JP2010142744A - 液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法、液滴吐出ヘッドのメンテナンス時機決定方法、液滴吐出ヘッドの寿命予測決定方法および液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各吐出ノズルの吐出量の変化量を評価基準として、液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価することができる。
【解決手段】複数の吐出ノズル２１の吐出量を測定する第１吐出量測定工程と、第１吐出量測定工程から一定期間経過後、複数の吐出ノズル２１の吐出量を測定する第２吐出量測定工程と、各吐出ノズル２１において、第２吐出量測定工程で測定した吐出量から、第１吐出量測定工程で測定した吐出量を減算した値を、それぞれ算出する減算算出工程と、算出した各値の標準偏差を算出する標準偏差算出工程と、標準偏差に基づいて、機能液滴吐出ヘッド１の経時的変化を評価するヘッド評価工程と、を備えた。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの吐出性能に関する経時的変化を評価する液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法、液滴吐出ヘッドのメンテナンス時機決定方法、液滴吐出ヘッドの寿命予測決定方法および液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置に関するものである。

従来、この種の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法として、各吐出ノズルから測定吐出を実施して着弾ドットを形成する工程と、形成した着弾ドットを画像認識することで、各吐出ノズルの吐出の有無および着弾位置のズレ量を検査する工程と、その検査結果に基づいて、液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価する工程と、を備えたものが知られている。
特開２００４−１３６５８２号公報

ところで、吐出の有無や着弾位置のズレ量のみならず、各吐出ノズルの吐出量の変化量も、液滴吐出ヘッドの吐出性能に影響を与える要素である。例えば、経時的変化によって、吐出ノズルの吐出量が変化し、隣接する吐出ノズルの吐出量に差異が出てしまうと、スジムラが発生してしまい、精度良く描画処理を行うことができない。しかしながら、上記の吐出性能評価方法では、吐出量の変化量を基準に評価を行うことができないため、液滴吐出ヘッドの経時的変化を正確に評価することができないという問題があった。

本発明は、各吐出ノズルの吐出量の変化量を評価基準として、液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価することができる液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法、液滴吐出ヘッドのメンテナンス時機決定方法、液滴吐出ヘッドの寿命予測決定方法および液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置を提供することを課題としている。

本発明の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの吐出性能に関する経時的変化を評価する液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法であって、複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第１吐出量測定工程と、第１吐出量測定工程から一定期間経過後、複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第２吐出量測定工程と、各吐出ノズルにおいて、第２吐出量測定工程で測定した吐出量から、第１吐出量測定工程で測定した吐出量を減算した値を、それぞれ算出する減算算出工程と、算出した各値の標準偏差を算出する標準偏差算出工程と、標準偏差に基づいて、液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価するヘッド評価工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの吐出性能に関する経時的変化を評価する液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置であって、複数の吐出ノズルの吐出量を測定する吐出量測定手段と、液滴吐出ヘッドおよび吐出量測定手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、吐出量測定手段により、複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第１吐出量測定動作と、吐出量測定手段により、第１吐出量測定動作から一定期間経過後、複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第２吐出量測定動作と、各吐出ノズルにおいて、第２吐出量測定動作で測定した吐出量から、第１吐出量測定動作で測定した吐出量を減算した値を、それぞれ算出する減算算出動作と、算出した各値の標準偏差を算出する標準偏差算出動作と、標準偏差に基づいて、液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価するヘッド評価動作と、を実行することを特徴とする。

これらの構成によれば、各吐出ノズルにおいて、一定期間経過前の吐出量から経過後の吐出量の差（変化量）を算出し、その各変化量の標準偏差を算出して、評価の基準とする。この各変化量の標準偏差は、当該変化量のバラツキ量の指標と成る数値であるが、吐出量の変化量はプラスマイナス双方に且つ均等にバラつくため、結果的に吐出量の変化量の指標と成る数値となる。すなわち、上記標準偏差を評価基準とすることで、吐出量の変化量を基準として評価を実施することができるため、液滴吐出ヘッドの経時的変化を正確に評価することができる。また、変化量を数値化して、評価基準とすることができるため、液滴吐出ヘッドの経時的変化を容易に比較することができる。さらに、吐出量の変化量の指標と成る数値であると共に、変化量のバラツキ量の指標と成る数値を用いることで、変化量のみならず、変化量のバラツキをも基準として、評価を行うことができる。

上記の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法において、第１吐出量測定工程および第２吐出量測定工程は、複数の吐出ノズルから測定吐出を実施して、複数の吐出ノズル分の複数の着弾ドットを形成する着弾ドット形成工程と、形成した複数の着弾ドットの体積をそれぞれ測定することで、複数の吐出ノズルの吐出量を測定する体積測定工程と、をそれぞれ備えたことが好ましい。

