JPWO2013069257A1 - インクジェット装置及び液滴測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態に係るインクジェット装置（１）は、撮像ユニット（２０）を有する。撮像ユニット（２０）は、光源（２７）と、カメラ（２６）と、本体（２５）と、発光制御部（２９）とを有する。光源（２７）は、複数のノズル（Ｎ）から吐出される個々のインクの液滴（Ｄ）に対して照明光（Ｌ）を照射する。カメラ（２６）は、照明光（Ｌ）で照明された液滴（Ｄ）の画像を取得する。本体（２５）は、光源（２７）及びカメラ（２６）を支持しノズル（Ｎ）の配列方向に沿って移動可能に構成される。発光制御部（２９）は、カメラ（２６）に取り込まれる光量が個々の液滴（Ｄ）の撮影毎に一定となるように照明光（Ｌ）の光量を制御するように構成される。コントローラ（１５）は、カメラ（２６）の出力に基づいて液滴（Ｄ）の体積を測定し、その測定結果に基づいて圧電駆動部（Ｖ）を制御する。

Description

本発明は、インクヘッドの複数のノズルから吐出される個々の液滴の体積を高精度に測定することが可能なインクジェット装置及び液滴測定方法に関する。

インクジェット法は、基板上の所定位置に精度よくインクを滴下することができるため、例えば有機ＥＬディスプレイを製造する工程に採用されている。例えば下記特許文献１には、インクジェット法によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各有機発光材料層を形成する方法が記載されている。またインクヘッドから吐出される液滴の形態に基づいて、インクの吐出口の良否判定を行う機構を備えたものが知られている。例えば下記特許文献２には、インクヘッドから吐出される液滴をその飛翔経路上で撮影し、液滴の撮影像に基づいて吐出口の良否を判定する方法が記載されている。

特開２００３−７７６７８号公報 特開２０１１−２６４１号公報

近年、基板上に吐出される液滴の量を高精度に制御する技術が要求されている。例えば有機ＥＬディスプレイの発光層をインクジェット法で塗布するに際しては、吐出されるインクの量にバラツキが画面の画質に大きな影響をもたらすため、基板上に吐出される液滴の量を高精度に測定する必要がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、インクの液滴量を高精度に測定することができるインクジェット装置及び液滴測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るインクジェット装置は、ヘッド部と、撮像ユニットと、コントローラとを具備する。
上記ヘッド部は、第１の軸方向に沿って配列された複数のノズルと、上記複数のノズルにそれぞれ取り付けられた吐出駆動部とを有する。
上記撮像ユニットは、光源と、カメラと、可動部と、発光制御部とを有する。上記光源は、上記複数のノズルから吐出される個々のインクの液滴に対して上記第１の軸方向と交差する第２の軸方向から照明光を照射する。上記カメラは、上記照明光で照明された液滴の画像を取得する。上記可動部は、上記光源及び上記カメラを支持し上記第１の軸方向に沿って移動可能に構成される。上記発光制御部は、上記カメラに取り込まれる光量が上記個々の液滴の撮影毎に一定となるように上記照明光の光量を制御するように構成される。
上記コントローラは、上記カメラの出力に基づいて上記液滴の体積を測定し、その測定結果に基づいて上記吐出駆動部を制御する。

本発明の一形態に係る液滴測定方法は、複数のノズルから吐出される複数の液滴を、個々の液滴毎に異なる複数の観測位置で観測する液滴測定方法であって、上記複数の観測位置においてカメラに取り込まれる背景光をそれぞれ測定することを含む。
上記複数の観測位置における背景光が一定となるような照明光が、上記複数の観測位置毎に照射される。
上記照明光が照射された観測位置を通過する液滴をカメラで撮影し、その画像を処理することで、上記液滴の体積が測定される。

本発明の一実施形態に係るインクジェット装置を示す概略平面図である。 上記インクジェット装置を示す概略側面図である。 上記インクジェット装置におけるインクヘッド及びインク供給部の構成を示す概略正面図である。 上記インク供給部における液面検出センサの作用を説明するタイミングチャートである。 上記インク供給部における容器内のインクの液面レベルの推移を示す模式図である。 上記インクジェット装置における撮像ユニットの構成を示す概略側面図である。 上記撮像ユニットにおけるノズル位置毎の光量制御例を説明する図であり、Ａは制御前における各ノズル位置での背景光の輝度を示し、Ｂは制御後における各ノズル位置での背景光の輝度を示す。 上記撮像ユニットによる液滴の撮影画像を示す模式図である。

