JP2017161269A - 液滴測定方法と液滴測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定ステージにセットした基板上の液滴を撮像して輝度情報を取得する場合に、液滴形状に応じた正確な反射光量を得ることができる液滴測定装置を提供する。【解決手段】液滴測定装置は、測定テーブル２１の上にセットされた基板１９の液滴３０を撮像して液滴３０の表面からの反射光量を測定する撮像部２０と、撮像部２０が測定した反射光量の輝度情報に基づいて液滴３０の体積あるいは表面形状を求める測定制御部２５とを設け、測定テーブル２１の表面に、測定テーブル２１が基板１９の裏面に接しない空間部４４を形成した、ことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、液滴測定方法と液滴測定装置に関するものである。

液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイ等のデバイスを製造する方法として、例えば機能性材料を含む液状体をインクジェット法により複数のノズルから液滴として吐出し、印刷対象物に機能性材料の膜を形成するパネル製造方法が知られている。

この場合、液滴の吐出量を制御する制御装置の設定と液滴の実際の吐出量との対応関係を取得し、液滴の吐出量を一定の値に制御することが重要な工程となる。なぜなら、液滴の吐出量が不均一であると、機能性材料の膜厚に差が生じることでデバイスの不良へと繋がるからである。例えば、カラーフィルタや有機ＥＬディスプレイであれば、膜厚の差が色むらや輝度むらとして観察される。

ノズルからの実際の吐出量を調べるためには、高分子系の溶質を備えたインクを用いた場合には、例えば、ガラス等の透明基板にインクを吐出／塗布し、溶媒を乾燥させた後、液滴の少なくとも一部の液滴について、測定に時間がかかっても正確に形状を測定できる光干渉原理や共焦点原理の測定機を用いた液滴形状測定用の基準装置によって測定した液滴の表面の三次元座標系上の位置における正確な傾きを、測定準備として予め求め、更に、前記液滴を撮像工程で撮像した輝度情報とによって、前記液滴の表面の三次元座標系上の位置における正確な傾きと前記輝度情報との対応関係を表す対応テーブルを作成し、時々の測定対象の液滴の輝度を、短時間で測定できる前記撮像工程だけで測定して、得られた全ての液滴の輝度情報と前記対応テーブルとを用いて、液滴の体積あるいは表面形状を求める方法が知られている。

特開２０１５−１２５１２５号公報 特開２０１４−２２３７４９号公報

このように液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を求める方法においては、測定対象の液滴表面からの光反射量が測定精度を決める重要な要素であるため、前記撮像工程での撮影時に、液滴が表面に形成された透明の基板がセットされるステージ面から反射する光量にムラがあった場合に測定精度の悪化を招く。

ステージ面から反射する光量のムラを排除するためには、基板を測定テーブルに置かない状態でステージ面を予め撮像し、基板を測定テーブルのステージ面に置いた状態で撮像した画像輝度から、基板を置かない状態で撮像した画像輝度を引いた画像を作成し、この得られた画像から、液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を求める方法が考えられる。

しかしながら、基板を測定テーブルのステージ面に置いた状態と置かない状態では、光の経路が異なる等の理由で、ステージ面の模様反射を完全に除外できない。また、この場合には、ステージ面のみの模様を撮像することによる工程が増加するため、液滴測定装置の稼働率やタクトを悪化させる要因ともなる。

そこで、模様の反射を抑制するために、ステージ表面を黒くする表面処理を施す方法も知られているが、完全な黒色を実現することは困難であるため、ステージ面から反射する光量反射を完全に抑止することは困難である。特に、ガラス等で構成される透明基板にインクを吐出／塗布した基板をステージ面にセットして、基板の液滴表面からの光の反射量を測定する用途においては、液滴表面からの光の反射量と、基板からの光の反射量との差が小さいため、強い光量を照射する必要があるため、ステージ面の模様がわずかであっても影響を受けやすい。

すなわち、液滴表面からの光の反射量のみを用いて液滴の体積あるいは表面形状を導出するために、ステージ表面からの光の反射量をゼロにするか、ステージ表面からの光の反射量のムラを無くすことが必要となる。

本発明は、液滴測定装置の稼働率やタクトを悪化させることがなく、液滴の形状を正確に測定できる液滴測定方法と液滴測定装置を提供することを目的とする。

本発明の液滴測定装置は、液滴が表面に配置された透明な基板を保持する測定テーブルと、前記測定テーブルの上にセットされた前記基板の前記液滴を撮像して前記液滴の表面からの反射光量を測定する撮像部と、前記撮像部が測定した反射光量の輝度情報に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部とを設け、前記測定テーブルの表面に、前記基板の裏面に接しない空間部を有する、ことを特徴とする。

また、本発明の液滴測定方法は、測定対象の液滴が表面に形成された透明の基板を、凹部で形成された空間部が表面に形成された測定テーブルに、前記基板の前記液滴の裏面側の位置が前記空間部に一致するようにセットし、前記測定テーブルの上にセットされた前記基板の前記液滴を撮像部で撮像して前記液滴の表面からの反射光量を測定し、前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、ことを特徴とする。

