(57)【要約】      （修正有）【課題】液体吐出ヘッドに複数配置されたノズルどうしの吐出量のバラツキを正確に評価できる液体吐出ヘッドの評価方法を提供する。【解決手段】まず、描画する画素のサイズに応じて、移動平均の算出に使用するデータ数ｎを決定する。次に、前記データ数ｎを用いて、各ノズルの吐出量を移動平均により算出し、各ノズルの吐出量に基づき、それぞれの液体吐出ヘッドにおける一方向に配列された複数のノズル間での吐出量の変動を求める。【選択図】図４
2010240504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配列された複数のノズルを有する液体吐出ヘッドをキャリッジに搭載する際に、前記液体吐出ヘッドの描画特性を評価する液体吐出ヘッドの評価方法であって、
描画する画素のサイズに応じて、移動平均の算出に使用するデータ数ｎを決定するＡステップと、
前記データ数ｎを用いて、各ノズルの吐出量を移動平均により算出するＢステップと、
算出された各ノズルの吐出量に基づき、それぞれの液体吐出ヘッドにおける一方向に配列された複数のノズル間での吐出量の変動を求めるＣステップと、
を少なくとも備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドの評価方法。
【請求項２】
前記Ａステップにおいて、１画素を描画するノズルのピッチ数Ｎに対して、前記移動平均の算出に使用するデータ数ｎを、ｎ≦Ｎ（但し、ｎ，Ｎは２以上の整数）としたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの評価方法。
【請求項３】
前記Ｃステップにおいて、一方向に配列された複数のノズルのうち、両端部付近に配列されたノズルの吐出量の変動を選択的に求めることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの評価方法。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項記載の液体吐出ヘッドの評価方法を用いて、液体吐出装置を製造する液体吐出装置の製造方法であって、
各ノズルの吐出量の変動が、所定の許容変動量に収まる液体吐出ヘッドどうしを組み合わせてキャリッジに搭載することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの評価方法、およびこれを用いた液体吐出装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の微小ノズルを備えた液体吐出ヘッドを用いて、機能性材料を含む液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、カラーフィルタの製造が挙げられる。
【０００３】
こうした液体吐出ヘッドを用いたカラーフィルタの製造にあたっては、高品質なカラーフィルタを得るために、ノズルから吐出される液体の量（以下、吐出量という）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。
【０００４】
例えば、液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。
【０００５】
従来、複数の液体吐出ヘッドをキャリッジに搭載する際に、それぞれの液体吐出ヘッドの吐出量のバラツキを考慮して、液体吐出ヘッドどうしで吐出量の変動が少なくなるように組み合わせるものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５９７８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１４７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような吐出量のバラツキによる液体の配置量のムラは、複数の液体吐出ヘッドどうしの吐出量のバラツキに起因するもの以外にも、それぞれの液体吐出ヘッドに配列された複数のノズルどうしでの吐出量のバラツキによっても生じる。しかしながら、従来、液体吐出ヘッド内でのノズルどうしの吐出量の変動は管理されておらず、こうしたノズルどうしの吐出量の変動に起因する液体の配置量のムラを抑制することが求められている。
【０００８】
本発明にかかるいくつかの態様は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドに複数配置されたノズルどうしの吐出量のバラツキを正確に評価できる液体吐出ヘッドの評価方法を提供する。
【０００９】
また、この液体吐出ヘッドの評価方法を用いて、吐出量のバラツキを最小限に抑え、優れた描画特性を備えた液体吐出装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような液体吐出ヘッドの評価方法、液体吐出装置の製造方法を提供した。
すなわち、本発明の液体吐出ヘッドの評価方法は、一方向に配列された複数のノズルを有する液体吐出ヘッドをキャリッジに搭載する際に、前記液体吐出ヘッドの描画特性を評価する液体吐出ヘッドの評価方法であって、
描画する画素のサイズに応じて、移動平均の算出に使用するデータ数ｎを決定するＡステップと、前記データ数ｎを用いて、各ノズルの吐出量を移動平均により算出するＢステップと、算出された各ノズルの吐出量に基づき、それぞれの液体吐出ヘッドにおける一方向に配列された複数のノズル間での吐出量の変動を求めるＣステップと、前記Ｃステップの結果と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記Ａステップにおいて、１画素を描画するノズルのピッチ数Ｎに対して、前記移動平均の算出に使用するデータ数ｎを、ｎ≦Ｎ（但し、ｎ，Ｎは２以上の整数）とするのが好ましい。
