JP5387590B2 - 駆動信号設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、液状体吐出ヘッドにおける駆動信号設定方法に関する。

近年、複数の微小ノズルを備えた液状体吐出ヘッドを用いて、機能性材料を含む液状体を所定のノズルから基板に対して吐出し、基板上に配置された液状体を固化して薄膜を形成する方法が提案されている。その薄膜の代表的な例として、例えば、カラーフィルタや有機ＥＬパネルの発光層、金属配線などが挙げられる。

このような方法では、良質な薄膜形成のために、ノズルから吐出される液状体の量（以下、吐出量）が、多数存在するノズル間でバラツキがなく均一であることが要求される（例えば、特許文献１を参照。）。吐出量のバラツキは、液状体の配置量のムラの原因となり、均質な薄膜形成を阻害することになるからである。

例えば、液状体吐出ヘッドを用いたカラーフィルタの作製において、吐出量のバラツキが生じると、基板上における液状体の配置量（総吐出量）のバラツキが生じ、得られるカラーフィルタにスジ状の濃淡ムラが発生してしまう。このようなスジ状の濃淡ムラは視認されやすく、カラーフィルタを介して表示される画像の画質を低下させることになる。

具体的に、カラーフィルタのようなパターン化された区画領域に対して液状体を吐出する場合、隣接する区画領域の間に液状体を配置しない領域が存在する。この場合、全てのノズルが同時に使用されることはない。また、機種ごとに区画領域のピッチが異なっていると、その機種ごとに吐出パターンを異ならせることになる。さらに、大型の基板上を複数回走査して液状体を配置する場合、走査ごとに使用するノズルが異なることになる。

そして、このようなノズルの使用率が異なることに起因して、吐出量のバラツキが発生することになる。また、このような吐出量のバラツキは、同一駆動信号を用いて吐出動作を行っても、上述した基板上のパターンや基板と液状体吐出ヘッドとの相対位置などの違いによって、１ノズル当たりの吐出量が変化してしまうために、同一ノズルであっても少なからず発生することになる。

これに対して、吐出量の段階変化に対応する複数条件の駆動信号をノズル（駆動素子）毎に適宜設定して供給することにより、ノズル間における吐出量のバラツキを補償する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

しかしながら、このような技術では、ノズル間の吐出量のバラツキを測定して、そのバラツキを補償（相対補正）するための駆動信号の条件（例えば電圧値）を適切に設定することが必要となる。この場合、ノズルごとに独立した駆動信号を設定できることが理想的であるが、ハードウェア構成や制御の問題により、実際に設定できる駆動信号の種類（系統）には制約がある。

また、吐出量のバラツキの分布は、ノズルアレイあるいはヘッドごとに様々であるため、ノズルの駆動信号の条件を一律な方法で適切に設定することは困難である。

特開２００３−１５９７８７号公報 特開平９−１７４８８３号公報

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、液状体吐出ヘッドにおいてノズルの特性に応じた駆動信号を高精度に設定し、ノズルの使用率が異なる場合でも、ムラなく液状体を吐出することを可能とした駆動信号設定方法を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、一方向に配列された複数のノズルと、前記ノズル毎に設けられた駆動素子とを備える液状体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際に前記駆動素子に供給する駆動信号の条件を設定する駆動信号設定方法であって、前記複数のノズルのノズル毎に各ノズルの吐出量を算出して、算出した前記各ノズルの吐出量が近いもの同士を一グループになるように、前記複数のノズルをｎ個のグループに分類する第１のステップと、前記第１のステップで分類したグループ毎に、各グループに対応するｎ個の駆動信号の適正条件を、各グループに含まれるノズルの吐出量の平均値又は中央値に基づいて算出する第２のステップと、前記第２のステップで算出した前記ｎ個の駆動信号の適正条件のうち、前記各ノズルごとに、所属グループの適正条件と隣接グループの適正条件とのどちらが適正であるか判断し、所属グループに関係なく、より適切な条件を選択して前記各ノズルに設定する第３のステップと、を有する。
また好ましくは、前記第３のステップにおいて、ｎ個のグループのうち、前記平均値又は前記中央値が前記各ノズルの吐出量に最も近いグループに対応する駆動信号の適正条件が、当該ノズルに設定されてもよい。
また好ましくは、前記駆動信号の適正条件は、駆動信号の電圧であり、前記駆動信号の電圧は、基準電圧に対する相対比として規定されてもよい。
また好ましくは、前記複数のノズルは、１つのノズルアレイに設けられており、前記ノズルアレイ内のダミーノズルを除く全ノズルにおける吐出量平均を異なる複数の駆動電圧で算出し、所定の吐出量平均を得るための基準電圧を、前記複数の駆動電圧において算出した吐出量平均から線形補完して算出してもよい。
また好ましくは、前記吐出量平均は、前記ノズルアレイ内の全ノズルからの吐出された液状体の重量を測定することにより算出され、前記各ノズルの吐出量は、各ノズルからの吐出された液状体の体積を測定することにより算出されてもよい。
また好ましくは、前記第１のステップにおいて、吐出パターンに応じて異ならせた複数の駆動信号により吐出して吐出量を測定し、当該吐出量の平均値又は中央値を前記各ノズルの吐出量として算出してもよい。
本発明は、上記課題を解決するために、一方向に配列された複数のノズルと、前記ノズル毎に設けられた駆動素子とを備える液状体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際に前記駆動素子に供給する駆動信号の条件を設定する駆動信号設定方法であって、複数条件の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の平均値又は中央を算出するＡステップと、前記各ノズルの吐出量の平均値又は中央値に基づき、前記複数のノズルを複数のグループに分類するＢステップと、前記グループに係る吐出量の統計値に基づいて、前記各グループにそれぞれ対応する駆動信号の適正条件を算出するＣステップと、前記ノズル毎に、前記複数のグループにそれぞれ対応する適正条件の中から一を選択して設定するＤステップと、を有する。

