JP2009078252A - パターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法及びパターン形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出ヘッドの発熱量を予測し、その予測に基づいて、液滴の吐出重量の安定性を向上させる液滴吐出ヘッドの制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置１００は、ビットマップデータＢＤに基づいて、各液滴吐出ヘッド４０における各圧電素子ＰＺの駆動回数の累計から、描画終了時における機能液の液滴の温度（粘性）を予測する。そして、予測した温度（粘性）から描画中の液滴の吐出重量が等しくなるように、駆動電圧値Ｖｈを適宜変更する。駆動波形生成回路１０７は、駆動電圧値Ｖｈに基づいて駆動波形信号ＣＯＭを生成する。ヘッド駆動回路１０８は、制御装置１００からの駆動波形信号ＣＯＭに基づいて各圧電素子ＰＺを駆動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、パターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法及びパターン形成装置に関する。

一般的に、機能液を使って基板上に所望のパターンを形成する装置として、機能液を液滴にして吐出するインクジェット装置、すなわち液滴吐出装置が知られている。液滴吐出装置は、ステージに載置される基板と機能液を液滴にして吐出する液滴吐出ヘッドとを２次元的に相対移動させながら、液滴吐出ヘッドから吐出される機能液の液滴を基板上の任意の箇所に配置することによりパターンを形成する。

液滴吐出ヘッドは、別設のタンクなどから機能液が供給されるとともに、供給された機能液をその内部に設けたインク室（キャビティ）に一時的に貯留する。そして、ステージと相対向するように設けたノズルプレートに多数形成されたノズル孔からインク室に貯留した機能液を液滴にして吐出する。

詳述すると、液滴吐出ヘッドには、駆動素子（例えば、ピエゾ素子）及び同駆動素子を駆動させる駆動回路が設けられている。駆動素子は、駆動回路から駆動電圧が供給されると収縮及び伸張して、連結した振動板を振動させる。この振動板の振動がキャビティの体積を拡大及び縮小することによって、機能液をノズル孔から液滴にして吐出している。

ところで、液滴吐出ヘッドは、機能液を吐出していると、すなわち、駆動素子に駆動回路から駆動電圧を供給していると同駆動素子及び駆動回路が発熱し、キャビティに貯留した機能液に熱影響を及ぼす。そして、この熱影響による機能液の温度変化にともなって機能液の粘度が変化してしまい、液滴の吐出重量が変化してしまう。つまり、各液滴吐出ヘッドからの吐出重量を均一に保つことができなくなってしまう。

このような熱影響による吐出重量の変化を抑制するために、インク室の機能液の温度を測定し、その測定結果に基づいて機能液を加熱又は冷却することによって、インク室に供給される機能液の温度調整をする方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００５−３０５９７３号公報

しかしながら、駆動素子や駆動回路などからの発熱量は、液滴を吐出するパターンによって異なる。従って、特許文献１の方法では、機能液の温度の測定結果に基づいて機能液を加熱又は冷却するため、吐出パターンが変化することによって、機能液への熱影響による温度変化が想定される場合であっても、その温度変化への対策が対処療法的にならざるを得なかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、液滴吐出ヘッドの発熱量を予測し、その予測に基づいて、液滴の吐出重量の安定性を向上させる液滴吐出ヘッドの制御方法を提供することにある。

本発明の液滴吐出ヘッド制御方法は、駆動素子を駆動して、ノズルプレートに形成したノズル孔から基板に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備え、前記液滴吐出ヘッドを、前記
基板に描画されるパターンの描画データに基づいて、前記基板に予め定められたパターンを描画するパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法であって、前記描画データから、前記液滴吐出ヘッドの発熱量を求め、その求めた発熱量から液滴の粘性を予測し、予測した粘性に応じて、駆動素子の駆動力を変更して、前記ノズル孔から吐出される液滴の吐出重量が、前記パターンが形成されるまで終始一定となるようにした。

この液滴吐出ヘッド制御方法によれば、描画データから液滴吐出ヘッドの発熱量を求め、その発熱量から液滴の粘性を予測し、その粘性に応じて駆動素子の駆動力を変更することができる。従って、例えば、予測した粘性から、描画中に液滴の吐出量が多量になってしまうときに、駆動素子の駆動力を適宜変更することによって、液滴の吐出量を終始一定になるようにすることができる。その結果、液滴の吐出重量の変化に起因する基板の品質不良を低減することができる。

この液滴吐出ヘッド制御方法は、前記描画データから求める発熱量は、前記描画データに基づくパターンが形成されるまでの液滴吐出ヘッドの発熱量であり、その求めた発熱量から、そのパターン形成途中の予め定められた時々の液滴吐出ヘッドの温度を予測し、その時々毎に、前記予測した液滴吐出ヘッドの温度に対する液滴の粘性を予測し、その時々毎に、予測した粘性に応じて、前記駆動素子の駆動力を変更して、前記基板にパターンが形成されるまで、前記ノズル孔から吐出される液滴の吐出重量が終始一定となるようにしてもよい。

