(57)【要約】【課題】圧電特性が圧電素子によってばらついているような場合であっても、インクの着弾位置のばらつきをなくし、歩留まりの向上を図ることを目的とする。【解決手段】インクジェットヘッド３０に配列した設けたノズル４０は、先端に液体のノズル孔４５を設けたインクを充填するためのチャンバ４１と、このチャンバ４１に設けられる圧電素子４２とを有しており、この圧電素子４２に電圧を印加することによりチャンバ４１の容積を変化させて、インクをノズル孔４５から噴射させるようにしたものであり、各ノズル４５から噴射したインク液滴の飛翔速度を、インク液滴ごとに個別的に測定する速度測定部６２と、測定されたインク液滴ごとの飛翔速度に基づいて、ノズル４０ごとに圧電素子４２への印加電圧を個別的に変化させる制御を行う電圧設定部６４と、を備えている。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送している間に、微粒子を含む液体を前記基板に向けて噴射する噴射部を配列して設けた噴射ヘッドから前記液体を噴射する液体噴射装置であって、
前記噴射部は、先端に液体の噴射口を設けた液体を充填するためのチャンバと、このチャンバに設けられる圧電素子とを有し、この圧電素子に電圧を印加することにより前記チャンバの容積を変化させて、液体を前記噴射口から噴射させるようにしたものであり、
各噴射部から噴射した前記液体の飛翔速度を、前記液体ごとに個別的に測定する速度測定部と、
測定された前記液体ごとの飛翔速度に基づいて、前記噴射部ごとに前記圧電素子への印加電圧を個別的に変化させる制御を行う電圧設定部と、
を備えたこと、を特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
１つの噴射部から噴射された飛翔中の液体が少なくとも２個は含まれるような画像を撮影する撮影部を備え、
前記速度測定部は、前記撮影部が撮影した画像に含まれる２個の液体間の距離に基づいて前記液体の速度を算出すること、を特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記画像に含まれる液体を表示する液体表示画面と、噴射部ごとの圧電素子への印加電圧を表示する電圧設定画面と、を表示するための画面部と、この画面部に表示される内容を操作するための入力部と、を備え、
前記液体表示画面は、前記入力部の操作により各液体のうちから１つの液体を選択可能になっており、また前記電圧設定画面は、前記入力部の操作により噴射部ごとに印加電圧を変更することが可能になっており、
前記液体表示画面に表示される各液体のうち１つの液体が選択されたときには、前記電圧設定画面に表示される各噴射部のうち、選択された液体に対応する噴射部の印加電圧が選択されること、を特徴とする請求項２記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記電圧設定画面は、前記噴射部ごとに前記印加電圧をグラフで表示するグラフ表示部を備えており、このグラフ表示部のグラフを伸縮操作することにより印加電圧を変更することが可能になっていること、を特徴とする請求項３記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記電圧グラフ表示部の各グラフのうち、印加電圧の最大値と最小値との差に応じて、グラフ表示の分解能が変更されること、を特徴とする請求項４記載の液体噴射装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体噴射装置を備えたこと、を特徴とするフラットパネルディスプレイの製造装置。
【請求項７】
請求項６記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体噴射装置を備えたこと、を特徴とする太陽電池パネルの製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の太陽電池パネルの製造装置により製造された太陽電池パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に向けて液体を噴射する液体噴射装置、この液体噴射装置を適用したフラットパネルディスプレイの製造装置、このフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ、前記の液体噴射装置を適用した太陽電池パネルの製造装置およびこの太陽電池パネルの製造装置により製造された太陽電池パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイとしての液晶ディスプレイは、ガラス等の透明薄板からなるＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを接合させたものから構成され、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間にはセルギャップと呼ばれる微小な隙間が形成される。セルギャップは複数のスペーサビーズの凝集体からなるスペーサにより確保され、この空間に液晶が封入される。スペーサは粒径が３〜５μｍの球状とした微小粒子からなり、ＴＦＴ基板又はカラーフィルタ基板の何れか一方に多数分散した配置を行う。
【０００３】
