングユニット５６、ワイピングユニット５７、およびフラッシングユニット５８のメンテナンスユニットを備えている。さらに、メンテナンスユニットを載置するメンテキャリッジ５１と、メンテキャリッジ５１の移動をガイドするメンテキャリッジガイド５２と、メンテキャリッジ５１と一体の螺合部５５と、螺合部５５が螺合するボールねじ５４と、ボールねじ５４を回転させるメンテモータ５３とを備えている。これにより、メンテモータ５３が正逆回転すると、ボールねじ５４が回転し、螺合部５５を介してメンテキャリッジ５１が、Ｘ軸方向に移動する。メンテキャリッジ５１がヘッド部２０のメンテナンスのために移動するときには、Ｙ軸ガイド２３に沿ってヘッド部２０が移動して、メンテナンスユニットの直上部に臨んでいる。

メンテナンスユニットのキャッピングユニット５６は、液滴吐出装置１が稼動していない時に、ヘッド部２０の１２個の吐出ヘッド２６のそれぞれと密着してキャッピングし、機能液が乾燥してノズル２７が詰まるなどの不具合が生じないようにする。また、キャッピングユニット５６にはノズル吸引ユニットを有し、ノズル２７が目詰りした場合には、ノズル内の機能液を吸引するようになっている。ワイピングユニット５７は、機能液の連続吐出後やキャッピング時にノズル２７に付着した機能液などを、洗浄液を含むワイピング布で拭い、全ノズルの清浄な状態を維持する。フラッシングユニット５８は、液滴吐出装置１の稼動開始時やワーク３０への加工前に、ノズル２７から吐出される機能液を受け、ノズル２７の吐出状態を常に良好な状態にする。

これらのメンテナンスユニットにより、液滴吐出装置１の非稼動時やワーク３０を交換載置している加工待ち時などに、吐出ヘッド２６の状態を保全して良好な吐出状態を保つことができる。

次に、以上述べた構成を制御する制御部６の構成について説明する。図４は、制御部６の構成を示すブロック図である。制御部６は、指令部７０と駆動部８０とを備え、指令部７０は、ＣＰＵ７２，ＲＯＭ７３，ＲＡＭ７４および入出力インターフェース７１からなり、ＣＰＵ７２が入出力インターフェース７１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ７３、ＲＡＭ７４のデータに基づき処理し、入出力インターフェース７１を介して駆動部８０へ制御信号を出力する。

駆動部８０は、ヘッドドライバ８１、モータドライバ８２、ポンプドライバ８３、メンテドライバ８５、およびカメラドライバ８６から構成されている。モータドライバ８２は、指令部７０の制御信号により、Ｘ軸リニアモータ３４、ヘッド部２０用のＹ軸リニアモータ２４、カメラ８用のＹ軸リニアモータ１５を制御し、ワーク３０および検査ワーク３５、ヘッド部２０およびカメラ８の移動を制御する。さらに、メンテモータ５３を制御してメンテナンス機構部５の必要なユニットをメンテナンス位置へ移動させる。ヘッドドライバ８１は、吐出ヘッド２６からの機能液の吐出を制御し、モータドライバ８２の制御と同調して、ワーク３０上に所定の描画などが行えるようにする。また、ポンプドライバ８３は、機能液の吐出状態に対応して機能液ポンプ４４を制御し、吐出ヘッド２６への機能液供給を最適に制御する。そして、メンテドライバ８５は、メンテナンス機構部５のキャッピングユニット５６、ワイピングユニット５７およびフラッシングユニット５８を制御する。カメラドライバ８６は、指令部７０の制御信号により、カメラ８を制御する。また、報知装置５９が入出力インターフェース７１に接続され、指令部７０からの指示により報知するようになってる。

指令部７０は、ヘッドドライバ８１を介して、複数の振動子６２のそれぞれに互いに独立な信号を与えるように構成されている。このため、ノズル２７から吐出される液滴６８の体積は、ヘッドドライバ８１からの信号に応じてノズル２７毎に制御され可変である。

次に、ドット品質検出装置１６について説明する。図５は、ドット品質検出装置１６の構成を示すブロック図である。ドット品質検出装置１６は、ドット径を測定するためにドットを撮像するカメラ８を有する。カメラ８は、制御部６の指令部７０および指令部７０と接続され、カメラドライバ８６よって駆動・制御されている。また、検査ワーク３５が搭載されたワーク載置台３１を移動させるためのＸ軸リニアモータ３４と、カメラ８を移動させるためのＹ軸リニアモータ１５は、モータドライバ８２を介して指令部７０と接続され、相互に連動して作動するようになっている。また、報知装置５９が指令部７０に接続され、指令部７０からの指示により報知するようになってる。

