JP2006218397A - 液滴吐出量測定方法、液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量調整方法、液滴吐出量測定装置および描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴吐出ヘッドから吐出される液滴の量を各ノズルごとに測定することができる液滴吐出量測定方法、液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量調整方法、液滴吐出量測定装置および描画装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、液状材料をノズル２５から液滴として吐出する液滴吐出ヘッド２の液滴吐出量を測定する液滴吐出量測定方法であって、液滴を受容する絶縁性の液滴受容部３１と、液滴吐出ヘッド２とを相対的に移動させつつノズル２５から液滴を繰り返し吐出して液滴受容部３１上にラインを描画するライン描画工程と、ラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定工程とを有し、測定されたラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズル２５の液滴吐出量を推定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、液滴吐出量測定方法、液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量調整方法、液滴吐出量測定装置および描画装置に関する。

液晶表示装置のカラーフィルタ基板や、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）表示装置のような色要素付き基板の色要素膜（フィルタ膜、発光膜等）を形成する方法として、インクジェット描画装置を用いる方法が知られている。この方法では、基板上に形成されたバンクによって囲まれてなる色要素領域（サブピクセル）の各々に対し、インクジェット描画装置によって色要素膜形成用の液状材料を付与する。すなわち、インクジェット描画装置によって、液状材料を液滴として吐出し、この液滴を各色要素領域に着弾させる。そして、各色要素領域に付与された液状材料を固化または硬化させて色要素膜を形成する。
この場合、形成される色要素膜の膜厚を正確に管理するためには、各色要素領域に付与される液状材料の量を正確に制御する必要があり、そのためには、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）から吐出される液滴１滴当たりの量を知る必要がある。

従来、液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を測定する方法としては、液滴吐出ヘッドの全ノズルから液滴を吐出し、吐出された液滴を受け容器で受け、液滴を受けた前後での受け容器の重量を測定することにより、受け容器に吐出された液滴の総重量を測定し、これを液滴の数で除算することにより、１滴当たりの重量を測定している（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、上記の液滴吐出量測定方法では、液滴吐出ヘッドの全ノズルの平均値しか分からない。実際には、ノズルごとに吐出量のバラツキがあるので、各ノズルごとの１滴の吐出量を知ることができないという問題があった。

単純に考えると、受け容器に液滴を吐出する際に一つのノズルのみから液滴を吐出して、その前後で受け容器の重量を測定すれば、そのノズルからの１滴の吐出量が分かるようにも思えるが、同じノズルでも、全ノズルから液滴を吐出しているときと、そのノズルのみから液滴を吐出しているときとでは、１滴の吐出量が異なるので、この方法では、全ノズルから吐出している場合における各ノズルごとの吐出量を正確に知ることはできない。また、この方法の場合、全ノズルについてそれぞれ受け容器の重量測定を行わなければならないので、測定に多大な時間と手間がかかるという問題もある。

特開２００４−１７７２６２号公報

本発明の目的は、液滴吐出ヘッドから吐出される液滴の量を各ノズルごとに測定することができる液滴吐出量測定方法、液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量調整方法、液滴吐出量測定装置および描画装置を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の液滴吐出量測定方法は、液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を測定する液滴吐出量測定方法であって、
液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出して前記液滴受容部上にラインを描画するライン描画工程と、
前記ラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定工程とを有し、
測定された前記ラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定することを特徴とする。

これにより、液滴吐出ヘッドから吐出される１滴の液滴の量を、ノズルごとに測定することができる。すなわち、１滴当たりの吐出量を、全ノズルの平均値としてでなく、特定のノズルの測定値として正確に知ることができる。
特に、液滴吐出ヘッドの全ノズルから液滴を吐出している場合におけるノズルごとの吐出量を測定することができる。一般に、同じノズルであっても、全ノズルから液滴を吐出している場合と、そのノズルのみから液滴を吐出している場合とでは、吐出量が異なる。ワークに対し描画しているときは、液滴吐出ヘッドのほぼ全部のノズルから液滴を吐出するので、本発明では、実際の描画状態に近い状態でのそのノズルの液滴吐出量を測定することができ、極めて有用である。

本発明の液滴吐出量測定方法では、前記ラインの液状材料を乾燥させて固化または硬化させた状態で前記電気抵抗値測定工程を行うことが好ましい。
これにより、液状材料に含有された材料が導電性を有するものである場合、液滴吐出量の測定をより高い精度で行うことができる。
本発明の液滴吐出量測定方法では、前記ラインの液状材料が液状の状態で前記電気抵抗値測定工程を行うことが好ましい。
これにより、液状材料に含有された材料が導電性を有しないものである場合であっても、液滴吐出量の測定を行うことができる。

本発明の液滴吐出量測定方法では、前記ライン描画工程では、前記液滴吐出ヘッドの複数のノズルから液滴を吐出することにより前記液滴受容部上に複数のラインを描画し、
前記電気抵抗値測定工程では、前記複数のラインの各々の電気抵抗値を測定し、
測定された各ラインの電気抵抗値に基づいて、前記複数のノズルの各々の液滴吐出量を推定することが好ましい。
これにより、複数のノズルについての測定を一度に行うことができ、測定に要する時間と手間を大幅に軽減することができる。

