JP2010143003A - 液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置およびキャリッジユニットの吐出検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出量の大小による吐出ノズルのグループ化、および当該グループごとの適正駆動電圧を容易に且つ精度良く行うことができる。
【解決手段】複数の吐出ノズル２１の吐出駆動を実施して、測定シート７１上に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面積を測定する面積測定工程と、測定した複数の着弾ドットの面積の大小に基づいて、複数の吐出ノズル２１を２以上のグループにグループ化するグループ化工程と、グループごとの全ての吐出ノズル２１の吐出駆動を、重量測定ユニット５８の受け容器６２に対し、それぞれ実施して、グループごとの機能液の吐出重量を測定する吐出重量測定工程と、測定したグループごとの吐出重量に基づいて、グループごとの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程と、を備えた。
【選択図】図６

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適正駆動電圧を決定する液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置およびキャリッジユニットの吐出検査装置に関するものである。

従来、この種の駆動電圧決定方法として、機能液滴吐出ヘッドの各吐出ノズルの吐出量を測定する工程と、測定した各吐出量の大小に基づいて、複数の吐出ノズルを４分割し、４つのグループにグループ化するグループ化工程と、測定した各吐出量に基づいて、グループごとの適正駆動電圧を決定する工程と、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。このように、吐出量の大小で吐出ノズルをグループ化し、グループごとの駆動電圧を決定することで、機能液滴吐出ヘッドにおける各吐出ノズルの吐出量の差をキャンセル（緩和）する。これにより、液滴吐出ヘッドを精度良く吐出駆動することができる。
特開２００８−１７８９８９号公報

しかしながら、このような駆動電圧決定方法では、各吐出ノズルの吐出量を測定する必要があるため、当該駆動電圧決定動作（グループ化およびグループごとの駆動電圧決定）が煩雑になってしまうという問題があった。例えば、各吐出ノズルの吐出量を測定する方法として、各吐出ノズルを吐出駆動して着弾ドットを形成し、この各着弾ドットを干渉計等を有する体積測定装置で測定して、各吐出ノズルの吐出量を取得する方法や、重量測定装置の試料受容部に、１吐出ノズルずつ吐出駆動させて、各吐出ノズルの吐出量を取得する方法が考えられるが、いずれも煩雑な処理であり、駆動電圧決定動作が煩雑になってしまう。また、上記着弾ドットの面積を測定し、測定した面積から吐出量を推測する方法も考えられるが、かかる場合、各吐出量を精度良く推測することができないため、駆動電圧決定動作を精度良く行うことができないという問題があった。

本発明は、吐出量の大小による吐出ノズルのグループ化、および当該グループごとの適正駆動電圧決定を容易に且つ精度良く行うことができる液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法、液滴吐出装置、液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置およびキャリッジユニットの吐出検査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駆動電圧決定方法は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法であって、複数の吐出ノズルの吐出駆動を実施して、測定シート上に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面積を測定する面積測定工程と、測定した複数の着弾ドットの面積の大小に基づいて、複数の吐出ノズルを２以上のグループにグループ化するグループ化工程と、グループごとの全ての吐出ノズルの吐出駆動を、重量測定装置の試料受容部に対し、それぞれ実施して、グループごとの機能液の吐出重量を測定する吐出重量測定工程と、測定したグループごとの吐出重量に基づいて、グループごとの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置であって、液滴吐出ヘッドと、測定シート上に形成された複数の着弾ドットの面積を測定する面積測定手段と、試料受容部を有し、試料受容部で受容した機能液の重量を測定する重量測定手段と、液滴吐出ヘッド、面積測定手段および重量測定手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、複数の吐出ノズルの吐出駆動を実施して、測定シート上に複数の着弾ドットを形成する着弾ドット形成動作と、面積測定手段により、形成した複数の着弾ドットの面積を測定する面積測定動作と、測定した複数の着弾ドットの面積の大小に基づいて、複数の吐出ノズルを２以上のグループにグループ化するグループ化動作と、グループごとの全ての吐出ノズルの吐出駆動を、試料受容部に対し、それぞれ実施して、重量測定手段により、グループごとの機能液の吐出重量を測定する吐出重量測定動作と、測定したグループごとの吐出重量に基づいて、グループごとの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定動作と、を実行することを特徴とする。