また、本発明の液滴測定方法は、凹部で形成された空間部が表面に形成された測定テーブルに、透明の基板をセットし、評価対象のノズルを有するヘッドから前記測定テーブルの前記空間部の位置に向かって機能性材料を吐出して液滴を前記基板の表面に形成し、前記基板の前記液滴を撮像部で撮像して前記液滴の表面からの反射光量を測定し、前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、ことを特徴とする。

本発明によれば、液滴が表面に形成された透明の基板を保持する測定テーブルの表面の位置に、空間部を形成したので、前記基板の液滴の裏面側が前記測定テーブルに接しない。そのため、液滴を撮像したときに測定テーブルの模様が写り込まず、液滴で反射する光のみを抽出でき、液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を高速に求めることができ、液滴の体積や液滴形状の測定時間を短縮化するとともに、測定精度を確保することができる。

印刷対象物へ機能性材料のインクを吐出して塗布する液滴吐出装置と、このインクの吐出量を目標値に近付けるように液滴を予め測定する液滴測定装置の構成図 本実施の形態の液滴測定装置の全体フロー図 基板の拡大断面図 測定対象の液滴が形成された基板の拡大平面図 撮像部の構成図 液滴を撮像する際の光の経路を示す説明図 ステージ面からの反射量のムラが液滴表面で反射する輝度に対して影響をあることを示す説明図 基板をセットする測定テーブルの断面図 図８の平面図 別の実施例のテーブルの平面図 液滴評価工程のフロー図 対応テーブルの作成方法を示す説明図 液滴の表面の三次元座標系上の位置における傾きを二次元座標系においてベクトル成分として変換する説明図 液滴の表面の三次元座標系上の位置における高さを求める説明図 液滴の体積演算方法を説明する液滴の模式図

以下、本発明の液滴測定方法を実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の液滴測定方法を実施する液滴測定装置を備えたパネル製造装置を示す。パネル製造装置は、図１に示す液滴吐出装置１と、液滴測定装置２と、減圧チャンバー３と、液滴形状測定装置４とから構成されている。

減圧チャンバー３は、塗布された液滴を乾燥させる際に用いる。液滴測定装置２は、液滴吐出装置１で基板に吐出された液滴を撮像して得られた輝度情報に基づいて、液滴の体積あるいは表面形状を高速に求めて、その結果を液滴吐出装置１にフィードバックしてその後の製造動作を目標とする状態に近付けるように作用している。

液滴測定装置２とは別に設けられた液滴形状測定装置４は、液滴形状と液滴測定装置２で求めた輝度情報との対応テーブルの作成に使用する基準装置で、測定に時間がかかっても正確に形状を測定できる光干渉原理や共焦点原理の測定機で、この実施の形態では、光干渉を利用した測定機を用いた。

なお、液滴形状測定装置４は、液滴吐出装置１上に搭載されていても良いし、液滴測定装置２上に搭載されていても良いし、若しくは、液滴吐出装置１や液滴測定装置２上に搭載せず、装置外に単体で設置されていても良い。

＜ 液滴吐出装置１ ＞
液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイ等のデバイスを製造する液滴吐出装置１は、ヘッドユニット５のラインヘッド６から機能性材料を含む液状体をインクジェット法により印刷対象物７に向けて液滴として吐出してパネルを製造する。

印刷対象物７は、ヘッドユニット５の鉛直下方向の位置の生産テーブル８上にセットされている。生産テーブル８は駆動系を有するステージ９に取り付けられてＸ方向へ搬送される。ステージ９上には、一対の脚部１０、脚部１０とその上方に取り付けられた支持部１１により構成された、門型のガントリー１２が固定されている。

ガントリー１２の前面には、鉛直方向（図１中のＺ軸方向を参照）の昇降軸を有する支持台１３が連結され、鉛直方向に移動可能となっている。この支持台１３にヘッドユニット５が配設されている。

ヘッドユニット５は、分配タンク１４やラインヘッド６を具備している。鉛直方向Ｚへの昇降移動によって、印刷対象物７とラインヘッド６間のギャップを調整している。
ラインヘッド６は、インクを吐出させる複数のノズル（図示省略）と各ノズルに対応した圧電アクチュエータ（図示省略）を含む液滴吐出モジュールヘッド１５を複数備えている。

印刷制御部１６は、それぞれの液滴吐出モジュールヘッド１５に電力とヘッド毎の制御信号とを供給すると共に、上記Ｘ方向、Ｚ方向の駆動軸にも制御信号を供給する。印刷制御部１６は、後述する対応テーブル作成部１７、および体積算出部１８を備えている。

このようにラインヘッド６は、印刷対象物７の全幅にわたって配列された液滴吐出モジュールヘッド１５を備えており、その印刷動作時には、印刷対象物７をＸ方向に搬送しながら、印刷制御部１６からの制御信号により所定のタイミングでラインヘッド６から液滴を吐出することで、印刷対象物７の全幅にわたって所望の画像を形成することが可能である。なお、液滴吐出モジュールヘッド１５のラインヘッド６の各ヘッドの具体的な配置については、特開２０１４−２２３７４９号公報に記載されている。