本発明の一実施形態に係るインクジェット装置は、ヘッド部と、撮像ユニットと、コントローラとを具備する。
上記ヘッド部は、第１の軸方向に沿って配列された複数のノズルと、上記複数のノズルにそれぞれ取り付けられた吐出駆動部とを有する。
上記撮像ユニットは、光源と、カメラと、可動部と、発光制御部とを有する。上記光源は、上記複数のノズルから吐出される個々のインクの液滴に対して上記第１の軸方向と交差する第２の軸方向から照明光を照射する。上記カメラは、上記照明光で照明された液滴の画像を取得する。上記可動部は、上記光源及び上記カメラを支持し上記第１の軸方向に沿って移動可能に構成される。上記発光制御部は、上記カメラに取り込まれる光量が上記個々の液滴の撮影毎に一定となるように上記照明光の光量を制御するように構成される。
上記コントローラは、上記カメラの出力に基づいて上記液滴の体積を測定し、その測定結果に基づいて上記吐出駆動部を制御する。

上記インクジェット装置において、撮影ユニットは、複数のノズルから吐出される個々の液滴を撮影し、コントローラは、液滴の撮影画像に基づいて液滴の体積を測定し、その測定結果に基づいてインクヘッドの吐出駆動部を制御する。撮像ユニットによる個々の液滴の撮影に際しては、撮影ユニットが、観測するべき液滴を吐出するノズルのほぼ直下位置に移動し、滴下する液滴を空中で撮影する。このような処理をノズル毎に個々に行うことで、すべてのノズルから吐出される液滴の体積が測定される。

ところが液滴の撮影時にカメラに取り込まれる背景光の光量が、ノズル位置によって異なる場合がある。この場合、カメラから出力される液滴画像の輝度がノズル位置によって異なることになるため、画像処理によって液滴の外形観察をする上で測定精度にバラツキが生じ、すべてのノズル位置での液滴の高精度な測定が困難となる。

そこで上記インクジェット装置においては、撮像ユニットは、カメラに取り込まれる光量が個々の液滴の撮影毎に一定となるように光源から照射される照明光の光量を制御する発光制御部を有する。これにより、各々の液滴観察位置において光量のバラツキを防止でき、ノズル位置に依らない高精度な液滴測定が可能となる。さらに、ノズル位置に依らない高精度な液滴測定が可能となることで、ノズル位置に依らない高精度な吐出量制御が可能となる。

上記インクジェット装置は、上記インク供給部は、上記ヘッド部に接続され、上記複数のノズルから吐出されるインクを貯留する容器と、上記容器内の圧力を測定する圧力センサと、上記容器の内部を調圧可能な圧力調整機構とを有するインク供給部をさらに具備してもよい。この場合、上記コントローラは、上記圧力センサの出力に基づいて上記容器の内部が所定の圧力となるように上記圧力調整機構を制御する。
これにより、各ノズルの吐出口に臨むインクのメニスカス形状が一定に維持されるため、吐出駆動部による吐出制御によって所望のインク量の液滴を安定に吐出することが可能となる。

上記インク供給部は、上記容器に貯留されたインクの液面レベルを検出する液面検出センサと、上記容器へインクを補充する補充ラインとをさらに有してもよい。この場合、上記コントローラは、上記液面検出センサの出力に基づいて上記容器に貯留されるインクの液面が所定レベルとなるように上記補充ラインを制御する。
これにより容器内に常時、所定レベルのインク量を貯留できるようになるため、各ノズルの吐出口に臨むインクのメニスカス形状を安定に維持することが可能となる。

液面検出センサとしてはどのような構成のものが採用されてもよく、例えば光学式、電磁気式の各種センサが採用可能である。一実施形態として、上記液面検出センサは、単一のヒステリシス付き静電容量センサで構成されてもよい。
これによりセンサの使用個数の削減を図ることができるとともに、静電容量センサのヒステリシスに応じた所定範囲にインクの液面レベルを維持することが可能となる。

