JP5146294B2 - 液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法、駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドにおける、各吐出ノズルの吐出量を測定する液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法、駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出量測定装置に関するものである。

従来、この種の吐出量測定方法として、複数の吐出ノズルから機能液を吐出して、ガラス基板上に複数の着弾ドットから成る着弾ドット列を形成する測定吐出工程と、形成された着弾ドット列の各着弾ドットをそれぞれ上方から撮像し、その撮像結果に基づいて各吐出ノズルの吐出量を算出する吐出量取得工程と、を備えたものが知られている（特許文献１参照）。
特開２００５−２３８７８７号公報

ところで、測定吐出をする際、描画時と同様の吐出パターンで測定吐出を実施する等の理由で、複数の吐出ノズルからの測定吐出を間引いて行う複数種の吐出パターンを、切り替えながら、複数回の測定吐出を実施する方法が用いられる。かかる場合、着弾ドットから吐出量を測定する方法として、着弾ドットの面積を測定し、予め実験で得られた着弾ドットの面積と吐出ノズルの吐出量との回帰式に基づいて、測定した着弾ドットの面積から、吐出ノズルの吐出量を算出するものが考えられる。
しかしながら、間引いた複数種の吐出パターンを切り替えながら、複数回の測定吐出を実施すると、複数の吐出ノズルを吐出駆動する駆動シーケンスが同一でなくなってしまう。これにより、同一の条件で着弾ドットを形成することができないため、面積と吐出量との関係にバラツキが生じてしまう（図１０参照）。ゆえに、吐出量を精度良く算出することができず、各吐出ノズルの吐出量を精度良く測定することができないという問題があった。

本発明は、実描画に即したパターンで測定吐出を実施することができると共に、複数の吐出ノズルの吐出量を精度良く測定することができる液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法、駆動電圧決定方法、液滴吐出装置および液滴吐出ヘッドの吐出量測定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量測定方法は、液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから機能液を複数ショットずつ測定吐出させて、複数の吐出ノズル分の検査用の着弾ドットから成る着弾ドット列を形成する基準ドット列形成工程を複数回繰り返して、複数列の着弾ドット列を形成する着弾ドット形成工程と、形成した複数列の着弾ドット列における各着弾ドットの面積をそれぞれ測定する面積測定工程と、測定した複数列に亘る各着弾ドットの、各吐出ノズルに対応させてそれぞれ求めた総面積に基づいて、各吐出ノズルの吐出量を算出する吐出量算出工程と、を備え、基準ドット列形成工程では、複数の吐出ノズルから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切り替えながら、複数ショットの測定吐出を実施し、着弾ドット形成工程では、複数種の測定吐出パターンを循環するように切り替える複数種の切替プロセスを、各基準ドット列形成工程に順に割り当てて、当該各基準ドット列形成工程を実施することを特徴とする。

本発明の液滴吐出ヘッドの吐出量測定装置は、複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドと、検査用の着弾ドットの面積を測定する面積測定手段と、液滴吐出ヘッドおよび面積測定手段を制御する制御手段と、を備えた液滴吐出ヘッドの吐出量測定装置であって、制御手段は、複数の吐出ノズルから機能液を複数ショットずつ測定吐出させて、複数の吐出ノズル分の着弾ドットから成る着弾ドット列を形成する基準ドット列形成動作を複数回繰り返して、複数列の着弾ドット列を形成する着弾ドット形成動作と、面積測定手段により、形成した複数列の着弾ドット列における各着弾ドットの面積をそれぞれ測定する面積測定動作と、測定した複数列に亘る各着弾ドットの、各吐出ノズルに対応させてそれぞれ求めた総面積に基づいて、各吐出ノズルの吐出量を算出する吐出量算出動作と、を実行し、基準ドット列形成動作では、複数の吐出ノズルから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切り替えながら、複数ショットの測定吐出を実施し、着弾ドット形成動作では、複数種の測定吐出パターンを循環するように切り替える複数種の切替プロセスを、各基準ドット列形成動作に順に割り当てて、当該各基準ドット列形成動作を実施することを特徴とする。