これらの構成によれば、各着弾ドットの面積測定と、グループごとの吐出駆動による重量測定とを実施するだけで、吐出量の大小による吐出ノズルのグループ化と、グループごとの適正駆動電圧決定と、を容易に実施することができる。特に、グループごとの適正駆動電圧決定にあたって、グループ化を各着弾ドットの面積測定の結果で行うようにしているため、各着弾ドットを直接重量測定する場合に比して、測定装置を簡略化することができ、オンマシンに適したものとすることができる。また、着弾ドットの面積と、吐出ノズルの吐出量（着弾ドットの体積）との間には、明確な相関関係が存在するため、面積測定に基づくグループ化を実施することで、吐出ノズルのグループ化を精度良く行うことができる。さらに、重量測定装置（重量測定手段）によって、グループごとの吐出重量を測定することにより、グループごとの吐出量を正確に測定することができるため、グループごとの適正駆動電圧決定を精度良く行うことができる。

上記の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法において、測定シートは、吐出ノズルから吐出した機能液を吸収する材質で形成されていることが好ましい。

この構成によれば、吐出した機能液が測定シートに吸収されて、円形の着弾ドットを形成する。このように、各着弾ドットが立体的形状を成さないため、平面視形状が安定し、着弾ドットの面積を簡単且つ精度良く測定することができる。このことはまた、３次元測定ではなく２次元測定というグループ化に適した測定方法を採用することでもある。

本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出してワークに描画を行う液滴吐出装置であって、上記の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法によって、決定されたグループごとの各適正駆動電圧に基づいて、グループごとに各適正駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、設定した各適正駆動電圧に基づいて、液滴吐出ヘッドを吐出駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、グループごとの適正駆動電圧を精度良く決定することができる駆動電圧決定方法によって決定した適正駆動電圧を用いることで、液滴吐出ヘッドの個体差を緩和しつつ、描画処理を精度良く行うことができる。

本発明のキャリッジユニットの吐出検査装置は、液滴吐出ヘッドをキャリッジに複数個搭載したキャリッジユニットの吐出検査を行うキャリッジユニットの吐出検査装置であって、上記の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置を、備えたことを特徴とする。

この構成によれば、キャリッジユニットの吐出検査装置に、上記駆動電圧決定装置を搭載することにより、本吐出検査装置上で、容易に且つ精度良く駆動電圧を決定することができる。また、他の吐出検査に用いる面積測定手段や重量測定手段を、駆動電圧決定装置の各手段と兼用することで、本吐出検査装置を簡単な構成にすることができる。

本発明の液滴吐出装置は、液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出してワークに描画を行う液滴吐出装置であって、上記の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置を、備えたことを特徴とする。

この構成によれば、液滴吐出装置に、上記駆動電圧決定装置を搭載することにより、本液滴吐出装置上で、容易に且つ精度良く駆動電圧を決定することができる。例えば、ワーク搭載時や、描画開始直前に、駆動電圧決定を実施することができるため、描画処理を精度良く実施することができる。また、他のメンテナンスに用いる面積測定手段や重量測定手段を、駆動電圧決定装置の各手段と兼用することで、本液滴吐出装置を簡単な構成にすることができる。

