JP2008276087A - 駆動信号設定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノズルの特性に応じた駆動信号を高精度に設定するのに適した駆動信号設定方法を提供すること。
【解決手段】所定条件の駆動信号の供給に係る吐出量の序列に基づき、複数のノズルをn個(nは3以上の整数)のグループに分類するステップと、n個のグループのうちm個(mはnより小さい2以上の整数)の基準グループについて、駆動信号の適正条件をそれぞれ設定するステップと、吐出量の序列に関して第1の基準グループと第2の基準グループとの中間に位置する中間グループについて、第1および第2の基準グループについて設定した適正条件のいずれかをノズル毎に設定するステップと、を有する。
【選択図】図7
【解決手段】所定条件の駆動信号の供給に係る吐出量の序列に基づき、複数のノズルをn個(nは3以上の整数)のグループに分類するステップと、n個のグループのうちm個(mはnより小さい2以上の整数)の基準グループについて、駆動信号の適正条件をそれぞれ設定するステップと、吐出量の序列に関して第1の基準グループと第2の基準グループとの中間に位置する中間グループについて、第1および第2の基準グループについて設定した適正条件のいずれかをノズル毎に設定するステップと、を有する。
【選択図】図7
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、機能性材料を含む液状体を微小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、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均一であることが要求される。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。
そこで、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、ノズル間の吐出量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1)。
特許文献1に係る技術では、ノズル間の吐出量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、各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。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、ノズルの特性に応じた駆動信号を高精度に設定するのに適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、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、所定条件の駆動信号の供給に係る吐出量の序列に基づき、前記複数のノズルをn個(nは3以上の整数)のグループに分類するAステップと、前記n個のグループのうちm個(mはnより小さい2以上の整数)の基準グループについて、駆動信号の適正条件をそれぞれ設定するBステップと、前記n個のグループのうち前記基準グループ以外のグループであって、前記吐出量の序列に関して第1の前記基準グループと第2の前記基準グループとの中間に位置する中間グループについて、前記第1の基準グループについて設定した第1の前記適正条件、前記第2の基準グループについて設定した第2の前記適正条件、のいずれかをノズル毎に設定するCステップと、を有する。
この発明の例によれば、複数のノズルを基準グループと中間グループとに分類した上で、基準グループのみに着目して適正条件を設定する(Bステップ)ので、基準グループに分類された特徴的なノズルに対して重点的な条件設定を施すことができる。また、中間グループについては、当該中間グループの上位/下位の序列に係る基準グループの適正条件(第1/第2の適正条件)の一方をノズル毎に設定することにより、限られた基準グループの適正条件を用いつつ、擬似的に中間値的な条件設定を行うことができる。
また好ましくは、前記Cステップにおいて、前記第1、第2の適正条件の設定に係るノズルの割合を、当該中間グループと前記第1、第2の基準グループとの間における前記吐出量に係る関係に基づいて規定する。
この発明の例によれば、中間グループと第1/第2の基準グループとの吐出量に関する相対関係が第1/第2の適正条件の設定に係るノズルの割合に反映されるので、中間グループについての中間値的な条件設定をより適切に行うことができる。
この発明の例によれば、中間グループと第1/第2の基準グループとの吐出量に関する相対関係が第1/第2の適正条件の設定に係るノズルの割合に反映されるので、中間グループについての中間値的な条件設定をより適切に行うことができる。
また好ましくは、前記Cステップにおいて、前記第1、第2の適正条件の設定に係るノズルをランダムに設定する。
この発明の例によれば、第1/第2の適正条件の設定に伴う設定誤差をノズルの並び順に関して分散させることができる。
この発明の例によれば、第1/第2の適正条件の設定に伴う設定誤差をノズルの並び順に関して分散させることができる。
また好ましくは、前記n個のグループのうち、対応する前記吐出量の序列に関して最上位と最下位に位置するグループを少なくとも前記基準グループとする。
この発明の例によれば、平均的な特性から大きく乖離したノズルに対して重点的な条件設定を行うことができる。
この発明の例によれば、平均的な特性から大きく乖離したノズルに対して重点的な条件設定を行うことができる。
また好ましくは、前記n個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。
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、前記駆動信号の条件が駆動信号の電圧成分である。
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。
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。
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。このような各ノズル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。
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、各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、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。