これらの構成によれば、複数種の切替プロセスを順に割り当てた複数回の基準ドット列形成工程に基づいて、複数列の着弾ドット列を形成することにより、各吐出ノズルにおいて、駆動シーケンスを変更しつつ、複数個の着弾ドットを形成することができる。これにより、複数個の着弾ドットによって、駆動シーケンスの違いによる特性（面積と吐出量との関係）のバラツキをキャンセルすることができるため、吐出量を精度良く算出することができ、ひいては、各吐出ノズルの吐出量を精度良く測定することができる。

上記の液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法において、複数列の着弾ドット列は、機能液を吸収する材質の測定シート上に形成されることが好ましい。

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。

この場合、複数種の測定吐出パターンは、描画時における標準的な吐出パターンと、標準的な吐出パターンを、１吐出ノズル分ずつずらして成る１以上の吐出パターンと、から成ることが好ましい。

この構成によれば、測定吐出パターンとして、描画時における標準的な吐出パターンや、それを１ノズル分ずつずらした吐出パターンを用いることにより、より描画時の吐出に近い吐出パターンで吐出量特性検査を行うことができる。そのため、実描画に即した吐出量測定を更に精度良く行うことができる。

この場合、基準ドット列形成工程の前に、基準ドット列形成工程を１以上繰り返して、１以上の着弾ドット列を形成する予備吐出工程を、更に備えることが好ましい。

この構成によれば、液滴吐出ヘッドにおいて、ウォーミングアップを行ってから、測定吐出を実施することができるため、測定吐出が安定し、各吐出ノズルの吐出量を更に精度良く測定することができる。

この場合、各着弾ドットの総面積は、各吐出ノズルから吐出された複数列に亘る各着弾ドットのうち、測定した面積が所定許容範囲内である着弾ドットの総面積であることが好ましい。

この構成によれば、測定した面積が所定許容範囲外である不良吐出の着弾ドットを排除して、吐出量を算出することができるため、各吐出ノズルの吐出量を更に精度良く測定することができる。

本発明の液滴吐出ヘッドの駆動電圧決定方法は、上記の液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法による測定結果に基づいて、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、グループごとに、各吐出ノズル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。

この構成によれば、吐出量を精度良く測定することができる吐出量測定方法による測定結果を用いて、複数の吐出ノズルをグループ化することにより、グループごとに、適切な適正駆動電圧を決定することができる。

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、適正駆動電圧を適切に決定することができる駆動電圧決定方法により、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。

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量測定方法を適用した機能液滴吐出ヘッドの吐出検査装置（吐出量測定装置）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、測定シート上に機能液滴吐出ヘッドから測定吐出を実施して、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複数列形成すると共に、その各着弾ドットを撮像して、各吐出ノズルの吐出量を測定する。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、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、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Ｄを撮像する撮像カメラ（面積測定手段）５３と、撮像カメラ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を介して撮像カメラ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、撮像カメラ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Ｄ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Ｄが、撮像カメラ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（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Ｄ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Ｄ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Ｄを撮像して、平面視の面積を測定し、吐出量測定に用いる。

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、撮像カメラ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の吐出性能検査動作および適正電圧決定動作について説明する。図６に示すように、吐出検査装置３１では、吐出性能検査動作（Ｓ１〜Ｓ８）を実行した後、吐出性能検査で得られたデータに基づいて、適正電圧決定動作（Ｓ９〜Ｓ１０）を実行する。まず、吐出性能検査動作について説明する。なお、この吐出性能検査動作は、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、吐出性能検査動作において、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（Ｓ３）。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。

その後、再度、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、吐出重量の重量測定工程を実行する（Ｓ４）。重量測定工程では、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。

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、複数列の着弾ドット列ＤＬを形成するドット列形成工程を実行する（Ｓ５）。ここで図７および図８を参照して、ドット列形成工程の詳細について説明する。