本発明の液滴吐出量測定方法では、前記液滴受容部上の複数箇所に電極が設けられており、
前記ライン描画工程では、前記液滴受容部上の二つの電極間を結ぶようにラインを描画し、
前記電気抵抗値測定工程では、前記二つの電極間の電気抵抗値を測定することが好ましい。
これにより、描画したラインの電気抵抗値の測定を容易かつ高精度に行うことができる。

本発明の液滴吐出量測定方法では、前記液滴受容部の、前記ラインが描画されるべき部分に溝が形成されており、
前記ライン描画工程では、前記溝内に液滴を着弾させることが好ましい。
これにより、描画したラインの太さを長手方向に沿って均一にすることができるので、液滴吐出量の測定精度をより高くすることができる。

本発明の液滴吐出量測定用治具は、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液状材料の液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、
前記液滴受容部上の複数箇所に設けられた電極とを有する液滴吐出量測定用治具であって、
前記液滴受容部と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出して前記液滴受容部上の二つの電極間を結ぶようにラインを描画し、該二つの電極間の電気抵抗値を測定し、その測定された電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定する液滴吐出量測定方法を実施する際に用いられることを特徴とする。

これにより、液滴吐出ヘッドから吐出される１滴の液滴の量を、ノズルごとに測定することができる。すなわち、１滴当たりの吐出量を、全ノズルの平均値としてでなく、特定のノズルの測定値として正確に知ることができる。
特に、液滴吐出ヘッドの全ノズルから液滴を吐出している場合におけるノズルごとの吐出量を測定することができる。一般に、同じノズルであっても、全ノズルから液滴を吐出している場合と、そのノズルのみから液滴を吐出している場合とでは、吐出量が異なる。ワークに対し描画しているときは、液滴吐出ヘッドのほぼ全部のノズルから液滴を吐出するので、本発明では、実際の描画状態に近い状態でのそのノズルの液滴吐出量を測定することができ、極めて有用である。

本発明の液滴吐出量測定用治具では、前記液滴吐出ヘッドの複数のノズルに対応する複数組の電極を有することが好ましい。
これにより、複数のノズルについての測定を一度に行うことができ、測定に要する時間と手間を大幅に軽減することができる。
本発明の液滴吐出量測定用治具では、前記液滴受容部の、前記ラインが描画されるべき部分に溝が形成されていることが好ましい。
これにより、描画したラインの太さを長手方向に沿って均一にすることができるので、液滴吐出量の測定精度をより高くすることができる。

本発明の液滴吐出量調整方法は、液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する液滴吐出量調整方法であって、
液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液滴吐出ヘッドの複数のノズルから液滴を繰り返し吐出して前記液滴受容部上に複数のラインを描画するライン描画工程と、
前記複数のラインの各々の電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定工程とを有し、
測定された前記複数のラインの各々の電気抵抗値に基づいて、前記複数のノズルの各々に対応する駆動電圧を調整することにより、前記複数のノズルの液滴吐出量が可及的に等しくなるように調整することを特徴とする。
これにより、液滴吐出ヘッドの各ノズルの１滴当たりの吐出量を均一化することができる。その結果、この液滴吐出ヘッドを用いて描画される膜の膜厚を高精度に制御することができ、製品の品質向上が図れる。また、上記効果を極めて簡単な方法で達成することができる。

本発明の液滴吐出量測定装置は、液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を測定する液滴吐出量測定装置であって、
液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液滴受容部とを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出することによって前記液滴受容部上に描画されたラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定手段と、
測定された前記ラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定する推定手段とを有することを特徴とする。

これにより、液滴吐出ヘッドから吐出される１滴の液滴の量を、ノズルごとに測定することができる。すなわち、１滴当たりの吐出量を、全ノズルの平均値としてでなく、特定のノズルの測定値として正確に知ることができる。
特に、液滴吐出ヘッドの全ノズルから液滴を吐出している場合におけるノズルごとの吐出量を測定することができる。一般に、同じノズルであっても、全ノズルから液滴を吐出している場合と、そのノズルのみから液滴を吐出している場合とでは、吐出量が異なる。ワークに対し描画しているときは、液滴吐出ヘッドのほぼ全部のノズルから液滴を吐出するので、本発明では、実際の描画状態に近い状態でのそのノズルの液滴吐出量を測定することができ、極めて有用である。

本発明の描画装置は、液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、ワークとを相対的に移動させ、前記ノズルから液滴を吐出して前記ワークに着弾させることにより描画を行う描画装置であって、
液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、
前記液滴吐出ヘッドと前記液滴受容部とを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出することによって前記液滴受容部上に描画されたラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定手段と、
測定された前記ラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定する推定手段とを有することを特徴とする。

これにより、液滴吐出ヘッドから吐出される１滴の液滴の量を、ノズルごとに測定することができる。すなわち、１滴当たりの吐出量を、全ノズルの平均値としてでなく、特定のノズルの測定値として正確に知ることができる。
特に、液滴吐出ヘッドの全ノズルから液滴を吐出している場合におけるノズルごとの吐出量を測定することができる。一般に、同じノズルであっても、全ノズルから液滴を吐出している場合と、そのノズルのみから液滴を吐出している場合とでは、吐出量が異なる。ワークに対し描画しているときは、液滴吐出ヘッドのほぼ全部のノズルから液滴を吐出するので、本発明では、実際の描画状態に近い状態でのそのノズルの液滴吐出量を測定することができ、極めて有用である。