スペーサは基板上のブラックマトリクス領域に格子状に配置される。このために、スペーサビーズを溶剤に均一に分散させた液体からなるスペーサインクを用いて、ブラックマトリクス領域にスペーサインクを着弾させるようにして散布している。スペーサインクを供給する方式としては、特許文献１のようなインクジェット方式が採用されている。このインクジェット方式は、微小なノズルを１列に複数配列したインクジェットヘッドを用いて、各ノズルから基板に向けてスペーサインクの液滴を噴射するようにしている。インクジェットヘッドは搬送テーブルの上部に配置しており、インクジェットヘッドを基板の搬送方向に対して直交または斜めに配置している。そして、基板を搬送テーブルに搭載して１方向に間欠送りしている間に、この間欠送りのタイミングに合わせてインクジェットヘッドの各ノズルからインクを基板に向けて散布している。
【特許文献１】特開２００７−０２５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェットヘッドから噴射するインクは、セルギャップを形成するためのスペーサビーズを混在させたものであり、基板上の所定位置に正確に着弾させなければならない。基板上に正確にインクを着弾させるのは、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間に適正なセルギャップが格子状に形成させるためであり、インクの着弾位置が不適正な場合には、セルギャップも不適正になり、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせて構成されるアレイ・セル基板が不良品となるためである。
【０００５】
インクジェットヘッドの各ノズルから同じタイミングで噴射されたインクは、均一な速度で下方に向けて飛翔させなければならない。飛翔速度が不均一になると、各ノズルから噴射されたインクが同じタイミングで基板上に着弾しなくなるからである。ここで、基板は１方向に間欠搬送されているため、一時的に基板は停止状態になる。そして、この間欠搬送のタイミングに同期して各ノズルからインクの噴射を行うため、基板の停止時間が十分に確保できているのであれば、インクの着弾タイミングに多少のばらつきがあったとしても着弾誤差にそれほどの影響を及ぼすことはない。しかし、近年のフラットパネルディスプレイは生産効率の向上の要請が高く、インクの散布処理時間も非常に短い間に終了させなければならない。このため、基板の停止時間は僅かな時間に限定され、インクの着弾タイミングのばらつきによって、基板の搬送方向に大きく着弾誤差を生じるようになる。
【０００６】
ここで、インクジェットヘッドの各ノズルは、インクを充填するためのチャンバと、このチャンバ内のインクを加圧するための圧電素子（ピエゾ素子）とを備えてなるものである。この圧電素子はセラミック等の圧電材料を２枚の電極板で挟んだものから構成され、圧電材料や電極板の厚みによって静電容量が変化する。各圧電素子のサイズは非常に微小なものであり、圧電材料や電極板の僅かな加工精度の誤差が圧電素子の静電容量に大きな影響を与えることになる。これにより、圧電素子によって個体差を生じるため、圧電特性（圧電効果）もばらつきを生じるようになる。圧電特性のばらつきにより、チャンバ内のインクに作用する圧力も圧電素子によって異なり、ノズルから噴射されるインクの飛翔速度も不均一になる。このため、インクの基板への着弾タイミングにばらつきを生じ、インクの着弾位置に誤差を生じることになる。この基板は製品としては使用できない不良品となり、結果として歩留まりの低下を招くことになる。
【０００７】
そこで、本発明は、圧電特性が圧電素子によってばらついているような場合であっても、インクの着弾位置のばらつきをなくし、歩留まりの向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１の液体噴射装置は、基板を搬送している間に、微粒子を含む液体を前記基板に向けて噴射する噴射部を配列して設けた噴射ヘッドから前記液体を噴射する液体噴射装置であって、前記噴射部は、先端に液体の噴射口を設けた液体を充填するためのチャンバと、このチャンバに設けられる圧電素子とを有し、この圧電素子に電圧を印加することにより前記チャンバの容積を変化させて、液体を前記噴射口から噴射させるようにしたものであり、各噴射部から噴射した前記液体の飛翔速度を、前記液体ごとに個別的に測定する速度測定部と、測定された前記液体ごとの飛翔速度に基づいて、前記噴射部ごとに前記圧電素子への印加電圧を個別的に変化させる制御を行う電圧設定部と、を備えたこと、を特徴とする。
【０００９】
この液体噴射装置によれば、圧電素子の圧電特性がばらついていたとしても、液体の飛翔速度に応じて印加電圧を噴射部ごとに個別的に変化させているため、液体の飛翔速度を均一にさせることができ、基板上に同時に液体を着弾させることができるようになる。
【００１０】
本発明の請求項２の液体噴射装置は、請求項１記載の液体噴射装置において、１つの噴射部から噴射された飛翔中の液体が少なくとも２個は含まれるような画像を撮影する撮影部を備え、前記速度測定部は、前記撮影部が撮影した画像に含まれる２個の液体間の距離に基づいて前記液体の速度を算出すること、を特徴とする。
【００１１】
この液体噴射装置によれば、飛翔中の液体が２個以上含まれるような画像を取得している。噴射部からは基板の搬送速度に同期したタイミングで液体を噴射しているため、液体を噴射するピッチ時間は一定である。そして、飛翔中の２個の液体の距離とピッチ時間とに基づいて、液体の飛翔速度を算出できるようになる。
【００１２】