図７に示すように、ドット列形成工程では、測定吐出パターンに基づいて、ノズル列２２ごとに、それぞれ複数列（２７列）の着弾ドット列ＤＬを形成する。測定吐出パターンとは、ノズル列２２における各有効吐出ノズル２４の吐出の有無を示すデータである。ここでは測定吐出パターンとして、ノズル列２２において、複数の有効吐出ノズル２４の測定吐出を間引いて行う３種の測定吐出パターンを用いる。具体的には、３種の測定吐出パターンとして、ノズル列２２方向の端から、２ノズルの吐出と、１ノズルの空吐出とから成るパターン（分割吐出パターン）を、複数回繰り返して成る第１測定吐出パターンと、第１測定吐出パターンをノズル列２２方向に１ノズル分ずらした第２測定吐出パターンと、第２測定吐出パターンを更にノズル列２２方向（の同一方向）に１ノズル分ずらした第３測定吐出パターンと、を用いる。

図７および図８に示すように、ドット列形成工程では、上記複数の吐出ノズル分の検査用の着弾ドットＤから成る着弾ドット列ＤＬを形成する基準ドット列形成工程（基準ドット列形成動作）を複数回実行して、複数列の着弾ドット列ＤＬを形成する。各基準ドット列形成工程では、上記３種の測定吐出パターンを切り替えながら、３回の測定吐出を実施することで、各１の着弾ドット列ＤＬを形成する。各有効吐出ノズル２４の１回の測定吐出は、４ショットで構成されている。そのため、３ノズルに２ノズルの測定吐出を３回実施すると、各有効吐出ノズル２４において、２回の測定吐出を実施し、２×４＝８ショットの吐出駆動を実施することになる。すなわち、各有効吐出ノズル２４でのショット数が同数と成るように、測定吐出を実施する。

さらに、ドット列形成工程では、３種の測定吐出パターンを循環するように切り替える複数種の切替プロセスを、各基準ドット列形成工程に順に割り当てて、各基準ドット列形成工程が実施される。すなわち、複数種の切替プロセスとして、第１測定吐出パターン、第２測定吐出パターン、第３測定吐出パターンの順で切り替える第１切替プロセスと、第３測定吐出パターン、第１測定吐出パターン、第２測定吐出パターンの順で切り替える第２切替プロセスと、第２測定吐出パターン、第３測定吐出パターン、第１測定吐出パターンの順で切り替える第３切替プロセスと、を記憶しており、これらを各基準ドット列形成工程に実行順で割り当てて、複数回の基準ドット列形成工程が実施される。

なお、図８で示すように、ドット列形成工程では、２７回の基準ドット列形成工程で、２７列の着弾ドット列ＤＬを形成するが、そのうち、最前の９回の基準ドット列形成工程は、当該ノズル列２２のウォーミングアップのための予備吐出工程である。すなわち、残りの１８回の基準ドット列形成工程（着弾ドット形成工程および着弾ドット形成動作）で形成された１８列の着弾ドット列ＤＬに基づいて、各有効吐出ノズル２４の吐出量が測定される。

図６に示すように、複数列の着弾ドット列ＤＬ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、撮像カメラ５３を被着弾ユニット５９に臨ませて、各着弾ドットＤ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上に形成された上記１８列の着弾ドット列ＤＬの各着弾ドットＤをそれぞれ、撮像カメラ５３により撮像し、その撮像結果に基づいて、各着弾ドットＤの面積をそれぞれ測定する。

