JP2012187500A - 液状体の吐出量ばらつき測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各々加圧部を備える複数のノズルと被吐出物とを相対的に移動させる走査ステップと、前記走査ステップ毎に吐出エネルギーを段階的に変化させて前記加圧部に与え、前記複数のノズルから液状体を液滴として前記被吐出物に吐出するステップと、前記被吐出物に着弾した前記液滴の着弾面積を求めるステップと、を含む。吐出エネルギーを段階的に変化させることで、吐出エネルギーと着弾面積との関係が高い相対精度で得られ、吐出量ばらつきの測定精度が向上した。
【選択図】図4
Description
このとき、吐出量を制御する制御装置の設定と、実際の吐出量との対応が取られていることが重要となる。この対応が不十分だと、走査方向に筋状のむらが発生し、表示品位や、有機EL素子の性能を落としてしまうこととなる。
制御装置の設定と実際の吐出量との対応を取り、複数のノズルに対して同じ吐出量に設定した場合に、複数のノズルから各々同じ量の液状体を吐出させるためには、各ノズルに対して吐出量ばらつきを測定し校正することが要求される。
吐出量の測定方法としては、フィルムに受容層を備えたメディアにノズルから液状体を吐出し、その着弾面積を元に体積差の絶対値を求める方法が知られている。この場合、標準試料を作成しておき、この標準試料との差分を取り、校正を行う手順を取ることが一般的に知られている。
また、特許文献2に示すように、有機溶媒を満たしたシャーレ内にノズルから液状体を続けて吐出し、吐出後の重量から吐出前の重量を引き、吐出回数で除算することで一回の吐出における吐出量を抽出する方法が知られている。
また、溶質を含むインクであれば乾燥させて、残った固形分を薄膜干渉計などの測定手段を用いて測定する方法についても研究されている。
また、受容層を備えたメディアにノズルから液状体を吐出し、着弾面積を元に体積差の絶対値を求める方法では、メディアの表面状態により広がり具合が変わる。例えば、着弾面積の絶対値はメディアの位置、測定するときの湿度等で揺らぐ。そのため、そのままではノズル間での吐出量ばらつきを測定することが難しいという課題があった。
また、薄膜干渉計を用いる場合、乾燥後の固形分の形状をなめらかな山型に制御する必要があり、インクによっては必ずしも制御が出来ない。
また、乾燥工程が必要であるため測定に時間がかかるという課題がある。有機EL素子の製造に用いられるインクは、インクの固形分濃度が1%程度と希薄な場合があり、十分な体積測定精度を持って測定することが困難であるという課題があった。
(液状体、液状体の吐出系、測定系)
図1(a)は、透明インクを吐出器から吐出する状態を示す断面図、図1(b)は、液状体を受容層に浸透させ、液状体が塗布された状態を示す断面図、図1(c)は、液状体が塗布された領域の面積を測定(観察)している状態を示す模式断面図である。
ポリビニルカルバゾールは、発光層や、ホール輸送層として機能する物質である。なお、溶質としてはAlq3や、その他のものを目的に応じて使い分けることができる。また、溶媒としては、ブチルカルビトールアセテート(沸点247℃)等を用いても良い。
図2は、吐出ヘッドの構成を示す断面図である。図2に示すように、吐出ヘッド200は、ノズルプレート55を備え、ノズルプレート55は、ノズルNを備えている。ノズルNと相対する位置には、ノズルNに連通するキャビティ61が設けられている。
以下、複数の吐出量水準に対する制御信号を用いた場合について説明する。吐出量水準数は任意の値を用いることができるが、本実施形態では、各水準間の変動比率を、吐出用の圧電素子に印加する電圧を1.5%刻みで変え、水準数を5水準(都合±3%)とした場合について説明する。ここでは、吐出用の圧電素子に印加する電圧を変えることで吐出量を変えているが、例えば気泡を形成し、その圧力で液状体を吐出する場合には、気泡形成用の電力を変える等、吐出量を制御する信号を変えることで本実施形態と同様に対応することができる。
図3(a)に示す吐出ヘッド200は、例えば1インチ(2.54cm)当たり180個のピッチでノズルNを180個備えている。元データは、5(水準)×180(ノズルNの総数)×4(同じ条件で4回測定を行い、データの信頼性を向上させている)=3600個、と大きいデータとなるため、説明上不要な部分についてはデータの記載を省いている。
次に、ばらつきを求める手法について説明する。図4は、ばらつきを求める手順を示すフローチャートである。図5は、各々のステップに対応する処置状態を示す平面図である。
図5(a)ではノズルNが、メディア100の、100.0%の位置に差し掛かった状態を示し、同図(b)では、100.0%のエネルギーで液滴141が吐出された状態を示す。
図5(c)ではノズルNが、メディア100の、101.5%の位置に差し掛かった状態を示し、同図(b)では、101.5%のエネルギーで液滴141が吐出された状態を示す。
このようにノズルNと、メディア100との位置関係を走査させながら吐出を行う。