本発明の請求項３の液体噴射装置は、請求項２記載の液体噴射装置において、前記画像に含まれる液体を表示する液体表示画面と、噴射部ごとの圧電素子への印加電圧を表示する電圧設定画面と、を表示するための画面部と、この画面部に表示される内容を操作するための入力部と、を備え、前記液体表示画面は、前記入力部の操作により各液体のうちから１つの液体を選択可能になっており、また前記電圧設定画面は、前記入力部の操作により噴射部ごとに印加電圧を変更することが可能になっており、前記液体表示画面に表示される各液体のうち１つの液体が選択されたときには、前記電圧設定画面に表示される各噴射部のうち、選択された液体に対応する噴射部の印加電圧が選択されること、を特徴とする。
【００１３】
この液体噴射装置によれば、液体表示画面に表示される各噴射部のうち１つの噴射部から噴射した液体の間隔が異常であると認識した場合に、液体表示画面上で噴射部を選択すれば、電圧設定画面に表示される多数の噴射部のうち１つの噴射部が自動的に選択されるようになる。このため、異常を認識した噴射部の圧電素子の印加電圧が自動的に特定され、簡単に印加電圧を変更することができるようになる。
【００１４】
本発明の請求項４の液体噴射装置は、請求項３記載の液体噴射装置において、前記電圧設定画面は、前記噴射部ごとに前記印加電圧をグラフで表示するグラフ表示部を備えており、このグラフ表示部のグラフを伸縮操作することにより印加電圧を変更することが可能になっていること、を特徴とする。
【００１５】
この液体噴射装置によれば、印加電圧をグラフ表示にしていることで、操作者は印加電圧をどの程度修正すればよいかを直感的に把握できるようになる。従って、簡単に印加電圧の修正を行うことができるようになる。
【００１６】
本発明の請求項５の液体噴射装置は、請求項４記載の液体噴射装置において、前記電圧グラフ表示部の各グラフのうち、印加電圧の最大値と最小値との差に応じて、グラフ表示の分解能が変更されること、を特徴とする。
【００１７】
この液体噴射装置によれば、各グラフの最大値と最小値との差に応じて分解能が変更されるため、グラフ表示の分解能を最適にすることができるようになる。
【００１８】
本発明の請求項６のフラットパネルディスプレイの製造装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項７のフラットパネルディスプレイは、請求項６記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたこと、を特徴とする。
【００１９】
噴射ヘッドとしてスペーサビーズを混在させたインクを噴射ヘッドとして用いたときには、フラットパネルディスプレイを製造する製造装置に液体噴射装置を適用することができる。この場合の液体は、ブラックマトリクス領域に分散配置させるスペーサビーズを混在させたインクとなる。フラットパネルディスプレイとしては、他に、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等を適用することができる。
【００２０】
本発明の請求項８の太陽電池パネルの製造装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項９の太陽電池パネルの製造装置は、請求項８記載の太陽電池パネルの製造装置により製造されたことを特徴とする。
【００２１】
噴射ヘッドとして金属粒子等を混在させた液体を噴射する噴射ヘッドとして用いたときには、太陽電池パネルを製造する製造装置に液体噴射装置を適用することができる。太陽電池パネルは、パネルセル内の発電電気を外部へ取り出すための金属配線や金属膜、太陽光を電気に変換するためのシリコン膜、ＩＴＯ（透明導電膜）等をガラス基板上に形成する。このときに、ナノ単位の金属粒子を液体に混在させて、噴射ヘッドから液体を噴射させて、ガラス基板上に金属膜の形成や金属配線の描画等を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、液体の飛翔速度を測定して、この飛翔速度に基づいて圧電素子の印加電圧を個別的に変化させている。これにより、圧電素子の圧電特性にばらつきが生じていたとしても、印加電圧を個別的に変化させることで、液体の速度を均一にさせることができ、基板への着弾タイミングを同時にさせることができるようになる。従って、着弾精度の向上を図ることができ、歩留まりの向上を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下においては、フラットパネルディスプレイの１つである液晶ディスプレイの製造装置を例示して、ヘッドクリーニング装置を説明したものである。従って、噴射ヘッドはインクジェットヘッドとして、液体はインクとして、液体中の粒子はスペーサビーズとして説明しているが、これに限定されない。例えば、太陽電池パネルの製造装置に適用する場合には、液体中に混在される粒子はナノ単位の金属粒子となる。
【００２４】
図１において、基板１はガラス等の透明性の薄板である。基板１としては、ＴＦＴ回路が形成されたＴＦＴ基板やカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板を適用することができるが、ここでは、基板１はカラーフィルタ基板であるものとして説明する。基板１は、主に画素領域２とブラックマトリクス領域３とを有している。画素領域２はＲＧＢの各色の画素を構成する画素領域であり、画素領域２の間はブラックマトリクス領域３により区画形成されている。ブラックマトリクス領域３にはスペーサ４が格子状に均一に分散配置され、スペーサ４によりカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とが接合されたときに、所定間隙となるセルギャップを形成する。そして、スペーサ４により形成される両基板の間の隙間に液晶を封入することにより液晶パネルが形成される。スペーサ４は、カラーフィルタ基板側だけではなく、ＴＦＴ基板側に形成するものであってもよい。