この構成によれば、複数の吐出ノズルを同時に吐出駆動して、吐出量を測定することができるため、複数の吐出ノズルを１ノズルずつ吐出駆動して、吐出量を測定するものと比較して、複数の吐出ノズルの吐出量を容易に測定することができる。

この場合、標準偏差の３倍の数値または標準偏差の６倍の数値に基づいて、液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価することが好ましい。

この構成によれば、標準的に用いられる標準偏差の３倍（３σ）や標準偏差の６倍（６σ）の数値を、評価基準とするため、液滴吐出ヘッドの経時的変化が評価しやすくなる。

本発明の液滴吐出ヘッドのメンテナンス時機決定方法は、複数の期間ごとの、上記の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法による評価結果に基づいて、液滴吐出ヘッドのメンテナンスを実施する時機であるメンテナンス時機を決定することを特徴とする。

この構成によれば、液滴吐出ヘッドの経時的変化を正確に評価することができる吐出性能評価方法による複数の期間ごとの評価結果に基づいて、メンテナンスを実施する時機（タイミング）を決定することにより、メンテナンス時機を精度良く決定することができる。なお、ここにいうメンテナンス時機の決定は、吐出性能評価方法で評価した液滴吐出ヘッド自身のメンテナンス時機を決定するものであっても良いし、当該液滴吐出ヘッドと同種の製品全てのメンテナンス時機を決定するものであっても良い。

本発明の液滴吐出ヘッドの寿命予測決定方法は、複数の期間ごとの、上記の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法による評価結果に基づいて、液滴吐出ヘッドの寿命を予測または決定することを特徴とする。

この構成によれば、液滴吐出ヘッドの経時的変化を正確に評価することができる吐出性能評価方法による複数の期間ごとの評価結果に基づいて、寿命を予測または決定することにより、寿命を精度良く予測または決定することができる。なお、ここにいう寿命の予測または決定は、吐出性能評価方法で評価した液滴吐出ヘッド自身の寿命を予測または決定するものであっても良いし、当該液滴吐出ヘッドと同種の製品全ての寿命を予測または決定するものであっても良い。

以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る吐出性能評価方法を適用した機能液滴吐出ヘッドの検査システム（吐出性能評価装置）について説明する。この検査システムは、キャリッジに搭載する前の機能液滴吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）の単体検査を行うものであり、１の機能液滴吐出ヘッドに対し、性能検査を実施する。特に、製造直後（運用前）の機能液滴吐出ヘッドと、一定期間経過後（運用後）の機能液滴吐出ヘッドとの吐出量の変化量を測定することで、機能液滴吐出ヘッドの吐出性能に関する経時的変化を評価する。そこで先ず、検査システムの説明に先立ち、検査対象となる機能液滴吐出ヘッドについて説明する。

図１ないし図３に示すように、機能液滴吐出ヘッド１は、いわゆるピエゾ方式を採用した２連のインクジェットヘッド（インクジェット方式の液滴吐出ヘッド）であり、２連の接続針５を有する機能液導入部２と、機能液導入部２に連なる２連のヘッド基板３と、ヘッド基板３の下方に連なり機能液を吐出するヘッド本体４と、を備えている（図１（ａ）参照）。

機能液導入部２は、一対の接続針５を有しており、配管アダプタ（図示省略）を介して機能液供給ユニット５３（図５参照）から機能液の供給を受けるようになっている。ヘッド基板３には、２連のコネクタ６，６が設けられており、各コネクタ６はフレキシブルフラットケーブル（図示省略）を介して吐出検査装置３１の制御装置（制御手段）７（図４参照）に接続されている。そして、この制御装置７から出力された駆動波形が各コネクタ６を介して各圧電素子（ピエゾ素子）１７に印加されることで、各吐出ノズル２１から機能液が吐出される。

図２および図３に示すように、ヘッド本体４は、圧電素子１７等で構成される２連のポンプ部１１と、複数の吐出ノズル２１が形成されたノズル面２５を有するノズルプレート１２と、を有している。各ポンプ部１１は、吐出ノズル２１の数に対応する圧電素子１７を収容した機構部１３と、機能液を貯留する貯留部１４と、から構成されている。貯留部１４は、圧電素子１７の数に対応し、機能液を一時的に貯めるキャビティ１５と、各キャビティ１５に供給する機能液を溜めると共に上記の機能液導入部２に連通する共通室１６と、から構成されている。機能液供給ユニット５３から供給された機能液は、機能液導入部２を介して共通室１６に流れ込む。そして、圧電素子１７に電圧を印加して変形させることで、キャビティ１５の体積変化を利用して共通室１６からキャビティ１５に機能液を導入すると共に、吐出ノズル２１から機能液を吐出する。