次に、ドット品質検出方法について説明する。本実施形態では、ドット品質検出方法として、ドットずれ検出とドット径検出を並行して行い、これらの検出において不具合の発生状況と発生原因を特定し、発生原因に適したクリーニングによる回復処置を行う。また、発生状況に応じて、不良発生時期の予測を行う。

[ドットずれ検出方法]
まず、ドットずれ検出方法について説明する。図６は、ドットずれ検出方法を示すフローチャートである。図６において、ＲＯＭ７３またはＲＡＭ７４の動作プログラムによって、ＣＰＵ７２が演算処理を行い各動作を実行する。

ステップＳ１において、ドットの画像を取得する。まず、図１０に示すように、検査ワーク３５上に液滴吐出してドット９０で構成されるドット列を形成する。液滴吐出は、検査ワーク３５がセットされたワーク載置台３１が、Ｘ軸リニアモータ３４の駆動によってヘッド部２０の下方に移動し、ヘッド部２０は、Ｙ軸リニアモータ２４の駆動によって移動して、所定の吐出位置においてノズル２７から機能液を検査ワーク３５に向けて液滴吐出する。検査ワーク３５は、例えば、ガラスマスクやロール紙等を用いることができる。ドット９０の撮像においては、検査ワーク３５が、Ｘ軸リニアモータ３４によってカメラ８の下方まで移動する。画像取得手段としてのカメラ８は、Ｙ軸リニアモータ１５の駆動によって検査ワーク３５の上方に移動する。そして、ドット列が電子画像の中心線を通るように位置合わせを行う。位置合わせが終わると、カメラ８の焦点を検査ワーク３５上のドット９０に合わせた後に、ドット９０を撮像する。

ステップＳ２において、電子画像に取り込んだドットの測定点を取得する。カメラ８により撮像された電子画像を画像処理することにより、図１１に示すように各ドット９０の中心９１を求め、各ドット９０の中心９１のＸ座標およびＹ座標を決定する。当該座標がドット９０の測定点となる。次いで、カメラ８のレンズ等の光学系の収差（例えば、糸巻き型歪曲収差、樽型歪曲収差等）に基づく歪を補正する処理を施す。この処理は、公知の方法により行うことができるが、例えば、カメラ８を用いて予め規則正しいパターンの被写体を撮像しておき、その撮影画像の歪を正しい座標に変換するための補正量を把握したデータ（データテーブルまたは演算式）を用意しておき、そのデータに照らし合わせて各ドット９０の中心９１の座標を正しい座標に変換することにより行うことができる。このように、カメラ８の収差に基づく歪を補正する処理を施すことにより、ドット９０の位置ずれをより高精度に検出することができる。なお、カメラ８の収差に基づく歪が小さく、誤差が少ないときには、この補正処理を行わなくてもよい。

ステップＳ３において、上記測定点に基づいて、図１２に示すように最小二乗法により基準直線９２を取得する。基準直線９２は、その方程式をＸ＝ＡＹ＋Ｂとしたとき、定数ＡおよびＢを図１２に示す数式によって算出することによって得られる。なお、式中のｎはドット９０における測定点の数である。

ステップＳ４において、Ｘ軸方向ずれ量を取得する。基準直線９２と各ドット９０の中心９１との距離を算出することにより、各ドット９０のＸ軸方向に対するドットずれ量を取得する。図１２に示すように、図中左から３個目のドット９０のＸ軸方向の位置ずれ量がΔｘ３であり、図中左から７個目のドット９０のＸ軸方向の位置ずれ量がΔｘ７である。そして、取得した各ドット９０のずれ量を記憶手段としてのＲＡＭ７４等に記憶する。ＲＡＭ７４は、取得したずれ量を時系列が分かる時系列測定データとして記憶し、例えば、図１３に示すように、取得した各ドットずれ量のデータ間を線で結んだデータ線９３によって表すことができる。

ステップＳ５において、ずれ量が規定の範囲内か否かを判断する。判断は、予め用意された規定値に対して、測定データが規定値以上であるか否かを比較して判断する。ステップＳ５においてＹＥＳの場合はリターンされ、ＮＯの場合は、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、第１フラグ：１を立てる。第１フラグは、後述するクリーニング手段を選択するための信号である。