次に、図4、図6、図7、図8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、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駆動電圧Vh=Vs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、そ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。
ステップS4で測定された各ノズルの吐出量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8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S4での測定に基づき、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。本実施形態では、測定した吐出量の序列(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、6ノズルごとに、9個のグループA〜Iを設定する(図8参照)。グループA〜Iは、4つの基準グループA,D,F,Iと、基準グループと基準グループとの中間の序列に位置する中間グループB,C,E,G,Hとに分類される。
次に、基準グループA,D,F,Iにおける適正な駆動電圧Vh(以下、適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhIとする)を設定する(図7のステップS6)。具体的には、基準グループA,D,F,I内のノズルの吐出量平均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,VhF,VhIを、ステップS4における吐出量の測定値、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S6は、本発明のBステップを構成している。
尚、本実施形態における適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhI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101.9%、100.7%、99.6%、97.2%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を再測定すれば済むという利点がある。
このように、本実施形態では、細かく分類した9個のグループのうち、4個の基準グループのみに着目して適正条件を設定するので、基準グループに分類された特徴的なノズルに対して重点的に適正駆動電圧を設定することができる。特に、吐出量の序列に関して最下位/最上位にあるグループA,Iを基準グループとしているので、平均的な特性から大きく乖離したノズルに対して重点的に適正駆動電圧を設定することができ、吐出量の適正化を好適に図ることができるようになる。
尚、上述の実施形態では、基準グループ内における吐出量の平均値が基準吐出量q0となる条件の駆動電圧Vhを適正駆動電圧として規定したが、「適正」の条件は自由に規定することが可能である。例えば、基準グループ内における吐出量の中央値が基準吐出量q0となる条件の駆動電圧Vhを適正駆動電圧として規定してもよい。
基準グループA,D,F,Iについて設定された適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhIは、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。しかしながら、残りの中間グループについては、独立した駆動信号の供給系を用意することができないため、適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhIのいずれかを用いて、駆動電圧Vhを設定する必要がある。
そこで次に、中間グループB,C,E,G,Hについて、適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhIを用いて、駆動電圧の設定を行う。本実施形態では、中間グループを指定して(図7のステップS7)、適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhIのいずれかをノズル毎に設定し(図7のステップS8)、全ての中間グループについて処理が終了するまで(図7のステップS9でYesと判定されるまで)、ステップS7,S8を繰り返す。すなわち、ステップS7,S8は、本発明のCステップを構成している。
中間グループは、吐出量の序列に関して、二つの基準グループの中間に位置しており、例えば、中間グループBは、基準グループAと基準グループCとの中間の序列となっている。この点に鑑みると、中間グループにとっての適正な駆動電圧は、当該中間グループの前後(上位/下位)の序列に係る基準グループにおける適正駆動電圧の中間値として表すことができる。
そこでステップS8では、指定した中間グループについて、当該中間グループの上位/下位の序列の基準グループ(本発明における第1/第2の基準グループに対応する)の適正駆動電圧(本発明における第1/第2の適正条件に対応する)の一方を、ノズル毎に設定することにより、限られた適正駆動電圧VhA,VhD,VhF,VhIを用いつつ、擬似的に、中間値的な駆動電圧Vhの設定を行っている。尚、以下では、中間グループに属するノズルのうち、上位の基準グループの適正駆動電圧の設定に係るノズルを上位ノズル、下位の基準グループの適正駆動電圧の設定に係るノズルを下位ノズルと呼ぶことにする。
例えば、中間グループBおよびCの場合、下位ノズルについてVhA(101.9%)が、上位ノズルについてVhD(100.7%)が設定される。また、中間グループEの場合、下位ノズルについてVhD(100.7%)が、上位ノズルについてVhF(99.6%)が設定される。また、中間グループGおよびHの場合、下位ノズルについてVhF(99.6%)が、上位ノズルについてVhI(97.2%)が設定される。
各中間グループにおける上位/下位ノズルの割合は、当該中間グループと上位/下位の基準グループとの間における序列差(本発明における吐出量に係る関係に相当)に基づいて規定されている。これにより、中間グループと基準グループとの吐出量に関する相対関係が上位/下位ノズルの割合に反映され、中間値的な駆動電圧Vhの設定をより適切に行うことができるようになっている。
例えば、中間グループBの場合、下位の基準グループAとの序列差が1、上位の基準グループDとの序列差が2であるので、下位ノズルと上位ノズルとの比(割合)を2:1(4ノズル:2ノズル)などとすることができる。また、中間グループCの場合、下位の基準グループAとの序列差が2、上位の基準グループDとの序列差が1であるので、下位ノズルと上位ノズルの比を1:2(2ノズル:4ノズル)などとすることができる。また、中間グループEの場合、下位の基準グループDとの序列差が1、上位の基準グループFとの序列差が1であるので、下位ノズルと上位ノズルの比を1:1(3ノズル:3ノズル)などとすることができる。
