(57)【要約】【課題】機構の簡略化を図りつつ、インク噴射に追従してリアルタイムにインクの噴射状態の検査を行うことを目的とする。【解決手段】先端に液体のノズル孔４０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、電圧の印加により変形動作することによりチャンバ４１に充填されたインクを加圧して、ノズル孔４０からインクを噴射させる圧電素子４２と、を有し、圧電素子４２に対する電圧印加の後に、チャンバ４１内の容積変化によって圧電素子４２に与えられる圧力から変換された電圧を検出して、検出結果に基づいて、ノズルからのインクの噴射状態の良否を検査する検査部５０を設けている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、電圧の印加により変形動作することにより前記チャンバに充填された液体を加圧して、前記噴射口から液体を噴射させる圧電素子と、を有し、
前記圧電素子に対する電圧印加の後に、前記チャンバ内の容積変化によって前記圧電素子に与えられる圧力から変換された電圧を検出して、検出結果に基づいて、前記液体の噴射状態の良否を検査する検査部を設けたこと、を特徴とする噴射状態検査装置。
【請求項２】
基板を搭載した搬送テーブルを移動している間に、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、前記移動のタイミングに合わせて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、電圧の印加により変形動作することにより前記チャンバに充填された液体を加圧して、前記噴射口から液体を噴射させる圧電素子と、を有し、
前記圧電素子に対する電圧印加の後に、前記チャンバ内の液体の圧力変動によって前記圧電素子に与えられる圧力から変換された電圧を検出して、検出結果に基づいて、前記噴射部からの液体の噴射状態の良否を検査する検査部を設けたこと、を特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
前記検査部は、
前記圧電素子に接続され、この圧電素子から出力される電圧をデジタルの波形データに変換する波形データ生成部と、
前記液体が適正に噴射された場合における前記電圧のデジタルの波形データを記憶する記憶部と、
前記波形データ生成部に入力された波形データと前記記憶部が記憶している波形データとを比較して、前記噴射部からの液体の噴射状態の良否を判定する判定部と、
を備えていること、を特徴とする請求項２記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記検査部が、前記噴射部からの液体の噴射状態が不良であると判定したときには、前記圧電素子の駆動を停止すること、を特徴とする請求項２または３記載の液体噴射装置。
【請求項５】
前記圧電素子の駆動パルス信号のカウント数に基づいて、前記圧電素子の駆動を停止したときの前記搬送テーブルの位置情報を記憶する停止位置情報記憶部を備え、
前記噴射部から前記液体の噴射を再開するときには、前記停止位置記憶部に記憶されている位置情報に基づいて、前記圧電素子の駆動を停止した位置にまで前記搬送テーブルを移動させた後に、前記圧電素子の駆動を行うこと、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２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２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、液体の噴射状態を検査する噴射状態検査装置、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限定的に配置される。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。
【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ことにより、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形成されるが、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】
一方で、インクジェットヘッドの各ノズルから噴射されるインクは、スペーサビーズを混在させた粘性の高い液体であるため、噴射した直後のインクがノズルに液膜となって付着し、これが乾燥して固化汚れを形成することがある。各ノズルからは繰り返してインクが噴射されるため、固化汚れにインクが付着して乾燥し、固着した固化汚れが成長して、ノズルの一部または全部を塞ぐようになる。ノズルの一部が塞がれると、ノズルの開口部位に偏りを生じてしまい、これによりインクの噴射方向に変化が生じることになる。また、ノズルの全部が塞がれると、完全にインクを噴射することができない、いわゆる不吐出状態になる。
【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】
【０００６】
インクジェットヘッドのインク噴射状態を良好にするために、定期的にノズルの状態検査が行われ、ノズルの状態が不良である場合には、洗浄等のメンテナンスが行われる。ノズルの状態検査を行うためには、基板上に着弾したインクの画像を撮影して、撮影した画像データを画像処理してインクの着弾精度を求めることにより、ノズルの噴射状態の良否を認識することができる。例えば、前述の特許文献１では、インクジェット手段の直近位置に設けたカメラおよびフラッシュによりインク噴射後の基板の画像を取得して、取得した画像の画像認識を行っている。従って、画像処理によってノズルの状態検査を行うためには、少なくとも基板を撮影するためのカメラと撮影した画像データに基づいて着弾精度の良否を判定するための画像処理手段とを備えなくてはならない。