ステップＳ７において、ステップＳ４で記憶したずれ量の時系列測定データを読み出す。

ステップＳ８において、突発的な発生か否かを判断する。判断方法としては、時系列測定データにおける測定データの変化に着目して、その発生が突発的なのか自然増加的なのかを判断する。例えば、図１４は、突発的な不具合発生を示す時系列測定データである。図１４に示すように、時系列データにおけるデータ線９３が急激に変化している。このようなデータ線９３を示す場合には、突発的な発生であり、例えば、ノズル２７の近傍に付着物が付着したことが原因で飛行曲がりが発生したと考えられる。また、図１５に示すように、時系列測定データが緩やかに変化している場合には、自然増加的な発生と判断することができる。ステップＳ８において、ＹＥＳの場合は、リターンに移行し、ＮＯの場合には、不良発生時期を予測する予測ルーチンに移行する。

[ドット径検出方法]
次に、ドット径検出方法について説明する。図７は、ドット径検出方法を示すフローチャートである。図７において、ＲＯＭ７３またはＲＡＭ７４の動作プログラムによって、ＣＰＵ７２が演算処理を行い各動作を実行する。

ステップＳ１１において、検査するドットの画像を取得する。まず、図１０に示したように、検査ワーク３５上に液滴吐出してドット９０で構成されるドット列を形成する。液滴吐出は、検査ワーク３５がセットされたワーク載置台３１が、Ｘ軸リニアモータ３４の駆動によってヘッド部２０の下方に移動する。ヘッド部２０は、Ｙ軸リニアモータ２４の駆動によって移動し、所定の吐出位置において検査ワーク３５に向けて液滴吐出する。検査ワーク３５は、例えば、ガラスマスクやロール紙等を用いることができる。ドット９０の撮像においては、検査ワーク３５が、Ｘ軸リニアモータ３４によってカメラ８の下方まで移動する。画像取得手段としてのカメラ８は、Ｙ軸リニアモータ１５の駆動によって検査ワーク３５の上方に移動する。そして、ドット列が電子画像のほぼ中心線を通るように位置合わせを行う。位置合わせが終わると、カメラ８の焦点を検査ワーク３５上のドット９０に合わせた後に、ドット９０を撮像する。

ステップＳ１２において、電子画像として取り込んだドットのドット径を測定する。測定方法は、例えば、電子画像において、ドット９０と検査ワーク３５とを２値化表示し、ある輝度値をしきい値として規定し、当該しきい値において２値化されたドットのドッド径を画像処理して測定する。そして、取得した各ドット９０のドット径を記憶手段としてのＲＡＭ７４等に記憶する。ＲＡＭ７４は、取得したドット径を時系列が分かる時系列測定データとして記憶し、例えば、図１６に示すように、取得した各ドット径のデータ間を線で結んだデータ線９５によって表すことができる。

ステップＳ１３において、ドット径が第１規定の範囲内か否かを判断する。第１規定の範囲は、所望のドット径の許容範囲である。判断は、予め用意された規定値に対して、測定データが規定値以下であるか否かを比較して判断する。ステップＳ１３においてＹＥＳの場合はリターンされ、ＮＯの場合は、ステップＳ１４に移行する。

テップＳ１４において、ドット径が第２規定の範囲内か否かを判断する。第２規定の範囲は、クリーニング等の回復処置を必要とする範囲である。判断は、予め用意された規定値に対して、測定データが規定値以下であるか否かを比較して判断する。ステップＳ１４でＹＥＳの場合は、ステップＳ１５へ移行し、ＮＯの場合は、ステップＳ１６へ移行する。

ステップＳ１５において、第２フラグ：１を立てる。第２フラグは、後述するクリーニング手段を選択するための信号である。

ステップＳ１６において、第３フラグ：１を立てる。第３フラグは、後述するクリーニング手段を選択するための信号である。

ステップＳ１７において、ステップＳ１２で記憶したドット径の時系列測定データを読み出す。

ステップＳ１８において、突発的な発生か否かを判断する。判断方法としては、時系列測定データにおける測定データの変化に着目して、その発生が突発的なのか自然増加的なのかを判断する。例えば、図１７は、突発的な不具合発生を示す時系列測定データである。図１７に示すように、時系列データにおけるデータ線９５が急激に変化している。このようなデータ線９５を示す場合には、突発的な発生であり、例えば、ノズル２７の目詰まりが原因で吐出量不良が発生したと考えられる。また、図１８に示すように、時系列測定データが緩やかに変化している場合には、自然増加的な発生と判断することができる。ステップＳ１８において、ＹＥＳの場合は、リターンに移行し、ＮＯの場合には、不良発生時期を予測する予測ルーチンに移行する。