以下、本発明の液滴吐出量測定方法、液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量調整方法、液滴吐出量測定装置および描画装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の液滴吐出量測定装置を搭載した描画装置（インクジェット描画装置）の実施形態を示す斜視図である。
同図に示すように、描画装置１は、液滴吐出ヘッド２を１個または複数個搭載したキャリッジ１０３と、キャリッジ１０３を水平な一方向（以下、「Ｘ軸方向」と言う）に移動させるキャリッジ移動機構（移動手段）１０４と、ワーク１０Ａを保持するステージ１０６と、ステージ１０６をＸ軸方向に垂直であって水平な方向（以下、「Ｙ軸方向」と言う）に移動させるステージ移動機構（移動手段）１０８と、制御手段１１２とを備えている。

描画装置１の近傍には、液状材料１１１を貯留するタンク１０１が設置されている。タンク１０１と、キャリッジ１０３とは、液状材料１１１を送液する流路となるチューブ１１０を介して接続されている。各タンク１０１に貯留された液状材料１１１は、例えば圧縮空気の力によって、キャリッジ１０３の液滴吐出ヘッド２に送液（供給）される。
このような描画装置１は、ステージ移動機構１０８およびキャリッジ移動機構１０４を作動させ、ステージ１０６とキャリッジ１０３とを相対的に移動させることにより、液滴吐出ヘッド２をワーク１０Ａに沿って走査しつつ、液滴吐出ヘッド２のノズル２５から液状材料１１１の液滴を吐出して、ワーク１０Ａ上に所定のパターンを描画する装置である。

描画装置１は、各種の電気光学装置の製造装置として使用可能な装置であり、例えば液晶表示装置のカラーフィルタ基板や有機ＥＬ表示装置のような色要素付き基板、電子放出装置、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）装置、電気泳動表示装置等を製造したり、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等を行うのに用いることができる。

また、本発明において、液状材料１１１は、例えば色要素付き基板の色要素膜のような目的物を形成するための材料を含み、かつ、液滴吐出ヘッド２のノズル２５から吐出可能な粘度を有するものである。この場合、材料が水性であると油性であるとを問わない。また、ノズル２５から吐出可能な流動性（粘度）を備えていれば十分で、固体物質が分散していても全体として流動体であればよい。すなわち、液状材料は、色要素膜の構成材料が溶媒中に溶解した溶液でも、分散した分散液（サスペンションやエマルション）でもよい。

液状材料１１１に含有され得る材料としては、カラーフィルタのフィルタ材料、有機ＥＬ装置におけるＥＬ発光層を形成するための蛍光材料、ＰＤＰ装置における蛍光体を形成するための蛍光材料、電気泳動表示装置における泳動体を形成する泳動体材料、基板の表面にバンクを形成するためのバンク材料、各種コーティング材料、電極を形成するための液状電極材料、２枚の基板間に微小なセルギャップを構成するためのスペーサを構成する粒子材料、金属配線を形成するための金属材料、マイクロレンズを形成するためのレンズ材料、レジスト材料、光拡散体を形成するための光拡散材料等が挙げられる。

描画装置１におけるキャリッジ移動機構１０４の作動は、制御手段１１２により制御される。なお、制御手段１１２の詳細な構成および機能は、後述する。本実施形態のキャリッジ移動機構１０４は、キャリッジ１０３をＺ軸方向（鉛直方向）に沿って移動させ、高さを調整する機能も有している。さらに、キャリッジ移動機構１０４は、Ｚ軸に平行な軸の回りでキャリッジ１０３を回転させる機能も有しており、これにより、キャリッジ１０３のＺ軸回りの角度を微調整することができる。

ステージ１０６は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との双方に平行な平面を有する。また、ステージ１０６は、ワーク１０Ａをその平面上に固定、または保持できるように構成されている。
ステージ移動機構１０８は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双方に直交するＹ軸方向に沿ってステージ１０６を移動させ、その作動は、制御手段１１２により制御される。さらに、本実施形態のステージ移動機構１０８は、Ｚ軸に平行な軸の回りでステージ１０６を回転させる機能も有しており、これにより、ステージ１０６に載置されたワーク１０ＡのＺ軸回りの傾斜を微調整して真っ直ぐになるように補正することができる。

上述のように、キャリッジ１０３は、キャリッジ移動機構１０４によってＸ軸方向に移動させられる。一方、ステージ１０６は、ステージ移動機構１０８によってＹ軸方向に移動させられる。つまり、キャリッジ移動機構１０４およびステージ移動機構１０８の作動によって、ステージ１０６上のワーク１０Ａと、キャリッジ１０３との相対位置を変わるので、ワーク１０Ａに対し液滴吐出ヘッド２を相対的に走査することができる。