ノズルプレート１２は、キャビティ１５に貯留された機能液を吐出する吐出ノズル２１が多数形成されている。多数の吐出ノズル２１は、相互に平行、且つ半ピッチ位置ズレして列設された２列のノズル列２２を構成しており、各ノズル列２２は、等ピッチで並べた１８０個の吐出ノズル２１で構成されている（図１（ｂ）参照）。この場合、１８０個の吐出ノズル２１のうち、両外端に位置する各１０個の吐出ノズル２１は、無効吐出ノズル２３であり、実際の描画には使用しない。そのため、吐出検査では、無効吐出ノズル２３（計２０個）を除く有効吐出ノズル２４（計１６０個）について吐出検査を実施する。

次に、図４を参照して機能液滴吐出ヘッド１の性能検査を行う検査システム３０について説明する。図４に示すように、機能液滴吐出ヘッド１の検査システム３０は、ガラス基板６４と、機能液滴吐出ヘッド１をセットし、ガラス基板６４上に機能液滴を検査吐出する吐出検査装置（吐出量特性検査装置）３１と、ガラス基板６４上に着弾した機能液滴（以下、着弾ドットＤ）の体積を測定する体積測定装置１０１と、を備えている。ユーザは、吐出検査装置３１上にて、機能液滴吐出ヘッド１の各種吐出検査、測定（飛行曲がり検査や、駆動電圧測定、機能液滴の飛行速度測定等）を行うと共に、ガラス基板６４に液滴を着弾（検査吐出）する。その後、ガラス基板６４を体積測定装置１０１にセットして、ガラス基板６４上の着弾ドットＤの体積測定を行う。すなわち、本検査システム３０は、吐出検査装置３１上にて機能液滴吐出ヘッド１の各種吐出検査、測定を行うのに加えて、体積測定装置１０１と供して各着弾ドットＤの体積測定を行う。これにより機能液滴吐出ヘッド１の性能を検査する。なお、請求項にいう吐出量測定手段は、吐出検査装置３１および体積測定装置１０１により、構成されている。

図５に示すように、吐出検査装置３１は、機台３２と、機台３２上に載置され、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査するヘッド検査装置３３と、同様に機台３２上に載置され、機能液滴吐出ヘッド１の機能維持および回復を行うメンテナンス装置３４と、を有しておりチャンバ３５内に収容されている。また、チャンバ３５外には、制御装置７が備えられており、機能液滴吐出ヘッド１、ヘッド検査装置３３およびメンテナンス装置３４を統括的に制御する。吐出検査装置３１は、機能液滴吐出ヘッド１を１つずつ検査すべく、メンテナンス装置３４により機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・回復を行いながら、ヘッド検査装置３３により機能液を吐出して、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する。

メンテナンス装置３４は、吐出ノズル２１における機能液の増粘や目詰まりによる吐出不良を解消する吸引装置３６と、吸引装置３６と並ぶように配設され、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を払拭するワイピング装置３７と、を有している。

吸引装置３６は、機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５に密接すると共に、Ｒ・Ｇ・Ｂ色に対応した３つのキャップ４１と、吸引チューブ（図示省略）を介して３つのキャップ４１に接続されたイジェクター（図示省略）と、を有している。吸引装置３６は、各キャップ４１を機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５に密接させ、イジェクターにより吸引を行うことで、吐出ノズル２１の目詰まり等による吐出不良を解消する。

ワイピング装置３７は、ノズル面２５に当接するワイピングシート４２と、ワイピングシート４２を繰り出すと共に巻き取るシート送り機構４３（図６参照）と、を有している。ワイピング装置３７は、ワイピングシート４２を吐出ノズル２１のノズル面２５に押し当て、吐出ノズル２１をＸＹテーブル５２によりＸ軸方向に前後させることで、吸引処理後の機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を払拭する。

ヘッド検査装置３３は、１の機能液滴吐出ヘッド１が工具レスでセットされるヘッドホルダ５１を有し、機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル５２と、供給チューブ（図示省略）を介して機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給する機能液供給ユニット５３と、主に吐出された機能液の飛行曲がりや飛行速度を検査する飛行検査ユニット５４と、吐出された機能液の吐出重量を測定する重量測定ユニット５５と、ガラス基板６４を載置するターゲットステージ５６と、を備えている。機能液供給ユニット５３は、ＸＹテーブル５２に付設され、飛行検査ユニット５４、重量測定ユニット５５およびターゲットステージ５６は、ＸＹテーブル５２によりＸ軸方向に移動する機能液滴吐出ヘッド１の移動軌跡の下方に臨むよう、機台３２上に並べて配設されている。