なお、「100.0%の位置」とは、たまたま100.0%のエネルギーで液滴141が着弾した場所であり、その位置を基準として97.0%,98.5%,100.0%,101.5%,103.0%が得られる領域を示している。即ち、面積測定用の起点にあたるものである。
また、ステップS3の条件中に、少なくとも一つの水準に対して、再現性を確かめるため複数回略同じ吐出電圧で吐出させる判断を追加することも好適である。また、エネルギーの変え方を、乱数的に変えたりしても良い。なお、「略」とは、意図的に吐出エネルギーを変えない場合において発生する誤差成分や、同じと見なせる程度の吐出エネルギーの差を指すものとする。
ここで、1次以上の係数を求めることで、ばらつき算出の精度を上げることができる。一般に、吐出電圧(吐出エネルギー)と、メディア100における着弾面積の絶対量との関係と比べ、吐出電圧の差分と着弾面積の差分との関係の方が再現精度が高い。そのため、一定の吐出電圧と着弾面積の絶対量との関係を元に着弾面積を算出する場合と比べ、吐出電圧の差分と着弾面積の差分との関係を調べる方が、高い相対精度で各ノズルN毎の着弾面積のばらつきを求めることができる。
例えば、本実施形態にかかる100%の吐出条件で、あるノズルNが着弾面積を代表値で101%の量を吐出している場合、吐出電圧換算では、100%に対して0.7%に対応する量を過剰吐出していることとなる。なお、ここではグラフを用いて説明したが、もちろんこれは数値処理により行うことができる。
[変形例1]
図3(c)を引用して説明する。
ここでは、吐出エネルギーを等間隔に振り、中央の値(100%)を代表値の基準として測定条件を設定したが、これは等間隔に限定されることなく、例えば中央付近では細かい刻みで、中央から離れた位置では、中央付近よりも荒い刻みで設定しても良い。また、中央の代表値以外を代表値の基準としても良い(例えば101.5%を代表値の基準としても良い)。
Claims (8)
- 各々加圧部を備える複数のノズルと被吐出物とを相対的に移動させる走査ステップと、
前記走査ステップ中に吐出エネルギーを段階的に変化させて前記加圧部に与え、前記複数のノズルから液状体を液滴として前記被吐出物に吐出するステップと、
前記被吐出物に着弾した前記液滴の着弾面積を求めるステップと、
を含むことを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。 - 請求項1に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、前記複数のノズルのうち、隣り合うノズルは前記液滴の吐出を止めておくことを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
- 請求項1または2に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、少なくとも一つの当該段階と略同じ吐出エネルギーで前記複数のノズルから液状体を液滴として前記被吐出物に吐出することを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、前記着弾面積の代表値を、当該段階毎に求めるステップをさらに備えることを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
- 請求項4に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、前記代表値のいずれかを基準として、当該段階毎に求められた前記代表値を規格化するステップをさらに備えることを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
- 請求項5に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、前記吐出エネルギーと、規格化された前記代表値との関係を求めるステップをさらに備えることを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
- 請求項6に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、当該段階毎に前記複数のノズルの各々について、前記着弾面積を前記代表値で規格化するステップをさらに備えることを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
- 請求項7に記載の液状体の吐出量ばらつき測定方法であって、当該段階毎に前記着弾面積を前記代表値で規格化した値と、規格化された前記代表値とのずれを、前記吐出エネルギーと、規格化された前記代表値との関係に基づいて、前記吐出エネルギーに換算して求めるステップをさらに備えることを特徴とする液状体の吐出量ばらつき測定方法。
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