描画装置１は、ステージ移動機構１０８の作動により、ステージ１０６上に保持されたワーク１０ＡをＹ軸方向に移動させ、キャリッジ１０３の下を通過させつつ、キャリッジ１０３の各液滴吐出ヘッド２のノズル２５から液状材料１１１の液滴を吐出するように作動する。この動作を「主走査」と言う。
キャリッジ１０３全体としてワーク１０Ａに対し液状材料１１１を吐出可能なＸ軸方向の幅（以下、「全吐出幅」と言う）よりも、ワーク１０ＡのＸ軸方向の幅が小さいものである場合には、キャリッジ１０３とワーク１０Ａとの主走査を１回行うことにより、ワーク１０Ａの全体に対して液状材料１１１の付与、すなわち描画を行うことができる。

これに対し、キャリッジ１０３の全吐出幅よりも、ワーク１０ＡのＸ軸方向の幅が大きいものである場合には、キャリッジ移動機構１０４を作動してキャリッジ１０３をＸ軸方向へ移動させることによって、キャリッジ１０３とワーク１０ＡとのＸ軸方向の相対位置関係を変えた後、主走査を再度行う。キャリッジ１０３とワーク１０ＡとのＸ軸方向の相対位置関係を変えることを「副走査」と呼ぶ。主走査および副走査を繰り返し行うことにより、キャリッジ１０３の全吐出幅よりも、ワーク１０ＡのＸ軸方向の幅が大きいものである場合であっても、ワーク１０Ａの全面に対して液状材料１１１の付与、すなわち描画を行うことができる。

図２は、図１に示す描画装置１における液滴吐出ヘッド２を示す図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面側面図である。以下、図２を参照して、液滴吐出ヘッド２の内部構成について説明する。
図２に示す液滴吐出ヘッド２は、液滴を吐出する多数のノズル２５が列をなして並んだノズル列を有するインクジェットヘッドである。
この液滴吐出ヘッド２は、振動板１２６と、ノズル２５が形成されたノズルプレート１２８とを備えている。振動板１２６と、ノズルプレート１２８との間には、タンク１０１から孔１３１を介して供給される液状材料１１１が常に充填される液たまり１２９が位置している。振動板１２６と、ノズルプレート１２８との間には、複数の隔壁１２２が位置している。そして、振動板１２６と、ノズルプレート１２８と、１対の隔壁１２２とによって囲まれた部分がキャビティ１２０である。キャビティ１２０はノズル２５に対応して設けられているため、キャビティ１２０の数とノズル２５の数とは同じである。キャビティ１２０には、１対の隔壁１２２間に位置する供給口１３０を介して、液たまり１２９から液状材料１１１が供給される。

振動板１２６上には、それぞれのキャビティ１２０に対応して、キャビティ１２０内に充填された液状材料１１１の圧力を変化させる駆動素子としての振動子１２４が位置する。振動子１２４は、ピエゾ素子１２４Ｃと、ピエゾ素子１２４Ｃを挟む１対の電極１２４Ａ、１２４Ｂと、を含む。この１対の電極１２４Ａ、１２４Ｂとの間に駆動電圧を与えることで、対応するノズル２５から液状材料１１１が吐出される。なお、ノズル２５からＺ軸方向に液状材料１１１が吐出されるように、ノズル２５の形状が調整されている。
このような液滴吐出ヘッド２のノズル２５の配列方向は、Ｙ軸方向（主走査方向）と直交する方向になっている。

制御手段１１２は、複数の振動子１２４のそれぞれに互いに独立に信号を与えるように構成されていてもよい。つまり、ノズル２５から吐出される液状材料１１１の体積が、制御手段１１２からの信号に応じてノズル２５毎に制御されてもよい。
なお、液滴吐出ヘッド２は、図示のような圧電アクチュエータを駆動素子とするものに限らず、静電アクチュエータを用いるものや、電気熱変換素子を用いて液状材料１１１の熱膨張を利用して液滴を吐出する構成のものであってもよい。

次に、制御手段１１２の構成を説明する。図３に示すように、制御手段１１２は、入力バッファメモリ２００と、記憶手段２０２と、処理部２０４と、走査駆動部２０６と、ヘッド駆動部２０８と、キャリッジ位置検出手段３０２と、ステージ位置検出手段３０３とを備えている。
バッファメモリ２００と処理部２０４とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と記憶手段２０２とは、相互に通信可能に接続されている。処理部２０４と走査駆動部２０６とは相互に通信可能に接続されている。処理部２０４とヘッド駆動部２０８とは相互に通信可能に接続されている。また、走査駆動部２０６は、キャリッジ移動機構１０４およびステージ移動機構１０８と相互に通信可能に接続されている。同様にヘッド駆動部２０８は、液滴吐出ヘッド２と相互に通信可能に接続されている。

入力バッファメモリ２００は、外部情報処理装置から、液状材料１１１の液滴を吐出する位置に関するデータ、すなわち描画パターンデータを受け取る。入力バッファメモリ２００は、この描画パターンデータを処理部２０４に供給し、処理部２０４は、描画パターンデータを記憶手段２０２に格納する。記憶手段２０２は、ＲＡＭ、磁気記録媒体、光磁気記録媒体等で構成される。