上記コントローラは、上記カメラにより取得される撮影画像の一部の領域における光量を測定し、上記個々のインクの液滴の撮影毎に上記領域の光量が一定となるように上記発光制御部を制御してもよい。
これにより各ノズルから吐出される液滴の測定環境を均一化でき、体積の測定精度を向上させることが可能となる。

この場合、上記液滴の直径をｄ、上記領域の面積をＳ0としたとき、０．５×ｄ²≦Ｓ0≦５０×ｄ²の関係を満たすように、面積Ｓ0が設定されてもよい。
これにより、液滴の高精度な体積測定を可能としつつ、ノズル間の測定環境の均一化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る液滴測定方法は、複数のノズルから吐出される複数の液滴を、個々の液滴毎に異なる複数の観測位置で観測する液滴測定方法であって、上記複数の観測位置においてカメラに取り込まれる背景光をそれぞれ測定することを含む。
上記複数の観測位置における背景光が一定となるような照明光が、上記複数の観測位置毎に照射される。
上記照明光が照射された観測位置を通過する液滴をカメラで撮影し、その画像を処理することで、上記液滴の体積が測定される。

上記液滴測定方法においては、カメラに取り込まれる光量が個々の液滴の撮影毎に一定となるような照明光が照射されるので、各々の液滴観察位置において光量のバラツキを防止でき、ノズル位置に依らない高精度な液滴測定が可能となる。

上記液滴測定方法は、上記液滴の体積に基づいて、上記複数のノズルのうち当該液滴を吐出するノズルからのインク吐出量を制御するようにしてもよい。
これにより、ノズル位置に依らない高精度な吐出量制御が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット装置を示す概略平面図であり、図２はその概略側面図である。各図においてＸ軸及びＹ軸は相互に直交する水平方向を示し、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸にそれぞれ直交する鉛直方向を示している。

本実施形態のインクジェット装置１は、基板Ｓを支持するステージ１１と、ステージ１１上の基板Ｓにインクの液滴を塗布するヘッドモジュール１２と、ステージ１１を一軸方向に移動させる移動機構１３と、メンテナンス部１４とを有する。本実施形態のインクジェット装置１は、例えば、基板Ｓ上に有機ＥＬ発光層を形成する有機ＥＬディスプレイの製造装置として構成される。

基板Ｓは、略矩形状のガラス基板で構成される。基板Ｓの大きさは特に限定されず、例えば横１８５０ｍｍ、縦１５００ｍｍである。基板Ｓとしては、上記以外にも、金属、プラスチック、紙等のプレート状、シート状あるいはフィルム状の基材で構成されてもよい。また、基板Ｓは単一層で構成されたものに限られず、表面に絶縁膜や導電膜等のベタ膜あるいは所定形状にパターニングされた機能膜が積層された多層構造を有していてもよい。

ステージ１１は、ベース部１０の上にＹ軸方向に移動可能に設置される。ステージ１１は、基板Ｓが支持する支持面１１ａを有する。支持面１１ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ平行な平面（ＸＹ平面）に属し、本実施形態では略矩形の平坦な面で構成される。ステージ１１は、支持面１１ａ上に基板Ｓを保持するための各種チャック機構を備えていてもよい。

移動機構１３は、ベース部１０の上に敷設された一対のガイドレール１３ａ，１３ｂと、ステージ１１をガイドレール１３ａ，１３ｂに沿って移動させるリニアモータ等の駆動源と、上記駆動源を制御する制御部等を含む。一対のガイドレール１３ａ，１３ｂはＹ軸方向に平行に延び、ステージ１１はガイドレール１３ａ，１３ｂの上に設置される。上記駆動源はステージ１１の内部に配置され、上記制御部によってガイドレールに沿ったステージ１１の高精度な移動制御が行われる。

ヘッドモジュール１２は複数のインクヘッド１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６（ヘッド部）を有する。インクヘッド１２１〜１２６は、ガイドレール１３ａ，１３ｂに沿ってＹ軸方向に移動するステージ１１上の基板Ｓの表面全域に、所定のインクの液滴を塗布するように構成される。またヘッドモジュール１２は、インクヘッド１２１〜１２６をＺ軸方向に昇降させる昇降機構部を備えていてもよい。なおインクヘッドの数は図示の例に限られず、さらに多数のインクヘッドでヘッドモジュールが構成されていてもよい。