この液滴吐出ヘッド制御方法によれば、描画終了時までの発熱量からパターン形成時の予め定めた時々毎のヘッドの温度を予測し、その予測した温度における粘性に応じて、その時々毎に駆動素子の駆動力を適宜変更することができる。従って、例えば、基板を主走査方向に往動又は復動させて描画を開始する時々毎に、駆動素子の駆動力を適宜変更することによって、液滴の吐出重量を終始一定になるようにすることができる。

この液滴吐出ヘッド制御方法は、前記描画データは、前記基板が主走査方向に往動及び復動する毎に設けられた、前記液滴吐出ヘッドの各ノズルに対する前記駆動素子の駆動の有無からなるビットマップデータから構成され、前記基板が往動及び復動する毎に、前記液滴吐出ヘッドの温度を予測し、その往動及び復動する毎に、前記予測した液滴吐出ヘッドの温度に対する液滴の粘性を予測し、その往動及び復動する毎に、予測した粘性に応じて、前記駆動素子の駆動力を変更してもよい。

この液滴吐出ヘッド制御方法によれば、描画終了時までの発熱量からパターン形成時の基板が主走査方向に往動及び復動する時々毎のヘッドの温度を予測し、その予測した温度における粘性に応じて、その時々毎に駆動素子の駆動力を変更することができる。従って、基板を主走査方向に往動又は複動させて描画を開始する時々毎に駆動素子の駆動力を変更することによって、液滴の吐出重量を終始一定になるようにすることができる。

本発明のパターン形成装置は、主走査方向に往復移動するワークテーブルと、前記ワークテーブルの移動経路の上方であって、前記主走査方向と直交する副走査方向に延出形成された一対の案内レールと、前記一対の案内レール間に支持され、その一対の案内レールに沿って副走査方向に往復移動可能なキャリッジと、前記キャリッジのユニットプレートに並設した複数の液滴吐出ヘッドと、前記基板に描画されるパターンの描画データを記憶する描画データ記憶手段と、前記描画データに基づいて、液滴吐出ヘッドの各駆動素子を駆動制御してノズル孔から前記基板に液滴を吐出させる制御手段と、を備え、
前記基板を載置したワークテーブルを主走査方向に移動させながら、前記基板に描画データに基づいて、前記基板に予め定められたパターンを描画するパターン形成装置において、前記基板に前記パターンが形成されるまでの吐出ヘッドの発熱量を、前記描画データ
に基づいて算出する発熱量算出手段と、その求めた発熱量から、そのパターン形成途中の予め定められた時々の前記液滴吐出ヘッドの温度を予測する温度予測手段と、その時々毎に、前記予測した液滴吐出ヘッドの温度に対する液滴の粘性を算出する粘性算出手段と、
前記基板にパターンが形成されるまで前記ノズル孔から吐出される液滴の吐出重量が終始一定となるように、その時々毎に、算出した粘性に応じて駆動素子の駆動力を算出し、該算出した駆動力を前記制御手段に出力する駆動力算出手段と、を備えた。

本発明のパターン形成装置によれば、基板に描画されるパターンの描画データに基づいて、液滴吐出ヘッドの発熱量を求めて、その求めた発熱量に基づいて、予め定めた時々の液滴吐出ヘッドの温度を予測することができる。そして、予測した各温度における粘性を算出して、その算出した粘性に応じて駆動素子の駆動力を適宜変更することができる。従って、各粘性において、液滴が予め定めた吐出重量になるように駆動素子の駆動力を変更することによって、描画中の液滴の吐出重量を終始一定となるようにすることができる。その結果、液滴の吐出重量の変化に起因する基板の品質不良を低減することができる。

以下、本発明を実施したパターン形成装置の一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、ブラックマトリクスが形成されたガラス基板に赤、緑、青のカラーフィルタを形成するためのパターン形成装置としての液滴吐出装置１の概略構成を示している。図１に示すように、液滴吐出装置１は、床面に主走査方向（Ｘ軸方向）に延在した基台２が設置され、その上面に２ａに一対のＸ軸ガイドレール１１が主走査方向（Ｘ軸方向）に敷設され、その一対のＸ軸ガイドレール１１にはＸ軸移動プレート１２が載置されている。Ｘ軸移動プレート１２は、Ｘ軸ガイドレール１１に沿って主走査方向に移動可能に搭載されている。一対のＸ軸ガイドレール１１には、Ｘ軸リニアモータＭ１が備えられ、Ｘ軸リニアモータＭ１は、一対のＸ軸ガイドレール１１に載置されたＸ軸移動プレート１２を、エアスライダ（図示省略）を介してＸ軸方向に往復移動させる。

尚、図１において、主走査方向をＸ軸方向、主走査方向（Ｘ軸方向）に直交する副走査方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向（上下方向）をＺ軸方向、Ｚ軸方向回りの回動方向をθ方向と表記する。

Ｘ軸移動プレート１２の上面には、ワークテーブルとしての基板ステージ１４が設けられている。基板ステージ１４は、真空吸着テーブルであって、その上面にガラス基板よりなるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板という）Ｗを吸着固定し、同ＣＦ基板Ｗを搬送する。基板ステージ１４は、Ｘ軸移動プレート１２と基板ステージ１４との間に設けた破線で示すステージ回動機構１６によって、Ｘ軸移動プレート１２に対してθ方向に回動可能に支持固定されている。