この発明の例によれば、複数条件の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の平均値又は中央値に基づき、前記複数のノズルを複数のグループに分類した後に、吐出量の分布をグループ単位で捉えて段階的な適正条件を決定（算出）し、さらにノズル毎に適切な適正条件を選択することによって、ノズルの使用率が異なる場合であっても、ノズルの特性に応じた駆動信号を高精度に設定することができ、吐出量のバラツキを抑えることができる。

また好ましくは、前記Ｃステップにおいて、前記複数のグループにそれぞれ対応する適正条件のうち、当該ノズルの前記吐出量に最も近い前記統計値に係るグループに対応するものを選択して設定する。
この発明の例によれば、ノズルの特性に応じた駆動信号を、より高精度に設定することができる。

また好ましくは、前記複数のグループを略均等な数のノズルでそれぞれ構成する。
この発明の例によれば、駆動信号の条件設定を略均等な数のノズルで構成されるグループ単位に準じて行うことができるので、特定の条件に対応するノズルの著しい集中を防ぐことができる。

また好ましくは、前記グループに係る吐出量の統計値が、当該グループ内のノズルにおける前記吐出量の平均値である。

また好ましくは、前記グループに係る吐出量の統計値が、当該グループ内のノズルにおける前記吐出量の中央値である。

また好ましくは、前記駆動信号の条件が駆動信号の電圧成分である。

液状体吐出装置の要部構成を示す斜視図。 ヘッドユニットにおけるヘッドの配置構成を示す平面図。 ノズルの走査軌跡と吐出対象物との関係を示す平面図。 ヘッド駆動に係る液状体吐出装置の電気的構成を示す図。 駆動信号および制御信号のタイミング図。 駆動信号の設定を行うための装置構成を示すブロック図。 駆動信号設定のための処理フローを示すフローチャート。 ヘッド走査に係るノズルと区画領域との関係を示す平面図である。 ノズル毎の吐出量の分布とグループ分類を示すグラフ。 （ａ）複数条件の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。（ｂ）各ノズルの吐出量の平均値の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．２の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．３の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．４の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．５の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．６の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．７の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．８の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．９の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１０の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１１の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１２の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１３の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１４の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１５の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１６の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１７の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１８の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．１９の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。 Ｎｏ．２０の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフ。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図では、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。

（液状体吐出装置の機械的構成および機械的動作）
まず、図１、図２、図３を参照して、本発明に係る液状体吐出装置の機械的な構成および動作について説明する。
図１は、液状体吐出装置の要部構成を示す斜視図である。図２は、ヘッドユニットにおけるヘッドの配置構成を示す平面図である。図３は、ノズルの走査軌跡と吐出対象物との関係を示す平面図である。

図１に示す液状体吐出装置２００は、直線的に設けられた１対のガイドレール２０１と、ガイドレール２０１の内部に設けられたエアスライダとリニアモータ（図示せず）により主走査方向に移動する主走査移動台２０３を備えている。また、ガイドレール２０１の上方においてガイドレール２０１に直交するように直線的に設けられた１対のガイドレール２０２と、ガイドレール２０２の内部に設けられたエアスライダとリニアモータ（図示せず）により副走査方向に沿って移動する副走査移動台２０４を備えている。