また、前記Ｃステップにおいて、一方向に配列された複数のノズルのうち、両端部付近に配列されたノズルの吐出量の変動を選択的に求めることが好ましい。
【００１２】
本発明の液体吐出装置の製造方法は、前記液体吐出ヘッドの評価方法を用いて、液体吐出装置を製造する液体吐出装置の製造方法であって、
各ノズルの吐出量の変動が、所定の許容変動量に収まる液体吐出ヘッドどうしを組み合わせてキャリッジに搭載することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液体吐出装置の要部構成を示す斜視図である。
【図２】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】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４】液体吐出ヘッドの評価方法を示すフローチャートである。
【図５】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６】ノズル毎の吐出量の分布を示すグラフである。
【図７】本発明例と比較例の吐出量の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の液体吐出ヘッドの評価方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１５】
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係る評価方法の対象物である液体吐出ヘッド、およびこれを搭載した液体吐出装置の構成、動作の概要ついて説明する。
図１は、液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複数の液体吐出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の一例を示す平面図である。
【００１６】
図１に示す液体吐出装置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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、複数の液体吐出ヘッド（以下、単にヘッドと称する）１１，１２（図２参照）を備えるヘッドユニット１０と、ヘッド１１，１２に液体を供給するための液体供給機構（図示せず）とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、ヘッドユニット１０は、液体をノズルｎから吐出する複数、例えば２つのヘッド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、例えば、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。
【００２０】
ヘッド１１，１２における複数（例えば、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。
【００２１】
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、キャビティと称する）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（図示略）が配設されている。この圧電素子に電気信号（駆動信号）を供給し、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（液体）を吐出させることが可能となっている。
【００２２】
ここで、液体吐出装置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（本実施形態では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。
【００２３】
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への液体の配置は、区画領域５０に掛かり得るノズルｎからの液体の吐出によって行われることになる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、対応する圧電素子への駆動信号の供給のスイッチングによって行われる。
【００２６】
なお、液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。
【００２７】
図４は、本発明の液体吐出ヘッドの評価方法を示すフローチャートである。
液体吐出装置２００を製造する際に、上述したような、複数のノズルｎをキャリッジ２０９に搭載する工程では、搭載に先立って、それぞれの液体吐出ヘッドを以下の評価方法によって評価する。
まず、描画する画素のサイズに応じて、移動平均の算出に使用するデータ数ｎを決定する（Ａステップ：Ｓ１）。移動平均の算出に使用するデータ数ｎの取り方については、一方向に配列された複数のノズル（ノズル列という）のうち、対象となるノズルｎｎと、この対象となるノズルｎｎを挟んだ両側のノズル、すなわち、対象となるノズルｎｎを挟んだ一方側のノズルｎｎ−１，ｎｎ−２，．．．と、対象となるノズルｎｎを挟んだ他方側のノズルｎｎ＋１，ｎｎ＋２，．．．とを、移動平均の算出に使用するデータの数に応じて順に選択すればよい。また、対象となるノズルｎｎを挟んだ両側のノズルについては、同数個のデータを取ることが好ましく、基本的に対象となるノズルｎｎを含む奇数個のデータを取ることが好ましい。