従って、基板ステージ１４（ＣＦ基板Ｗ）は、Ｘ軸移動プレート１２とともにＸ軸方向（主走査方向）に移動する。また、基板ステージ１４（ＣＦ基板Ｗ）は、Ｘ軸移動プレート１２の平面（ＸＹ平面（水平面））に対して平行にθ方向に回動する。

前記Ｘ軸ガイドレール１１の上方向をＹ軸方向に跨ぐように、案内レールとしての一対のＹ軸ガイドレール１８が配設されている。一対のＹ軸ガイドレール１８の一端の支柱１９ａは、基台２の上面２ａ一側に立設され、他端の支柱１９ｂは基台２から離間した床に立設されている。一対のＹ軸ガイドレール１８は、Ｘ軸方向に予め定めた間隔をおいて平行に配設されている。尚、本実施形態では、Ｙ軸方向に平行に延びた一対のＹ軸ガイドレール１８において、基台２の上方位置を作業領域、基台２から離間した位置を待機領域としている。

一対のＹ軸ガイドレール１８の間に、複数（本実施形態では、６個）のキャリッジプレート２１が差し渡されるように配置されている。そして、各キャリッジプレート２１は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿って副走査方向（Ｙ軸方向）に移動可能に載置されている。一対のＹ軸ガイドレール１８には、Ｙ軸リニアモータＭ２を備え、Ｙ軸リニアモータＭ２は、一対のＹ軸ガイドレール１８に載置された各キャリッジプレート２１をそれぞれエアスライダ（図示省略）を介してＹ軸方向に往復移動させる。つまり、各キャリッジプレート２１は、Ｙ軸ガイドレール１８上の作業領域と待機領域との間を往復移動するようになっている。

各キャリッジプレート２１の上面には、機能液供給ユニット２２とヘッド用電装ユニット２３とが載置されている。機能液供給ユニット２２は、機能液Ｆ（図３（ｂ）参照）を所定量貯蔵して、各液滴吐出ヘッド４０（図３（ａ），（ｂ）参照）に機能液Ｆを供給するための供給回路装置である。機能液供給ユニット２２に貯蔵されている機能液Ｆは予め定めた温度（初期設定温度Ｔｋ）に設定され、その初期設定温度Ｔｋの機能液Ｆが各液滴吐出ヘッド４０に供給されるようになっている。一方、ヘッド用電装ユニット２３は、各液滴吐出ヘッド４０を駆動するための電気信号を供給するための電気回路装置である。

また、ここでいう機能液Ｆとは、ＣＦ基板Ｗに形成されたブラックマトリクスの枠内に配置される赤、緑、青のフィルタ用インクである。機能液Ｆは、ＣＦ基板Ｗに形成されたブラックマトリクスの枠内に配置された後に乾燥させると、赤、緑、青のフィルタとなる。

図２に示すように、各キャリッジプレート２１の下面の中央位置には、吊下機構２５が設けられ、その吊下機構２５の下端部にキャリッジ３０が取着されている。
吊下機構２５は、吊下基板２６と、吊下回動枠２７と、吊下支持枠２８とを有している。吊下基板２６は、キャリッジプレート２１の下面中央位置に連結固定され、その下端部に吊下回動枠２７を連結している。吊下回動枠２７は、その下端部に吊下支持枠２８をθ方向に回動可能に連結支持している。吊下回動枠２７には、θ軸回動モータ（図示省略）を有し、θ軸回動モータは吊下支持枠２８を吊下基板２６（キャリッジプレート２１）に対してθ方向に回動させるようになっている。吊下支持枠２８には、キャリッジ３０が支持固定され、吊下機構２５に垂設されたキャリッジ３０をθ方向に回動させる。また、キャリッジ３０の略直方体形状のキャリッジ枠３１の下端部には、ユニットプレート３４が図示しないネジ等により固設されている。ユニットプレート３４には、液滴吐出ヘッド４０が着脱可能に、かつ、精度よく位置決め固定されて取り付けられている。本実施形態では、Ｘ軸方向に沿って並設された３個の液滴吐出ヘッド４０が、Ｙ軸方向と平行に２列、すなわち合計６個の液滴吐出ヘッド４０が取り付けられている。尚、キャリッジ枠３１の内側は、配管や配線などが配設されているが、表示すると煩雑になるため図示を省略している。
（液滴吐出ヘッド４０）
次に、ユニットプレート３４に取着した液滴吐出ヘッド４０について図３を参照して説明する。図３（ａ）は、液滴吐出ヘッドを基板ステージ１４側から見た外観斜視図である。この液滴吐出ヘッド４０は、２つの接続針４２を有する液体導入部４１と、液体導入部４１の側方に連なるヘッド基板４３と、液体導入部４１に連なるポンプ部４４と、ポンプ部４４に連なるノズルプレート４５とを備えている。