主走査移動台２０３上には、吐出対象物としての基板Ｐを載置するためのステージ２０５が設けられている。ステージ２０５は基板Ｐを吸着固定できる構成となっており、また、回転機構２０７によって基板Ｐ内の基準軸を主走査方向、副走査方向に正確に合わせることができるようになっている。

副走査移動台２０４は、回転機構２０８を介して吊り下げ式に取り付けられたキャリッジ２０９を備えている。また、キャリッジ２０９は、液状体吐出ヘッドとしてのヘッド１１，１２（図２参照）を備えるヘッドユニット１０と、ヘッド１１，１２に液状体を供給するための液状体供給機構（図示せず）と、ヘッド１１，１２の駆動制御を行うための制御回路基板３０（図４参照）とを備えている。

図２に示すように、ヘッドユニット１０は、液状体をノズルｎから吐出するヘッド１１，１２を備えている。本実施形態に係るヘッドユニット１０は、表示パネルのカラーフィルタ形成に用いられるものであり、ヘッド１１，１２は、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色要素に対応する液状体を吐出するものが用意されている。また、ヘッド１１とヘッド１２とは互いに副走査方向に位置をずらして配置されており、互いに吐出可能範囲を補完する関係にある。

ヘッド１１，１２における複数（本実施形態では６０個）のノズルｎは、所定のピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）でライン状に配設されており、ノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂを構成している。ノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂ内におけるノズルｎの並びの方向は副走査方向に一致するようにされており、また、ノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂのノズルｎは互いに千鳥配列をなす関係にある。

ヘッド１１，１２内には、各ノズルｎにそれぞれ連通する液室（以下、キャビティとする）が形成されており、各キャビティには、その可動壁を駆動して容積を可変するための駆動素子としての圧電素子１６（図４参照）が配設されている。そして、圧電素子１６に電気信号（以下、駆動信号とする）を供給してキャビティ内の液圧を制御することにより、ノズルｎから液滴（液状体）を吐出させることが可能となっている。

ここで、液状体吐出装置２００の動作例として、カラーフィルタ製造を行う際の動作について説明する。ヘッド１１，１２を基板Ｐに対して主走査方向に走査させると、ノズルｎは、図３に示すように、基板Ｐに対して連続した所定ピッチ（例えば３６０ｄｐｉ）の走査軌跡を描く。この際、ノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂの端部の数個分（本実施形態は３個）のノズルｎは、その特性の特異性に鑑みて使用しないダミーノズル（塗り潰して図示）とされており、ヘッド１１のダミーノズルに掛かる走査領域はヘッド１２のノズルｎで、ヘッド１２のダミーノズルに掛かる走査領域はヘッド１１のノズルｎで補完される関係となっている。

カラーフィルタ形成に供される基板Ｐには、各画素領域に対応する区画領域５０を規定するバンク５１が、感光性樹脂等を用いてあらかじめ形成されている。この場合、走査軌跡に関して、区画領域５０に掛かり得るノズルｎと掛かり得ないノズルｎとが存在するが、区画領域５０への液状体の配置は、区画領域５０に掛かり得るノズルｎからの液状体の吐出によって行われることになる。

図３の各ノズルｎに付されているＡ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ４９〜Ｃ５４、Ｄ４９〜Ｄ５４は、それぞれ、ヘッド１１のノズルアレイ２１Ａ、ヘッド１１のノズルアレイ２１Ｂ、ヘッド１２のノズルアレイ２１Ａ、ヘッド１２のノズルアレイ２１Ｂのノズル番号を示している。ここで、ノズル番号とは、各ノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂの並び方向におけるノズルｎの配列順を示した通し番号のことであり、本実施形態では、１ノズルアレイにつき、ダミーノズルを除いた１〜５４のノズル番号で示すことができる。

図３において、ノズル番号Ｄ５３，Ｃ５４，Ｄ５４，Ａ１，Ｂ１のノズルｎは、当該走査中のそれぞれ適切な期間において、同一の区画領域５０に対して液状体を吐出することができる。また、ノズル番号Ｃ５０，Ｃ５３，Ａ２，Ａ５のノズルｎは、走査軌跡がバンク５１に掛かっているため、当該走査中の全期間において液状体の吐出を行わない。このようなノズルｎごとの吐出／非吐出の制御は、対応する圧電素子１６への駆動信号の供給のスイッチングによって行われるものである（詳しくは後述する）。

尚、液状体吐出装置の構成は上述の態様に限定されるものではない。例えば、ノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂの配列方向を副走査方向から傾けて、ノズルｎの走査軌跡のピッチがノズルアレイ２１Ａ，２１Ｂ内におけるノズルｎ間のピッチに対して狭くなるように構成することもできる。また、ヘッドユニット１０におけるヘッド１１，１２の数やその配置構成なども適宜変更することができる。また、ヘッド１１，１２の駆動方式として、例えば、キャビティに加熱素子を備えたいわゆるサーマル方式などを採用することもできる。