【００２８】
例えば、移動平均の算出に使用するデータ数をｎ＝３とした場合は、対象となるノズルｎｎと、その両隣にあるノズルｎｎ−１，ｎｎ＋１とのデータを選択し、これらノズルｎｎ，ｎｎ−１，ｎｎ＋１の吐出量の平均値から、当該対象となるノズルｎｎの移動平均を求めることができる。
【００２９】
また、ノズル列の両端にあるノズルのうち、その一端側のノズルの移動平均については、当該一端側のノズルｎｎと、その隣りにあるノズルｎｎ＋１との平均値から求めればよく、その他端側のノズルの移動平均については、当該他端のノズルｎｎと、その隣りにあるノズルｎｎ−１との平均値から移動平均を求めればよい。
【００３０】
若しくは、一端側のノズルの移動平均については、当該一端側のノズルｎｎと、その隣りにあるノズルｎｎ＋１とのデータから、仮想したノズルｎｎ−１のデータを線形補完し、この仮想したノズルｎｎ−１と、当該一端側のノズルｎｎと、その隣りにあるノズルｎｎ＋１との平均値から求めてもよい。同様に、他端側のノズルの移動平均については、当該他端側のノズルｎｎと、その隣りにあるノズルｎｎ−１とのデータから、仮想したノズルｎｎ＋１のデータを線形補完し、この仮想したノズルｎｎ＋１と、当該他端側のノズルｎｎと、その隣りにあるノズルｎｎ−１との平均値から求めてもよい。
【００３１】
また、移動平均の算出に使用するデータ数ｎは、被吐出物上に所定の間隔で区画された区画領域に対応するノズルのピッチ数Ｎ１に対して、ｎ≦Ｎ１とする、若しくは、当該区画領域に適合するノズル数Ｎ２に対して、ｎ≦Ｎ２とする（但し、ｎ，Ｎ１，Ｎ２は２以上の整数）ことが好ましい。
【００３２】
このように、データ数ｎを用いて、各ノズルｎの吐出量を、移動平均により算出する（Ｂステップ：Ｓ２）。  例えば図５に示すように、基板上に所定の間隔で区画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への液体の配置は、区画領域５０に掛かり得るノズルからの液体の吐出によって行われる。なお、図４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。
【００３３】
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ものの（Ｘスキャン目，Ｙスキャン目参照。）、区画領域５０Ａに対応するノズルのピッチ数Ｎ１は５個であり、区画領域５０Ａに適合するノズル数（吐出ノズルの数）Ｎ２は３個（場合によって４個）である。したがって、移動平均の算出に使用するデータ数ｎは３〜５個に設定すればよい。
【００３４】
また、機種の異なる区画領域５０Ｂ（機種２）に液体を配置する場合、区画領域５０Ｂに対応するノズルのピッチ数Ｎ１は４個であり、区画領域５０Ｂに適合するノズル数（吐出ノズルの数）Ｎ２は２個（場合によって３個）である。したがって、移動平均の算出に使用するデータ数ｎは２〜４個に設定すればよい。
【００３５】
例えば、移動平均による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６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、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。
【００３６】
次に、算出された各ノズルの吐出量に基づき、それぞれの液体吐出ヘッドにおける一方向に配列された複数のノズル間での吐出量の変動を求める（Ｃステップ：Ｓ３）。こうして得られた各ノズルの吐出量の変動に基づいて、この吐出量の変動が、所定の許容変動量に収まる液体吐出ヘッドどうしを組み合わせてキャリッジに搭載する。
【００３７】
図７（ａ）は、本発明の液体吐出ヘッドの評価方法を用いないで製造した液体吐出装置における各ノズルの吐出量の分布を示すグラフである（比較例）。また、図７（ｂ）は、本発明の液体吐出ヘッドの評価方法を用いて製造した液体吐出装置における各ノズルの吐出量の分布を示すグラフである（本発明例）。なお、図７（ａ），（ｂ）にグラフのうち、細線は、各ノズルの吐出量のデータを示し、太線は、各ノズルの移動平均による吐出量を示し、破線は、各ノズルの吐出量の平均値（６次近似）を示す。また、移動平均の算出に使用したデータ数はｎ＝７である。
【００３８】
図７（ａ）に示すように、本発明の本発明の液体吐出ヘッドの評価方法を用いないで製造した液体吐出装置は、各ノズルの吐出量の平均値にアーチ状のうねりが生じてしまい、吐出量のバラツキが生じていることがわかる。
これに対して、図７（ｂ）に示すように、本発明の液体吐出ヘッドの評価方法を用いて製造した液体吐出装置は、各ノズルの吐出量の平均値が均一化しており、上述したうねりも解消し、吐出量のバラツキは低く抑えられている。
【００３９】
本発明は上述の実施形態に限定されない。
例えば、本発明に係る液体吐出ヘッドを利用した液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。
【符号の説明】
【００４０】
１１，１２…ヘッド（液体吐出ヘッド）、２００…液体吐出装置、ｎ…ノズル。
【図１】
2010240504.tif 000003
【図２】
2010240504.tif 000004
【図３】
2010240504.tif 000005
【図４】
2010240504.tif 000006
【図５】
2010240504.tif 000007
【図６】
2010240504.tif 000008
【図７】
2010240504.tif 000009