＜ 液滴測定装置２ ＞
この液滴測定装置２によって測定する基板１９は、液滴吐出装置１にセットしてラインヘッド６によって機能性材料が塗布されたものである。

なお、基板１９は、所望の機能性材料が塗布された印刷対象物７をそのまま使用する場合と、印刷対象物７を割断したものを使用する場合の何れでも実施できるが、この実施の形態では、印刷対象物７を割断したものを使用する場合を例に挙げて説明する。

基板１９は、撮像部２０の鉛直下方向の位置の測定テーブル２１上にセットされる。
なお、液滴測定装置２における基板１９の搬送方法は、ロボットによる自動搬送であることが望ましいが、手動搬送としても良い。測定テーブル２１の搬送方法は、手動搬送でも良いが、ロボットによる自動搬送であることが望ましい。

この実施の形態では、液滴吐出装置１で作成された印刷対象物７を割断して基板１９を作成する工程までを自動ロボットで行い、サイズが小さくなる基板１９を液滴測定装置２にセットする搬送は手動で行う。

なお、印刷対象物７を割断したものを基板１９として、これを撮像部２０で撮像するので、印刷対象物７自体を基板１９にして撮像部２０で撮像する場合に比べて、フットプリントを小さくすることが可能となる。

基板１９がセットされる測定テーブル２１は、駆動系を有するステージ２２に取り付けられて、Ｘ方向へ搬送される。ステージ２２上には、門型のガントリー２３が固定されている。なお、ガントリー２３は駆動系を有し、撮像部２０をＹ方向およびＺ方向に移動できる機構とすることが望ましい。

なお、ステージ２２がＸ方向に搬送される機構とせず、ステージ２２は固定されていて、撮像部２０がＸ方向に搬送される機構としても良い。この構成によれば、液滴測定装置２の動作範囲を小さくすることができる。

液滴測定装置２は、駆動系を有するステージ２２を搭載する架台２４を有する。架台２４は、外部からの振動を除外するために除振台を搭載することが望ましい。除振台は、振動に対してアクティブに作動するアクティブ除振台を用いても良いし、振動に対してパッシブに作動するパッシブ除振台を用いても良い。

液滴測定装置２は、測定制御部２５を備えている。その測定制御部２５により、上記Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の駆動軸にも制御信号を供給し、かつ、液滴を測定する際に使用する撮像部２０にも制御信号を供給する。測定制御部２５は、対応テーブル作成部２６、および体積算出部２７を備える。

測定制御部２５は、液滴吐出装置１に搭載されている印刷制御部１６とネットワーク等を通じて接続されていることが望ましく、撮像部２０で撮像した画像やその画像を用いて算出した液滴の体積あるいは表面形状等のデータの転送を行える機構とすることが望ましい。

この構成によれば、液滴測定装置２の測定制御部２５で導出した液滴体積をもとに、液滴吐出装置１でインクを吐出する際の駆動電圧等をそれぞれの液滴吐出モジュールヘッド１５に電力とヘッド毎の制御信号とを供給することが可能となる。

なお、撮像部２０については、後で、図５を参照しながら更に後述する。
＜液滴測定システム＞
次に、液滴測定装置２による液滴測定システムを、図２に基づいて説明する。

この液滴測定方法は、基板作成工程Ｓ１０と、吐出・塗布工程Ｓ２０と、乾燥工程Ｓ３０と、撮像工程Ｓ４０と、形状測定工程Ｓ５０と、対応テーブル作成工程Ｓ６０と、液滴評価工程Ｓ７０とを備えている。

＜ 基板作成工程 Ｓ１０ ＞
まず、図３を参照しながら、基板作成工程Ｓ１０を説明する。
基板１９は支持基板２８と、高分子膜２９から構成されている。

支持基板２８は、例えばガラスを用いることができる。高分子膜２９は、例えば有機ＥＬディスプレイの発光層を形成する際に使われるレジスト材料を有機溶媒に溶解させ支持基板２８へスピンコートやダイコートなどにより塗布、乾燥させたものである。高分子膜２９となる材料は、ポリイミドやアクリル樹脂からなる感光性材料である。そしてこの中にフッ素を含んでいてもよい。フッ素を含む樹脂材料は、一般的に透明性が高く、その高分子繰返し単位のうちの少なくとも一部の繰返し単位に、フッ素原子を有するものであればよく、特に限定されない。フッ素化合物を含む樹脂の例には、フッ素化ポリオレフィン系樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化ポリアクリル樹脂などが含まれる。その膜厚は、通常、０．１〜３μｍであり、特に０．８〜１．２μｍであることが好ましい。以下、高分子膜として例としてポリイミドやアクリル樹脂からなる感光性材料を用いた場合について説明を続ける。

高分子膜２９の材料にフッ素含有の高分子材料を用いることで、高分子膜２９は撥水の機能を有することになる。
ここで、表面にフッ素膜が形成された状態では撥水性が高すぎる場合がある。このような場合には、インクを塗布／乾燥後に所望の接触角が得られないため、基板１９の高分子膜２９に対してＵＶ光（紫外線光）を照射することによってフッ素の結合を部分的に切ることで、基板１９の撥水性を制御することができる。