（液状体吐出装置の電気的構成および電気的動作）
次に、図４、図５を参照して、本発明に係る液状体吐出装置の電気的な構成および動作について説明する。
図４は、ヘッド駆動に係る液状体吐出装置の電気的構成を示す図である。図５は、駆動信号および制御信号のタイミング図である。

図４に示すように、ヘッド１１（１２）は、ノズルアレイ２１Ａ（２１Ｂ）のノズルｎ（図２参照）毎に設けられた圧電素子１６と、各圧電素子１６への駆動信号（ＣＯＭ）の供給／非供給の切り替えを行うためのスイッチング回路１７と、各圧電素子１６への供給に係る駆動信号の供給ライン（以下、ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）とする）を選択するための駆動信号選択回路１８と、を備えている。ヘッド１１（１２）は、制御回路基板３０と電気的に接続されている。

制御回路基板３０は、それぞれ独立した駆動信号（ＣＯＭ）を生成するＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）３１Ａ〜３１Ｄと、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄが生成する駆動信号（ＣＯＭ）のスルーレートデータ（以下、波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）とする）の格納メモリを内部に有する波形データ選択回路３２と、外部から受信される吐出制御データを格納するためのデータメモリ３３と、を備えている。制御回路基板３０における各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）には、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄで生成された駆動信号がそれぞれ出力されるようになっている。

ノズルアレイ２１Ａ（２１Ｂ）において、圧電素子１６の一方の電極１６ｃは、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄのグランドライン（ＧＮＤ）に接続されている。また、圧電素子１６の他方の電極（以下、セグメント電極１６ｓとする）は、スイッチング回路１７、駆動信号選択回路１８を介して、ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）に接続されている。また、スイッチング回路１７、駆動信号選択回路１８、波形データ選択回路３２には、クロック信号（ＣＬＫ）や各吐出タイミングに対応したラッチ信号（ＬＡＴ）が入力されるようになっている。

データメモリ３３には、ヘッド１１（１２）の走査位置に応じて周期的に設定される吐出タイミング毎に、次のデータが格納されている。すなわち、各圧電素子１６への駆動信号（ＣＯＭ）の供給／非供給（ＯＮ／ＯＦＦ）の切り替えを規定する吐出データ（ＳＩＡ）と、各圧電素子１６に対応したＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）を規定する駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄに入力される波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）の種別を規定する波形番号データ（ＷＮ）である。本実施形態においては、吐出データ（ＳＩＡ）は、１ノズルあたり１ビット（０，１）で、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）は、１ノズルあたり２ビット（０，１，２，３）で、波形番号データ（ＷＮ）は、１Ｄ／Ａコンバータあたり７ビット（０〜１２７）で構成されている。尚、これらのデータ構造については適宜変更が可能である。

上述の構成において、各吐出タイミングに係る駆動制御は次のように行われる。すなわち、図５に示すタイミングｔ１〜ｔ２の期間において、吐出データ（ＳＩＡ）、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）、波形番号データ（ＷＮ）が、それぞれシリアル信号化されて、スイッチング回路１７、駆動信号選択回路１８、波形データ選択回路３２に送信される。そして、タイミングｔ２において各データがラッチされることで、吐出（ＯＮ）に係る各圧電素子１６のセグメント電極１６ｓが、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）で指定された各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）に接続された状態となる。例えば、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）が０，１，２，３である場合、対応する圧電素子１６のセグメント電極１６ｓはそれぞれＣＯＭ１，ＣＯＭ２，ＣＯＭ３，ＣＯＭ４に接続される。また、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄの生成に係る駆動信号の波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）が設定される。

タイミングｔ３〜ｔ４、ｔ４〜ｔ５、ｔ５〜ｔ６の各期間においては、タイミングｔ２で設定された波形データに従い、それぞれ電位上昇、電位保持、電位降下の一連のステップで駆動信号（ＣＯＭ）が生成される。そして、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４とそれぞれ接続された状態にある圧電素子１６に、生成された駆動信号が供給され、ノズルに連通するキャビティの容積（圧力）制御が行われる。

ここで、タイミングｔ３〜ｔ４における電位上昇成分はキャビティを膨張させ、液状体をノズル内方に引き込む役割を果たしている。また、タイミングｔ５〜ｔ６における電位降下成分は、キャビティを収縮させ、液状体をノズル外に押し出して吐出させる役割を果たしている。