【００２５】
図２にインク散布装置１０の概要を示す。インク散布装置１０は、ベース１１の上に設置されており、搬送テーブル２０とリニアモータ手段２１とＸ軸ガイド２２とガントリ２３とインクジェット機構２４とを主に有している。インクジェット機構２４は、ヘッドブロック２５とヘッドスライド機構２６とヘッド上下機構２７とヘッドシフト機構２８とヘッド回転機構２９とを備えて概略構成している。また、ヘッドブロック２５には４つのインクジェットヘッド３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ（総称してインクジェットヘッド３０とする）を装着している。
【００２６】
基板１は搬送テーブル２０に搭載されて、真空吸着手段等で固定的に保持されている。搬送テーブル２０は、リニアモータ手段２１により駆動されて、ガイドレールであるＸ軸ガイド２２に沿って図中のＸ方向（基板の搬送方向）に搬送される。リニアモータ手段２１は、固定子２１Ｆと可動子２１Ｍとにより構成される。固定子２１Ｆは、超電導コイルにより構成されており、コイルに流れる電流により磁界を発生させる。固定子２１Ｆは可動子２１Ｍの移動方向、つまり図中のＸ方向に向けて直線的に延在されるように配置している。可動子２１Ｍはエンコーダ付きのモータであり、超電導磁石を搭載している。固定子２１Ｆに発生した磁界と可動子２１Ｍの超電導磁石とにより、可動子２１Ｍが推進されて、固定子２１Ｆに沿って移動する。搬送テーブル２０は間欠送りがされるようにするため、可動子２１Ｍの動作も間欠送りとなる。
【００２７】
ヘッドスライド機構２６は、搬送テーブル２０を跨ぐように門型をしたガントリ２３に装着されており、インクジェット機構２４全体をＹ方向（Ｘ方向に直交する方向）に移動させるものである。ヘッド上下機構２７は、Ｚ方向（基板１に対して近接・離間する上下方向）にヘッドブロック２５を昇降させる機構である。ヘッドシフト機構２８は、Ｘ方向にヘッドブロック２５を微小に移動させる機構であり、ヘッド回転機構２９は、ヘッドブロック２５を任意の角度で回転させる機構である。
【００２８】
ヘッドブロック２５の幅（Ｙ方向の長さ）は、基板１の幅の約半分の長さのものを例示している。近年のフラットパネルディスプレイの製造装置は、大型の基板から複数枚の基板に分割して製品用の基板とするものが用いられるようになってきているため、基板１は大型サイズを適用している。従って、ヘッドブロック２５により基板１にインクを散布するときには、基板１のＹ方向における半分のエリアにインクを散布した後に、残りの半分のエリアにインクを散布する。図２では、ヘッドブロック２５の幅が基板１の約半分のものを示しているが、同じ長さであってもよいし、半分以下の長さであってもよい。
【００２９】
図２において、ベース１１のインク散布装置１０を配置した位置をインク散布エリアＡ１とし、このインク散布エリアＡ１とＹ方向において隣接したエリアをメンテナンスエリアＡ２とする。メンテナンスエリアＡ２は、インクジェットヘッド３０の洗浄等のメンテナンスを行うための領域であり、図示はしていないが、インクジェットヘッド３０を浸漬して洗浄するための洗浄槽等を備えている。このメンテナンスエリアＡ２には、後述する撮影部５０を備えている。ヘッドスライド機構２６がガントリ２３をＹ方向に移動することにより、インクジェット機構２４はインク散布エリアＡ１とメンテナンスエリアＡ２との間を往復移動することが可能になる。
【００３０】
インクジェット機構２４は、制御装置３２に電気的に接続されており、制御装置３２からの指令によりインクジェット機構２４に備えられる各機構の動作制御がされる。また、制御装置３２は、コンピュータ３３に接続されるモニタ３４、マウス３５およびキーボード３６を介して、各種操作を行うことが可能になっている。モニタ３４は画面部を構成し、マウス３５およびキーボード３６が入力部を構成する。
【００３１】
図３および図４を参照して、インクジェットヘッド３０の構成について説明する。インクジェットヘッド３０には多数のノズル４０が１列に配列されており、インクジェットヘッド３０の下面にはインクの噴射口となるノズル孔４５が所定ピッチ間隔で配列されている。インクジェットヘッド３０の各ノズル４０からは、図１に示したスペーサ４が混在されている液体（スペーサインク：単にインクとする）を噴射するようになっており、各ノズル４０から噴射されたインクを基板１に着弾させる。図中では、１つのインクジェットヘッド３０に１６個のノズル４０が配列されているものを示しているが、実際にはさらに多くのノズル４０、例えば１２８個のノズル４０が１つのインクジェットヘッド３０に配列されているものがある。なお、図３では、複数のノズル４０が１列に配列されているものを示しているが、複数列に配列されているものであってもよい。
【００３２】
図４に示すように、各ノズル４０はインクを充填するためのチャンバ４１を備えており、各チャンバ４１の外壁に圧電素子４２を設けている。圧電素子４２は非通電状態では平板状態を維持しているが、電圧の印加により変形を行う素子であり、この変形動作によりチャンバ４１内に充填されるインクに圧力を加えて、ノズル孔４５から噴射するようにしている。各チャンバ４１には、インク供給通路４３が接続されており、このインク供給通路４３はインクを貯蔵する図示しないインクタンクに接続されている。ノズル孔４５からインクが噴射された後には、インク供給通路４３を経由して、新たにインクが充填される。