その後、測定した各着弾ドットＤの面積に基づいて各有効吐出ノズル２４の吐出量を算出する吐出量算出工程（吐出量算出動作）を実行する（Ｓ７）。具体的には、各有効吐出ノズル２４から吐出された上記１８列の着弾ドット列ＤＬに亘る各１８個の着弾ドットＤのうち、所定許容範囲外のものを除く着弾ドットＤを抽出して、その後、各有効吐出ノズル２４ごとに、抽出した各着弾ドットＤの面積の平均値を算出する。すなわち、抽出した各着弾ドットＤの総面積を算出すると共に、当該総面積を、抽出した各着弾ドットＤの数で徐算して平均値を算出する。次に、予め実験で得られた着弾ドットＤの面積と有効吐出ノズル２４の吐出量との相関関係を示す回帰式に、各有効吐出ノズル２４ごとの当該面積の平均値を代入して、各有効吐出ノズル２４の吐出量を算出する。これにより、縦軸を吐出量とし、横軸をノズル番号とするグラフである吐出量データが取得される。なお、上記回帰式の取得方法として、複数の機能液滴吐出ヘッド１により上記検査と同様の吐出試験を行い、その各有効吐出ノズル２４からの着弾ドットＤの面積および体積を標本として、上記回帰式を算出する方法を用いることが好ましい。

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（Ｓ８）。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。

次に、適正電圧決定動作について説明する。機能液滴吐出ヘッド１を用いる液滴吐出装置２０１（図９参照）では、ノズル列２２の有効吐出ノズル２４を４つのグループにグループ化して駆動電圧を制御するため、当該適正電圧決定動作において、複数の有効吐出ノズル２４をグループ化すると共に、グループごとの適正駆動電圧を決定する。

図６に示すように、制御部８２は、取得した吐出量データに基づいて、ノズル列２２内の複数の有効吐出ノズル２４をグループ化するグループ化工程を実行する（Ｓ９）。グループ化工程では、各有効吐出ノズル２４の吐出量の大小によって、複数の有効吐出ノズル２４を４分割してグループ化する。具体的には、有効吐出ノズル２４、計１６０個に対し、吐出量の順位として上位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。

次に、制御部８２は、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を実行する（Ｓ１０）。駆動電圧決定工程では、任意のグループにおいて、当該グループ内の吐出量の平均値を求め、全有効吐出ノズル２４の吐出量の平均値との差分を算出する。平均値の差分を算出したら、その差分に対応する電圧だけ、重量測定工程で取得した基準の適正駆動電圧を補正し、当該グループの適正駆動電圧として決定する。なお、平均値に代えて、中央値を用いて適正駆動電圧を補正しても良い。また、当該グループの適正駆動電圧を決定するのに代えて、基準の適正駆動電圧に対する補正値（％）のみ決定する構成であっても良い。

このように、吐出量を精度良く測定することができる吐出量測定方法による測定結果を用いて、複数の有効吐出ノズル２４をグループ化することにより、グループごとに、適切な適正駆動電圧を決定することができる。

上記の実施形態によれば、複数種の切替プロセスを順に割り当てた複数回の基準ドット列形成工程に基づいて、複数列の着弾ドット列ＤＬを形成することにより、各有効吐出ノズル２４において、駆動シーケンスを変更しつつ、複数個の着弾ドットＤを形成することができる。これにより、複数個の着弾ドットＤによって、駆動シーケンスの違いによる特性（面積と吐出量との関係）のバラツキをキャンセルすることができるため、吐出量を精度良く算出することができる。ひいては、各有効吐出ノズル２４の吐出量を精度良く測定することができる。

また、有効吐出ノズル２４から吐出する機能液を吸収する材質の測定シート７１を用いることにより、各着弾ドットＤ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Ｄの面積を簡単かつ精度良く測定することができる。

さらに、測定吐出パターンとして、描画時における標準的な吐出パターンや、それを１ノズル分ずつずらした吐出パターンを用いることにより、より描画時の吐出に近い吐出パターンで吐出量特性検査を行うことができる。そのため、実描画に即した吐出量測定を更に精度良く行うことができる。

またさらに、測定に用いる基準ドット列形成工程（着弾ドット形成工程）の前に、基準ドット列形成工程を複数回繰り返す予備吐出工程を実施することで、測定対象のノズル列２２において、ウォーミングアップを行ってから、測定吐出を実施することができるため、測定吐出が安定し、各有効吐出ノズル２４の吐出量を更に精度良く測定することができる。