駆動信号（ＣＯＭ）における電位上昇、電位保持、電位降下に係る時間成分、電圧成分は、その供給によって吐出される液状体の吐出量に密接に依存している。とりわけ、圧電方式のヘッドでは、電圧成分の変化に対して吐出量が良好な線形性を示すため、タイミングｔ３〜ｔ６における電圧差を駆動電圧Ｖｈとして規定し、これを吐出量制御の条件として利用することができる。すなわち、駆動電圧Ｖｈは、本発明における「駆動信号の条件」に対応するものである。尚、生成する駆動信号（ＣＯＭ）は、本実施形態で示すような単純な台形波に限られるものではなく、公知の様々な形状のものを適宜採用することも可能である。また、異なる駆動方式（例えばサーマル方式）を採用する場合などにおいて、駆動信号のパルス幅（時間成分）を吐出量制御の条件として利用することも可能である。

本実施形態では、駆動電圧Ｖｈを段階的に違えた複数種の波形データを用意し、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄにそれぞれ独立した波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）を入力することにより、各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）にそれぞれ異なる駆動電圧Ｖｈの駆動信号（ＣＯＭ）を出力することが可能である。用意できる波形データの種類は、波形番号データ（ＷＮ）の情報量（７ビット）に相当する１２８種類であり、例えばこれを０．１Ｖ刻みの駆動電圧Ｖｈに対応させている。

かくして、本実施形態の液状体吐出装置２００は、各圧電素子１６（ノズル）とＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）との対応関係を規定する駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と、各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）と駆動信号の種類（駆動電圧Ｖｈ）との対応関係を規定する波形番号データ（ＷＮ）とを適切に設定することにより、適切な吐出量で液状体を吐出することが可能である。逆の言い方をすれば、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と波形番号データ（ＷＮ）との関係で定まる各ノズルの駆動信号の設定を適切に行うことが、吐出量を管理するための重要事項であると言える。尚、本実施形態の液状体吐出装置２００では、吐出タイミングごとに駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と波形番号データ（ＷＮ）を更新可能な構成となっているため、吐出データ（ＳＩＡ）の変化に対応させて駆動信号を精細に設定することも可能である。

（駆動信号の設定方法）
次に、図４、図６、図７、図８、図９を参照して、各ノズルの駆動信号の適正条件（駆動電圧Ｖｈ）を設定するための方法について説明する。
図６は、駆動信号の設定を行うための装置構成を示すブロック図である。図７は、駆動信号設定のための処理フローを示すフローチャートである。図８は、ヘッド走査に係るノズルと区画領域との関係を示す平面図である。図９は、ノズル毎の吐出量の分布とグループ分類を示す図である。

図６において、駆動信号の設定を行うための設定装置３００は、ヘッド１１（１２）に液状体を供給するための液状体供給装置３０１と、ヘッド１１を駆動するための制御回路基板３０２とを備えている。また、ヘッド１１から吐出された液状体を受けてこれを収容するための液状体受容容器３０３と、液状体受容容器３０３の重量を計量するための重量計量装置３０４とを備えている。また、ヘッド１１から吐出された液状体を受ける液状体受容基板３０５と、液状体受容基板３０５を基板面方向に移動させるための基板移動装置３０６と、液状体受容基板３０５上に配置された液状体の体積を測定するための体積測定装置３０７とを備えている。また、制御回路基板３０２を介してヘッド１１の駆動を制御し、基板移動装置３０６の駆動を制御し、重量計量装置３０４および体積測定装置３０７の計量動作を制御し、計量結果を基に演算を行うためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０８を備えている。

制御回路基板３０２は、制御回路基板３０（図４参照）と同じ構成のものである。また、液状体受容容器３０３は、液状体に侵食されない材質のものであれば何でも良いが、開口部にスポンジ等の多孔質部材を配設するなどして、液状体の揮発を抑える構成となっていることが好ましい。また、重量計量装置３０４には、一般的な電子天秤を用いることができる。また、体積測定装置３０７には、白色干渉法を用いた三次元形状測定装置などを用いることができる。

このように、設定装置３００は、重量計量装置３０４と体積測定装置３０７の二種類の計測装置を用い、吐出量を重量または体積として測定することができる。重量計量装置３０４は、ノズルアレイ全体における平均的な吐出量を高速且つ高精度に測定するのに適しており、また体積測定装置３０７は、ノズル個々の吐出量を測定するのに適している。