【００３３】
圧電素子４２に正の電圧を印加すると、図４の二点鎖線Ａのように、圧電素子４２は外向きに変形し、これによりチャンバ４１の容積は拡張し、拡張した容積分のインクがインク供給通路４３を経由して吸い込まれるようになる。その後、圧電素子４２に負の電圧を印加すると、同図の一点鎖線Ｂのように、圧電素子４２は内向きに変形する。これにより、チャンバ４１の容積が減少し、インクに加圧力が作用してノズル孔４５からインクが液滴として噴射されるようになる。
【００３４】
従って、インクを勢い良く噴射するためには、大きな印加電圧の差を与えるようにする。大きな印加電圧が与えられると、圧電素子４２に与えられる電圧が瞬間的に大きく変化する。例えば、印加電圧４２に正の電圧が与えられている状態から負の電圧に切り替えるようにすると、瞬間的に大きな電圧の差が印加されることになる。圧電素子４２に対する印加電圧を瞬間的に大きく変化させると（つまり、ある時刻における圧電素子４２の電圧の変化量を大きくすると）、圧電素子４２は急速に且つ大きく変形するようになる。これにより、チャンバ４１内部のインクに高い圧力が作用するようになり、ノズル４５から勢い良くインクが噴射する。一方、小さな印加電圧しか与えられない場合には、圧電素子４２の変形量が少ないため、チャンバ４１内部のインクにそれほど高い圧力は作用しない。このため、インクはそれほど勢い良く噴射されない。つまり、インク噴射時の印加電圧によって、チャンバ４１内部に作用する圧力が変化し、また噴射されたインクの速度も変化する。
【００３５】
一方、各ノズル４０の圧電素子４２は、電極材料が形成された２枚の電極板で圧電材料を挟んだ構造となっており、圧電材料や電極材料は圧電素子４２ごとに個体差を持っている。電極材料や圧電材料としては、例えば基板に真空蒸着法等により蒸着物質を蒸着した電極薄膜や圧電体膜等を適用することができる。圧電素子４２ごとに個体差を持つため、静電容量が異なることになり、それぞれ異なる圧電特性を持つことになる。従って、各圧電素子４２に同じ電圧を印加したとしても、チャンバ４１内部に充填されているインクに与える圧力もノズル４０ごとにばらつくようになる。このため、ノズル４０から噴射されるインクの速度が不均一になるため、基板１への着弾タイミングにばらつきを生じるようになる。
【００３６】
前述したように、圧電素子４２への印加電圧を制御すれば、インクの速度を変化させることができるようになる。そこで、圧電素子４２の圧電特性によって生じるインクの速度のばらつきを、圧電素子４２の印加電圧をノズル４０ごとに個別的に補正するようにして解消する。以下において、圧電素子４２を駆動するときに与えられる印加電圧は、内向きに変形させる負の印加電圧と外向きに変形させる正の印加電圧とで、正負は逆であるが、同じ値であるものとする。
【００３７】
図５を用いて、撮影部５０について説明する。撮影部５０は、メンテナンスエリアＡ２に配置されており、ＬＥＤ５２とハーフミラー５３とレンズ群５４と反射板５５とカメラ５６と画像信号出力部５７と受け容器５８とを備えて構成している。撮影部５０の各部は一体のユニットとして構成され、ノズル４０と相対位置関係を調整することが可能になっている。
【００３８】
ＬＥＤ５２は、照明光を照射するための光源となるものである。ハーフミラー５３は、ＬＥＤ５２からの光を反射して、光路を９０度変換する部材である。ハーフミラー５３により光路が曲げられた光は、レンズ群５４を介して反射板５５に向かう。反射板５５で反射した光は、レンズ群５４を経由してハーフミラー５３に再び入射する。ハーフミラー５３はＬＥＤ５２からの光を反射して、反射板５５から反射した光を透過するような光学特性を持つ素子を用いる。これにより、反射板５５で反射した光は、ハーフミラー５３をそのまま透過して、カメラ５６に入射する。カメラ５６では、入射した光を画像信号に変換する。カメラ５６には画像信号出力部５７が接続されており、画像信号を電圧設定部６０に出力している。受け容器５８は、ノズル４０から噴射したインクを受ける容器である。
【００３９】
インクジェット機構２４は、処理時においてはインク散布エリアＡ１において、インクジェットヘッド３０を駆動してインク散布処理を行っている。そして、メンテナンスを行うときには、ヘッドスライド機構２６がガントリ２３を移動することにより、インクジェット機構２４はインク散布エリアＡ１からメンテナンスエリアＡ２に移動する。このメンテナンスエリアＡ２において、ノズル４０ごとの印加電圧の個別的設定を行うようにしている。
【００４０】
インクジェット機構２４がメンテナンスエリアＡ２に移動した後に、撮影部５０のレンズ群５４と反射板５５との間の上部位置に、インクジェットヘッド３０の各ノズル４０が位置するように、撮影部５０のユニットを移動して、位置合わせを行う。この位置合わせは、インクジェット機構２４を移動して行うものであってもよい。この位置合わせにより、ノズル４０から噴射されて下方に向けて飛翔しているときのインクの液滴（インク液滴）が撮影部５０の光学系の光路上に位置するため、カメラ５６により飛翔中のインク液滴の画像が撮影される。図５の紙面と直交する方向がＹ方向になり、このＹ方向に１列にノズル４０が配列されているため、カメラ５６には各ノズル４０から噴射されたインク液滴の画像が取得される。そして、インク液滴の飛翔方向（Ｚ方向）において少なくとも２つのインク液滴が撮影されるように（つまり、１つのノズル４０から噴射したインク液滴が少なくとも２つ撮影されるように）、カメラ５６の視野を設定する。