＜ 吐出・塗布工程 Ｓ２０ ＞
次に、吐出・塗布工程Ｓ２０における、評価対象となる複数のノズルから吐出され液滴が形成された基板１９の作成を中心に説明する。

図４は基板１９とその上に形成された液滴塗布パターンを表す。
基板１９上には、液滴３０と、体積測定用液滴サンプルの乾燥時の雰囲気を一定に保つためのダミー液滴３１とがある。

ダミー液滴３１は、乾燥時に液滴３０の溶媒雰囲気を一定に保ち、液滴３０の接触角αを一定の範囲に保つ役割がある。
なお、ダミー液滴３１の個数は使用するインクの溶媒によって変わるが、例えばインクの溶媒がアニソールの場合は、１〜１０周程度のダミー液滴で液滴３０の外周を取り囲むのが望ましく、本実施の形態では液滴３０の周りに、２周のダミー液滴３１を配置した。

＜ 乾燥工程 Ｓ３０ ＞
乾燥工程Ｓ３０では、使用するインクの溶媒の物性によるが、例えば溶媒がアニソールの場合には、インクの乾燥は、２３℃以上６０℃以下の温度範囲で、減圧雰囲気で行う。なお、使用するインクの溶媒の物性にあわせて、大気雰囲気で自然乾燥させた後に、しかるべきタイミングにて減圧雰囲気で行うのが良い。この構成によれば、液滴３０を所望の形状にコントロールすることが可能となる。

＜ 撮像工程 Ｓ４０ ＞
撮像工程Ｓ４０では乾燥工程Ｓ３０を経て作成された液滴３０を撮像部２０によって撮像する。

撮像部２０の全体構成を図５に示す。撮像部２０は、光源３２と、カメラ３３とレンズ３４と、カメラ３３およびレンズ３４を保持する治具３５と、それらを走査軸３６に沿ってＸ方向に駆動させる駆動機構３７と、ピント調整のためのＺ方向駆動機構３８を有する。

カメラ３３およびレンズ３４は、走査軸３６方向に沿って移動しながら、基板１９に塗布された液滴３０の画像を撮像する。液滴サンプルの画像データは、測定制御部２５に設けられた対応テーブル作成部２６、および体積算出部２７に送られる。

カメラ３３は、エリアセンサを搭載したものでもラインセンサを搭載したものでも良いが、本実施の形態ではラインセンサを搭載したカメラを用いる。画素数および画素サイズは撮像対象物に合わせて選定すれば良いが、本実施の形態では、幅方向の画素数４０９６、画素サイズを２μｍとした。レンズ３４の倍率およびＮＡは、撮像対象液滴の形状に合わせて選定する。本実施の形態では倍率が、５倍、ＮＡが約０．１のレンズを用いた。

なお、レンズ３４にはテレセントリックレンズを用い、フォーカスの影響を相対的に小さくするのが望ましい。なお、光軸傾きの影響を避けるため、照明は同軸落射のレンズを用いるのが良い。

図６は、透明である基板１９上に吐出された液滴３０を撮像した際の、光の経路を示している。なお、図６中の矢印は光の経路を概念的に示しているが、実際の光進行経路を示しているわけではない。

光源３２から発せられた光３９は、液滴３０の表面で反射する光４０と屈折して液滴内部に侵入する光４１に分けられる。
液滴３０の表面で反射する光４０は液滴３０の傾きと相関を有するため、この光量をもとに液滴３０の形状を算出することができる。

液滴内部に侵入する光４１のうち、液滴３０と基板１９の境界面から反射する光の一部の光４２と、基板１９と測定テーブル２１の境界面から反射する光の一部の光４３も、レンズ３４に集光される。これらの光が均一でない場合、液滴３０の形状を算出するための光４０の正確な値を導出できない。

なお、液滴３０と基板１９の境界面から反射する光４２は、液滴３０と基板１９が同等であれば、液滴３０の表面で反射する光４０と比較して十分に小さいために無視できる。本実施の形態では、液滴３０の屈折率を１．６、基板１９の屈折率を１．５１とした。

基板１９と測定テーブル２１の境界面から反射する光４３の光量は、測定テーブル２１の表面材質に依存するが、液滴３０の形状を算出するための光４０の正確な値を導出するために、光量０に近い値にするか、もしくは均一にする必要がある。

そのために、測定テーブル２１の表面を例えばミクロデント処理等を行って黒くする手法が考えられる。しかしながら、これらの処理を行っても、完全な黒色を実現することは困難であり、必ず僅かに模様が写り込むことを、本発明者らは確認した。

以下に、液滴３０の表面で反射する光４０と、基板１９と測定テーブル２１の境界面から反射する光４３の関係について説明する。
図７（ａ）は、液滴３０の表面で反射する光４０の分布を示している。なお簡略化するために、原点を通る平面での断面分布を示している。後述するように、この輝度分布から液滴３０の形状を導出することができる。図７（ｂ）は光４３の分布の例を示している。

上述のように、測定テーブル２１の模様の写り込みを完全に無くすことは困難であり、図７（ｂ）のように必ず僅かに分布を有する輝度分布が発生する。
図７（ｃ）は、液滴３０の表面で反射する光４０と、基板１９と測定テーブル２１の境界面から反射する光４３が合成されてレンズ３４に集光される光の分布の例を示している。基板１９と測定テーブル２１の境界面から反射する光４３の模様が写り込むことで、図７（ａ）のような、液滴３０の表面傾きに応じた光量にならない。