液体導入部４１の接続針４２には、機能液供給ユニット２２に連通した図示しない配管接続部材が接続されている。ヘッド基板４３には、一対のヘッドコネクタ４３Ａが実装されており、当該ヘッドコネクタ４３Ａを介して、ヘッド用電装ユニット２３に接続された図示しないフレキシブルフラットケーブルが接続される。

一方、このポンプ部４４とノズルプレート４５とにより、方形のヘッド本体４０Ａが構成されている。
ノズルプレート４５のノズル形成面４５ａには、液滴を吐出する吐出ノズル４６からなる２本のノズル列４７が形成されている。２本のノズル列４７は相互に平行に列設されており、各ノズル列４７は、等ピッチで並設された１８０個（図示では模式的に表している）の吐出ノズル４６で構成されている。すなわち、ヘッド本体４０Ａのノズル形成面４５ａには、その中心線を挟んで２本のノズル列４７が対称に配設されている。

図３（ｂ）は、液滴吐出ヘッド４０のポンプ部４４の内部を示し、各吐出ノズル４６の上側にそれぞれキャビティ５２、振動板５３及び駆動素子としての圧電素子ＰＺを有している。各キャビティ５２は、それぞれ配管接続部材を介して機能液供給ユニット２２に接続され、同機能液供給ユニット２２からの機能液Ｆ（フィルタ用インク）を収容し、そのフィルタ用インクを吐出ノズル４６に供給する。振動板５３は、各キャビティ５２に対向する領域をＺ方向に振動することによって、該キャビティ５２の容積を拡大及び縮小させて、これに伴って吐出ノズル４６のメニスカスを振動させる。各圧電素子ＰＺは、それぞれ所定の駆動波形信号を受けるとき、Ｚ方向に収縮して伸張することによって、振動板５３の各領域をＺ方向に振動させる。各キャビティ５２は、それぞれの振動板５３がＺ方向に振動するとき、収容する機能液Ｆ（フィルタ用インク）の一部を所定重量の液滴Ｆｂにして吐出ノズル４６から吐出させる。

ポンプ部４４の基部側、すなわちヘッド本体４０Ａの基部側は、液体導入部４１を受けるべく方形フランジ状にフランジ部４８が形成されている。このフランジ部４８は、抜け止めの役目を果たすとともに、ヘッド止めネジ（図示せず）でユニットプレート３４と連結固定される連結部の役目を果たす。フランジ部４８には、液滴吐出ヘッド４０をユニットプレート３４に固定する小ネジ用のネジ孔（雌ネジ）４９が一対形成されている。つまり、液滴吐出ヘッド４０は、ユニットプレート３４の所定の位置に形成された貫通穴（図示せず）に、ヘッド本体４０Ａを貫挿させて、ユニットプレート３４を貫挿してネジ孔４９と螺合するヘッド止めネジ（図示せず）によってユニットプレート３４に固定される。

図２及び図３に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図１に示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と同一である。すなわち、ユニットプレート３４が液滴吐出装置１に取り付けられた状態では、液滴吐出ヘッド４０に形成されたノズル列４７（図３参照）は、Ｙ軸方向に延在する構成になっている。

次に、液滴吐出装置１の電気的構成を図４に従って説明する。図４は、液滴吐出装置１の電気的構成を示すブロック図である。
図４において、制御手段としての制御装置１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、描画データ記憶手段としてのＲＡＭ１０３等を有している。制御装置１００は、格納された各種データ及び各種制御プログラムに従って、Ｘ軸移動プレート１２の搬送処理、各キャリッジプレート２１の搬送処理などを実行する。また、制御装置１００は、各液滴吐出ヘッド４０の発熱量予測処理を実行するとともに、各キャリッジ３０に設けた各液滴吐出ヘッド４０の液滴吐出処理などを実行する。

制御装置１００には、各種操作スイッチとディスプレイを有した入出力装置１０４が接続されている。入出力装置１０４は、液滴吐出装置１が実行する各種処理の処理状況を表示する。入出力装置１０４は、ＣＦ基板Ｗに液滴Ｆｂでパターンを形成するための描画データ（ビットマップデータＢＤ）を生成し、そのビットマップデータＢＤを制御装置１００に入力する。また、制御装置１００は、入力されたビットマップデータＢＤをＲＡＭ１０３に記憶する。

ビットマップデータＢＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺのオンあるいはオフを規定したデータである。ビットマップデータＢＤは、液滴吐出ヘッド４０（各吐出ノズル４６）の直下をＣＦ基板Ｗが通過する際、ＣＦ基板Ｗの予め特定された各位置に、液滴Ｆｂを吐出するか否かを規定したデータである。

すなわち、ビットマップデータＢＤは、ＣＦ基板Ｗに液滴Ｆｂでカラーフィルタのパターンを形成するために、液滴吐出ヘッド４０（各吐出ノズル４６）の直下を、何度もＣＦ基板Ｗを往復動させ、その往動及び復動する毎に、カラーフィルタのパターンを形成するために用意された、配置位置に液滴Ｆｂを吐出するか否かを規定したデータである。