【０００７】
また、インクは粒径が３０μｍ程度の極めて微小な液滴であり、着弾精度の良否判定を行うためには、高解像度の画像データを取得して画像処理が行われる。そして、カメラは基板上のごく一部の狭小な領域を視野としており、インクジェットヘッドの各ノズルから基板に着弾した各インクの画像を取得するためには、カメラをノズルの配列方向に移動させながら画像の取得を行わなければならない。このため、画像処理によりノズルの状態検査を行うためには、高解像度の複数枚の画像を画像処理しなければならず、しかもカメラを移動させながら画像を取得しなければならないため、検査には多くの時間を要することになる。
【０００８】
近年のフラットパネルディスプレイでは生産効率の向上が要請されており、検査時間をより高速化することが求められている。また、基板上にインクを散布するインク散布処理の時間自体をより短時間に完了するために、インクの間欠噴射のタイミングもより高速化の傾向にある。従って、画像処理による検査では、高速にインクを間欠噴射している間にリアルタイムに噴射状態の検査が行われるのではなく、基板上へのインク散布処理が全て終了した後に、別途に検査を行うようにしている。従って、検査の結果、不良と判定されたときには、既に基板上にはインクが散布された状態になっており、この基板は不良品となり、歩留まりの悪化や処理効率の低下を招くようになる。
【０００９】
そこで、本発明は、機構の簡略化を図りつつ、インク噴射に追従してリアルタイムにインクの噴射状態の検査を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１の噴射状態検査装置は、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、電圧の印加により変形動作することにより前記チャンバに充填された液体を加圧して、前記噴射口から液体を噴射させる圧電素子と、を有し、前記圧電素子に対する電圧印加の後に、前記チャンバ内の容積変化によって前記圧電素子に与えられる圧力から変換された電圧を検出して、検出結果に基づいて、前記液体の噴射状態の良否を検査する検査部を設けたこと、を特徴とする。
【００１１】
この噴射状態検査装置によれば、チャンバ内の容積変化により生じる圧力が電圧に返還され、この電圧を検出して液体の噴射状態の検査を行っているため、画像処理機構を用いる必要がなくなり、機構を大幅に簡略化することができるようになる。また、圧電素子に作用する圧力に基づいて検査を行うことができるため、液体噴射直後の噴射状態の良否をリアルタイムに判定できるようになる。これにより、不吐出または噴射不良と判定されたときに即時に液体噴射を中止するようにすれば、不良品となる基板を低減させることができ、歩留まりの向上および処理効率の高速化を図ることができるようになる。
【００１２】
本発明の請求項２の液体噴射装置は、基板を搭載した搬送テーブルを移動している間に、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、前記移動のタイミングに合わせて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、電圧の印加により変形動作することにより前記チャンバに充填された液体を加圧して、前記噴射口から液体を噴射させる圧電素子と、を有し、前記圧電素子に対する電圧印加の後に、前記チャンバ内の液体の圧力変動によって前記圧電素子に与えられる圧力から変換された電圧を検出して、検出結果に基づいて、前記噴射部からの液体の噴射状態の良否を検査する検査部を設けたこと、を特徴とする。
【００１３】
この液体噴射装置によれば、前述した液体噴射装置を組み込んでいるため、検査機構の簡略化を図りつつ、リアルタイムに噴射状態の検査を行うことができる液体噴射装置を得ることができるようになる。
【００１４】
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、前記検査部は、前記圧電素子に接続され、この圧電素子から出力される電圧をデジタルの波形データに変換する波形データ生成部と、前記液体が適正に噴射された場合における前記電圧のデジタルの波形データを記憶する記憶部と、前記波形データ生成部に入力された波形データと前記記憶部が記憶している波形データとを比較して、前記噴射部からの液体の噴射状態の良否を判定する判定部と、を備えていること、を特徴とする。
【００１５】
この液体噴射装置によれば、入力した電圧の波形データを基準となる波形データと比較して良否判定を行っているため、詳細に良否判定を行うことができるようになる。なお、波形データではなく、入力した電圧を時間で積分して、発生した電圧の総量によって判別するようにしてもよい。
【００１６】
本発明の請求項４の液体噴射装置は、請求項２または３記載の液体噴射装置において、  前記検査部が、前記噴射部からの液体の噴射状態が不良であると判定したときには、前記圧電素子の駆動を停止すること、を特徴とする。
【００１７】
この液体噴射装置によれば、検査結果が不良であるときには、即時に圧電素子の駆動を停止しているため、基板に対して噴射不良状態での液体散布が行われなくなり、不良品となる基板を抑制でき、歩留まりが大幅に向上するようになる。
【００１８】
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、前記圧電素子の駆動パルス信号のカウント数に基づいて、前記圧電素子の駆動を停止したときの前記搬送テーブルの位置情報を記憶する停止位置情報記憶部を備え、前記噴射部から前記液体の噴射を再開するときには、前記停止位置記憶部に記憶されている位置情報に基づいて、前記圧電素子の駆動を停止した位置にまで前記搬送テーブルを移動させた後に、前記圧電素子の駆動を行うこと、を特徴とする。
【００１９】