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駆動電圧決定方法を適用した機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置（駆動電圧決定装置）について説明する。この吐出検査装置は、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、吐出の有無を判定する吐出検査をはじめ、飛行検査、飛行速度、吐出量測定等を実施する。特に、吐出検査装置は、機能液滴吐出ヘッドにより、測定シート上に複数の着弾ドット（着弾した機能液滴）から成る着弾ドット列を形成し、その面積の大小に基づいて、各吐出ノズルをグループ化すると共に、グループごとの吐出重量を測定して、グループごとの適正駆動電圧を決定する。そこで先ず、吐出検査装置の説明に先立ち、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いわゆる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５６（図４参照）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７（図５参照）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電圧（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５６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、後述する吐出検査動作では、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、上記した機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能を検査する吐出検査装置３１について説明する。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（制御手段）７（図５参照）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により機能液滴吐出ヘッド１から機能液を吐出して、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ワイプシート送り機構４３（図５参照）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を第１Ｙ軸テーブル５２によりＹ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、機能液滴吐出ヘッド１を工具レスでセットするヘッドホルダ５１と、ヘッドホルダ５１を支持し、ヘッドホルダ５１を介して機能液滴吐出ヘッド１をＹ軸方向に移動させる第１Ｙ軸テーブル５２と、測定シート７１上に形成された着弾ドットを撮像する画像認識カメラ（面積測定手段）５３と、画像認識カメラ５３を支持し、Ｙ軸方向に移動させる第２Ｙ軸テーブル５４と、第１Ｙ軸テーブル５２を支持し、第１Ｙ軸テーブル５２およびヘッドホルダ５１を介して機能液滴吐出ヘッド１をＸ軸方向に移動させると共に、第２Ｙ軸テーブル５４を支持し、第２Ｙ軸テーブル５４を介して画像認識カメラ５３をＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル５５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５６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５７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（重量測定装置および重量測定手段）５８と、測定シート７１を有する被着弾ユニット５９と、を備えている。機能液供給ユニット５６は、Ｘ軸テーブル５５に付設され、飛行検査ユニット５７、重量測定ユニット５８および被着弾ユニット５９は、Ｘ軸テーブル５５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５６から機能液滴吐出ヘッド１に機能液を供給しつつ、Ｘ軸テーブル５５および第１Ｙ軸テーブル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５７、重量測定ユニット５８および被着弾ユニット５９にそれぞれ臨ませて、各検査および測定シート７１への測定吐出を行う。また、Ｘ軸テーブル５５および第２Ｙ軸テーブル５４により、画像認識カメラ５３をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させて、被着弾ユニット５９の測定シート７１上に形成した各着弾ドットを撮像する。

機能液供給ユニット５６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５７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５７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５８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受け容器（試料受容部）６２と、受け容器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５８により機能液の吐出重量を測定する場合は、ノズル列２２単位もしくは後述する有効吐出ノズル２４のグループ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。

被着弾ユニット５９は、機能液滴吐出ヘッド１からの測定吐出を受ける長尺状の測定シート７１と、測定シート７１が載置される測定ステージ７２と、測定シート７１の撮像済み部分を測定ステージ７２から送り出し、かつ未使用部分を測定ステージ７２に送り込むように測定シート７１を送る測定シート送り機構７３と、を備えている。被着弾ユニット５９は、測定吐出により測定シート７１上に形成された着弾ドットが、画像認識カメラ５３によって撮像されると、その撮像済み部分を測定シート送り機構７３により送り、未使用部分と差し替えることで、未使用部分にて測定吐出を受けることになる。なお、測定ステージ７２は、吸着機構（図示省略）を有し、測定シート７１を吸着セットすることが好ましい。

長尺状の測定シート７１は、吐出ノズル２１から吐出された機能液を吸収する材質（機能液を浸潤する材質）で形成されており、例えば、フィルム材や紙材等で形成されている。吐出ノズル２１から吐出された機能液が測定シート７１上に着弾すると、機能液が測定シート７１に吸収されて、円形の着弾ドットが描画（形成）される。なお、本実施形態では、測定シート７１として、機能液を吸収する材質のものを用いたが、機能液を吸収せず、立体形状（ドーム状）の着弾ドットが形成されるものを使用しても良い。かかる場合、上方から着弾ドットを撮像して、平面視の面積を測定する。

図５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、画像認識カメラ５３を制御するカメラドライバ８４と、Ｘ軸テーブル５５、第１Ｙ軸テーブル５２および第２Ｙ軸テーブル５４を駆動させるＸＹ移動ドライバ８５と、ワイピング装置３７のワイピングシート４２をシート送りするワイプシート送りドライバ８６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８７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、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。

ここで、図６を参照して、本吐出検査装置３１における機能液滴吐出ヘッド１の吐出検査動作について説明する。図６に示すように、この吐出検査動作では、吐出検査を実行すると共に、その検査結果（測定結果）に基づいて、有効吐出ノズル２４のグループ化および当該グループごとの適正駆動電圧の決定を実施する。なお、この吐出検査動作は、機能液滴吐出ヘッド１が、ヘッドホルダ５１に予めセットされている状態にて行われるものとする。