詳述すると、Ｘ軸移動プレート１２（ＣＦ基板Ｗ）が液滴吐出ヘッド４０（各吐出ノズル４６）の直下を往動及び復動する毎に用意された、各往動及び各復動に対応するビットマップデータＢＤをつかって、液滴Ｆｂを吐出させれば、ＣＦ基板Ｗにカラーフィルタのパターンが描画されることになる。

そして、本実施形態では、このＣＦ基板Ｗに描画するパターンは、予め設計等で求め、その求めたパターンからビットマップデータＢＤが作成される。
制御装置１００には、Ｘ軸リニアモータ駆動回路１０５が接続されている。制御装置１００は、駆動制御信号をＸ軸リニアモータ駆動回路１０５に出力する。Ｘ軸リニアモータ駆動回路１０５は、制御装置１００からの駆動制御信号に応答して、Ｘ軸移動プレート１２（ＣＦ基板Ｗ）を移動させるためのＸ軸リニアモータＭ１を駆動させる。

制御装置１００には、Ｙ軸リニアモータ駆動回路１０６が接続されている。制御装置１００は、駆動制御信号をＹ軸リニアモータ駆動回路１０６に出力する。Ｙ軸リニアモータ駆動回路１０６は、制御装置１００からの駆動制御信号に応答して、各キャリッジプレート２１を移動させるためのＹ軸リニアモータＭ２を駆動させる。

発熱量算出手段としての制御装置１００は、ビットマップデータＢＤを使って、ＣＦ基板Ｗにパターンを描画した際に、各液滴吐出ヘッド４０の吐出動作に基づく各液滴吐出ヘッド４０の発熱量を演算する。発熱量の演算は、ＣＦ基板Ｗにパターンを描画したときに、駆動された圧電素子ＰＺの駆動回数の累計ＮｔをビットマップデータＢＤから求める。

続いて、制御装置１００は、圧電素子ＰＺの１回の駆動に基づく駆動エネルギーに対する基準熱量Ｊを予め求めておき、この基準熱量Ｊと累計ＮｔからＣＦ基板Ｗに配線パターンが描画される際の液滴吐出ヘッド４０の発熱量Ｑ（＝Ｎｔ×Ｊ）を演算する。

温度予測手段としての制御装置１００は、液滴吐出ヘッド４０の発熱量Ｑ（＝Ｎｔ×Ｊ）を演算すると、この発熱量Ｑから、キャビティ５２内の機能液Ｆの温度が初期設定温度Ｔｋからどのくらい温度上昇するかその予測温度Ｔｎを演算する。

粘性算出手段としての制御装置１００は、予測温度Ｔｎが算出されると、その予測温度Ｔｎに対する機能液Ｆ（液滴Ｆｂ）の粘性を求める。また、制御装置１００は、初期設定温度Ｔｋに対する機能液Ｆ（液滴Ｆｂ）の粘性を求める。尚、機能液Ｆの温度に対する該機能液Ｆの粘性は、予めＲＯＭ１０２にデータとして記憶されていて、制御装置１００は、ＲＯＭ１０２に記憶したデータから各粘性を求めるようにしている。

制御装置１００は、予測温度Ｔｎ及び初期設定温度Ｔｋでの粘性がそれぞれ求まると、各温度Ｔｎ，Ｔｋにおける液滴Ｆｂの吐出重量Ｗｎ，Ｗｋを求める。尚、機能液Ｆの粘性に対する液滴吐出ヘッド４０の吐出重量は、予めＲＯＭ１０２にデータとして記憶されていて、制御装置１００は、ＲＯＭ１０２に記憶したデータから各温度に対する吐出重量を
求めるようにしている。

制御装置１００は、各温度Ｔｎ，Ｔｋにおける液滴Ｆｂの吐出重量Ｗｎ，Ｗｋを求めると、初期設定温度Ｔｋにおける液滴Ｆｂの吐出重量Ｗｋで、ＣＦ基板Ｗにカラーフィルタのパターンを描画した時の機能液Ｆの総重量Ｓｗｋと、予測温度Ｔｎにおける液滴Ｆｂの吐出重量Ｗｎで、ＣＦ基板Ｗにカラーフィルタのパターンを描画した時の機能液Ｆの総重量Ｓｗｎとを求める。

そして、制御装置１００は、初期設定温度Ｔｋにおける機能液Ｆの総重量Ｓｗｋに対する予測温度Ｔｎにおける機能液Ｆの総重量Ｓｗｎの誤差が、例えば、１％未満かどうか判断するようになっている。制御装置１００は、誤差が１％以上の場合、液滴吐出ヘッド４０の温度上昇が大きく液滴Ｆｂの吐出重量（吐出量）が重く（多量と）なり、高精細なカラーフィルタのパターンが描画できないとして、圧電素子ＰＺの駆動量を調整して１回の吐出重量を減らす処理を行う。

制御装置１００は、液滴吐出ヘッド４０が初期設定温度Ｔｋから予測温度Ｔｎに上昇するに際して、パターン形成開始からパターン形成終了まで温度は線形で変化するものとし、新たなビットマップデータＢＤを使ってＣＦ基板Ｗが往動または復動を開始するその時々の時間での機能液Ｆの温度を、それぞれ求める。