すなわち、基板１９と測定テーブル２１の境界面から反射する光４３にムラが存在することで、液滴３０の表面で反射する光４０から液滴３０の表面形状を正確に導出することが困難となるため、光４３を均一にすることが必要となる。

なお、光４３の光量は小さいほど良い。そうすることで、液滴３０の表面で反射する光４０のコントラストを強くすることができる。
＜ 測定テーブル２１ ＞
図８と図９は、液滴３０が塗布された基板１９がセットされた測定テーブル２１を示す。

測定テーブル２１の上面には、凹部で形成された空間部４４が、基板１９をセットする位置に対応して形成されている。更に詳しくは、図９に示されているように基板１９に形成されている液滴３０と、ダミー液滴３１の内の、少なくとも液滴３０の位置の基板１９の裏面が、測定テーブル２１の上面に接触しないように、空間部４４が測定テーブル２１に形成されている。

空間部４４の内部は、大気圧であることが望ましい。空間部４４を減圧した場合には基板１９が変形することがあるが、空間部４４が大気圧の場合には、基板１９の変形を防止できる。

測定テーブル２１の内部には、空間部４４とは別に、測定テーブル２１の上面で開口した吸引路４９が形成されており、上記のように測定テーブル２１にセットされた基板１９は、吸引路４９からの吸引によって測定テーブル２１の上面に吸着して保持される。これによって、基板１９のずれを防止し、液滴３０が空間部４４の直上に常にある状態とすることがきる。

なお、基板１９の変形を許容できる場合は、空間部４４を減圧して測定テーブル２１に基板１９を吸引吸着しても良い。
空間部４４の深さ５０は、レンズ３４の被写界深度を超える値である必要がある。この構成によれば、空間部４４の下面５１の模様がレンズ３４に写り込まず、測定対象の液滴３０で反射する光のみを抽出することが可能となる。なお、深さ５０を深くし過ぎた場合には、測定テーブル２１の剛性が弱まるため、レンズ３４の被写界深度を超える必要最小限の深さとすることが望ましい。

空間部４４の内側の少なくとも下面５１は、表面処理等によって黒色にすることが望ましい。この構成によれば、下面５１で強く反射した光がレンズ３４の被写界深度内に帰ってくる光量を極力抑えることができる。また、測定テーブル２１から反射する光量を全体的に抑制できるため、液滴３０の表面で反射する光４０のコントラストを強くすることができる。

なお、空間部４４の大きさは、少なくとも液滴３０の範囲としたが、ダミー液滴３１の裏面も空間部４４としても良い。この構成によれば、ダミー液滴３１を認識して座標認識等に用いる場合に、下面５１の模様が写り込むことで認識精度が悪化することを防止でき、全ての測定対象の液滴３０の形状導出のための、液滴３０の表面で反射する光を正確に導出できる。

空間部４４の幅４５は、レンズ３４の視野よりも広くすることが望ましい。また、吐出工程で基板１９上に液滴が吐出される範囲の短尺方向長さよりも長くすることが望ましい。なお、基板１９の自重による撓みで、反射光量が変化する幅よりも狭くすることが望ましい。または、レンズ３４のピントの合う幅（被写界深度の幅）以下が望ましい。

また、空間部４４の長さ４６は、測定対象の液滴３０の撮像対象範囲の長尺方向長さよりも長くすることが望ましい。これらの構成によれば、液滴３０を測定テーブル２１上面から見た際に、測定対象の液滴３０の裏面側の全てを空間部４４にできる。

なお、空間部４４の長さ４６は、基板１９の自重による撓みで、反射光量が変化する幅よりも狭くすることが望ましい。または、レンズ３４のピントの合う幅（被写界深度の幅）以下が望ましい。

これらの構成によれば、液滴測定装置２の撮像部２０を空間部４４の長尺方向にスキャンさせながら、ラインスキャンカメラを用いて画像を取得する構成が可能となる。本実施の形態では、基板１９の幅４７が１００ｍｍ、長さ４８が５００ｍｍの場合に、空間部４４の短尺方向の幅４５は１０ｍｍ、長さ４６は３００ｍｍとした。

なお、測定テーブル２１は、複数の空間部４４を有していることが望ましい。この構成によれば、印刷対象物７の全幅にわたって所望の画像を形成する際に、複数のまとまりに分けて画像を形成できる。

なお、複数の空間部４４の形状は同一である必要はなく、液滴３０の配置に応じてそれぞれ決定するのが良い。
図１０は測定テーブル２１の別の実施例を示す。

図９での空間部４４は基板１９によって全部が覆われていたが、この別の実施例では、空間部４４の長さ４６が基板１９の長さよりも長い。このように基板１９が空間部４４をすべて覆わない構成とすることによって、基板１９の測定テーブル２１へのセットおよび取り外しが容易となる。

＜ 液滴測定装置の全体フローの要部 ＞
次に、撮像工程Ｓ４０（図２参照）で得られた液滴の画像データを用いて各液滴の体積あるいは表面形状を算出する液滴評価工程Ｓ７０と、形状測定工程Ｓ５０と、対応テーブル作成工程Ｓ６０について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。