インクヘッド１２１〜１２６は、その長手方向に沿って所定ピッチで配列された複数のノズルを有し、各々のノズルから所定量のインクの液滴を吐出するように構成される。インクには、有機発光層を形成するための発光材料が含まれる。インクヘッド１２１〜１２６は、ステージ１１上の基板Ｓの表面全域をＸ軸方向に沿って配列された複数列の領域の各々に対応するように配置されている。基板Ｓの表面に区画された領域はそれぞれＹ軸方向に平行な長手方向、Ｘ軸方向に幅方向を有する矩形状に形成され、インクヘッド１２１〜１２６はこれら各領域にインクの液滴をＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ所定ピッチで塗布するように構成される。

ヘッドモジュール１２は、インクヘッド１２１〜１２６をそれぞれＺ軸まわりに回動させることが可能な複数の回転機構部Ｍを有する。これら回転機構部Ｍは、支持フレーム１２０にそれぞれ設けられ、インクヘッド１２１〜１２６を各々個別にＺ軸まわりに所定角度範囲にわたって回転させることで、Ｘ軸方向に沿った液滴の塗布ピッチを任意に調製できるように構成されている。これら回転機構部Ｍは、コントローラ１５によって制御される。本実施形態では、各インクヘッド１２１〜１２６の長手方向がＸ軸方向に向けて配置された様子を示している。

コントローラ１５は、典型的にはＣＰＵや各種メモリを含むコンピュータで構成される。コントローラ１５は、ヘッドモジュール１２、移動機構１３、メンテナンス部１４等の各種機構部の駆動を制御する。コントローラ１５は、ベース部１０に設置されるが、ベース部１０とは異なる位置に設置されてもよい。

図３は、インクヘッド１２１の概略構成を示す正面図である。なおインクヘッド１２１〜１２６はそれぞれ同一の構成を有しているため、ここではインクヘッド１２１を例に挙げてその構成を説明する。

インクヘッド１２１のインク吐出面１２１ｓには、インクヘッド１２１の長手方向（図においてＸ軸方向）に沿って複数のノズルＮが所定ピッチで配列されている。ノズルＮの数は特に限定されず、図示の例よりもさらに多数のノズルが形成されてもよい。ノズル径も特に限定されず、本実施形態ではノズルＮは例えば直径３０μｍのノズル径を有する。

インクヘッド１２１は、インク供給部４０に接続される。インク供給部４０は、インクＷを貯留する容器４１を備えている。インクヘッド１２１の内部には、容器４１内のインクＷを各ノズルＮへ供給するための通路４２が形成されている。そして、各ノズルＮには圧電駆動部Ｖ（吐出駆動部）が設けられており、コントローラ１５からの駆動制御により所定量のインクの液滴Ｄが各ノズルＮから吐出されるように構成されている。

インク供給部４０は、圧力センサ４３と、ポンプユニット４４（圧力調整機構）とをさらに有する。圧力センサ４３は、容器４１内の圧力を測定し、その出力をコントローラ１５へ供給するように構成されている。ポンプユニット４４は、真空ポンプ、真空バルブ等を含み、コントローラ１５によって制御される。

コントローラ１５は、圧力センサ４３の出力に基づいて容器４１の内部が所定の圧力（負圧）となるようにポンプユニット４４を制御する。これにより、各ノズルＮの吐出口に臨むインクのメニスカス形状が一定に維持されるため、圧電駆動部Ｖによる吐出制御によって所望のインク量の液滴を安定に吐出することが可能となる。上記所定の圧力としては、例えば、−５ｋＰａ〜−３ｋＰａの適宜の圧力に設定される。

インク供給部４０は、液面検出センサ４５と、インクの補充ライン４６とをさらに有する。液面検出センサ４５は、容器４１に貯留されたインクの液面レベルを検出し、その出力をコントローラ１５へ供給するように構成される。補充ライン４６は、補充用のインクを貯留するタンク４７と容器４１との間に接続された配管４６ａと、配管４６ａに設置された開閉バルブ４６ｂとを含み、コントローラ１５からの出力に応じて開閉バルブ４６ｂを開放し容器４１へインクを補給するように構成されている。