また、測定した面積が所定許容範囲外である不良吐出の着弾ドットＤを排除して、吐出量を算出することにより、各有効吐出ノズル２４の吐出量を更に精度良く測定することができる。

ここで図９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９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。

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、適正駆動電圧を適切に決定することができる駆動電圧決定方法により、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。

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性能検査動作および適性電圧決定動作を示したフローチャートである。 ドット列形成工程を説明するための説明図である。 ドット列形成工程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斜視図である。 駆動シーケンスの違いによる特性のバラツキを示した図である。

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：撮像カメラ、 ７１：測定シート、 ２０１：液滴吐出装置、 Ｄ：着弾ドット、 ＤＬ：着弾ドット列、 Ｗ：ワーク

Claims (8)

1. 液滴吐出ヘッドの複数の吐出ノズルから機能液を複数ショットずつ測定吐出させて、前記複数の吐出ノズル分の検査用の着弾ドットから成る着弾ドット列を形成する基準ドット列形成工程を複数回繰り返して、複数列の前記着弾ドット列を形成する着弾ドット形成工程と、
   形成した前記複数列の着弾ドット列における前記各着弾ドットの面積をそれぞれ測定する面積測定工程と、
   測定した複数列に亘る前記各着弾ドットの、前記各吐出ノズルに対応させてそれぞれ求めた総面積に基づいて、前記各吐出ノズルの吐出量を算出する吐出量算出工程と、を備え、
   前記基準ドット列形成工程では、前記複数の吐出ノズルから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切り替えながら、前記複数ショットの測定吐出を実施し、
   前記着弾ドット形成工程では、前記複数種の測定吐出パターンを循環するように切り替える複数種の切替プロセスを、前記各基準ドット列形成工程に順に割り当てて、当該各基準ドット列形成工程を実施することを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法。
2. 前記複数列の着弾ドット列は、前記機能液を吸収する材質の測定シート上に形成され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吐出量測定方法。
3. 前記複数種の測定吐出パターンは、描画時における標準的な吐出パターンと、
   前記標準的な吐出パターンを、１吐出ノズル分ずつずらして成る１以上の吐出パターンと、から成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量測定方法。
4. 前記基準ドット列形成工程の前に、前記基準ドット列形成工程を１以上繰り返して、１以上の前記着弾ドット列を形成する予備吐出工程を、更に備えたことを特徴する請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法。
5. 前記各着弾ドットの前記総面積は、前記各吐出ノズルから吐出された複数列に亘る前記各着弾ドットのうち、測定した面積が所定許容範囲内である着弾ドットの総面積であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法による測定結果に基づいて、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、
   前記グループごとに、前記各吐出ノズル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。
7. 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６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。
8. 複数の吐出ノズルを有する液滴吐出ヘッドと、
   検査用の着弾ドットの面積を測定する面積測定手段と、
   前記液滴吐出ヘッドおよび前記面積測定手段を制御する制御手段と、を備えた液滴吐出ヘッドの吐出量測定装置であって、
   前記制御手段は、
   前記複数の吐出ノズルから機能液を複数ショットずつ測定吐出させて、前記複数の吐出ノズル分の前記着弾ドットから成る着弾ドット列を形成する基準ドット列形成動作を複数回繰り返して、複数列の前記着弾ドット列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、形成した前記複数列の着弾ドット列における前記各着弾ドットの面積をそれぞれ測定する面積測定動作と、
   測定した複数列に亘る前記各着弾ドットの、前記各吐出ノズルに対応させてそれぞれ求めた総面積に基づいて、前記各吐出ノズルの吐出量を算出する吐出量算出動作と、を実行し、
   前記基準ドット列形成動作では、前記複数の吐出ノズルから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切り替えながら、前記複数ショットの測定吐出を実施し、
   前記着弾ドット形成動作では、前記複数種の測定吐出パターンを循環するように切り替える複数種の切替プロセスを、前記各基準ドット列形成動作に順に割り当てて、当該各基準ドット列形成動作を実施することを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出量測定装置。

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