キャリッジ位置検出手段３０２は、キャリッジ１０３のＸ軸方向の位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部２０４へ入力する。
ステージ位置検出手段３０３は、ステージ１０６、すなわちワーク１０ＡのＹ軸方向の位置（移動距離）を検出し、その検出信号を処理部２０４へ入力する。
キャリッジ位置検出手段３０２、ステージ位置検出手段３０３は、例えばリニアエンコーダ、レーザー測長器等で構成される。

処理部２０４は、キャリッジ位置検出手段３０２およびステージ位置検出手段３０３の検出信号に基づき、走査駆動部２０６を介して、キャリッジ移動機構１０４およびステージ移動機構１０８の作動を制御（クローズドループ制御）し、キャリッジ１０３の位置と、ワーク１０Ａの位置とを制御する。
さらに、処理部２０４は、ステージ移動機構１０８の作動を制御することにより、ステージ１０６すなわちワーク１０Ａの移動速度を制御する。

また、処理部２０４は、前記描画パターンデータに基づいて、吐出タイミング毎のノズル２５のオン・オフを指定する選択信号ＳＣをヘッド駆動部２０８へ与える。ヘッド駆動部２０８は、選択信号ＳＣに基づいて、液状材料１１１の吐出に必要な吐出信号ＥＳを液滴吐出ヘッド２に与える。この結果、液滴吐出ヘッド２における対応するノズル２５から、液状材料１１１が液滴として吐出される。
制御手段１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んだコンピュータであってもよい。この場合には、制御手段１１２の上記機能は、コンピュータによって実行されるソフトウェアプログラムによって実現される。もちろん、制御手段１１２は、専用の回路（ハードウェア）によって実現されてもよい。

次に制御手段１１２におけるヘッド駆動部２０８の構成と機能を説明する。
図４（ａ）に示すように、ヘッド駆動部２０８は、１つの駆動信号生成部２０３と、複数のアナログスイッチＡＳとを有する。図４（ｂ）に示すように、駆動信号生成部２０３は、駆動信号ＤＳを生成する。駆動信号ＤＳの電位は、基準電位Ｌに対して時間的に変化する。具体的には、駆動信号ＤＳは、吐出周期ＥＰで繰り返される複数の吐出波形Ｐを含む。ここで、吐出波形Ｐは、ノズル２５から１つの液滴を吐出するために、対応する振動子１２４の一対の電極間に印加されるべき駆動電圧波形に対応する。
駆動信号ＤＳは、アナログスイッチＡＳのそれぞれの入力端子に供給される。アナログスイッチＡＳのそれぞれは、ノズル２５のそれぞれに対応して設けられている。つまり、アナログスイッチＡＳの数とノズル２５の数とは同じである。

処理部２０４は、ノズル２５のオン・オフを表す選択信号ＳＣを、アナログスイッチＡＳのそれぞれに与える。ここで、選択信号ＳＣは、アナログスイッチＡＳ毎に独立にハイレベルおよびローレベルのどちらかの状態を取り得る。一方、アナログスイッチＡＳは、駆動信号ＤＳと選択信号ＳＣとに応じて、振動子１２４の電極１２４Ａに吐出信号ＥＳを供給する。具体的には、選択信号ＳＣがハイレベルの場合には、アナログスイッチＡＳは電極１２４Ａに吐出信号ＥＳとして駆動信号ＤＳを伝播する。一方、選択信号ＳＣがローレベルの場合には、アナログスイッチＡＳが出力する吐出信号ＥＳの電位は基準電位Ｌとなる。振動子１２４の電極１２４Ａに駆動信号ＤＳが与えられると、その振動子１２４に対応するノズル２５から液状材料１１１が吐出される。なお、それぞれの振動子１２４の電極１２４Ｂには基準電位Ｌが与えられている。

図４（ｂ）に示す例の場合には、２つの吐出信号ＥＳのそれぞれにおいて、吐出周期ＥＰの２倍の周期２ＥＰで吐出波形Ｐが現れるように、２つの選択信号ＳＣのそれぞれにおいてハイレベルの期間とローレベルの期間とが設定されている。これによって、対応する２つのノズル２５のそれぞれから、周期２ＥＰで液状材料１１１が吐出される。また、これら２つのノズル２５に対応する振動子１２４のそれぞれには、共通の駆動信号生成部２０３からの共通の駆動信号ＤＳが与えられている。このため、２つのノズル２５からほぼ同じタイミングで液状材料１１１が吐出される。

図５は、本発明の液滴吐出量測定方法および液滴吐出量調整方法の実施形態を示すフローチャート、図６および図７は、それぞれ、本発明の液滴吐出量測定用治具の実施形態と、液滴吐出ヘッド２とを示す平面図および側面図である。
本発明の液滴吐出量測定方法は、絶縁性の液滴受容部３１上にライン１１４を描画し、その後、このライン１１４の電気抵抗値を測定する。そして、測定されたライン１１４の電気抵抗値に基づいて、そのライン１１４を描画したノズル２５の液滴吐出量を推定する。