図６に示すように、まず、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初期充填工程を実行する（Ｓ１）。すなわち、Ｘ軸テーブル５５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を駆動して、ウォームアップ（機能液滴吐出ヘッド１の温度上昇）を実施すると共に、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を拭き取って初期充填を終了する。

初期充填が終了したら、トリートメントフラッシング工程を実行する（Ｓ２）。すなわち、機能液滴吐出ヘッド１を重量測定ユニット５８に臨ませて、予備吐出を実施する。これにより、クリーニング後に、機能液が一定量捨て吐出されるため、一定量吐出した状態から検査を行うことができる。例えば、クリーニング後の初期段階では、異常吐出が発現せず、一定量吐出すると異常吐出が発現する場合があり、トリートメントフラッシングを実施することで、このような検査不備を防止することができる。

次に、機能液滴吐出ヘッド１を重量測定ユニット５８に臨ませた状態のまま、基準電圧測定工程を実行する（Ｓ３）。基準電圧測定工程では、機能液滴吐出ヘッド１からノズル列２２単位で重量測定ユニット５８に測定吐出を実施し、ノズル列２２単位での吐出重量を測定する。この測定結果に基づいて、ノズル列２２単位での、基準の適正駆動電圧を決定する。この基準の適正駆動電圧は、測定吐出の際に用いる駆動電圧であると共に、後述するグループごとの適正駆動電圧を決定する際に、基準となる駆動電圧である。具体的な決定方法としては、目標吐出重量を吐出するための、およその電圧値があり、各ノズル列２２において、その電圧値に前後する２つの電圧値で、重量測定を実施する。その後、当該測定結果（２つの電圧値での各吐出重量）に基づいて、電圧値と吐出重量との一次関数を求め、目標吐出重量をその一次関数に代入することで、目標吐出量に対する電圧値を算出する。ここで求めた電圧値を基準の適正駆動電圧として決定する。

その後、機能液滴吐出ヘッド１を飛行検査ユニット５７に臨ませて、各有効吐出ノズル２４の飛行速度の測定工程を実行する（Ｓ４）。吐出された機能液滴を、飛行検査ユニット５７により高速度撮影し、その撮影結果に基づいて、飛行速度を計測する。かかる際、飛行曲がり、吐出抜け、および異常吐出の検査も同時に行い、これらの検査により機能液滴吐出ヘッド１が不良と判断された場合、本動作を終了する。

次に、機能液滴吐出ヘッド１を被着弾ユニット５９に臨ませて、被着弾ユニット５９の測定シート７１に対し測定吐出を実施して、ノズル列２２ごとの着弾ドット列を形成する着弾ドット形成工程（着弾ドット形成動作）を実行する（Ｓ５）。着弾ドット形成工程では、ノズル列２２ごとに、有効吐出ノズル２４分の複数の着弾ドットから成る着弾ドット列を形成する。なお、着弾ドット形成工程では、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。

複数列の着弾ドット列を形成したら、Ｘ軸テーブル５５により、機能液滴吐出ヘッド１を退避しつつ、画像認識カメラ５３を被着弾ユニット５９に臨ませて、各着弾ドットの面積を測定する面積測定工程（面積測定動作）を実行する（Ｓ６）。すなわち、測定シート７１上に形成されたノズル列２２ごとの着弾ドット列の各着弾ドットをそれぞれ、画像認識カメラ５３により撮像し、その撮像結果に基づいて、各着弾ドットの面積をそれぞれ測定する。

各着弾ドットの面積を測定したら、これに基づいて有効吐出ノズル２４のグループ化を行うグループ化工程（グループ化動作）を実行する（Ｓ７）。グループ化工程では、各有効吐出ノズル２４の面積の大小によって、ノズル列２２内の複数の有効吐出ノズル２４を４分割して、複数の有効吐出ノズル２４を４つのグループに均等にグループ化する。具体的には、有効吐出ノズル２４、計１６０個に対し、面積の大きい上位４０個の有効吐出ノズル２４を１グループとし、４１番目から８０番目の有効吐出ノズル２４を２グループ、８１番目から１２０番目までの有効吐出ノズル２４を３グループとし、残りの有効吐出ノズル２４を４グループとする。