ヘッド検査装置３３により機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する場合は、機能液供給ユニット５３から機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給しつつ、ＸＹテーブル５２により機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて、飛行検査ユニット５４、重量測定ユニット５５およびターゲットステージ５６にそれぞれ臨ませて、各検査を行う。

機能液供給ユニット５３は、Ｒ・Ｇ・Ｂ色の機能液をそれぞれ貯留する３つの機能液タンク６１を有しており、各機能液タンク６１は、機能液滴吐出ヘッド１より上方に配設され、セットした機能液滴吐出ヘッド１に応じて選択的に使用される。このため、機能液は、自然水頭により各機能液タンク６１から各供給チューブを介して機能液滴吐出ヘッド１へ供給される。

飛行検査ユニット５４は、パルス光源であるパルスレーザを有する照明部６５と、照明部６５に対向して配置され、パルスレーザによるパルス光を受光する顕微鏡カメラ６６と、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液を受ける機能液受け部６７と、を備えている。飛行速度の測定や飛行曲がりの検査を行う場合、照明部６５と顕微鏡カメラ６６を駆動させた状態で機能液を吐出する。吐出された機能液は、照明部６５と顕微鏡カメラ６６との間のパルスレーザを遮って、機能液受け部６７に着弾する。そして、飛行検査ユニット５４により高速度撮影された撮影結果に基づいて、飛行速度が計測されると共に、飛行曲がりがあるか否か、また吐出抜けがあるか否かを検査する。

重量測定ユニット５５は、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液を受ける容器６２と、容器６２内の機能液の重量を測定する電子天秤６３と、を備えている。重量測定ユニット５５により機能液の吐出重量を測定する場合は、ノズル列２２単位で数万発の機能液を吐出し、電子天秤６３によりその機能液の吐出重量を測定する。

ターゲットステージ５６は、体積測定用のガラス基板６４を載置するものである。ここに載置したガラス基板６４に対して、機能液滴吐出ヘッド１により検査吐出を実施して、複数の着弾ドットＤをガラス基板６４に形成する。そして、ガラス基板６４は、着弾した液滴を自然乾燥させた後、体積測定装置１０１に移送され、着弾ドットＤの個々の吐出量（体積）を測定する。

図６に示すように、制御装置７は、各種ドライバを有する駆動部８１と、各部に接続され、吐出検査装置３１全体の制御を行う制御部８２と、を備えている。駆動部８１には、機能液滴吐出ヘッド１を制御するヘッドドライバ８３と、ＸＹテーブル５２を駆動させるヘッド移動ドライバ８４と、ワイピング装置３７のワイピングシート４２をシート送りするシート送りドライバ８５と、吸引装置３６のキャップ４１をノズル面２５に対して昇降させるキャップドライバ８６と、が備えられている。

制御部８２には、各手段を接続するためのインタフェース９１と、一時的に記憶可能な記憶領域を有し、制御処理のための作業領域として使用されるＲＡＭ９２と、各種記憶領域を有し、制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ９３と、後述する運用前と運用後の吐出量データを含む各手段からの各種データ等を記憶すると共に、各種データを処理するためのプログラム等を記憶するハードディスク９４と、ＲＯＭ９３やハードディスク９４に記憶されたプログラム等に従い、各種データを演算処理するＣＰＵ９５と、これらを互いに接続するバス９６と、が備えられている。

そして、制御部８２は、各部からの各種データを、インタフェース９１を介して入力すると共に、ハードディスク９４に記憶された（または、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等により順次読み出される）プログラムに従ってＣＰＵ９５に演算処理させ、その処理結果を、駆動部８１（各種ドライバ）を介して各部に出力する。これにより、吐出検査装置３１全体が制御され、各種処理が行われる。

次に図７および図８を参照して、体積測定装置１０１について説明する。図７に示すように、体積測定装置１０１は、設置台１０２と、ガラス基板６４を吸着固定するセットテーブル１０３と、設置台１０２上に配設され、セットテーブル１０３をＸＹ方向で移動自在に支持する移動テーブル１０４と、セットテーブル１０３を跨ぐように設置台１０２上に配設されたフレーム１０５と、フレーム１０５によりセットテーブル１０３（ガラス基板６４）の上方に配設された白色干渉計１０６と、を備えている。移動テーブル１０４により、ガラス基板６４をＸＹ方向で動かして、ガラス基板６４上に着弾した着弾ドットＤを白色干渉計１０６に１つずつ臨ませていき、全着弾ドットＤを測定する。