ライン１１４の電気抵抗値と、そのライン１１４を描画したノズル２５の液滴吐出量とは、概ね、反比例する関係にある。なぜなら、ノズル２５から吐出される液滴１１３の１滴の量が多ければ、描画されるライン１１４の太さが太くなるので、ライン１１４が電気を流し易くなってライン１１４の電気抵抗は小さくなり、逆に、ノズル２５から吐出される液滴１１３の１滴の量が少なければ、描画されるライン１１４の太さが細くなるので、ライン１１４が電気を流しにくくなってライン１１４の電気抵抗は大きくなるからである。
描画装置１は、ライン１１４の電気抵抗値を測定する抵抗測定器を備えた図示しない電気抵抗値測定手段１１５を備えている。図３に示すように、電気抵抗値測定手段１１５は、制御手段１１２の処理部２０４に接続されており、電気抵抗値測定手段１１５の測定信号は、処理部２０４へ入力される。

描画装置１は、図６および図７に示す液滴吐出量測定用治具３を備えている。本発明の液滴吐出量測定方法は、この液滴吐出量測定用治具３を用いて実施される。
図６および図７に示すように、液滴吐出量測定用治具３は、平板状の部材であり、その上面は、液滴受容部３１を構成している。この液滴受容部３１の表面は、絶縁性を有しており、電流を通さないようになっている。

液滴受容部３１上には、ライン１１４の電気抵抗値を測定する際に使用する電極３２および３３が、液滴吐出ヘッド２のノズル２５と同数個ずつ設けられている。電極３２は、等間隔で一列に配置されており、その間隔は、液滴吐出ヘッド２のノズルピッチと同じになっている。同様にして、電極３３も、等間隔で一列に配置されており、その間隔は、液滴吐出ヘッド２のノズルピッチと同じになっている。電極３２の列と、電極３３の列とは、所定距離離れて、平行になっている。すなわち、各ノズル２５に対し、それぞれ、一組の電極３２、３３が対応する。

本発明の液滴吐出量測定方法を実施する際には、ステージ１０６上に、ワーク１０Ａに代えて、上記のような液滴吐出量測定用治具３を搭載する（図７中のステップＳ０１）。このとき、電極３２、３３の配列方向が液滴吐出ヘッド２のノズル２５の配列方向と平行になるような向きで、液滴吐出量測定用治具３をセットする。
その後、ステージ移動機構１０８およびキャリッジ移動機構１０４を作動し、液滴吐出ヘッド２を測定位置に移動する（ステップＳ０２）。すなわち、各ノズル２５が、各電極３２の上空に位置するようにする。

次いで、液滴吐出ヘッド２により、電極３２、３３間にライン１１４を描画する（ステップＳ０３）。すなわち、図７に示すように、ステージ移動機構１０８を作動して、液滴吐出ヘッド２の各ノズル２５を電極３２上から電極３３上へ向かって相対的に移動させつつ、各ノズル２５から液滴１１３を繰り返し吐出する。この際、各ノズル２５からは、同じ数の液滴１１３を吐出する。これにより、図８に示すように、各電極３２と各電極３３とは、対応するノズル２５によって描画されたライン１１４によって、各々結ばれる。

ライン１１４は、液状材料１１１で構成されているので、描画直後は、ライン１１４は、液状の状態になっている。そして、ライン１１４を構成する液状材料１１１を乾燥させ、液状材料１１１中の溶媒を蒸発させると、ライン１１４は、固化または硬化し、固形状態となる。
本発明では、ライン１１４の電気抵抗値の測定は、ライン１１４が液状状態のときに行ってもよいし、ライン１１４を乾燥させて固化または硬化させた後に行ってもよい。

液状材料１１１に含有された材料が導電性を有しないもの（例えばカラーフィルタのフィルタ材料や、有機ＥＬ装置におけるＥＬ発光層を形成するための蛍光材料等）である場合には、ライン１１４を乾燥させて固化または硬化させると、ライン１１４がほとんど導電性を有しなくなるので、ライン１１４が液状の状態で電気抵抗値の測定を行うのが好ましい。
これに対し、液状材料１１１に含有された材料が導電性を有するもの（例えば、金属配線を形成するための金属材料等）である場合には、ライン１１４が固化または硬化した状態となっても導電性を有するので、乾燥後に電気抵抗値を測定してもよい。

ライン１１４の電気抵抗値を測定する際には、電気抵抗値測定手段１１５の抵抗測定器が備える測定用プローブ（図示せず）を、そのライン１１４の両端の電極３２、３３に当て（ステップＳ０４）、各ライン１１４ごとに電気抵抗値を測定する。それらの測定値を示す信号は、制御手段１１２へ転送される（ステップＳ０５）。
前述したように、各ライン１１４の電気抵抗値と、そのライン１１４を描画したノズル２５の液滴吐出量とは、概ね、反比例する関係にある。よって、制御手段１１２は、各ライン１１４の電気抵抗値を比較することにより、そのライン１１４を描画したノズル２５の液滴吐出量の大小関係（比率）を推定することができる。このように、本実施形態における制御手段１１２は、測定されたライン１１４の電気抵抗値に基づいて、このラインを描画したノズル２５の液滴吐出量の大小関係（比率）を推定する推定手段として機能する。
制御手段１１２は、電気抵抗値測定手段１１５により測定された各ライン１１４の電気抵抗値に基づいて、複数のノズル２５の各々に対応する振動子１２４への駆動電圧を調整することにより、全ノズル２５の１滴当たりの吐出量が可及的に等しくなるように調整する（ステップＳ０６）。