駆動力算出手段としての制御装置１００は、その時々の時間での機能液Ｆの温度がそれぞれ求まると、その温度における液滴Ｆｂの吐出重量が初期設定温度Ｔｋの時の吐出重量Ｗｋと同じなるための、各圧電素子ＰＺを駆動させるための駆動電圧値Ｖｈを求める。

尚、その時々の時間での温度における吐出重量が初期設定温度Ｔｋの時の吐出重量Ｗｋと同じなるための、各圧電素子ＰＺを駆動させるための駆動電圧値Ｖｈは、予めＲＯＭ１０２にデータとして記憶されていて、制御装置１００は、ＲＯＭ１０２に記憶したデータから各温度に対する駆動電圧値Ｖｈを求めるようにしている。

制御装置１００には、駆動波形生成回路１０７が接続されている。制御装置１００は、求めた圧電素子ＰＺを駆動させるための駆動電圧値Ｖｈを駆動波形生成回路１０７に出力する。駆動波形生成回路１０７は、制御装置１００からの駆動電圧値Ｖｈに基づき圧電素子ＰＺに印加する駆動波形信号ＣＯＭを生成する。図５は、駆動波形信号ＣＯＭの一例を示しており、圧電素子ＰＺに印加する駆動電圧の波高値が大きいほど、吐出量が大きくなる。すなわち、図５において、駆動波形信号ＣＯＭ０（波高値ｈ０）は、駆動波形信号ＣＯＭ１（波高値ｈ１）よりも波高値が大きいので吐出重量は大きくなる。

従って、駆動波形生成回路１０７は、制御装置１００からの駆動電圧値Ｖｈに基づき、常に、温度に関係なく吐出重量が一定となる波高値の駆動波形信号ＣＯＭを生成し、制御装置１００に出力する。

制御装置１００には、各液滴吐出ヘッド４０毎に設けられたヘッド駆動回路１０８が接続されている。制御装置１００は、所定の吐出周波数に同期させたパターン形成用制御信号ＳＩをヘッド駆動回路１０８に出力する。制御装置１００は、駆動波形生成回路１０７にて生成された各液滴吐出ヘッド４０毎の駆動波形信号ＣＯＭを所定の吐出周波数に同期させて、それぞれ対応するヘッド駆動回路１０８に出力する。

詳述すると、制御装置１００は、ビットマップデータＢＤを利用して所定の周波数に同期したパターン形成用制御信号ＳＩを生成し、パターン形成用制御信号ＳＩをヘッド駆動回路１０８にシリアル転送する。ヘッド駆動回路１０８は、制御装置１００からのパター
ン形成用制御信号ＳＩを各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。ヘッド駆動回路１０８は、制御装置１００からの吐出タイミング信号ＬＴを受けるたびに、シリアル／パラレル変換したパターン形成用制御信号ＳＩをラッチし、パターン形成用制御信号ＳＩによって選択される圧電素子ＰＺにそれぞれ駆動波形信号ＣＯＭを供給する。

従って、液滴吐出ヘッド４０は、予測した機能液Ｆの温度に応じて、圧電素子ＰＺに印加される駆動波形信号ＣＯＭが制御されるため、各吐出ノズル４６から吐出される液滴Ｆｂの吐出重量を終止一定とすることができる。

しかも、ビットマップデータＢＤに基づいて機能液Ｆの温度上昇を予測したので、液滴吐出ヘッド４０に温度センサを設けずに済み、液滴吐出ヘッド４０の構成を複雑な構成にしなくて済む。

上記実施形態によれば以下のような、効果を得ることができる。
（１）上記実施形態によれば、描画終了時までの各液滴吐出ヘッド４０からの発熱量ＱをビットマップデータＢＤに基づいて算出し、その発熱量Ｑから描画終了時におけるキャビティ５２内の機能液Ｆの初期設定温度Ｔｋから温度上昇した予測温度Ｔｎを求めた。そして、初期設定温度Ｔｋと予測温度Ｔｎとにおける粘性を求めて、その粘性に基づいて各温度における液滴Ｆｂの吐出重量Ｗｋ，Ｗｎを求めた。そして、各吐出重量Ｗｋ，Ｗｎで描画したときの総重量Ｓｗｋ，Ｓｗｎを比較して、圧電素子ＰＺを駆動させる駆動電圧値Ｖｈを適宜変更するようにした。

従って、発熱量Ｑから求めた予測温度Ｔｎにおける粘性を求めて、その粘性に基づいて吐出重量Ｗｎを求めることによって、各液滴吐出ヘッド４０の描画中の発熱による総吐出重量の変化を予測することができる。そして、その吐出重量の変化に基づいて圧電素子ＰＺを駆動させる駆動電圧値Ｖｈを適宜変更することによって、液滴Ｆｂの吐出重量を調整することができる。その結果、描画中における液滴Ｆｂの吐出重量を終始一定となるようにすることができるとともに、吐出重量の変化に起因する基板の品質不良を低減することができる。