図１１に示した液滴評価工程Ｓ７０を説明する前に、液滴評価工程Ｓ７０の実行に必要な対応テーブルを予め作成する、形状測定工程Ｓ５０，対応テーブル作成工程Ｓ６０を説明する。

＜ 形状測定工程 Ｓ５０ ＞
形状測定工程Ｓ５０は、撮像工程Ｓ４０で撮像対象（評価対象）となった複数の液滴の中から抽出された所定の位置の液滴の形状を測定する工程である。液滴の表面の三次元座標系（Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系）上の位置座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）を、前記の液滴形状測定装置４により測定する。

図１２（ａ）は、液滴について、原点を通るＸ−Ｚ平面で切断したときの液滴の表面の「液滴中心（原点）からのＸ軸方向の距離」と、「Ｚ軸方向の高さ」の関係を示す曲線であり、この曲線が、液滴の一つのプロファイルである。ここでは、説明を簡単にするために、液滴の一つのプロファイルに基づいて説明するが、実際には、原点とＺ軸を通る多数の平面により、一つの液滴を何度も切断することで得られる液滴の多数のプロファイルから液滴の形状を求めることになる。なお、この曲線は、多項関数や三角関数により近似関数として表しても良い。

＜ 対応テーブル作成工程 Ｓ６０ ＞
次に、形状測定工程Ｓ５０での処理結果と、撮像工程Ｓ４０で得られた液滴３０の輝度情報とに基づいて作成した対応テーブルを、液滴評価工程Ｓ７０に入力する対応テーブル作成工程Ｓ６０について説明する。

対応テーブル作成工程Ｓ６０は、形状測定工程Ｓ５０で測定された各プロファイルに基づいた位置座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）から、液滴の表面の三次元座標系上の位置における傾きを求め、その求めた傾きと、その位置に対応する二次元座標系上の位置における輝度比（この輝度比は、撮像工程Ｓ４０で得られた液滴の輝度データから求める）との対応関係を表す対応テーブルを作成する工程である。本実施の形態では、この対応テーブルを、測定制御部２５の対応テーブル作成部２６において作成する。

撮像工程Ｓ４０で得られた、評価対象の全てのノズルから吐出された全ての液滴における各液滴の画像を構成する複数の画素（カメラ３３のＣＣＤ素子の各画素に対応）の各画素の輝度情報（例えば、階調レベル０〜階調レベル２５５）から、図１２（ｃ）に示したように「液滴中心（原点）からのＸ軸方向の距離」とその位置における「輝度」との対応関係を作成する。更に、図１２（ｄ）に示したように「液滴中心（原点）からのＸ軸方向の距離」とその位置における「輝度比」との対応関係を作成する。ここで、「輝度比」とは、各画素の輝度を、液滴ごとに切り取った「液滴毎画像」の基準位置での輝度（基準輝度）で除した値である。

次に、図１２（ｂ）に示した「液滴中心（原点）からのＸ軸方向の距離」とその位置における「傾き」の関係と、図１２（ｄ）に示した「液滴中心（原点）からの距離」とその位置における「輝度比」との関係から、図１２（ｅ）に示したように「輝度比―傾き」対応テーブルを作成する。図１２（ｅ）に示す曲線は、多項関数や三角関数により近似関数として表すことが望ましい。

＜ 液滴評価工程 Ｓ７０ ＞
次に、図１１の液滴評価工程Ｓ７０について説明する。
まず、液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７１では、撮像工程Ｓ４０で撮像した、評価対象となる全てのノズルから吐出された全ての液滴についての画像から、各液滴の位置を特定し、それぞれの液滴ごとに切り取った「液滴毎画像」を作成する。

液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７２では、ステップＳ７１で得られた、「液滴毎画像」を用いて、各液滴について順番に画像の輝度情報から輝度比を求め、図１２（ｅ）で説明した「輝度比―傾き」対応テーブルを用いて、一つの液滴の画像に対応する複数の画素に含まれる各画素の画素位置での傾きを全て算出する。

液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７３では、一つの液滴の画像について、ステップＳ７２で得られた各画素位置の全ての傾き情報を用いて、各画素の位置のＺ方向高さ（仮値）を算出する。

以下に、各画素位置での傾きから各画素位置でのＺ方向高さを算出する方法を、図１３、図１４を参照しながら説明する。説明の便宜上、第４象限のみの場合について説明するが、第１〜第３象限においても同様の考えで同定を行う。

図１３は一つの液滴の表面の三次元座標系上の位置における傾きを、二次元座標系においてベクトル成分として変換する方法を説明する図である。図１４は一つの液滴の表面の三次元座標系上の位置における高さを求める方法を説明する図である。

まず、図１３に示すように、一つの液滴についての各画素位置に対応する、当該一つの液滴の表面の三次元座標系上の位置Ｐにおける傾きｋｐは、液滴頂点に向かうベクトルのスカラー値と考え、Ｘ成分ｋｘとＹ成分ｋｙに分解する。次に、液滴毎画像内の、液滴頂点を含む画素位置（図１５では原点位置（０，０）に対応）に一旦任意の高さ（Ｈ０）を与える。