例えば、あるライン１１４の電気抵抗値が、基準とする電気抵抗値（例えば、平均値）と比べて１０％高い場合には、そのライン１１４を描画したノズル２５の液滴吐出量が基準値（平均値）よりも１０％少ないことが推定されるので、これを補正するため、そのノズル２５に対応する振動子１２４への駆動電圧の大きさを１０％高くする。逆に、あるライン１１４の電気抵抗値が、基準とする電気抵抗値と比べて１０％低い場合には、そのライン１１４を描画したノズル２５の液滴吐出量が基準値（平均値）よりも１０％多いことが推定されるので、これを補正するため、そのノズル２５に対応する振動子１２４への駆動電圧の大きさを１０％低くする。

このような調整を行うことにより、液滴吐出ヘッド２の全ノズル２５の１滴当たりの吐出量を均一化することができ、その結果、描画装置１を用いて形成される膜の膜厚を高精度に制御することができ、製品の品質向上が図れる。
例えば、液晶表示装置のカラーフィルタ基板や有機ＥＬ表示装置のような色要素付き基板の色要素（画素）に、フィルタ膜や発光膜のような色要素膜を形成する場合、色要素膜の膜厚を全色要素に渡って均一化することができ、色ムラを防止することができる。
各ノズル２５の液滴吐出量の調整終了後、再度液滴吐出量の測定を行う場合には、ステップＳ０１に戻り、ステップＳ０１以下を再度実行する（ステップＳ０７）。再測定を行わない場合には、液滴吐出量測定方法および液滴吐出量調整方法を終了する。

上述したような本発明によれば、液滴吐出ヘッド２の全ノズル２５から液滴１１３を吐出している場合における各ノズル２５の吐出量の大小関係（比率）を推定することができる。一般に、同じノズル２５であっても、全ノズル２５から液滴１１３を吐出している場合と、そのノズル２５のみから液滴１１３を吐出している場合とでは、吐出量が異なる。ワーク１０Ａに対し描画しているときは、液滴吐出ヘッド２のほぼ全部のノズル２５から液滴１１３を吐出するので、本発明では、実際の描画状態に近い状態での液滴吐出量を各ノズル２５ごとに測定することができ、極めて有用である。

また、上述した実施形態では、測定された各ライン１１４の電気抵抗値に基づき、それらのライン１１４を描画した複数のノズル２５の液滴吐出量の大小関係（比率）を推定したが、次のようにして、液滴吐出量自体を推定してもよい。すなわち、ライン１１４の電気抵抗値と、そのライン１１４を描画するのに要した液状材料１１１の総量との関係を予め実験により明らかにしておき、その関係を表す数式またはルックアップテーブルを記憶手段２０２に記憶しておく。そして、測定されたライン１１４の電気抵抗値が制御手段１１２に入力されたら、制御手段１１２は、その数式またはルックアップテーブルを用いて、そのライン１１４を描画するのに要した液状材料１１１の総量を求め、この値を、そのライン１１４を描画するのに要した液滴１１３の総数で除算することにより、そのライン１１４を描画したノズル２５から吐出された液滴１１３の１滴当たりの体積を求めることができる。この手順を各ライン１１４について行うことにより、液滴吐出ヘッド２の各ノズル２５ごとに、吐出される液滴１１３の１滴当たりの体積を求めることができる。

本実施形態では、液滴吐出量測定方法を実施する際、液滴吐出量測定用治具３をステージ１０６上に載置して行うようにしているが、このような構成に限らず、本発明では、電極３２、３３が形成された液滴受容部３１を描画装置１の描画領域外に固定的に設置しておき、液滴吐出量測定方法を実施する際には、液滴吐出ヘッド２を電極３２、３３の設置部の上空へ移動させて、測定を行うようにしてもよい。

また、本発明では、液滴受容部３１の、ライン１１４が描画されるべき部分に溝を形成しておき、その溝内に液滴１１３を着弾させるようにしてもよい。これにより、描画したライン１１４の太さを長手方向に沿って均一にすることができるので、液滴吐出量の測定精度をより高くすることができる。この溝は、液滴受容部３１上に、バンク（土手）を設けることにより、形成することができる。
なお、本発明では、電極３２、３３を設けなくてもよい。この場合には、描画したライン１１４の両端部に抵抗測定器のプローブを直接に当てればよい。

以上、本発明の液滴吐出量測定方法、液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量調整方法、液滴吐出量測定装置および描画装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、本発明の液滴吐出量測定用治具、液滴吐出量測定装置および描画装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

本発明の液滴吐出量測定装置を搭載した描画装置の実施形態を示す斜視図。 図１に示す描画装置における液滴吐出ヘッドを示す図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面側面図。 図１に示す描画装置における制御手段の構成を示すブロック図。 （ａ）はヘッド駆動部を示す模式図、（ｂ）はヘッド駆動部における駆動信号、選択信号および吐出信号を示すタイミングチャート。 本発明の液滴吐出量測定方法および液滴吐出量調整方法の実施形態を示すフローチャート。 本発明の液滴吐出量測定用治具の実施形態と液滴吐出ヘッドとを示す平面図。 本発明の液滴吐出量測定用治具の実施形態と液滴吐出ヘッドとを示す側面図。 図６および図７に示す液滴吐出量測定用治具の溝内に液状材料が充填された状態を示す平面図。