この液体噴射装置によれば、圧電素子の駆動を停止したときの位置情報を記憶しており、その位置から液体の噴射を再開するようにしている。これにより、検査結果が不良であると判定された場合には、メンテナンスを行って噴射部の噴射状態を良好にした後に停止位置から再開することが可能になるため、処理を続行することができるようになる。
【００２０】
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２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２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。
【００２３】
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】
【００２４】
本発明は、液体噴射直後のチャンバの容積変化によって圧電素子に作用する液体の圧力変動に基づく電圧を検出して、その検出結果により噴射状態の良否判定を行っているため、画像処理を用いる必要がなくなる。このため、機構を大幅に簡略化することができ、処理の高速化を図ることができ、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１において、基板１はガラス等の透明性の薄板ある。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が均一に散布され、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。
【００２７】
図２にインク散布装置１０を備えるインク散布ステージの概略を示す。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。ベース１１には、インク散布装置１０に隣接する位置にインクジェットヘッド３０のメンテナンスを行うためのメンテナンス部１２を設けている。
【００２８】
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、固定レール２１Ｆと可動子２１Ｍとにより構成される。固定レール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。固定レール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。固定レール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、固定レール２１Ｆに沿って移動する。本実施形態では、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。
【００２９】
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。制御装置３２はコンピュータ３３と接続されており、コンピュータ３３を操作することにより、制御装置３２の制御内容を自由に変更することができるようになっている。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。
【００３０】
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。
【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。図３に示すように、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４０が所定ピッチ間隔で多数配列されている。なお、図３ではノズル孔４０が１列に多数配列されている場合を示しているが、ノズル４０は複数列に多数配列されていてもよい。図４に示すように、各ノズル孔４０には、インクを充填するためのチャンバ４１が接続されており、各チャンバ４１の外壁に圧電素子４２が備えられている。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をノズル孔４０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４０からインクが噴射された後には、空になったチャンバ４１に、図示しないインクタンクから、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。
【００３２】
圧電素子４２に負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に正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４０からインクが液滴として噴射されるようになる。
【００３３】
次に、検査部５０について説明する。図５に示す検査部５０は、インクジェットヘッド３０のチャンバ４１ごとに設けている。また、検査部５０は、入力部５１と波形データ生成部５２と基準波形記憶部５３と比較部５４と制御部５５とパルス数記憶部５６とを備えており、インクジェットヘッド３０の噴射状態の良否判定を行っている。同図のドライバ４４は、圧電素子４２を駆動するための駆動回路であり、ドライバ４４から電圧が印加されて、圧電素子４２は変形動作を行う。ドライバ４４は制御装置３２に接続されており、制御装置３２の駆動パルス信号に基づいて圧電素子４２に電圧の印加を行う。ドライバ４４からの電圧印加は出力部４５を介して行われる。
【００３４】
圧電素子４２に圧力が作用したときには、この圧力が電圧に変換される。圧電素子４２は検査部５０の入力部５１に接続されており、圧電素子４２に生じた電圧が入力部５１に入力され、検査部５０が圧電素子４２の電圧を検出できるようになっている。検出した電圧は波形データ生成部５２に入力される。波形データ生成部５２は、入力した電圧を時間軸上の電圧―時間の波形データとして生成する。入力部５１から波形データ生成部５２に入力される電圧はアナログデータであり、波形データ生成部５２では、これをデジタルデータに変換している。