[クリーニング動作処理方法]
次に、クリーニング動作処理について説明する。図８は、クリーニング動作処理方法を示すフローチャートである。上述したように、ドットずれ検出とドット径検出によって出力された第１〜３のフラグに基づいて、ＲＯＭ７３またはＲＡＭ７４の動作プログラムによって、ＣＰＵ７２が演算処理を行い各動作を実行する。

ステップＳ２１において、第１〜３のフラグが全て０か否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ２２に移行し、ＮＯの場合はステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２２において、定期クリーニング時期か否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ２３に移行し、ＮＯの場合はステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２３において、定期クリーニングを中止する。前述の時系列測定データに基づいて、クリーニングが不要と判断され、次ステップに移行する。クリーニングを中止することにより、クリーニング時間・費用を削減することができる。

ステップＳ２４において、吐出作業を開始する。

ステップＳ２５において、第１フラグのみが１であるか否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ２６に移行し、ＮＯの場合はステップＳ２７に移行する。

ステップＳ２６において、ワイピングを行う。前述したように、第１フラグ：１が立った場合は、ノズル２７の近傍に付着した付着物が原因で飛行曲がりが発生したと考えられるので、ノズル近傍の付着物を除去するため、ワイピングユニット５７によって回復処置を施す。

ステップＳ２７において、第２フラグのみが１であるか否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ２８に移行し、ＮＯの場合はステップＳ２９に移行する。

ステップＳ２８において、フラッシングを行う。前述したように、第２フラグ：１が立った場合は、ノズル２７の目詰まりによる吐出量の不具合と考えられるので、ノズル２７の目詰まりをフラッシングユニット５８によって回復処置を施す。

ステップＳ２９において、第３フラグのみが１であるか否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ３０に移行し、ＮＯの場合はステップＳ３１に移行する。

ステップＳ３０において、ノズル吸引を行う。前述したように、第３フラグ：１が立った場合は、ノズル２７の目詰まりによる吐出量の不具合であり、フラッシングでは回復できない場合であるので、ノズル２７の目詰まりをキャッピングユニット５６のノズル吸引ユニットによって回復処置を施す。

ステップＳ３１において、第１フラグと第２フラグが共に１であるか否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ３２に移行し、ＮＯの場合はステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３２において、フラッシングとワイピングを行う。第１フラグと第２フラグが共に１である場合は、前述したように、飛行曲がりと目詰まりによるものであるので、フラッシングユニット５８とワイピングユニット５７によって回復処置を施す。

ステップＳ３３において、第１フラグと第３フラグが共に１であるか否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ３４に移行し、ＮＯの場合はリターンされる。

ステップＳ３４において、ノズル吸引とワイピングを行う。第１フラグと第３フラグが共に１である場合は、前述したように、飛行曲がりと目詰まり（フラッシングでは回復できない場合）によるものであるので、キャッピングユニット５６のノズル吸引ユニットとワイピングユニット５７によって回復処置を施す。

[不良発生時期の予測方法]
次に、不良発生時期の予測方法について説明する。図９は、不良発生時期の予測方法を示すフローチャートである。図９において、ＲＯＭ７３またはＲＡＭ７４の動作プログラムによって、ＣＰＵ７２が演算処理を行い各動作を実行する。なお、図６，７で説明したように、ドットずれ検出とドット径検出の処理が並行に行われ、これらの処理が共に終了してから不良発生時期の予測の処理に移行する。

ステップＳ４１において、ドットずれ量の時系列測定データに基づいて回復不能か否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ４３に移行し、ＮＯの場合は、ステップＳ４２に移行する。

ステップＳ４２において、ドット径の時系列測定データに基づいて回復不能か否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ４３に移行し、ＮＯの場合は、ステップＳ４４に移行する。

ステップＳ４３において、ヘッド交換指示を行う。ドットずれ量及びドット径に関するドット品質が回復不能であるため、ヘッド交換による回復処置を行う。

ステップＳ４４において、ドットずれ量の時系列測定データに基づいてヘッド交換時期Ｔ１を予測する。予測方法は、図１５に示すように、データ線９３において、傾きが変化した時点Ｍ１と最新測定時点Ｍ２間のデータを最小二乗法を用いて予測線９４を作成する。そして、予測線９４と予め設定されたヘッド交換限界線との交点Ｐ１における時期Ｔ１を取得する。