コントローラ１５は、液面検出センサ４５の出力に基づいて容器４１内に貯留されるインクの液面が所定レベルとなるように補充ライン４６を制御する。これにより容器内に常時、所定レベルのインク量を貯留できるようになるため、各ノズルの吐出口に臨むインクのメニスカス形状を安定に維持することができる。したがって圧電駆動部Ｖによる液滴Ｄの吐出量制御を安定に行うことができる。

液面検出センサ４５は、レーザを用いた光学センサや、電磁場を利用した電磁式センサであってもよい。本実施形態では液面検出センサ４５として、単一のヒステリシス付き静電容量センサが用いられる。

図４は、液面レベル（Ａ）と開閉バルブ４６ｂの開閉状態（Ｂ）との関係を示すタイミングチャートである。図５は、容器４１内におけるインクの液面レベルの推移を示す模式図である。液面検出センサ４５は、容器４１の側壁に、容器４１の底部から基準レベルの高さに設置される。液面検出センサ４５は、インクの液面が基準レベルを超えている状態から基準レベルを下回ったときの静電容量の変化、あるいは、インクの液面が基準レベルを下回っている状態から基準レベルを超えたときの静電容量の変化を検出可能に構成されている。

例えば、図４及び図５（Ａ），（Ｂ）に示すように液面検出センサ４５は、液面レベルが基準レベルから所定レベル低下したときにオンとなり、これにより補充ライン４６から容器４１へインクが供給される。また液面検出センサ４５は、図４及び図５（Ｂ），（Ｃ）に示すようにインクの液面が基準レベルに達するとオフとなり、これにより補充ライン４６からのインクの補充が停止される。

このようにヒステリシス付きのセンサを液面検出に用いることで、単一のセンサで液面レベルを検出することが可能となり、これによりセンサの使用個数の削減を図ることができる。また、ヒステリシスの範囲で自動的にインクの液面レベルを制御することが可能となる。さらに、メニスカス圧の変動を最小限に抑えることができる。本実施形態では、インク吐出面１２１ｓから容器４１内のインクＷの液面までの高さが５０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲となるように液面レベルが設定される。

次に、メンテナンス部１４の詳細について説明する。

メンテナンス部１４は、ヘッドモジュール１２による基板Ｓへの液滴塗布時、図１に示すように非作動エリアで待機される。一方、メンテナンス部１４は、インクジェット装置１のメンテナンス時において、ヘッドモジュール１２の直下に移動し、各インクヘッド１２１〜１２６から吐出される液滴の画像を取得し、その取得画像をコントローラ１５へ供給する。コントローラ１５は、液滴画像の取得画像を画像処理することで液滴の体積を測定し、その体積値が所定範囲であるかどうかを判定する。さらにコントローラ１５は、撮影した液滴の体積が上記所定範囲外である場合に、当該液滴の体積が上記所定範囲内となるように当該ノズルから吐出されるインク量を制御する。なおコントローラ１５は、調整後の圧電駆動部Ｖの駆動電圧をノズル毎に記憶あるいは更新し、基板Ｓの処理時に当該記憶あるいは更新された駆動電圧で個々の圧電駆動部Ｖを駆動する。

メンテナンス部１４は、インクヘッド１２１〜１２６から吐出される液滴を撮像する撮像ユニット２０を有する。撮像ユニット２０は、ガイドレール１３ａ，１３ｂの上に設置された支持台２１の上に配置されており、移動機構１３によってＹ軸方向に移動可能に構成されている。また撮像ユニット２０は、支持台２１の上にＸ軸方向に平行に敷設された一対のガイドレール２３ａ，２３ｂの上に配置されており、移動機構１３によってＸ軸方向に移動可能に構成されている。

図６は、撮像ユニット２０の概略構成を示す側面図である。撮像ユニット２０は、基台２４とその上に設置された本体２５とを有する。基台２４にはガイドレール２３ａ，２３ｂに係合し、移動機構１３による駆動制御でガイドレール２３ａ，２３ｂ上を走行するリニアモータ等の駆動源２２ａ，２２ｂが設けられている。本体２５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動可能な可動部を構成する。