図８に示すように、白色干渉計１０６は、白色光を照射する光源となる白色ＬＥＤ１１１と、白色ＬＥＤ１１１の照射方向の下流側に設けられ、白色をフィルタリングする干渉フィルタ（バンドパスフィルタ）１１２と、干渉フィルタ１１２の下流側に設けられ、白色光を直角に反射する反射鏡１１３と、反射鏡１１３の下流側に設けられ、後述する干渉式対物レンズ（ミラウ型）１１４に向けて白色光を直角に反射される一方、撮像対象物（着弾ドットＤ）から反射した反射光を透過するビームスプリッタ１１５と、ビームスプリッタ１１５の下流側に設けられた干渉式対物レンズ１１４と、干渉式対物レンズ１１４をＺ軸方向に微少振動させるピエゾＺ軸テーブル１１６と、着弾ドットＤから反射した反射光を干渉式対物レンズ１１４およびビームスプリッタ１１５を介して撮像する撮像カメラ（ＣＣＤカメラ）１１７と、を備えている。

白色干渉計１０６は、対象物の表面形状を干渉縞として画像的に取得するものである。白色干渉計１０６による形状測定結果（撮像カメラ１１７による撮像結果）は、制御装置７に送信されて画像認識され、この画像認識に基づいて、各着弾ドットＤの体積、さらに言えば、機能液滴吐出ヘッド１の各有効吐出ノズル２４の吐出量が測定される。

ここで、図９を参照して、本検査システム３０における機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能評価方法について説明する。この吐出性能評価方法では、運用前の機能液滴吐出ヘッド１における各有効吐出ノズル２４の吐出量と、一定期間運用後の機能液滴吐出ヘッド１における各有効吐出ノズル２４の吐出量とを測定し、その変化量に基づいて、機能液滴吐出ヘッド１の経時的変化を評価するものである。なお、運用前、運用後の機能液滴吐出ヘッド１の吐出量を測定する際、同時に機能液滴吐出ヘッド１の各種検査、測定を行っても良いが、ここでは、これらを省略して記載する。

図９に示すように、まず、運用前の機能液滴吐出ヘッド１における各有効吐出ノズル２４の吐出量を測定する第１吐出量測定工程（第１吐出量測定動作）を実行する（Ｓ１〜Ｓ４）。第１吐出量測定工程では、まず、ヘッドホルダ５１に運用前の機能液滴吐出ヘッド１をセットする（Ｓ１）。運用前の機能液滴吐出ヘッド１をセットしたら、制御部８２は、機能液滴吐出ヘッド１、および機能液滴吐出ヘッド１に接続した供給チューブ内に機能液を充填する機能液充填工程を実施する（Ｓ２）。すなわち、ＸＹテーブル５２により、機能液滴吐出ヘッド１を吸引装置３６に臨ませて、吸引装置３６により機能液滴吐出ヘッド１を吸引し、機能液を充填する。その後、機能液滴吐出ヘッド１をワイピング装置３７に臨ませて、ワイピング装置３７によりノズル面２５を拭き取って機能液充填を終了する。

次に、制御部８２は、ＸＹテーブル５２により、機能液滴吐出ヘッド１をターゲットステージ５６に臨ませて、ターゲットステージ５６上のガラス基板６４に対し着弾ドット形成工程を実施する（Ｓ３）。着弾ドット形成工程では、機能液滴吐出ヘッド１の各有効吐出ノズル２４を吐出駆動し、ガラス基板６４上に複数の着弾ドットＤを形成する。すなわち、ノズル列２２ごとに吐出駆動を実施し、当該ノズル列２２内の有効吐出ノズル２４分の複数の着弾ドットＤから成る着弾ドット列をそれぞれ形成する。なお、かかる際、全有効吐出ノズル２４から測定吐出を同時に実施して、着弾ドット列を形成する構成としても良いが、複数（１６０個）の有効吐出ノズル２４の測定吐出を間引いて行う複数種の測定吐出パターンを、各有効吐出ノズル２４のショット数が同数に成るように切り替えながら、複数回の測定吐出を実施するようにしても良い。