（２）上記実施形態によれば、描画終了時までの各液滴吐出ヘッド４０からの発熱量ＱをビットマップデータＢＤに基づいて算出し、その発熱量Ｑから描画終了時におけるキャビティ５２内の機能液Ｆの予測温度Ｔｎを予測した。そして、予測温度Ｔｎと初期設定温度Ｔｋに基づいて機能液Ｆの温度変化を予測して、基板ステージ１４（ＣＦ基板Ｗ）が往動または復動を開始するその時々の時間での機能液Ｆの各温度を求めて、その各温度における機能液Ｆの粘性を求めた。その求めた機能液Ｆの各粘性において、初期設定温度Ｔｋの時の液滴Ｆｂの吐出重量Ｗｋと等しくなるように、圧電素子ＰＺを駆動させるための駆動電圧値Ｖｈを変更するようにした。

従って、基板ステージ１４（ＣＦ基板Ｗ）が往動または復動を開始するその時々の時間でのキャビティ５２内の機能液Ｆの温度に基づいて、圧電素子ＰＺを駆動させるための駆動電圧値Ｖｈを適宜変更することによって、初期設定温度Ｔｋの時の吐出重量Ｗｋと基板ステージ１４（ＣＦ基板Ｗ）を往動又は復動を開始するその時々における吐出重量とを等しくすることができる。その結果、描画終了時までの吐出重量を終始一定になるようにすることができるとともに、吐出重量の変化に起因する基板の品質不良を低減することができる。

（３）上記実施形態では、各液滴吐出ヘッド４０の発熱量Ｑは、液滴Ｆｂを吐出するか否か、すなわち、各圧電素子ＰＺを駆動させるか否かのデータであるビットマップデータ
ＢＤに基づき、各圧電素子ＰＺの駆動回数の累計Ｎｔから算出した。

従って、描画終了時までの液滴吐出ヘッド４０からの発熱量Ｑを正確に求めることができる。すなわち、描画終了時における初期設定温度Ｔｋから温度上昇した予測温度Ｔｎを正確に求めることができる。つまり、初期設定温度Ｔｋの時の液滴Ｆｂの吐出重量と予測温度Ｔｎに基づいて駆動電圧値Ｖｈを変更した時の液滴Ｆｂの吐出重量との誤差を小さくすることができる。その結果、描画開始時から描画終了時までの液滴Ｆｂの吐出重量をより一定にすることができる。しかも、液滴吐出ヘッド４０に温度センサを設けずに済み、液滴吐出ヘッド４０の構成を複雑な構成にしなくて済むとともに、部品点数を低減することができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、基板ステージ１４（ＣＦ基板Ｗ）が往動または復動を開始するその時々の時間に駆動電圧値Ｖｈを変更した。すなわち、ＣＦ基板Ｗに描画をしていないときに駆動電圧値Ｖｈを変更した。これに限らず、例えば、描画中に駆動電圧値Ｖｈを変更するようにしてもよい。

・上記実施形態では、機能液Ｆの温度をビットマップデータＢＤに基づいた発熱量Ｑから予測した。これに限らず、ビットマップデータＢＤに対するキャビティ５２内の機能液Ｆの温度を予め測定しておき、その測定結果に基づいて駆動電圧値Ｖｈを適宜変更させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、発熱量Ｑを液滴吐出ヘッド４０毎に算出して、各液滴吐出ヘッド４０の駆動電圧値Ｖｈを変更した。これに限らず、例えば、発熱量を各圧電素子ＰＺ毎に算出して、各圧電素子毎に駆動電圧値Ｖｈを変更してもよい。また、例えば、全吐出ノズル４６をいくつかのノズル群に分割し、そのノズル群毎に発熱量を求めて、駆動電圧値Ｖｈを変更するようにしてもよい。

・上記実施形態では、液滴吐出ヘッド４０を６個搭載したキャリッジを６個搭載した液滴吐出装置１に具体化した。これに限らず、キャリッジに搭載される液滴吐出ヘッドの配置や数、及び、液滴吐出装置に搭載されるキャリッジの数は、適宜変更してもよい。例えば、液滴吐出ヘッドを１つ搭載したキャリッジを１つ搭載した液滴吐出装置に具体化してもよい。

・上記実施形態では、機能液Ｆとしてフィルタ用インクを吐出する液滴吐出装置１について具体化した。これに限らず、例えば、ファックス、コピア等を含む印刷装置や、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの機能液であってもよい。

液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。 キャリッジプレートとキャリッジの関係を表す平面図。 （ａ）液滴吐出ヘッドを基板ステージ側から見た斜視図、（ｂ）液滴吐出ヘッドのポンプ部断面図。 液滴吐出装置の電気的構成を示すブロック図。 駆動波形信号の一例を示すグラフ。