ステップＳ４５において、ドット径の時系列測定データに基づいてヘッド交換時期Ｔ２を予測する。予測方法は、図１８に示すように、データ線９５において、傾きが変化した時点Ｎ１と最新測定時点Ｎ２間のデータを最小二乗法を用いて予測線９６を作成する。そして、予測線９６と予め設定されたヘッド交換限界線との交点Ｐ２における時期Ｔ２を取得する。

ステップＳ４６において、ヘッド交換時期Ｔを取得する。ヘッド交換時期Ｔは、ステップＳ４４とステップＳ４５で取得したそれぞれのヘッド交換時期Ｔ１，Ｔ２のうち小さい方（交換時期が早い方）を選択して取得する。

ステップＳ４７において、ヘッド交換時期の３日前を過ぎたか否かを判断する。ＹＥＳの場合は、ステップＳ４８に移行し、ＮＯの場合は、リターンに移行する。

ステップＳ４８においては、報知手段としての報知装置５９が報知する。報知装置５９は、アラーム等の警報装置の他、ＬＥＤ表示・点滅表示によりヘッド交換時期までの残りの日数や時間を表示する。

従って、実施形態によれば、以下に示す効果がある。

（１）ドットずれ量およびドット径を測定し、不具合が発生した場合には、両方の測定データに基づいて、その原因の組み合わせに応じてクリーニング内容を決めるので、適切な回復処置を迅速に行うことができる。

（２）時系列測定データを読み出して、不具合発生状況を確認することにより、不具合が突発的か自然増加的かを的確に判断することができる。

（３）時系列測定データに基づいて、ヘッド交換時期を予測するので、事前にメンテナンス作業等を効率良く行うことができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が挙げられる。

（変形例１）本実施形態では、ドットずれ量およびドット径を並行して検出したが、これに限定されない。例えば、ドットずれ量のみ或いはドット径のみを検出してもよい。このようにすれば、製品に応じて重要な品質面を確認でき、各処理の負荷を低減させることができる。

（変形例２）図８において、各フラグに対するクリーニング内容を指定したが、これに限定されない。例えば、クリーニングの内容の組み合わせを変更してもよい。このようにしても、不具合発生の原因に応じた回復処置を行うことができる。

（変形例３）図８のステップＳ３において定期クリーニングを中止したが、実施してもよい。このようにすれば、クリーニング動作処理の負荷を低減させることができる。

（変形例４）本実施形態において、ドット品質検出装置１６を液滴吐出装置１に搭載したが、ドット品質検出装置１６を別個に構成してもよい。このようにすれば、他の液滴吐出装置にも転用することができるので装置コストを低減させることができる。

（変形例５）本実施形態において、画像取得手段としてカメラ８を用いたが、これに限定されない。例えば、リニアセンサ（リニアイメージングセンサ）を用いてもよく、ドット９０をリニアセンサで走査することによって、ドット９０の電子画像を取得することができる。

液滴吐出装置を示す斜視図。 ヘッド部の構成を示し、（ａ）はヘッド部の平面図、（ｂ）はノズルの平面図。 吐出ヘッドの構造を示し、（ａ）は一部破断した斜視図、（ｂ）は要部断面図。 液滴吐出装置における制御部の構成を示すブロック図。 ドット品質検出装置の構成を示すブロック図。 ドットずれ検出方法を示すフローチャート。 ドット径検出方法を示すフローチャート。 クリーニング動作処理方法を示すフローチャート。 不良発生時期の予測方法を示すフローチャート。 検査ワーク上に形成されたドットを示す平面図。 ドットの測定点を示す図。 基準直線を示す図。 ドットずれ測定における時系列測定データを示す図。 ドットずれ測定における突発的発生を示す図。 ドットずれ測定における自然増加的発生を示す図。 ドット径測定における時系列測定データを示す図。 ドット径測定における突発的発生を示す図。 ドット径測定における自然増加的発生を示す図。

符号の説明

１…液滴吐出装置、５…メンテナンス機構部、６…制御部、７…カメラ機構部、８…画像取得手段としてのカメラ、９…カメラキャリッジ、１５…Ｙ軸リニアモータ、１６…ドット品質検出装置、２６…吐出ヘッド、２７…ノズル、３４…Ｘ軸リニアモータ、３５…検査ワーク、５３…メンテモータ、５６…キャッピングユニット、５７…ワイピングユニット、５８…フラッシングユニット、５９…報知手段としての報知装置、７０…指令部、７１…入出力インターフェース、７２…処理手段としてのＣＰＵ、７３…記憶手段としてのＲＯＭ、７４…記憶手段としてのＲＡＭ、８２…モータドライバ、８５…メンテドライバ、８６…カメラドライバ、９０…ドット、９２…基準直線、９３…データ線、９４…予測線、９５…データ線、９６…予測線、Ｔ１，Ｔ２…ヘッド交換時期。