撮像ユニット２０は、インクヘッド１２１〜１２６から吐出された液滴Ｄをその飛翔経路上で撮影するカメラ２６と、その液滴Ｄに照明光Ｌを照射する光源２７とを有する。カメラ２６及び光源２７は本体２５に支持されており、本実施形態では本体２５の内部に収容されている。

カメラ２６は例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子で構成され、取得した液滴Ｄの画像データをコントローラ１５へ出力する。光源２７には発光ダイオードや蛍光ランプ等が用いられる。光源２７は、照明光Ｌとしてパルス光を発生し、後述するように発光制御部２９の出力に応じて強度、照度あるいは輝度を連続的に変化させることができるように構成される。発光制御部２９は、光源２７と一体的に組み込まれてもよいし、コントローラ１５の内部に組み込まれもよい。

本体２５は、液滴Ｄの撮像空間を形成する凹部２５ｓを有する。照明光Ｌは、凹部２５ｓにおいてＺ軸方向に飛翔する液滴Ｄに対してＹ軸方向から照射され、カメラ２６は、その照明光Ｌを背景として液滴Ｄを撮影する。本実施形態では、光源２７から照射された照明光ＬをＹ軸方向に反射させる第１のミラー２８ａと、照明光Ｌが照射された液滴像をカメラ２６に向けて反射させる第２のミラー２８ｂとを有する。カメラ２６は、液滴像を撮影し、その撮影画像をコントローラ１５へ出力する。

撮像ユニット２０はさらに、基台２４に対してＺ軸と平行な軸のまわりに本体２５を回動させることが可能な回転機構部３０を有する。回転機構部３０は、インクヘッド１２１〜１２６のノズル配列方向に合わせて本体２５を任意の回転角度に調整できるように構成されている。なお本体２５を回動操作させる場合に限られず、インクヘッド１２１〜１２６各々の回転機構部Ｍを駆動させてインクヘッド１２１〜１２６を本体２５に対して回動操作させてもよい。

メンテナンス部１４は、図３に示すように、撮像ユニット２０をノズルＮの配列方向（Ｘ軸方向）に順次移動させて、各ノズルＮから吐出される液滴Ｄを個々に撮影する。本実施形態は、複数のノズルＮのうち観測するべきノズルＮのほぼ直下位置を観測位置として設定し、ノズル毎に異なる観測位置で撮像ユニット２０を静止させた状態で、対象とするノズルＮから吐出される液滴Ｄを撮影する。このような処理をノズル毎に個々に行うことで、すべてのノズルから吐出される液滴の体積が測定される。

コントローラ１５は、カメラ２６から出力される個々の液滴Ｄの画像データを所定のアルゴリズムで処理することで液滴Ｄの体積を測定する。画像処理方式は特に限定されないが、典型的には、液滴画像と背景画像の輝度の相違から液滴画像の外形（輪郭）を決定する処理を含む。液滴Ｄの体積はインク量に換算できるので、コントローラ１５は得られた体積値が所定範囲であるかどうかを判定する。そしてコントローラ１５は、撮影した液滴の体積が上記所定範囲外である場合に、当該液滴の体積が上記所定範囲内となるように当該ノズルから吐出されるインク量を制御する。

ところが液滴の撮影時にカメラに取り込まれる背景光の光量が、ノズル位置によって異なる場合がある。この場合、カメラから出力される液滴画像の輝度がノズル位置によって異なることになるため、画像処理によって液滴の外形観察をする上で測定精度にバラツキが生じ、すべてのノズル位置での液滴の高精度な測定が困難となる。

そこで本実施形態では、カメラ２６に取り込まれる光量が個々の液滴Ｄの撮影毎に一定となるように光源２７から照射される照明光の光量を制御する発光制御部を有する。これにより、各々の液滴観察位置において光量のバラツキを防止でき、ノズル位置に依らない高精度な液滴測定が可能となる。

このような処理を実行するために、コントローラ１５は、液滴Ｄの測定の前に、複数の観測位置においてカメラ２６に取り込まれる背景光をそれぞれ測定する処理を実行する。この際、光源２８から一定光量の照明光が照射されてもよい。コントローラ１５は、ノズル位置に応じた複数の観測位置毎にカメラ画像の輝度を測定する。例えば図７（Ａ）は、各観測位置における輝度Ｙの測定結果を示している。横軸のＮ１〜Ｎ５は、便宜的に各々のノズルに付したノズル番号である。