その後、Ｘ軸テーブル５５により、機能液滴吐出ヘッド１を再度、重量測定ユニット５８に臨ませて、上記グループごとの吐出重量測定を行う吐出重量測定工程（吐出重量測定動作）を実行する（Ｓ８）。吐出重量測定工程では、各ノズル列２２において、上記グループごとに吐出駆動を、重量測定ユニット５８の受け容器６２にそれぞれ実施する。すなわち、グループ内の有効吐出ノズル２４を同時に吐出駆動する。そして、電子天秤６３により、各回の吐出駆動の前後における受け容器６２の重量の差分から、グループごとの吐出重量を測定する。

次に、グループごとの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程（駆動電圧決定動作）を実行する（Ｓ９）。駆動電圧決定工程では、各ノズル列２２において、最小の吐出重量のグループ（４グループ）の吐出重量を基準として、他のグループの吐出重量を正規化する。すなわち、４グループの吐出重量を１００％とし、これに対応する他のグループの吐出重量のパーセンテージを算出する（例えば、１グループの吐出重量が１０６％、２グループの吐出重量が１０４％、３グループの吐出重量が１０２％といった算出値が得られる）。その後、各算出値の逆数を求め（上記例の１グループであれば、１／１０６％＝１００／１０６＝９４．３４％）、その逆数をグループごとの適正駆動電圧の電圧補正量とする。その後、基準の適正駆動電圧に各電圧補正量を乗算し、グループごとの駆動電圧を決定する。なお、当該グループの適正駆動電圧を決定するのに代えて、上記電圧補正量のみを決定する構成であっても良い。

最後に、機能液滴吐出ヘッド１を吸引装置３６に臨ませて、キャップ４１により、機能液滴吐出ヘッド１をキャッピングするキャッピング工程を実行する（Ｓ１０）。これにより、機能液滴吐出ヘッド１の保湿状態が維持され、本動作を終了する。

なお、本実施形態においては省略したが、精度向上のために、駆動電圧決定工程の後、再度、飛行速度測定工程、吐出重量測定工程および駆動電圧決定工程を実施することが好ましい。かかる際、２回目の吐出重量測定工程では、１回目の吐出重量測定工程とは異なる方法で吐出重量を測定することが好ましい。例えば、２回目の吐出重量測定工程として、改めて、測定シート７１上にノズル列２２ごとの着弾ドット列を形成する。形成した各着弾ドットの体積を、白色干渉計等を有する体積測定装置で測定する。その後、グループ内の有効吐出ノズル２４から吐出された着弾ドットの総体積を、各グループの吐出重量として取得する方法が考えられる。

以上のような構成によれば、各着弾ドットの面積測定と、グループごとの吐出駆動による重量測定とを実施するだけで、吐出量の大小による有効吐出ノズル２４のグループ化と、グループごとの適正駆動電圧決定と、を容易に実施することができる。特に、グループごとの適正駆動電圧決定にあたって、グループ化を各着弾ドットの面積測定の結果で行うようにしているため、各着弾ドットを直接重量測定する場合に比して、測定装置を簡略化することができ、オンマシンに適したものとすることができる。また、着弾ドットの面積と、有効吐出ノズル２４の吐出量（着弾ドットの体積）との間には、明確な相関関係が存在するため、面積測定に基づくグループ化を実施することで、有効吐出ノズル２４のグループ化を精度良く行うことができる。さらに、重量測定ユニット５８によって、グループごとの吐出重量を測定することにより、グループごとの吐出量を正確に測定することができるため、グループごとの適正駆動電圧決定を精度良く行うことができる。

また、測定シート７１として、有効吐出ノズル２４から吐出した機能液を吸収する材質（機能液が浸潤する材質）で形成されているものを用いることにより、吐出した機能液が測定シート７１に吸収されて、円形の着弾ドットを形成する。このように、各着弾ドットが立体的形状を成さないため、平面視形状が安定し、着弾ドットの面積を簡単且つ精度良く測定することができる。このことはまた、３次元測定ではなく２次元測定というグループ化に適した測定方法を採用することでもある。