ガラス基板６４に複数の着弾ドットＤが形成されたら、ガラス基板６４上の着弾ドットＤが乾燥安定状態になるのを待って、ガラス基板６４を体積測定装置１０１に移載（セット）し、体積測定工程を実施する（Ｓ４）。体積測定工程では、移動テーブル１０４により、ガラス基板６４をＸＹ方向に移動して、相対的に白色干渉計１０６を各着弾ドットＤ上に移動して、各着弾ドットＤの体積を測定する。各着弾ドットＤの体積は、各有効吐出ノズル２４の吐出量と考えられるため、制御部８２は、体積の測定結果に基づいて、縦軸を吐出量、横軸をノズル番号とするグラフ（図１０参照）である吐出量データを取得する。なお、かかる際、図１０に示すように、各有効吐出ノズル２４の吐出量の値を、目標値（もしくは吐出量の平均値）に対する比で表した値（すなわち、目標値または平均値で正規化した値）とすることが好ましい。これにより、第１吐出量測定工程を終了する。

次に、第１吐出量測定工程から一定期間運用後（もしくは一定期間経過後）、一定期間運用後の機能液滴吐出ヘッド１における各有効吐出ノズル２４の吐出量を測定する第２吐出量測定工程（第２吐出量測定動作）を実行する（Ｓ５〜Ｓ８）。まず、ヘッドホルダ５１に運用後の機能液滴吐出ヘッド１をセットする（Ｓ５）。その後、第１吐出量測定工程と同様に、機能液充填工程（Ｓ６）、着弾ドット形成工程（Ｓ７）および体積測定工程（Ｓ８）を実施して、第２吐出量測定工程を終了する。なお、ここにいう一定期間とは、年月日、時分等の時間を表すものであっても良いし、ショット数や描画処理回数等の動作回数を表すものであっても良い。

運用前および一定期間運用後の各吐出量を測定したら、各有効吐出ノズル２４（計３２０個）において、運用後の吐出量から運用前の吐出量を減算して、その変化量を算出する変化量算出工程（減算算出工程および減算算出動作）を実行する（Ｓ９）。具体的には、運用前の機能液滴吐出ヘッド１における各有効吐出ノズル２４の吐出量が（ノズル１、ノズル２、ノズル３、…）＝（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…）であり、運用後の機能液滴吐出ヘッド１における各有効吐出ノズル２４の吐出量が（ノズル１、ノズル２、ノズル３、…）＝（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…）である場合、運用後の各吐出量から運用前の各吐出量をそれぞれ減算して、各有効吐出ノズル２４における変化量を算出する（（ノズル１の変化量Ｘ１、ノズル２の変化量Ｘ２、ノズル３の変化量Ｘ３、…）＝（Ｂ１−Ａ１、Ｂ２−Ａ２、Ｂ３−Ａ３、…））。

次に、算出した各変化量（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…）の標準偏差を算出する標準偏差算出工程（標準偏差算出動作）を実行する（Ｓ１０）。すなわち、算出した複数の値の平均値（相加平均）を算出し（平均値Ｘ＝１／３２０×（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋…））、各値の偏差を求めると共に、その偏差の２乗平均を算出する（２乗平均の値σ²＝１／３２０×｛（Ｘ−Ｘ１）²＋（Ｘ−Ｘ２）²＋（Ｘ−Ｘ３）²＋…｝）。最後に、その２乗平均の値の平方根を算出する（標準偏差σ＝√（σ²））。このように、各値の標準偏差を算出する。

次に、標準偏差に基づいて、機能液滴吐出ヘッド１を評価するヘッド評価工程（ヘッド評価動作）を実行する（Ｓ１１）。具体的には、標準偏差の３倍（３σ）や標準偏差の６倍（６σ）を評価基準として、機能液滴吐出ヘッド１を評価する。例えば、標準偏差の３倍の値が、２．０以上の場合には、当該運用後の機能液滴吐出ヘッド１を「不良」とし、それ以外の場合には、その運用後の機能液滴吐出ヘッド１を「良」とする。なお、この２．０以上という値は、機能液滴吐出ヘッド１を用いて、フラットパネルディスプレイを作成した際、作成した当該フラットパネルディスプレイの品位が悪化し、許容範囲を超えてしまう値である。

なお、本実施形態においては、機能液滴吐出ヘッド１を、良不良で評価したが、例えば、Ａ、Ｂ、Ｃ…というように複数段階で機能液滴吐出ヘッド１を評価するものであっても良いし、標準偏差の３倍や６倍をそのまま評価結果とするものであっても良い。