【００４１】
次に、図６を用いて、電圧設定部６０について説明する。電圧設定部６０は、画像信号入力部６１と速度測定部６２と設定電圧算出部６３と電圧設定部６４と電圧駆動部６５と液体表示画面作成部６６と電圧設定画面作成部６７と表示画面制御部６８とを備えて概略構成している。画像信号入力部６１は、画像信号出力５７から出力された画像信号を取り込む入力部である。速度測定部６２は、取り込んだ画像信号に対して画像処理を施して画像データを生成し、この画像データに基づいてインクに与えられる速度を算出する。設定電圧算出部６３は、算出されたインクの飛翔速度に基づいて、ノズル４０ごとに適切な印加電圧を算出する。電圧設定部６４は、設定電圧算出部６３により算出された印加電圧をノズル４０ごとに設定値として保持する。
【００４２】
電圧駆動部６５は、電圧設定部６４に設定されている印加電圧を各ノズル４０の圧電素子４２に対して印加する制御を行う。このため、電圧駆動部６５は、全てのノズル４０（図６では、ノズル４０Ａ〜４０Ｐの１６個のノズル）に対して接続されており、各ノズル４０に対して個別的に印加電圧を駆動している。なお、電圧の印加タイミングは全てのノズル４０で同じである。液体表示画面作成部６６は、速度測定部６２で生成された画像データに基づく画面（後述する液体表示画面７２）を作成する。また、電圧設定画面作成部６７は、ノズル４０ごとに印加電圧を設定することが可能な画面（後述する電圧設定画面７２）を作成する。表示画面制御部６８は、液体表示画面作成部６６および電圧設定画面作成部６７に接続されており、作成された画面をモニタ３４に表示する制御を行う。また、表示画面制御部６８は、キーボード３６およびマウス３５に接続されており、キーボード３６およびマウス３５の操作に応じて画面の表示内容を変更する制御を行う。
【００４３】
電圧設定部６０の動作について説明する。速度測定部６２は、カメラ５６が撮影した画像信号を画像処理して、図７のような画像データを生成する。この画像データは少なくとも各ノズル４０から噴射した飛翔中のインク液滴が含まれているものとし、図７に示した例ではカメラ５６が撮影した画像とほぼ同じである。画像処理の手法としては、パターンマッチングや二値化等の手法により、画像内からインク液滴を抽出するようにしている。画像データには直交２軸（ＹＺ座標系）が形成され、各インク液滴はＹＺ座標系に位置する。ＹＺ座標系のＹ軸は、図２のＹ方向であり、ノズル４０の配列方向と一致する。また、Ｚ軸は、前述したＺ方向であり、インクの飛翔方向と一致する。インクジェットヘッド３０には１列に１６個のノズル４０Ａ〜４０Ｐが配列されているため、噴射されたインク液滴の画像（図中において黒丸で示している）が各ノズル４０の分だけ（１６個）表示されている。図中では、ノズル４０の個数が１６個であるため１６個分を表示しているが、さらに多くの数、例えば１２８個のノズル４０を備えるものであれば、１２８個分のノズルが表示される。そして、インクの飛翔方向において、４つのインク液滴が含まれる画像データとなっている。画像データには、二点鎖線で示しているように、縦横（Ｙ方向とＺ方向）にラインを形成している。縦のライン（ＬＡ〜ＬＰ）が各ノズル４０に対応しており、横のライン（Ｈ１〜Ｈ４）が高さに対応している。
【００４４】
各ノズル４０の圧電素子４２の圧電特性にばらつきがなければ、全てのノズル４０の圧電素子４２に同じ値の電圧を印加することにより、インク液滴は均一な速度で基板１に向かって飛翔する。このときには、図７のように、縦横のラインの交点上に全てのインク液滴が位置するようになる。しかし、前述したように、圧電特性にばらつきがあると、同じ電圧を印加しても、インク液滴の飛翔速度が不均一になり、縦横のラインの交点上に全てのインク液滴が位置しないようになる。図８の例では、ノズル４０Ｄおよびノズル４０Ｇから噴射したインク液滴の速度が、他のインク液滴とは異なっている例を示している。
【００４５】
インク液滴に与えられる速度は、インク液滴の距離に基づいて算出することができる。各ノズル４０からは一定時間ごとに間欠的にインクを噴射しているため、インク液滴が飛翔した距離に要する時間は前記の一定時間になり、距離と時間とを得ることができることから、インク液滴の速度を算出できる。図８の例では、時間Ｔの間に、ノズル４０Ｄおよび４０Ｇを除くノズル４０は距離Ｌ１を、ノズル４０Ｄのインク液滴は距離Ｌ２を、ノズル４０Ｇのインク液滴は距離Ｌ３を進んでいる。ノズル４０Ｄおよび４０Ｇを除くノズル４０から噴射したインク液滴の速度をＶ１、ノズル４０Ｄの速度をＶ２、ノズル４０Ｇの速度をＶ３としたときに、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３とであることから、Ｖ２＜Ｖ１＜Ｖ３の関係が成立する。そして、ノズル４０Ｄおよび４０Ｇを除くノズル４０から噴射されたインク液滴は、縦横のラインの交点上に位置しているため、速度Ｖ１が適正な速度であることを認識する。
【００４６】
次に、設定電圧算出部６３は、速度測定部６２より算出された各ノズル４０の速度を入力して、これらの速度に基づいて、各ノズル４０の圧電素子４２の印加電圧の設定を行う。インクの速度をＶとし、圧電素子４２の印加電圧をＥとしたきに、ＥとＶとの間には「Ｅ＝（Ｖ＋α）／β」の式が成立する。なお、αおよびβは、圧電素子４２の静電容量等に基づく係数である。このときの印加電圧Ｅは、インクの速度Ｖに基づいて算出されるものであり、実際に圧電素子４２に印加される電圧とは異なる場合もある。従って、速度Ｖから算出される印加電圧を仮想印加電圧ＴＥとする。前述したように、速度Ｖ１は適正な速度であり、この速度Ｖ１から算出する仮想印加電圧は適正な印加電圧であり、これを基準印加電圧ＢＥとする（つまり、「ＢＥ＝（Ｖ１＋α）／β」となる）。