なお、本実施形態においては、ノズル列２２ごとに各１の着弾ドット列を形成し、各着弾ドットの面積に基づいて、有効吐出ノズル２４のグループ化を実施したが、ノズル列２２ごとに複数列の着弾ドット列を形成し、各有効吐出ノズル２４から吐出された複数列の着弾ドット列に亘る着弾ドットの総面積に基づいて、有効吐出ノズル２４のグループ化を実施することが好ましい。これにより、１の着弾ドット列の検出誤差を、複数列の着弾ドット列で緩和することができる。

ここで図７および図８を参照して、上記検査後の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７および図８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、機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・機能回復を実施するメンテナンス機構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（図示省略）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。

メンテナンス機構２０８は、フラッシングユニット２２１と、吸引ユニット２２２と、ワイピングユニット２２３と、吐出性能検査ユニット２２４とを備えている。なお、メンテナンス機構２０８を構成する各ユニットのうち、フラッシングユニット２２１および吐出性能検査ユニット２２４は、Ｘ軸移動テーブル２０３に搭載され、吸引ユニット２２２およびワイピングユニット２２３は、Ｘ軸移動テーブル２０３から直角に延び、かつＹ軸移動テーブル２０６によりキャリッジユニット２０７が移動可能である位置に配設された架台上に配設されている（厳密には、吐出性能検査ユニット２２４は、後述するステージユニット２３６がＸ軸移動テーブル２０３に搭載され、カメラユニット２３７がＹ軸支持ベース２０５に支持されている。）。

フラッシングユニット２２１は、一対の描画前フラッシングユニット２３１と、定期フラッシングユニット２３２とを有し、機能液滴吐出ヘッド１の吐出直前や、ワークＷの載換え時等の描画処理休止時に行われる、機能液滴吐出ヘッド１の捨て吐出（フラッシング）を受ける。吸引ユニット２２２は、複数の分割吸引ユニット２３３を有し、各機能液滴吐出ヘッド１の吐出ノズル２１から機能液を強制的に吸引すると共に、キャッピングを行う。ワイピングユニット２２３は、ワイプ用シート２３４を有し、吸引後の機能液滴吐出ヘッド１のノズル面２５を拭取る。吐出性能検査ユニット２２４は、機能液滴吐出ヘッド１から吐出された機能液滴を受ける検査シート２３５を搭載したステージユニット２３６と、ステージユニット２３６上の機能液滴を画像認識により検査するカメラユニット２３７を有し、機能液滴吐出ヘッド１の吐出性能（吐出の有無および飛行曲り）を検査する。

制御コンピュータは、各機能液滴吐出ヘッド１に対し、吐出検査装置３１で決定したグループごとの適正駆動電圧（もしくは電圧補正量）に基づいて、当該機能液滴吐出ヘッド１のグループごとの適正駆動電圧を設定する（駆動電圧設定手段）。さらに、制御コンピュータは、ワークＷの描画に際し、設定したグループごとの適正駆動電圧によって、各機能液滴吐出ヘッド１の吐出制御を行う（駆動制御手段）。

このように、グループごとの適正駆動電圧を精度良く決定することができる駆動電圧決定方法によって決定した適正駆動電圧を用いることで、機能液滴吐出ヘッド１の個体差を緩和しつつ、描画処理を精度良く行うことができる。

なお、本実施形態においては、機能液滴吐出ヘッド１のヘッド単体検査の吐出検査装置３１に、有効吐出ノズル２４のグループ化および当該グループごとの適正駆動電圧の決定を行う駆動電圧決定装置を搭載する構成であったが、上記液滴吐出装置２０１に、駆動電圧決定装置を搭載する構成であっても良い。この構成によれば、液滴吐出装置２０１上で、容易に且つ精度良く駆動電圧を決定することができる。例えば、ワークＷ搭載時や、描画開始直前に、駆動電圧決定を実施することができるため、描画処理を精度良く実施することができる。また、他のメンテナンスに用いる面積測定手段や重量測定手段を、駆動電圧決定装置の各手段と兼用することで、本液滴吐出装置を簡単な構成にすることができる。