以上のような構成によれば、上記標準偏差を評価基準とすることで、吐出量の変化量を基準として評価を実施することができるため、機能液滴吐出ヘッド１の経時的変化を正確に評価することができる。また、変化量を数値化して、評価基準とすることができるため、機能液滴吐出ヘッド１の経時的変化を容易に比較することができる。さらに、吐出量の変化量の指標と成る数値であると共に、変化量のバラツキ量の指標と成る数値を用いることで、変化量のみならず、変化量のバラツキをも基準として、評価を行うことができる。

また、第１吐出量測定工程および第２吐出量測定工程を、着弾ドット形成工程および体積測定工程によって実行することで、複数の有効吐出ノズル２４を同時に吐出駆動して、吐出量を測定することができるため、複数の有効吐出ノズル２４を１ノズルずつ吐出駆動して、吐出量を測定するものと比較して、複数の有効吐出ノズル２４の吐出量を容易に測定することができる。

さらに、標準的に用いられる標準偏差の３倍（３σ）や標準偏差の６倍（６σ）の数値を、評価基準とすることで、機能液滴吐出ヘッド１の経時的変化が評価しやすくなる。

ここで図１１を参照して、上記機能液滴吐出ヘッド１を用いた液滴吐出装置２０１について説明する。この液滴吐出装置２０１は、フラットパネルディスプレイの製造ラインに組み込まれており、例えば、特殊なインクや発光性の樹脂液である機能液を導入した機能液滴吐出ヘッド１を用い、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成するものである。

図１１に示すように、液滴吐出装置２０１は、石定盤に支持されたＸ軸支持ベース２０２上に配設され、主走査方向となるＸ軸方向に延在してワークＷをＸ軸方向に移動させるＸ軸移動テーブル２０３と、複数本の支柱２０４を介してＸ軸移動テーブル２０３を跨ぐように架け渡された１対のＹ軸支持ベース２０５上に配設され、主走査方向（Ｘ軸方向）に直交した副走査方向となるＹ軸方向に延在するＹ軸移動テーブル２０６と、Ｙ軸移動テーブル２０６に移動自在に吊設され、複数個（１２個）の機能液滴吐出ヘッド１が個々にキャリッジに搭載された１０個のキャリッジユニット２０７と、複数個の機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・機能回復処理を行うメンテナンス機構２０８と、から構成されている。さらに、液滴吐出装置２０１は、これらの装置を、温度および湿度が管理された雰囲気内に収容するチャンバ機構２０９と、チャンバ機構２０９を貫通して、機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給する機能液供給機構２１０と、液滴吐出装置２０１の各構成要素を制御する制御コンピュータ（図示省略）と、を備えている。

液滴吐出装置２０１は、Ｘ軸移動テーブル２０３およびＹ軸移動テーブル２０６の駆動と同期して機能液滴吐出ヘッド１を吐出駆動させることにより、機能液供給機構２１０から供給された３色の機能液滴を吐出させ、ワークＷに所定の描画パターンが描画される。

次に、上記評価方法における評価結果の使用方法について、いくつかの使用例を挙げて説明する。第１使用例では、評価結果を、当該一定期間運用後の機能液滴吐出ヘッド１を継続して使用するか否かの判定に用いる。すなわち、運用後の機能液滴吐出ヘッド１が「不良」と評価された場合には、その機能液滴吐出ヘッド１を破棄する（もしくは、機能液滴吐出ヘッド１のメンテナンスを実施する）。一方、運用後の機能液滴吐出ヘッド１が「良」と評価された場合には、その機能液滴吐出ヘッド１を継続して使用する。また、評価結果が、複数段階（Ａ、Ｂ、Ｃ、…）もしくは標準偏差の３倍や６倍自身である場合には、その評価結果に合わせて、当該機能液滴吐出ヘッド１を使用頻度の少ない位置に配設することも考えられる。すなわち、評価が高いものは、使用頻度の多い位置（例えば、複数のキャリッジユニット２０７に亘る中央位置）に配設し、評価が低いものは、使用頻度が少ない位置（例えば、複数のキャリッジユニット２０７に亘る左右両端の位置）に配設する。さらに、評価結果（複数段階の評価や標準偏差の３倍、６倍）に基づいて、当該機能液滴吐出ヘッド１の寿命やメンテナンス時機を算出するものも考えられる。

第２使用例は、運用試験を実施し、その各運用期間での機能液滴吐出ヘッド１の評価結果に基づいて、当該機能液滴吐出ヘッド１と同種の製品の寿命を算出するものである。すなわち、運用試験の前に、第１吐出量測定工程を実施し、運用試験での各期間で、評価（第２吐出量測定工程、減算算出工程、標準偏差算出工程およびヘッド評価工程）を実行する。この各評価結果に基づいて、同種の製品の寿命を予測または決定する。このように、上記吐出性能評価方法の評価結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッド１の寿命を予測、決定することにより、機能液滴吐出ヘッド１の寿命を精度良く決定することができる。