【００４７】
一方、速度Ｖ２およびＶ３から算出される仮想印加電圧ＴＥは、基準印加電圧ＢＥとは異なる。速度Ｖ２から算出される仮想印加電圧ＴＥ２は、「ＴＥ２＝（Ｖ２＋α）／β」となり、速度Ｖ３から算出される仮想印加電圧ＴＥ３は、「ＴＥ３＝（Ｖ３＋α）／β」となる。このため、仮想印加電圧ＴＥ２と基準印加電圧ＢＥとの差分が補正量（「ＢＥ−ＴＥ２」）となり、また仮想印加電圧ＴＥ３と基準印加電圧ＢＥとの差分が補正量（「ＢＥ−ＴＥ３」）となる。
【００４８】
ノズル４０Ｄの圧電素子４２に現在設定されている印加電圧をＰＥ２としたときに、この印加電圧ＰＥ２に補正量を加算した電圧が、新たに設定すべき印加電圧ＮＥ２となる。そうすると、「ＮＥ２＝ＰＥ２＋（ＢＥ−ＴＥ２）」となる。また、ノズル４０Ｇについても同様に、圧電素子４２に現在設定されている印加電圧をＰＥ３とし、新たに設定する印加電圧をＮＥ３としたときに、「ＮＥ３＝ＰＥ３＋（ＢＥ−ＴＥ３）」となる。このとき、ＢＥ＞ＴＥ２であるため、ノズル４０Ｄの補正量は正の値になり、現在設定されている印加電圧よりも高い値が設定されるようになる。また、ＢＥ＜ＴＥ３であるため、ノズル４０Ｇの補正量は負の値になり、現在設定されている印加電圧よりも低い値が設定されるようになる。一方、ノズル４０Ｄおよび４０Ｇ以外のノズル４０については、基準印加電圧と仮想印加電圧とが同値であるため、補正量は「０」になり、現在設定されている印加電圧に変更はない。
【００４９】
図６に戻って、設定電圧算出部６３によりノズル４０ごとに算出された最適な設定電圧は電圧設定部６４に出力される。電圧駆動部６５は、電圧設定部６４にノズル４０ごとに設定されている印加電圧に基づいて、各ノズル４０の圧電素子４２の駆動を行う。前述したように、ノズル４０Ｄは印加電圧ＮＥ２で、ノズル４０Ｇは印加電圧ＮＥ３で、その他のノズル４０は現在の設定電圧ＰＥで、圧電素子４２の駆動を行う。従って、ノズル４０Ｄおよび４０Ｇは、インクに与える速度がＶ１となるように印加電圧が補正される。このため、圧電素子４２の特性にばらつきがあったとしても、インクの速度が均一になるように、ノズル４０ごとに最適な印加電圧が設定される。これにより、インクの速度にばらつきがなくなり、基板１に同時にインクを着弾させることができるようになる。インクの速度は、実際に各ノズル４０からインクを噴射させて、画像処理を行って算出しているため、ノズル４０の状態をリアルタイムに反映していることになる。以上により、基板１に対するインクの着弾精度を向上させることができ、歩留まりの向上を大幅に達成することができるようになる。
【００５０】
次に、手動による印加電圧の変更について説明する。前述したように、速度測定部６２および設定電圧算出部６３により、ノズル４０ごとに最適な印加電圧が算出され、算出された印加電圧を設定値として、自動的に電圧駆動部６５が圧電素子４２を駆動している。従って、自動的に印加電圧の設定を行っているが、印加電圧の設定値が不適切な場合もある。例えば、図９に示すように、ノズル４０Ｊの縦のライン上にノイズ成分が含まれており、これをインク液滴として認識したときに、インク液滴とノイズ成分との間の距離Ｌ４は非常に短いものとなる。そして、この距離Ｌ４に基づく速度Ｖ４は非常に低速なものとして算出され、この速度に応じた印加電圧を自動的に設定するため、ノズル４０Ｊには非常に高い印加電圧の補正量が与えられる。このため、ノズル４０Ｊの設定電圧は非常に高いものになり、この設定電圧は不適切なものになる。
【００５１】
そこで、自動的に印加電圧の設定を行った後に、再度各ノズル４０からインクを噴射させて、適切な設定であるか否かの確認を行うようにする。この確認作業は、手動で行うようにする。自動的に確認作業を行ったとしても、画像処理を行うときに再びノイズ成分を誤認識する可能性があり、手動による確認作業が確実なためである。
【００５２】
図１０は、手動により設定を行うときにモニタ３４に表示される、液体表示画面７１と電圧設定画面７２との２つの画面を表しているものである。液体表示画面７１は、速度測定部６２が画像処理を施した画像データとほぼ同様の情報を含む画面であり、少なくともインク液滴を含む画面である。図１０の例では、インク液滴と縦横のラインとノズル４０（図中ではＡ〜Ｐで示している）とを表示している画面である。この液体表示画面７１は、液体表示画面作成部６６が速度測定部６２の画像データに基づいて画面レイアウトを作成して表示画面制御部６８からモニタ３４に表示される。電圧設定画面７２は、ノズル４０ごとに設定されている印加電圧を数値で表示した領域（数値表示領域７３）と棒グラフで表示した領域（グラフ表示領域７４）との２つの領域を有する画面である。電圧設定画面７２は、電圧設定部６４にノズル４０ごとに設定されている印加電圧に基づいて、画面レイアウトを作成して表示画面制御部６８からモニタ３４に表示される。
【００５３】
液体表示画面７１のインク液滴は、マウス３５（またはキーボード３６）を操作して選択可能になっている。このインク液滴を選択することにより、選択したインク液滴に対応するノズル４０が特定される。図１０の例では、縦のラインＬＡ〜ＬＰを選択することもでき、その上部にあるノズル４０の画像を選択することも可能になっている。これらを選択することによっても、ノズル４０の特定が行われる。また、電圧設定画面７２の数値表示領域７３に表示されている各ノズル４０の数値は、キーボード３６（またはマウス３５）により編集が可能になっている。そして、グラフ表示領域７４の棒グラフは、マウス３５（またはキーボード３６）により伸縮自在に編集が可能になっている。数値表示領域７３とグラフ表示領域７４とは連動しており、数値表示領域７３の何れかの数値を編集すると、自動的にグラフ表示領域７４の対応する棒グラフが伸縮し、またグラフ表示領域７４の何れかの棒グラフを伸縮すると、数値表示領域７３の対応する数値が自動的に変更される。