また、上記キャリッジユニット２０７を個々に検査するキャリッジ検査装置（キャリッジユニットの吐出検査装置）に、駆動電圧決定装置を搭載する構成であっても良い。ここで、このキャリッジ検査装置について説明する。キャリッジ検査装置は、キャリッジユニット２０７の複数の機能液滴吐出ヘッド１から機能液を検査吐出させ、その着弾位置や飛行曲がり等の吐出性能を検査するものであり、キャリッジユニット２０７を搭載した描画検査装置と、機能液滴吐出ヘッド１の機能維持・回復を行うメンテナンスユニット（フラッシング機構、ワイピング機構および吸引機構）と、を備えている。キャリッジ検査装置は、メンテナンスユニット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、描画検査装置により検査シート上に機能液を吐出し、吐出した機能液の着弾位置や飛行曲がりなどを検査する。

このように、キャリッジ検査装置に、駆動電圧決定装置を搭載することで、本キャリッジ検査装置上で、容易に且つ精度良く駆動電圧を決定することができる。また、他の吐出検査に用いる面積測定手段や重量測定手段を、駆動電圧決定装置の各手段と兼用することで、キャリッジ検査装置を簡単な構成にすることができる。

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。 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。 吐出検査装置における吐出検査動作を示したフローチャートである。 液滴吐出装置を模式的に示した平面図である。 液滴吐出装置を模式的に示した側面図である。

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、 ３１：吐出検査装置、 ５３：画像認識カメラ、 ５８：重量測定ユニット、 ６２：受け容器、 ７１：測定シート、 ２０１：液滴吐出装置、 ２０７：キャリッジユニット、 Ｗ：ワーク

Claims (6)

1. 複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法であって、
   前記複数の吐出ノズルの吐出駆動を実施して、測定シート上に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面積を測定する面積測定工程と、
   測定した前記複数の着弾ドットの前記面積の大小に基づいて、前記複数の吐出ノズルを２以上のグループにグループ化するグループ化工程と、
   前記グループごとの全ての前記吐出ノズルの吐出駆動を、重量測定装置の試料受容部に対し、それぞれ実施して、前記グループごとの機能液の吐出重量を測定する吐出重量測定工程と、
   測定した前記グループごとの前記吐出重量に基づいて、前記グループごとの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定工程と、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法。
2. 前記測定シートは、前記吐出ノズルから吐出した前記機能液を吸収する材質で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法。
3. 前記液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して前記ワークに描画を行う液滴吐出装置であって、
   請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法によって、決定された前記グループごとの前記各適正駆動電圧に基づいて、前記グループごとに前記各適正駆動電圧を設定する駆動電圧設定手段と、
   設定した前記各適正駆動電圧に基づいて、前記液滴吐出ヘッドを吐出駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
4. 複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドの適正駆動電圧を決定する液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置であって、
   前記液滴吐出ヘッドと、
   測定シート上に形成された複数の着弾ドットの面積を測定する面積測定手段と、
   試料受容部を有し、前記試料受容部で受容した機能液の重量を測定する重量測定手段と、
   前記液滴吐出ヘッド、前記面積測定手段および前記重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、
   前記複数の吐出ノズルの吐出駆動を実施して、前記測定シート上に前記複数の着弾ドットを形成する着弾ドット形成動作と、
   前記面積測定手段により、形成した前記複数の着弾ドットの面積を測定する面積測定動作と、
   測定した前記複数の着弾ドットの前記面積の大小に基づいて、前記複数の吐出ノズルを２以上のグループにグループ化するグループ化動作と、
   前記グループごとの全ての前記吐出ノズルの吐出駆動を、前記試料受容部に対し、それぞれ実施して、前記重量測定手段により、前記グループごとの機能液の吐出重量を測定する吐出重量測定動作と、
   測定した前記グループごとの前記吐出重量に基づいて、前記グループごとの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定動作と、を実行することを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置。
5. 前記液滴吐出ヘッドをキャリッジに複数個搭載したキャリッジユニットの吐出検査を行うキャリッジユニットの吐出検査装置であって、
   請求項４に記載の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置を、備えたことを特徴とするキャリッジユニットの吐出検査装置。
6. 前記液滴吐出ヘッドに対しワークを移動させながら、前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して前記ワークに描画を行う液滴吐出装置であって、
   請求項４に記載の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定装置を、備えたことを特徴とする液滴吐出装置。

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