Claims (15)

1. 吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、
   前記検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップと、
   前記電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得ステップと、
   前記測定データが規定の範囲内にない場合に、前記測定データにおける不具合の発生原因を特定する発生原因特定ステップと、を有することを特徴とするドット品質検出方法。
2. 請求項１に記載のドット品質検出方法において、
   前記発生原因特定ステップでは、前記測定データはドットずれ量であり、ドットずれ量が前記規定の範囲にない場合は、前記ノズルの飛行曲がりが原因であると判断することを特徴とするドット品質検出方法。
3. 請求項１に記載のドット品質検出方法において、
   前記発生原因特定ステップでは、前記測定データはドット径であり、ドット径が前記規定の範囲にない場合は、前記ノズルの目詰まりが原因であると判断することを特徴とするドット品質検出方法。
4. 吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、
   前記検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップと、
   前記電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得ステップと、
   前記測定データを時系列が分かる時系列測定データとして記憶するデータ記憶ステップと、
   前記測定データが規定の範囲内にない場合に、前記時系列測定データを参照して、前記測定データにおける不具合が突発的または自然増加的による発生かを判断する発生状況判断ステップと、を有することを特徴とするドット品質検出方法。
5. 請求項４に記載のドット品質検出方法において、
   前記発生状況判断ステップでは、前記時系列測定データにおいて前記測定データが急激に変化した場合は、突発的な不具合発生であると判断することを特徴とするドット品質検出方法。
6. 請求項４に記載のドット品質検出方法において、
   前記発生状況判断ステップでは、前記時系列測定データにおいて前記測定データが緩やかに変化した場合は、自然増加的な発生であると判断することを特徴とするドット品質検出方法。
7. 吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出方法であって、
   前記検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得ステップと、
   前記電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得ステップと、
   前記測定データを時系列が分かる時系列測定データとして記憶するデータ記憶ステップと、
   前記測定データが規定の範囲内にない場合に、前記時系列測定データに基づいて不良発生時期を予測する不良時期予測ステップと、を有することを特徴とするドット品質検出方法。
8. 請求項７に記載のドット品質検出方法において、
   前記不良発生時期予測ステップでは、ヘッド交換時期を予測することを特徴とするドット品質検出方法。
9. 請求項８に記載のドット品質検出方法において、
   前記ヘッド交換時期を事前に報知する報知ステップを有することを特徴とするドット品質検出方法。
10. 吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出装置であって、
    前記検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得手段と、
    前記電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得手段と、
    前記測定データが規定の範囲内にない場合に、前記測定データにおける不具合の発生原因を判断する発生原因特定手段と、を有することを特徴とするドット品質検出装置。
11. 吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴が検査ワーク上に着弾して得られたドットの品質を検出するドット品質検出装置であって、
    前記検査ワーク上に形成されたドットの電子画像を取得する画像取得手段と、
    前記電子画像におけるドットずれ量およびドット径のうち少なくとも一方の測定データを取得するデータ取得手段と、
    前記測定データを時系列が分かる時系列測定データとして記憶するデータ記憶手段と、
    前記測定データが規定の範囲内にない場合に、前記時系列測定データを参照して、前記測定データにおける不具合が突発的または自然増加的による発生かを判断する発生状況判断手段と、
    前記時系列測定データに基づいて、ヘッド交換時期を予測する交換時期予測手段と、
    前記ヘッド交換時期を事前に報知する報知手段と、を備えたことを特徴とするドット品質検出装置。
12. 請求項１０に記載のドット品質検出装置を備え、前記不具合の発生原因に応じたクリーニングを行うクリーニング手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
13. 請求項１１に記載のドット品質検出装置を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
14. 請求項１２に記載の液滴吐出装置において、
    前記ドットずれ量の不具合が発生した場合には、ワイピングを伴うクリーニングをすることを特徴とする液滴吐出装置。
15. 請求項１２に記載の液滴吐出装置において、
    前記ドット径の不具合が発生した場合には、前記ノズルから液体の強制的な排出を伴うクリーニングをすることを特徴とする液滴吐出装置。
    

Images