第３使用例は、運用試験による上記各運用期間での機能液滴吐出ヘッド１の評価結果に基づいて、当該機能液滴吐出ヘッド１と同種の製品のメンテナンス時機（メンテナンスを実施する時機）を決定するものである。このように、上記吐出性能評価方法の評価結果に基づいて、機能液滴吐出ヘッド１のメンテナンス時機を予測、決定することにより、メンテナンス時機を精度良く決定することができる。

なお、本実施形態においては、ヘッド単体検査の吐出検査装置３１上に、吐出評価装置を搭載する構成であったが、上記液滴吐出装置２０１上に、当該吐出評価装置を搭載する構成であっても良い。かかる場合、例えば、ワークＷ給除材時や描画処理の都度、上記評価を実施して、機能液滴吐出ヘッド１が適正であるか否かを判定することも考えられる。

また、本実施形態においては、本発明の吐出性能評価方法を、機能液を吐出する機能液滴吐出ヘッド１に適用したが、本発明の吐出性能評価方法を、インクジェットプリンター等に用い、インクを吐出するインクジェットヘッドに適用しても良い。

さらに、本実施形態においては、各変化量の標準偏差に基づいて、評価を実施しているが、各変化量の２乗平均平方根（ＲＭＳ：Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）に基づいて、評価を実施する構成であっても良い。

機能液滴吐出ヘッドの表裏外観斜視図である。 機能液滴吐出ヘッドの断面図である。 ポンプ部の部分分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる検査システムを示した図である。 吐出検査装置を模式的に示した平面図である。 吐出検査装置の主制御系のブロック図である。 体積測定装置を模式的に示した側面図である。 白色干渉計の模式図である。 本検査システムにおける吐出性能評価方法を示したフローチャートである。 吐出量データを示した図である。 液滴吐出装置を模式的に示した斜視図である。

符号の説明

１：機能液滴吐出ヘッド、 ７：制御装置、 ２１：吐出ノズル、 ３０：検査システム、 ３１：吐出検査装置、 １０１：体積測定装置、 Ｄ：着弾ドット

Claims (6)

1. 複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの吐出性能に関する経時的変化を評価する液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法であって、
   前記複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第１吐出量測定工程と、
   前記第１吐出量測定工程から一定期間経過後、前記複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第２吐出量測定工程と、
   前記各吐出ノズルにおいて、前記第２吐出量測定工程で測定した吐出量から、前記第１吐出量測定工程で測定した吐出量を減算した値を、それぞれ算出する減算算出工程と、
   算出した前記各値の標準偏差を算出する標準偏差算出工程と、
   前記標準偏差に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価するヘッド評価工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法。
2. 前記第１吐出量測定工程および前記第２吐出量測定工程は、
   前記複数の吐出ノズルから測定吐出を実施して、前記複数の吐出ノズル分の複数の着弾ドットを形成する着弾ドット形成工程と、
   形成した前記複数の着弾ドットの体積をそれぞれ測定することで、前記複数の吐出ノズルの吐出量を測定する体積測定工程と、をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法。
3. 前記標準偏差の３倍の数値または前記標準偏差の６倍の数値に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法。
4. 複数の期間ごとの、請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法による評価結果に基づいて、液滴吐出ヘッドのメンテナンスを実施する時機であるメンテナンス時機を決定することを特徴とする液滴吐出ヘッドのメンテナンス時機決定方法。
5. 複数の期間ごとの、請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出性能評価方法による評価結果に基づいて、液滴吐出ヘッドの寿命を予測または決定することを特徴とする液滴吐出ヘッドの寿命予測決定方法。
6. 複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの吐出性能に関する経時的変化を評価する液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置であって、
   前記複数の吐出ノズルの吐出量を測定する吐出量測定手段と、
   前記液滴吐出ヘッドおよび前記吐出量測定手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記吐出量測定手段により、前記複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第１吐出量測定動作と、
   前記吐出量測定手段により、前記第１吐出量測定動作から一定期間経過後、前記複数の吐出ノズルの吐出量を測定する第２吐出量測定動作と、
   前記各吐出ノズルにおいて、前記第２吐出量測定動作で測定した吐出量から、前記第１吐出量測定動作で測定した吐出量を減算した値を、それぞれ算出する減算算出動作と、
   算出した前記各値の標準偏差を算出する標準偏差算出動作と、
   前記標準偏差に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの経時的変化を評価するヘッド評価動作と、を実行することを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出性能評価装置。

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