ヘッド１１を設定装置３００に取り付けた状態において、先ずは、ノズルアレイ内の全ノズル（ダミーノズルを除く）における吐出量平均を測定する（図７のステップＳ１）。具体的には、各ノズルについてまとまった回数（例えば１０万回）の吐出を行い、その総重量を重量計量装置３０４で計量し、計量結果を除算して測定する。この測定は、２条件の駆動電圧Ｖｈ（例えば、２０Ｖと３０Ｖ）の下でそれぞれ行う。

次に、測定した２条件における駆動電圧Ｖｈと吐出量平均との関係を線形補完して、基準吐出量（仕様に応じた設計値）の吐出量平均を得るための基準駆動電圧Ｖｓを算出する（図７のステップＳ２）。また、駆動電圧Ｖｈに対する吐出量平均の変化率を、吐出量を駆動電圧Ｖｈによって補正する際の相関係数αとして算出する（図７のステップＳ３）。

次に、ノズルアレイの全圧電素子に対して複数条件の駆動信号を供給して、液状体受容基板３０５に対し液状体の吐出を行い、各ノズルの吐出量を測定する（図７のステップＳ４）。液状体受容基板３０５の表面には撥液処理がされているため、各ノズルから吐出された液状体は、それぞれ基板上において独立した半球状の液滴を形成する。そして、この液滴の三次元形状を体積測定装置３０７で測定し、パーソナルコンピュータ３０８で測定データを解析することで、吐出量が得られる。尚、各ノズルの１回あたりの吐出量は極めて小さいため、液滴の体積測定（吐出量測定）の精度を上げるべく、各ノズルの吐出は、基板上の同一箇所に重ねて複数回（例えば３回）行うようにしている。

ここで、複数条件の駆動信号とは、ノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際に実際の吐出パターンに応じて条件を異ならせた複数の駆動信号のことである。例えば図８に示すように、基板上に所定の間隔で区画形成された複数の区画領域５０Ａ（機種１）に対して、一方向に配列された複数のノズルから液状体を吐出する場合、区画領域５０Ａに掛かり得るノズルと掛かり得ないノズルとが存在するが、区画領域５０Ａへの液状体の配置は、区画領域５０に掛かり得るノズルからの液状体の吐出によって行われる。尚、図８において、区画領域に掛かり得るノズルは「吐出ノズル」として実線で、区画領域に掛かり得ないノズルは「非吐出ノズル」として破線で示している。

この場合、走査ごとに吐出ノズルと非吐出ノズルとが変わることになり、全てのノズルが同時に使用されることはない（Ｘスキャン目，Ｙスキャン目参照。）。また、機種の異なる区画領域５０Ｂ（機種２）に液状体を配置する場合も、走査ごとに吐出ノズルと非吐出ノズルとが変わることになる。

したがって、ノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際には、同一機種であっても、吐出パターンに応じて異ならせた複数の駆動信号が使用されることになる。また、機種ごとに区画領域のピッチが異なっていると、その機種ごとに吐出パターンを異ならせた複数の駆動信号が必要となる。さらに、大型の基板上を複数回走査して液状体を配置する場合、走査ごとに使用するノズルが異なった駆動信号が必要となる。本実施形態では、このような条件の異なる複数の駆動信号を供給して、各ノズルの吐出量を測定する。

次に、ステップＳ４で測定した各ノズルの吐出量のデータから、各ノズルの吐出量の平均値又は中央値を算出する（図７のステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５は、本発明のＡステップを構成している。なお、各ノズルの吐出量の平均値又は中央値の算出に使用するデータ数ｎは、上述したノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際に実際の吐出パターンに応じて条件を異ならせた駆動信号の数Ｎに対して、ｎ≦Ｎ（但し、ｎ，Ｎは２以上の整数。）であればよい。尚、本実施形態では、各ノズルの吐出量の平均値を算出した場合を例に挙げて説明するが、以下のステップは、各ノズルの吐出量の中央値を算出した場合も同様である。

そして、ステップＳ５で算出された各ノズルの吐出量の平均値をノズルアレイの並び方向での空間分布として示すと図９のようになる（吐出量は、基準吐出量ｑ０に対する相対比で表す）。図示のように、本実施形態に係るヘッドの場合、ノズルアレイの端部付近で吐出量が相対的に多く、ノズルアレイの中央付近で吐出量が相対的に少ない傾向がある。

次に、ステップＳ５で算出された各ノズルの吐出量の平均値に基づき、各ノズルのグループ設定を行う（図７のステップＳ６）。すなわち、ステップＳ６は、本発明のＢステップを構成している。本実施形態では、算出した各ノズルの吐出量における序列（吐出量の多い方を上位、吐出量の少ない方を下位とする）に従い、最下位から順に１４個のノズルをグループＡ、グループＡのさらに上位の１４個のノズルをグループＢ、グループＢのさらに上位の１３個のノズルをグループＣ、グループＣのさらに上位の１３個のノズルをグループＤとしてそれぞれ分類する。