符号の説明

１……描画装置 ２……液滴吐出ヘッド ２５……ノズル ３……液滴吐出量測定用治具 ３１……液滴受容部 ３２、３３……電極 １０１……タンク １０３……キャリッジ １０４……キャリッジ移動機構 １０６……ステージ １０８……ステージ移動機構 １１０……チューブ １１１……液状材料 １１２……制御手段 １１３……液滴 １１４……ライン １１５……電気抵抗値測定手段 １２０……キャビティ １２２……隔壁 １２４……振動子 １２４Ａ、１２４Ｂ……電極 １２４Ｃ……ピエゾ素子 １２６……振動板 １２８……ノズルプレート １２９……液たまり １３０……供給口 １３１……孔 ２００……バッファメモリ ２０２……記憶手段 ２０３……駆動信号生成部 ２０４……処理部 ２０６……走査駆動部 ２０８……ヘッド駆動部 ３０２……キャリッジ位置検出手段 ３０３……ステージ位置検出手段 １０Ａ……ワーク ＡＳ……アナログスイッチ ＤＳ……駆動信号 ＳＣ……選択信号 ＥＳ……吐出信号

Claims (12)

1. 液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を測定する液滴吐出量測定方法であって、
   液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出して前記液滴受容部上にラインを描画するライン描画工程と、
   前記ラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定工程とを有し、
   測定された前記ラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定することを特徴とする液滴吐出量測定方法。
2. 前記ラインの液状材料を乾燥させて固化または硬化させた状態で前記電気抵抗値測定工程を行う請求項１に記載の液滴吐出量測定方法。
3. 前記ラインの液状材料が液状の状態で前記電気抵抗値測定工程を行う請求項１に記載の液滴吐出量測定方法。
4. 前記ライン描画工程では、前記液滴吐出ヘッドの複数のノズルから液滴を吐出することにより前記液滴受容部上に複数のラインを描画し、
   前記電気抵抗値測定工程では、前記複数のラインの各々の電気抵抗値を測定し、
   測定された各ラインの電気抵抗値に基づいて、前記複数のノズルの各々の液滴吐出量を推定する請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出量測定方法。
5. 前記液滴受容部上の複数箇所に電極が設けられており、
   前記ライン描画工程では、前記液滴受容部上の二つの電極間を結ぶようにラインを描画し、
   前記電気抵抗値測定工程では、前記二つの電極間の電気抵抗値を測定する請求項１ないし４のいずれかに記載の液滴吐出量測定方法。
6. 前記液滴受容部の、前記ラインが描画されるべき部分に溝が形成されており、
   前記ライン描画工程では、前記溝内に液滴を着弾させる請求項１ないし５のいずれかに記載の液滴吐出量測定方法。
7. 液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液状材料の液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、
   前記液滴受容部上の複数箇所に設けられた電極とを有する液滴吐出量測定用治具であって、
   前記液滴受容部と前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出して前記液滴受容部上の二つの電極間を結ぶようにラインを描画し、該二つの電極間の電気抵抗値を測定し、その測定された電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定する液滴吐出量測定方法を実施する際に用いられることを特徴とする液滴吐出量測定用治具。
8. 前記液滴吐出ヘッドの複数のノズルに対応する複数組の電極を有する請求項７に記載の液滴吐出量測定用治具。
9. 前記液滴受容部の、前記ラインが描画されるべき部分に溝が形成されている請求項７または８に記載の液滴吐出量測定用治具。
10. 液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する液滴吐出量調整方法であって、
    液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、前記液滴吐出ヘッドとを相対的に移動させつつ前記液滴吐出ヘッドの複数のノズルから液滴を繰り返し吐出して前記液滴受容部上に複数のラインを描画するライン描画工程と、
    前記複数のラインの各々の電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定工程とを有し、
    測定された前記複数のラインの各々の電気抵抗値に基づいて、前記複数のノズルの各々に対応する駆動電圧を調整することにより、前記複数のノズルの液滴吐出量が可及的に等しくなるように調整することを特徴とする液滴吐出量調整方法。
11. 液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を測定する液滴吐出量測定装置であって、
    液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、
    前記液滴吐出ヘッドと前記液滴受容部とを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出することによって前記液滴受容部上に描画されたラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定手段と、
    測定された前記ラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定する推定手段とを有することを特徴とする液滴吐出量測定装置。
12. 液状材料をノズルから液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、ワークとを相対的に移動させ、前記ノズルから液滴を吐出して前記ワークに着弾させることにより描画を行う描画装置であって、
    液滴を受容する絶縁性の液滴受容部と、
    前記液滴吐出ヘッドと前記液滴受容部とを相対的に移動させつつ前記ノズルから液滴を繰り返し吐出することによって前記液滴受容部上に描画されたラインの電気抵抗値を測定する電気抵抗値測定手段と、
    測定された前記ラインの電気抵抗値に基づいて、該ラインを描画したノズルの液滴吐出量を推定する推定手段とを有することを特徴とする描画装置。
    

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