次に、コントローラ１５は、図７（Ｂ）に示すように各観測位置においてカメラ２６に取り込まれる背景光が一定の輝度Ｙ０となるように、観測位置毎に光源２８から照射される照明光Ｌの光量を決定する。輝度Ｙ０の値は任意に設定可能である。

本実施形態においてコントローラ１５は、カメラ２６の撮影画像の一部の領域で液滴Ｄを撮影できるように、光源２７の発光制御およびノズルＭからの液滴の吐出制御を実行する。

図８は、カメラ２６により取得される液滴Ｄの撮影画像Ｖを示す模式図である。通常、撮影画像Ｖは位置によって光量が異なる。コントローラ１５は、撮影画像Ｖのほぼ中央の一定領域Ｐを液滴Ｄが通過するように撮像位置を調整する。そしてコントローラ１５は、当該領域Ｐに液滴が位置したときに液滴Ｄを撮像するように構成される。図中Ｘ軸方向（基板水平方向）は殆どずれを生じないが、Ｚ軸方向（基板垂直方向）は液滴Ｄの落下方向であるため、撮像タイミングの制御が必要となる。領域Ｐの形状は正方形に設定されるが、それ以外の形状、例えば円形や長方形等であってもよい。

そしてコントローラ１５は、領域Ｐにおける光量（例えば輝度）を測定し、個々のインクの液滴の撮影毎に当該領域Ｐの光量が一定となるように光源２７を制御する。典型的には、コントローラ１５は、領域Ｐの平均輝度を測定し、個々の液滴Ｄの撮影毎に当該領域Ｐの平均輝度が一定となるように光源２７の発光強度を制御する。これにより各ノズルから吐出される液滴Ｄの測定環境を均一化でき、体積の測定精度を向上させることが可能となる。

領域Ｐの面積は特に限定されず、典型的には、液滴Ｄの面積よりも大きな面積に設定される。一例として、領域Ｐの面積Ｓ0［ｍｍ²］は、液滴Ｄを球形とみなしてその直径をｄ［ｍｍ］としたとき、（０．５×ｄ²）≦Ｓ0≦（５０×ｄ²）とされる。これにより、液滴の高精度な体積測定を可能としつつ、ノズル間の測定環境の均一化を図ることができる。

すなわち、領域Ｐの面積が（０．５×ｄ²）未満の場合では、領域Ｐ内に液滴Ｄを安定に収容することができず、高精度な体積測定が困難となる。また、領域Ｐの面積が（５０×ｄ²）を超えると、画面Ｖ内の周囲の比較的暗い領域までもが領域Ｐに属することになる結果、領域Ｐ内の輝度の均一性が低下し、さらにはノズル間の測定環境の均一化が困難となる。領域Ｐの面積は、より好ましくは、（１×ｄ²）≦Ｓ0≦（１０×ｄ²）である。

続いてコントローラ１５は、複数のノズルＮ各々から実際に液滴を吐出させ、撮像ユニット２０によってノズルＮ毎に液滴Ｄを撮影する。このとき、コントローラ１５は、上記のようにノズル毎に決定された光量の照明光Ｌが光源２８から発生するように発光制御部２９を制御する。これにより、すべてのノズル位置で常に一定の光量で液滴Ｄを撮影することが可能となる。さらに、ノズル位置に依らない高精度な液滴測定が可能となることで、ノズル位置に依らない高精度な液滴Ｄの吐出量制御が可能となる。

以上のように本実施形態によれば、各ノズルから吐出される液滴の測定体積と実体積との差を１σ／平均値で０．３％以下にすることができる。このように高精度な液滴の体積制御が可能となるため、インク量のバラツキを少なくでき、基板面内において均一な液滴層を形成することができる。これにより発光輝度の面内分布が優れた有機ＥＬディスプレイを製造することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば上記メンテナンス部１４において、撮像ユニット２０に加えて、インクヘッド１２１〜１２６のインク吐出面１２１ｓをクリーニングするためのブロッティングユニット等が設けられてもよい。