図１４は、一つの液滴の表面の三次元座標系上の位置における高さを求める方法を説明する図である。
液滴頂点（図１４の原点に対応）を含む画素位置Ａ以外の、Ｘ軸上の任意の画素位置Ｂの高さは、画素位置Ｂに対してＸ方向負の方向に隣接する画素位置の高さから、画素位置ＢのＸ成分傾きに、または画素位置Ｂに対してＸ方向負の方向に隣接する画素位置のＸ成分傾きに、若しくはそれらの平均値に、画素位置Ｂと画素位置Ｂに対してＸ方向負の方向に隣接する画素位置間の距離を掛けた値を加算することで算出できる。

同様にして、液滴頂点（図１４の原点に対応）を含む画素位置Ａ以外の、Ｙ軸上の任意の画素位置Ｃの高さは、画素位置Ｃに対してＹ方向正の方向に隣接する画素位置の高さから、画素位置ＣのＹ成分傾きに、または画素位置Ｃに対してＹ方向正の方向に隣接する画素位置のＹ成分傾きに、若しくはそれらの平均値に、画素位置Ｃと画素位置Ｃに対してＹ方向正の方向に隣接する画素位置の間の距離を掛けた値を加算することで算出できる。

なお、液滴頂点を含む画素位置Ａ、もしくはＸ軸またはＹ軸上の画素位置（Ｂ，Ｃ）以外の画素位置Ｄの高さを求める際には、画素位置Ｄに対してＸ方向負の方向に隣接する画素またはＹ方向正の方向に隣接する画素もしくはその双方の高さおよび傾きを用いて、上記方法と同様に算出できる。

＜液滴直径の算出＞
液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７４では、画像の輝度情報を用いて液滴直径を算出する。

算出方法は、輝度と液滴中心からの距離の対応関係（図１２（ｃ）、図１２（ｄ）参照）を作成し、輝度の最小値となるときの、液滴中心からの距離を元に導出するのが良い。
次に、ステップＳ７４で求めた液滴直径と、ステップＳ７３で求めた各画素位置での高さ（仮値）を用いて、外周部での高さＨｅ（仮値）を算出する。外周部での高さＨｅは、液滴中心からの距離が、液滴直径より求められる液滴半径から一定距離ｅの範囲以内の画素位置での高さの平均で求めるのが良い。

液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７５では、上記のようにして求めた外周部での高さ（仮値）Ｈｅが０になるように、ステップＳ７３で求めた各画素位置での高さ（仮値）から外周部での高さ（仮値）Ｈｅを引くことで全画素位置での高さにオフセットを与え、各画素位置での高さ（真値）を算出する。

液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７６では、ステップＳ７４で求めた直径の範囲内の画素位置について、ステップＳ７５でもとめた各画素位置での高さＨＡ（真値）と、各画素位置に対応する画素の面積Ｓ０との積Ｖ０（図１５参照）を、一つの液滴３０について全て足すことで、当該一つの液滴の体積Ｖを求める。図１５は、ステップＳ７６での演算を説明するための液滴３０の模式図である。

液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７７では、全ての液滴について、液滴の体積Ｖの算出が完了したか否かを判定し、完了していないと判定すれば、ステップＳ７１の直前に戻り、上記のステップＳ７２からステップＳ７６を繰り返し、完了していると判定すれば、ステップＳ７８へ進む。

ステップＳ７８では、ステップＳ７６で求めた評価対象となったノズルの全ての液滴の体積を求める。そして、求めた液滴の体積と、予め定められたノズルの液滴の狙い体積との変異量を求め、液滴評価工程Ｓ７０の処理結果で液滴吐出装置１の印刷制御部１６に指示して、目標値の体積を吐出するように、各ノズルに対応した圧電アクチュエータへの印加電圧を調整する。

なお、本構成による吐出量測定方法では、測定対象物とレンズの位置関係が異なる場合、対象液滴は同一であっても、レンズ歪みの影響によって測定される体積が異なる可能性がある。また、カメラの取り付け角度の微小な違いによって、測定対象物とレンズの位置関係と、測定される体積の関係も異なる。そのため、事前にマスターサンプル等を用い、測定対象物とレンズの位置関係と、測定される体積の関係を導出しておき、実際に撮像して体積測定を行った後に上記違いをキャンセルする手法を用いるのが望ましい。

なお、印刷対象物７が配置されている長さを越える空間部４４の形状とするとサイズが大きくなるため、液滴測定装置２の測定テーブル２１における空間部４４の長さ４６は、印刷対象物７が配置されている長尺方向の長さよりも短い値として、液滴吐出モジュールヘッド１５で液滴が吐出された印刷対象物７を割断して用いるのが良い。

このように、液滴吐出装置１のラインヘッド６によって吐出された液滴の体積或いは形状を液滴測定装置２によって、高速に精度良く測定するとともに、測定精度を確保することが可能となり、例えば、印刷対象物の色むら等を管理するための測定およびインクジェット装置の校正を高速に行うことができる。

そのため、例えば有機ＥＬディスプレイパネルの製造における有機発光材料を塗布形成するための液滴吐出式印刷装置の利用に有用である。
（実施の形態２）
実施の形態１では液滴測定装置２が液滴吐出装置１とは別に設けられていたが、液滴吐出装置１に撮像部２０を設け、生産テーブル８の上に液滴測定装置２の測定テーブル２１の場合と同様の位置に空間部４４を形成し、撮像部２０が撮影した基板１９の輝度情報を図２のように処理することによっても実施できる。