符号の説明

ＢＤ…ビットマップデータ、ＣＯＭ…駆動波形信号、ＣＯＭ０…駆動波形信号、ＣＯＭ１…駆動波形信号、ｈ０…波高値、ｈ１…波高値、Ｊ…基準熱量、Ｆ…機能液、Ｆｂ…液
滴、ＬＴ…吐出タイミング信号、Ｍ１…Ｘ軸リニアモータ、Ｍ２…Ｙ軸リニアモータ、Ｎｔ…累計、ＰＺ…圧電素子、Ｑ…発熱量、ＳＩ…パターン形成用制御信号、Ｓｗｋ…総重量、Ｓｗｎ…総重量、Ｔｋ…初期設定温度、Ｔｎ…予測温度、Ｖｈ…駆動電圧値、Ｗ…ＣＦ基板、Ｗｋ…吐出重量、Ｗｎ…吐出重量、１…液滴吐出装置、２…基台、２ａ…上面、１１…Ｘ軸ガイドレール、１２…Ｘ軸移動プレート、１４…基板ステージ、１６…ステージ回動機構、１８…Ｙ軸ガイドレール、１９ａ…支柱、１９ｂ…支柱、２１…キャリッジプレート、２２…機能液供給ユニット、２３…ヘッド用電装ユニット、２５…吊下機構、２６…吊下基板、２７…吊下回動枠、２８…吊下支持枠、３０…キャリッジ、３１…キャリッジ枠、３４…ユニットプレート、４０…液滴吐出ヘッド、４０Ａ…ヘッド本体、４１…液体導入部、４２…接続針、４３…ヘッド基板、４３Ａ…ヘッドコネクタ、４４…ポンプ部、４５…ノズルプレート、４５ａ…ノズル形成面、４６…吐出ノズル、４７…ノズル列、４８…フランジ部、４９…ネジ孔、５２…キャビティ、５３…振動板、１００…制御装置、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、１０４…入出力装置、１０５…Ｘ軸リニアモータ駆動回路、１０６…Ｙ軸リニアモータ駆動回路、１０７…駆動波形生成回路、１０８…ヘッド駆動回路。

Claims (4)

1. 駆動素子を駆動して、ノズルプレートに形成したノズル孔から基板に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備え、前記液滴吐出ヘッドを、前記基板に描画されるパターンの描画データに基づいて、前記基板に予め定められたパターンを描画するパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法であって、
   前記描画データから、前記液滴吐出ヘッドの発熱量を求め、その求めた発熱量から液滴の粘性を予測し、
   予測した粘性に応じて、駆動素子の駆動力を変更して、
   前記ノズル孔から吐出される液滴の吐出重量が、前記パターンが形成されるまで終始一定となるようにしたことを特徴とするパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法。
2. 請求項１に記載のパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法において、
   前記描画データから求める発熱量は、前記描画データに基づくパターンが形成されるまでの液滴吐出ヘッドの発熱量であり、
   その求めた発熱量から、そのパターン形成途中の予め定められた時々の液滴吐出ヘッドの温度を予測し、
   その時々毎に、前記予測した液滴吐出ヘッドの温度に対する液滴の粘性を予測し、
   その時々毎に、予測した粘性に応じて、前記駆動素子の駆動力を変更して、前記基板にパターンが形成されるまで、前記ノズル孔から吐出される液滴の吐出重量が終始一定となるようにしたことを特徴とするパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法。
3. 請求項２に記載のパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法において、
   前記描画データは、前記基板が主走査方向に往動及び復動する毎に設けられた、前記液滴吐出ヘッドの各ノズルに対する前記駆動素子の駆動の有無からなるビットマップデータから構成され、
   前記基板が往動及び復動する毎に、前記液滴吐出ヘッドの温度を予測し、
   その往動及び復動する毎に、前記予測した液滴吐出ヘッドの温度に対する液滴の粘性を予測し、
   その往動及び復動する毎に、予測した粘性に応じて、前記駆動素子の駆動力を変更したことを特徴とするパターン形成装置の液滴吐出ヘッド制御方法。
4. 主走査方向に往復移動して載置した基板を搬送するワークテーブルと、
   前記ワークテーブルの移動経路の上方であって、前記主走査方向と直交する副走査方向に延出形成された一対の案内レールと、
   前記一対の案内レール間に支持され、その一対の案内レールに沿って副走査方向に往復移動可能なキャリッジと、
   前記キャリッジのユニットプレートに並設した複数の液滴吐出ヘッドと、
   前記基板に描画されるパターンの描画データを記憶する描画データ記憶手段と、
   前記描画データに基づいて、液滴吐出ヘッドの各駆動素子を駆動制御してノズル孔から前記基板に液滴を吐出させる制御手段と、
   を備え、
   前記基板を載置したワークテーブルを主走査方向に移動させながら、前記基板に描画データに基づいて、前記基板に予め定められたパターンを描画するパターン形成装置において、
   前記基板に前記パターンが形成されるまでの液滴吐出ヘッドの発熱量を、前記描画データに基づいて算出する発熱量算出手段と、
   その求めた発熱量から、そのパターン形成途中の予め定められた時々の前記液滴吐出ヘッドの温度を予測する温度予測手段と、
   その時々毎に、前記予測した液滴吐出ヘッドの温度に対する液滴の粘性を算出する粘性
   算出手段と、
   前記基板にパターンが形成されるまで前記ノズル孔から吐出される液滴の吐出重量が終始一定となるように、その時々毎に、算出した粘性に応じて駆動素子の駆動力を算出し、該算出した駆動力を前記制御手段に出力する駆動力算出手段と、
   を備えたことを特徴とするパターン形成装置。

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