次に、グループＡ〜Ｄに対応する適正な駆動電圧Ｖｈ（以下、適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤとする）を算出する（図７のステップＳ７）。「適正」の条件は自由に規定することが可能であるが、本実施形態では、グループＡ〜Ｄに係る吐出量の統計値をそれぞれ基準吐出量ｑ０に一致させるための適正駆動電圧ＶｈＡ〜ＶｈＤを、ステップＳ５における各ノズルの吐出量の平均値、相関係数α、基準駆動電圧Ｖｓを基に算出する。すなわち、ステップＳ７は、本発明のＣステップを構成している。

ここで、グループＡ〜Ｄに係る吐出量の統計値とは、各グループに含まれる複数のノズルの吐出量の統計から得られる数値のことを指しており、本実施形態では、各グループに含まれるノズルの吐出量の平均値としている。これにより、グループＡ〜Ｄのノズルからそれぞれ平均的に滴量（基準吐出量ｑ０ ）の液状体を吐出させるための、段階的な適正駆動電圧ＶｈＡ〜ＶｈＤが得られる。尚、各グループに含まれるノズルの吐出量の中央値をグループに係る吐出量の統計値として、ステップＳ７を行うようにしてもよい。

本実施形態における適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤは、基準駆動電圧Ｖｓに対する相対比として規定されるようになっており、それぞれ１０１．８％、１００．７％、９９．４％、９７．９％である。このように適正駆動電圧を相対比で規定することにより、例えば、液状体の粘度が変化して吐出量が一様に変化するような事態が起こった場合に、ノズルアレイ全体の吐出量平均を測定して基準駆動電圧Ｖｓを再設定すれば済むという利点がある。

次に、各ノズルに対応させる駆動電圧Ｖｈとして、適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤの一をノズル毎に選択して設定する（図７のステップＳ８）。すなわち、ステップＳ８は、本発明のＤステップを構成している。尚、適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤは、駆動制御において、それぞれ４つのＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４（図４参照））に対応させることができる。

各ノズルに対応させる駆動電圧Ｖｈを設定する場合、グループ毎に当該グループに対応する適正駆動電圧をまとめて設定する方法も考えられる。しかしながら、グループＢやグループＤのように、吐出量の分布の範囲（レンジ）が比較的広いグループには、統計値から大きく離れた吐出量のノズルが含まれており、このようなノズルについて当該グループの統計値を基礎とした適正駆動電圧を設定することは、必ずしも好ましい方法とは言えない。

そこで本実施形態では、ノズル毎に、各グループに対応する４つの適正駆動電圧うち、当該ノズルの吐出量に最も近い統計値に係るグループに対応するものを選択して設定するようにしている。これにより、ノズルの特性に応じた駆動信号を、より高精度に設定することができる。

図９の例では、グループＡ内のノズルについては、全て適正駆動電圧ＶｈＡが設定される。また、グループＢのノズルの場合、多くのノズルについて適正駆動電圧ＶｈＢが設定されるが、例えば、ノズル番号８のノズルについて適正駆動電圧ＶｈＣが、ノズル番号１５のノズルについて適正駆動電圧ＶｈＡが設定される。このように、吐出量の分布の範囲（レンジ）が比較的広いグループでは、前後の序列に係るグループとの境界近くのノズルについて、当該前後の序列に係るグループに対応する適正駆動電圧が設定されることがある。

以上のように、本発明によれば、複数条件の駆動信号の供給に係る各ノズルの吐出量の平均値又は中央値に基づき、複数のノズルを複数のグループに分類した後に、吐出量の分布をグループ単位で捉えて段階的な適正条件を決定（算出）し、さらにノズル毎に適切な適正条件を選択することによって、ノズルの使用率が異なる場合であっても、ノズルの特性に応じた駆動信号を高精度に設定することができ、吐出量のバラツキを抑えることができる。

具体的に、図１０（ａ）は、実際の吐出パターンに応じて条件を異ならせた複数の駆動信号（Ｎｏ．１〜２０）の供給に係る各ノズルの吐出量の分布を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、これらＮｏ．１〜２０のデータから算出した各ノズルの吐出量の平均値（Ａｖｅ．）の分布を示すグラフである。また、図１１〜図３０は、図１０（ａ）中のＮｏ．１〜２０のデータをそれぞれ分けて示すグラフである。

図１０（ａ）に示すように、実際にノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際は、複数条件の駆動信号をノズル（駆動素子）毎に設定して供給するため、ノズルの使用率が異なることに起因した吐出量のバラツキがノズル毎に発生していることがわかる。