本実施の形態においては、液滴吐出モジュールヘッド１５が、ステージ９の副走査方向に長手方向に配置されているため、空間部４４もステージ９の副走査方向に長尺となるように設計されている。

この場合には、生産テーブル８に形成された空間部４４の位置に合わせてラインヘッド６から吐出して液滴を形成することができ、実施の形態１の場合のように、液滴が形成された基板１９を液滴測定装置２に搬送して、位置合わせして測定テーブル２１にセットすることが不要である。

（実施の形態３）
上記の実施の形態１では、液滴吐出装置１で作成した印刷対象物７をそのまま基板１９とする場合、または印刷対象物７を割断して基板１９する場合、つまり液滴を印刷済みの基板１９を液滴測定装置２の測定テーブル２１にセットして対応テーブルを作成する場合を説明したが、液滴吐出装置１で使用する予定のラインヘッド６を液滴測定装置２の側にセットし、液滴３０とダミー液滴３１が形成されていない基板１９を、液滴測定装置２の測定テーブル２１にセットし、液滴測定装置２において液滴吐出装置１で使用する予定のラインヘッド６を使用して、測定テーブル２１の空間部４４の位置に対応して基板１９に液滴３０とダミー液滴３１を印刷し、形成された液滴３０を撮像部２０によって撮像することによって、それ以降は実施の形態１と同様に対応テーブルを作成して、これを液滴吐出装置１の印刷制御部１６に伝達することによって、ラインヘッド６の各ヘッドの吐出量を正確に目標値に近付けることができる。

本発明は、液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイ等のデバイスなどを製造する液滴吐出式の印刷装置の高性能化に寄与する。

１ 液滴吐出装置
２ 液滴測定装置
３ 減圧チャンバー
４ 液滴形状測定装置
５ ヘッドユニット
６ ラインヘッド
７ 印刷対象物
８ 生産テーブル
９ ステージ
１０ 脚部
１１ 支持部
１２ ガントリー
１３ 支持台
１４ 分配タンク
１５ 液滴吐出モジュールヘッド
１６ 印刷制御部
１７ 対応テーブル作成部
１８ 体積算出部
１９ 基板
２０ 撮像部
２１ 測定テーブル
２２ ステージ
２３ ガントリー
２４ 架台
２５ 測定制御部
２６ 対応テーブル作成部
２７ 体積算出部
２８ 支持基板
２９ 高分子膜
３０ 液滴
３１ ダミー液滴
３２ 光源
３３ カメラ
３４ レンズ
３５ 治具
３６ 走査軸
３７ 駆動機構
３８ Ｚ方向駆動機構
３９，４０，４１，４２，４３ 光
４４ 空間部
４５ 空間部４４の幅
４６ 空間部４４の長さ
４７ 基板１９の幅
４８ 基板１９の長さ
４９ 吸引路
５０ 空間部４４の深さ
５１ 空間部４４の下面

Claims (7)

1. 液滴が表面に配置された透明な基板を保持する測定テーブルと、
   前記測定テーブルの上にセットされた前記基板の前記液滴を撮像して前記液滴の表面からの反射光量を測定する撮像部と、
   前記撮像部が測定した反射光量の輝度情報に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部と
   を設け、
   前記測定テーブルの表面に、前記基板の裏面に接しない空間部を有する、
   液滴測定装置。
2. 前記空間部の深さは、前記撮像部で用いるレンズの被写界深度を超える値である、
   請求項１記載の液滴測定装置。
3. 前記空間部の短尺方向幅は、
   前記撮像部で用いるレンズの視野よりも広く、前記基板の自重による撓みで前記反射光量が変化する幅よりも狭い、
   請求項１または２記載の液滴測定装置。
4. 前記空間部の短尺方向幅は、
   前記撮像部で用いるレンズの視野よりも広く、前記レンズの被写界深度の幅よりも狭い、
   請求項１または２記載の液滴測定装置。
5. 前記空間部の長尺方向幅は、
   前記撮像部で用いるレンズの視野よりも広く、前記撮像部で撮像する液滴が吐出されている範囲の長尺方向幅よりも長く、前記基板の自重による撓みで前記反射光量が変化する幅よりも狭い、
   請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴測定装置。
6. 測定対象の液滴が表面に形成された透明の基板を、凹部で形成された空間部が表面に形成された測定テーブルに、前記基板の前記液滴の裏面側の位置が前記空間部に一致するようにセットし、
   前記測定テーブルの上にセットされた前記基板の前記液滴を撮像部で撮像して前記液滴の表面からの反射光量を測定し、
   前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、
   液滴測定方法。
7. 凹部で形成された空間部が表面に形成された測定テーブルに、透明の基板をセットし、
   評価対象のノズルを有するヘッドから前記測定テーブルの前記空間部の位置に向かって機能性材料を吐出して液滴を前記基板の表面に形成し、
   前記基板の前記液滴を撮像部で撮像して前記液滴の表面からの反射光量を測定し、
   前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、
   液滴測定方法。