また、撮像ユニット２０による液滴Ｄの測定精度を高めるため、カメラ２６の画素数を増加して高解像度化を図ったり、照明光に短波長の光（例えば青色光）を用いたり、照明光の発光時間を短く（例えば１μｓｅｃ以下）したりしてもよい。

１…インクジェット装置
１４…メンテナンス部
１５…コントローラ
２０…撮像ユニット
２５…本体
２６…カメラ
２７…光源
２９…発光制御部
４０…インク供給部
４１…容器
４３…圧力センサ
４４…ポンプユニット
４５…液面検出センサ
４６…補充ライン
１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６…インクヘッド
Ｄ…液滴
Ｌ…照明光
Ｓ…基板
Ｗ…インク

Claims (10)

1. 第１の軸方向に沿って配列された複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ取り付けられた吐出駆動部とを有するヘッド部と、
   前記複数のノズルから吐出される個々のインクの液滴に対して前記第１の軸方向と交差する第２の軸方向から照明光を照射する光源と、前記照明光で照明された液滴の画像を取得するカメラと、前記光源及び前記カメラを支持し前記第１の軸方向に沿って移動可能に構成された可動部と、前記カメラに取り込まれる光量が前記個々の液滴の撮影毎に一定となるように前記照明光の光量を制御する発光制御部とを有する撮像ユニットと、
   前記カメラの出力に基づいて前記液滴の体積を測定し、その測定結果に基づいて前記吐出駆動部を制御するコントローラと
   を具備するインクジェット装置。
2. 請求項１に記載のインクジェット装置であって、
   前記ヘッド部に接続され、前記複数のノズルから吐出されるインクを貯留する容器と、前記容器内の圧力を測定する圧力センサと、前記容器の内部を調圧可能な圧力調整機構とを有するインク供給部をさらに具備し、
   前記コントローラは、前記圧力センサの出力に基づいて前記容器の内部が所定の圧力となるように前記圧力調整機構を制御する
   インクジェット装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のインクジェット装置であって、
   前記インク供給部は、前記容器に貯留されたインクの液面レベルを検出する液面検出センサと、前記容器へインクを補充する補充ラインとをさらに有し、
   前記コントローラは、前記液面検出センサの出力に基づいて前記容器に貯留されるインクの液面が所定レベルとなるように前記補充ラインを制御する
   インクジェット装置。
4. 請求項３に記載のインクジェット装置であって、
   前記液面検出センサは、単一のヒステリシス付き静電容量センサで構成される
   インクジェット装置。
5. 請求項１に記載のインクジェット装置であって、
   前記コントローラは、前記カメラにより取得される撮影画像の一部の領域における光量を測定し、前記個々のインクの液滴の撮影毎に前記領域の光量が一定となるように前記発光制御部を制御する
   インクジェット装置。
6. 請求項５に記載のインクジェット装置であって、
   前記液滴の直径をｄ、前記領域の面積をＳ0としたとき、
   ０．５×ｄ²≦Ｓ0≦５０×ｄ²
   の関係を満たす
   インクジェット装置。
7. 複数のノズルから吐出される複数の液滴を、個々の液滴毎に異なる複数の観測位置で観測する液滴測定方法であって、
   前記複数の観測位置においてカメラに取り込まれる背景光をそれぞれ測定し、
   前記複数の観測位置における背景光が一定となるような照明光を前記複数の観測位置毎に照射し、
   前記照明光が照射された観測位置を通過する液滴をカメラで撮影し、その画像を処理することで、前記液滴の体積を測定する
   液滴測定方法。
8. 請求項７に記載の液滴測定方法であって、さらに、
   前記液滴の体積に基づいて、前記複数のノズルのうち当該液滴を吐出するノズルからのインク吐出量を制御する
   液滴測定方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載の液滴測定方法であって、
   前記液滴の体積を測定する工程は、前記カメラにより取得される撮影画像の一部の領域の平均輝度を測定し、前記個々のインクの液滴の撮影毎に前記領域の輝度が一定となるように前記照明光を制御することを含む
   液滴測定方法。
10. 請求項９に記載の液滴測定方法であって、
    前記液滴の直径をｄ、前記領域の面積をＳ0としたとき、
    ０．５×ｄ²≦Ｓ0≦５０×ｄ²
    の関係を満たす
    液滴測定方法。

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