これに対して、図１０（ｂ）に示すような複数条件の駆動信号に係る各ノズルの吐出量の平均値（又は中央値）を算出し、このデータを用いて駆動信号の波形を調整すれば、ムラなく液状体を吐出させることが可能である。

尚、グループの分類の方法、特に、各グループを構成するノズルの数は、必ずしも上述の態様に限定されるものではない。しかしながら、駆動電圧Ｖｈはグループ単位に準じて設定されるものであるため、各グループを構成するノズルの数をほぼ均等にすることで、各適正駆動電圧、すなわち各ＣＯＭラインに対応するノズルの数の不均衡を生じにくくすることができる。ＣＯＭラインにおけるノズルの対応数は、駆動信号の歪み等に影響しているので、なるべくＣＯＭライン間の不均衡が生じないことが好ましく、上述の実施形態は、この点に鑑みてなされたものである。

本発明は上述の実施形態に限定されない。
例えば、本発明に係る液状体吐出ヘッドを利用した液状体配置の別の例として、例えば、プラズマディスプレイ装置における蛍光膜の形成、有機ＥＬディスプレイにおける素子膜の形成、あるいは、電気回路における導電配線や抵抗素子の形成などが挙げられる。
また、実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他の構成と組み合わせたりすることができる。

１１，１２…液状体吐出ヘッドとしてのヘッド、１６…駆動素子としての圧電素子、１７…スイッチング回路、１８…駆動信号選択回路、２１Ａ，２１Ｂ…ノズルアレイ、３０…制御回路基板、３１Ａ〜３１Ｄ…Ｄ／Ａコンバータ、３２…波形データ選択回路、３００…設定装置、３０１…液状体供給装置、３０２…制御回路基板、３０３…液状体受容容器、３０４…重量計量装置、３０５…液状体受容基板、３０６…基板移動装置、３０７…体積測定装置、３０８…パーソナルコンピュータ、ｎ…ノズル、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４…ＣＯＭライン（駆動信号の供給ライン）

Claims (6)

1. 一方向に配列された複数のノズルと、前記ノズル毎に設けられた駆動素子とを備える液状体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルから被吐出物上に液状体を吐出する際に前記駆動素子に供給する駆動信号の条件を設定する駆動信号設定方法であって、
   前記複数のノズルのノズル毎に各ノズルの吐出量を算出して、算出した前記各ノズルの吐出量が近いもの同士を一グループになるように、前記複数のノズルをｎ個のグループに分類する第１のステップと、
   前記第１のステップで分類したグループ毎に、各グループに対応するｎ個の駆動信号の適正条件を、各グループに含まれるノズルの吐出量の平均値又は中央値に基づいて算出する第２のステップと、
   前記第２のステップで算出した前記ｎ個の駆動信号の適正条件のうち、前記各ノズルごとに、所属グループの適正条件と隣接グループの適正条件とのどちらが適正であるか判断し、所属グループに関係なく、より適切な条件を選択して前記各ノズルに設定する第３のステップと、を有する駆動信号設定方法。
2. 請求項１に記載の駆動信号設定方法であって、
   前記第３のステップにおいて、ｎ個のグループのうち、前記平均値又は前記中央値が前記各ノズルの吐出量に最も近いグループに対応する駆動信号の適正条件が、当該ノズルに設定される、駆動信号設定方法。
3. 請求項１または２に記載の駆動信号設定方法であって、
   前記駆動信号の適正条件は、駆動信号の電圧であり、
   前記駆動信号の電圧は、基準電圧に対する相対比として規定されてなる、駆動信号設定方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の駆動信号設定方法であって、
   前記複数のノズルは、１つのノズルアレイに設けられており、
   前記ノズルアレイ内のダミーノズルを除く全ノズルにおける吐出量平均を異なる複数の駆動電圧で算出し、
   所定の吐出量平均を得るための基準電圧を、前記複数の駆動電圧において算出した吐出量平均から線形補完して算出する、駆動信号設定方法。
5. 請求項４に記載の駆動信号設定方法であって、
   前記吐出量平均は、前記ノズルアレイ内の全ノズルからの吐出された液状体の重量を測定することにより算出され、
   前記各ノズルの吐出量は、各ノズルからの吐出された液状体の体積を測定することにより算出される、駆動信号設定方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の駆動信号設定方法であって、
   前記第１のステップにおいて、吐出パターンに応じて異ならせた複数の駆動信号により吐出して吐出量を測定し、当該吐出量の平均値又は中央値を前記各ノズルの吐出量として算出する、駆動信号設定方法。

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