【００５４】
操作者は、モニタ３４に表示されている液体表示画面７１のうち、ノズル４０Ｊのインク液滴間の距離が非常に短いことを視認する。操作者が容易にインク液滴を認識できるように、例えばインク液滴に鮮明な色彩による表示をするものであってもよい。そして、インク液滴、縦のラインまたはノズル４０Ｊの画像をマウス３５の操作により選択すると、表示画面制御部６８は、電圧設定画面７２の数値表示領域７３およびグラフ表示領域７４のノズル４０Ｊの数値および棒グラフが選択されるように制御する。これにより、手動で設定する対象となるノズル４０Ｊが自動的に特定された状態になる。この自動的に特定する方式としては、数値表示領域７３の数値にカーソルが移動することや、棒グラフにマウス３５のポインタが移動すること等が考えられる。そして、操作者は、特定された数値表示領域７３の数値を変更し、または棒グラフを伸縮させることで、印加電圧を適切な値に手動で設定できるようになる。
【００５５】
ここで、手動で再設定する印加電圧が複数存在する場合において、１つの印加電圧の設定を電圧設定画面７２で行った後に、別の印加電圧の設定を行うためには、液体表示画面７１から対象となるノズル４０を選択して、再び電圧設定画面７２で設定を行う。しかし、設定を行うのは電圧設定画面７２であり、この中から対象となる印加電圧を特定できれば、液体表示画面７１に切り替える必要はない。電圧設定画面７２のうち、数値表示領域７３は横一列に印加電圧の数値を表示しているため、この中から対象となる印加電圧を特定することは難しい。特に、ノズル４０が多数（例えば、１２８個）配列されている場合には、対象となる印加電圧を特定することは極めて困難である。一方、グラフ表示領域７４では設定電圧が異常な場合には、対象となる棒グラフが他のものよりも極端に突出しているか、窪んでいるような状態になっているため、容易に対象となる棒グラフを特定することが可能になる。この点において、視認性に優れているため、棒グラフによる表示が望ましい。
【００５６】
また、図１０のグラフ表示領域７４の棒グラフの表示範囲は、表示画面制御部６８により、各圧電素子４２の印加電圧の最大値および最小値によって自動的に変更するようになっている。印加電圧の最大値と最小値との差分が小さければ、棒グラフの表示の分解能は細かくなり、各圧電素子４２への印加電圧の細かいばらつき量を認識することが可能になる。一方、印加電圧の最大値と最小値との差分が大きければ、棒グラフの表示の分解能は粗くなり、印加電圧の設定値が他のノズル４０よりも突出しているノズルを容易に把握することが可能になる。
【００５７】
以上の実施形態では、ノズル４０からインクを下方に向けて噴射し、飛翔中のインク液滴の画像を取得して、画像処理を行うことにより、インクの速度を算出しているが、他の方式によりインクの速度を求めるものであってもよい。例えば、一定速度で水平方向に移動するシートの上部に各ノズル４０を配置し、移動中のシートに向けて各ノズル４０からインクを噴射する。このシートに着弾したインクの軌跡を、例えば画像処理を行うことにより測定する。各ノズル４０とシートとの距離は一定であり、またシートの移動速度も一定であるため、シートに着弾したインクの軌跡を測定することにより、インクの速度を求めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】スペーサが散布される基板の構成説明図である。
【図２】インク散布ステージの全体構成を示す外観図である。
【図３】インクジェットヘッドの先端部を示す構成説明図である。
【図４】インクジェットヘッドを構成するノズルの断面図である。
【図５】速度測定部の構成を示すブロック図である。
【図６】電圧設定部の構成を示すブロック図である。
【図７】インクを含む画像データの一例を示す図である。
【図８】インクを含む画像データの他の例を示す図である。
【図９】インクを含む画像データの他の例を示す図である。
【図１０】液体表示画面と電圧設定画面との一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    基板                １０    インク散布装置
３５    マウス                ３６    キーボード
４１    チャンバ            ４２    圧電素子
５０    撮影部                ５６    カメラ
６０    電圧設定部            ６２    速度測定部
６３    設定電圧算出部        ６４    電圧設定部
６５    電圧駆動部            ６６    液体表示画面作成部
６７    電圧設定画面作成部        ６８    表示画面制御部
７１    液体表示画面            ７２    電圧設定画面
７３    数値表示領域            ７４    グラフ表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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