尚、変形例として、中間グループにおける上位ノズル/下位ノズルの割合を、当該中間グループと上位/下位の基準グループとの間における吐出量平均の差に基づいて規定するようにしてもよい。例えば、中間グループBの場合、その吐出量平均は98.4%(基準吐出量比)であり、下位の基準グループAの吐出量平均(98.2%)との差が0.2%、上位の基準グループDの吐出量平均(99.3%)との差が0.9%であるので、中間グループBにおける下位ノズルと上位ノズルとの比を5:1(5ノズル:1ノズル)などとすることができる。
指定した中間グループに属するノズルのうち、どのノズルを上位/下位ノズルとするかについては、例えば、吐出量の相対的に小さなもの(下位寄りのもの)を下位ノズル、吐出量の相対的に大きなもの(上位寄りのもの)を上位ノズルとする方法がある。この方法によれば、ノズル単位での駆動電圧の設定誤差を小さくすることができる。
しかしながら、ノズルアレイ内の吐出量の分布はノズルの並び順に関してほぼ連続的に変化するような傾向を持つため(図8参照)、このような方法を採用した場合、隣接する数ノズル同士で同じ駆動電圧Vhが設定され、設定誤差に関して数ノズル単位での空間的なムラが生じてしまう可能性が高い。そしてこのような設定の下で、図3に示すような液状体の配置を行うとすると、局所領域(区画領域50)単位で液状体の配置量にムラを生じさせやすくなってしまう。そこで、本実施形態では、上位/下位ノズルの設定をランダム(割合は規定のまま)に行う方法を採用し、設定誤差をノズルの並び順に関して分散させるようにしている。
(変形例)
次に、図9を参照して、本発明の変形例について、先の実施形態との相違点を中心に説明する。
図9は、ノズル毎の吐出量の分布と変形例に係るグループ分類を示す図である。
次に、図9を参照して、本発明の変形例について、先の実施形態との相違点を中心に説明する。
図9は、ノズル毎の吐出量の分布と変形例に係るグループ分類を示す図である。
図9に示す吐出量の分布は、先の実施形態と同じノズルアレイに係るものであるが、本変形例のグループ設定では、最下位のグループAを15個のノズルで、グループB〜Fを7個ずつのノズルで、最上位のグループGを4個のノズルで構成するようにしている。このような構成は、ノズルアレイにおける吐出量の分布の一般的な傾向に鑑みて、各グループに係る吐出量の範囲(レンジ)がなるべく均等になるように配慮されたものである。
すなわち、吐出量の分布は一般的に逆アーチ状の分布を示すため、序列の最下位付近には多数のノズルが集中する傾向がある。また、ノズルアレイの端部付近には、ノズル全体から見て特異的に吐出量が多くなるような少数のノズルが発生する傾向がある。この変形例に係るグループの設定方法では、このような最下位付近における多数のノズルや、ノズル端部に発生する最上位付近の少数のノズルを一つのグループとして管理することにより、効率的な駆動電圧Vhの設定が可能となっている。
本変形例では、グループA,C,F,Gを基準グループとして、グループB,D,Eを中間グループとして、上述の実施形態と同様の方法により、駆動電圧Vhの設定を行う。尚、中間グループB,D,Eには7つのノズルが含まれるので、上位/下位ノズルの割合については、適宜規定する必要がある。例えば、中間グループBの場合、下位ノズルと上位ノズルとの比を、3:4(3ノズル:4ノズル)などとすることができる。また、中間グループDの場合、下位ノズルと上位ノズルとの比を、5:2(5ノズル:2ノズル)などとすることができる。
この変形例のように、グループの数や各グループにおける構成ノズルの数、基準グループと中間グループの設定などについては、本発明の趣旨を違えない範囲で適宜変更することができる。また、上述の説明では、制御系における4つのCOMラインとの対応から基準グループを4つとしたが、これに関しても制御系等に合わせて適宜変更することができる。
尚、上述の変形例の場合、基準グループAのような多数のノズルで構成されるグループに対応するCOMラインには相対的に大きな電流負荷が生じることになり、また、COMライン間における電流負荷の不均衡も大きくなってしまう。COMラインにおける電流負荷は駆動信号の歪み等に影響するため、なるべくであれば負荷が均等であることが好ましく、このような観点からすれば、先の実施形態のような各グループにおけるノズルの構成を均等とする態様の方が適していると言える。
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。
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)
- 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、
(a)所定条件の駆動信号の供給に係る吐出量の序列に基づき、前記複数のノズルをn個(nは3以上の整数)のグループに分類するAステップと、
(b)前記n個のグループのうちm個(mはnより小さい2以上の整数)の基準グループについて、駆動信号の適正条件をそれぞれ設定するBステップと、
(c)前記n個のグループのうち前記基準グループ以外のグループであって、前記吐出量の序列に関して第1の前記基準グループと第2の前記基準グループとの中間に位置する中間グループについて、
前記第1の基準グループについて設定した第1の前記適正条件、
前記第2の基準グループについて設定した第2の前記適正条件、
のいずれかをノズル毎に設定するCステップと、を有する駆動信号設定方法。 - 請求項1に記載の駆動信号設定方法であって、
前記Cステップにおいて、前記第1、第2の適正条件の設定に係るノズルの割合を、当該中間グループと前記第1、第2の基準グループとの間における前記吐出量に係る関係に基づいて規定する、駆動信号設定方法。 - 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Cステップにおいて、前記第1、第2の適正条件の設定に係るノズルをランダムに設定する、駆動信号設定方法。 - 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n個のグループのうち、対応する前記吐出量の序列に関して最上位と最下位に位置するグループを少なくとも前記基準グループとする、駆動信号設定方法。 - 請求項1ないし4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n個のグループを略均等な数のノズルでそれぞれ構成する、駆動信号設定方法。 - 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、
前記駆動信号の条件が駆動信号の電圧成分である、駆動信号設定方法。
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- 2007-05-07 JP JP2007122133A patent/JP2008276087A/ja not_active Withdrawn
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