【００３５】
基準波形記憶部５３は、ノズル孔４０から正常にインクの噴射が行われたときに検出される電圧の波形データを記憶しており、これが基準波形となる。比較部５４は、波形データ生成部５２から入力した波形データと基準波形記憶部５３が記憶している波形データとを比較して、その差分を比較している。制御部５５は、検査部５０の各部を制御するためのものである。パルス数記憶部５６は、制御部５５に入力している駆動パルスの数をカウントして記憶する記憶部である。
【００３６】
以上の構成において、インクジェットヘッド３０の噴射状態の検査について説明する。基板１にはマトリクス状に多数のインクを散布していくため、インクジェットヘッド３０の各ノズル孔４０からはインク噴射が繰り返される。インクはスペーサビーズを含む粘性の高い液体であるため、インクの噴射後にノズル孔４０にインク液膜が付着し、これが乾燥して固化汚れを形成する。そして、固化汚れに新たなインクが付着して乾燥することにより、固化汚れが塊となって成長し、ノズル孔４０の一部または全部を塞ぐようになる。従って、固化汚れの成長度合いにより、ノズル孔４０の開口面積が減少し、しかも偏りをもって塞ぐようになると、インクの飛散方向に変化を生じさせて、基板１の所定位置にインクを着弾させることができなくなる。これを噴射不良とする。また、ノズル孔４０の全部を塞ぐようになると、ノズル孔４０からインクを噴射できない、いわゆる不吐出の状態になる。このため、インクジェットヘッド３０の噴射状態の検査を行い、噴射不良または不吐出が生じていれば、インクジェットヘッド３０の状態を良好に戻すメンテナンスを行うようにしている。
【００３７】
本発明では、インクジェットヘッド３０からインクを噴射するごとに噴射状態の検査を行い、噴射不良および不吐出の検出をインク噴射に追従してリアルタイムに行うようにする。
【００３８】
前述したように、圧電素子４２に負の電圧を印加してチャンバ４１を拡張させた後に、正の電圧を印加してチャンバ４１を収縮させて、チャンバ４１に充填されているインクをノズル孔４０から噴射している。このときの、圧電素子４２の駆動波形と圧電素子４２に作用する圧力波形とを図６に示す。同図（ａ）が電圧を印加する駆動波形であり（縦軸が電圧、横軸が時間）、同図（ｂ）が圧電素子４２に作用する圧力波形である（縦軸が圧力、横軸が時間）。時刻Ｔ１において、圧電素子４２に負の電圧を印加すると、圧電素子４２が拡張してインクが吸い込まれ、時刻Ｔ２で圧電素子４２の電圧印加を切り替えることにより、チャンバ４１内のインクがノズル孔４０から外部に向けて噴射される。そして、時刻Ｔ３の時点で圧電素子４２への電圧印加を停止する。時刻Ｔ１〜Ｔ３の間には、チャンバ４１内の容積は大きく拡張・収縮するため、内部の圧力が大きく変動する。このため、時刻Ｔ１〜Ｔ３においては、同図（ｂ）に示すように、圧力波形が大きく変化している。
【００３９】
一方、時刻Ｔ３において、圧電素子４２への電圧印加を停止すると、圧電素子４２は変形前の状態、つまり平板状の状態に復帰する。このとき、チャンバ４１内のインクは外部に噴射されているため、次に噴射されるインクがインク供給通路４３を経由してチャンバ４１内に充填される。従って、減少したインクの量（噴射されたインクの量）に応じて新たにインクがチャンバ４１内に流入するため、流入量に応じてチャンバ４１内に圧力変動が生じる。インクが正常に噴射されれば、チャンバ４１内部から多くのインクが噴射されるため、それに応じて多量のインクがインク供給通路４３から流入するため、比較的大きな圧力変動が生じる。図６（ｂ）において、圧電素子４２への電圧印加を停止した時刻Ｔ３以後も、圧力波形にある程度の変化が生じているのはこのためである。そして、チャンバ４１内にインクが完全に充填された時点で、圧力波形は安定状態に収束する。以上がインクの噴射が正常に行われたときの波形データになり、この波形データは予め基準波形記憶部５３に記憶される。
【００４０】
一方、固着した固化汚れによりノズル孔４０の一部を塞ぐような噴射不良の場合には、適正にインクが噴射されず、チャンバ４１内部の圧力は、正常時とは異なる圧力波形を描くようになる。つまり、ノズル孔４０の一部が塞がれている場合には、時刻Ｔ３以後においても本来噴射されるべきインクがチャンバ４１内に残留し、その分新たなインクがインク供給通路４３を介して流入できなくなる。このため、正常な噴射時に比較して、インクの流入量が減少するため、チャンバ４１内の圧力変動は小幅になり、しかも完全にインクが噴射されるまでには時間を要することから、小幅な変動が時刻Ｔ３以降もしばらく続くような波形を描くようになる。従って、噴射不良の波形データと正常な噴射時の波形データとは異なる波形データとなる。
【００４１】
図５に示すように、圧電素子４２に作用した圧力変動により生じた電圧は、入力部５１を介して波形データ生成部５２に入力される。そして、波形データ生成部５２では、入力された電圧を時間軸上の波形データとして生成しており、比較部５４により正常時の波形データとの比較を行っている。比較部５４では、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ６、つまり圧電素子４２に対して電圧の印加が終了した直後から次の電圧印加までの間の波形データの比較を行っている。このためのタイミング制御を制御部５５から波形データ生成部５２および基準波形記憶部５３に対して行い、比較部５４に対して波形データを出力するようにしている。
【００４２】
比較部５４の波形データの比較の結果、両者の差分が許容誤差範囲を超過している場合には噴射不良が生じていると判定し、許容誤差範囲内であれば噴射状態は良好であると判定する。ノズル孔４０の一部が閉塞されている場合であっても、インクの着弾精度に影響がない程度であれば、噴射不良と判定する必要はなく、許容誤差にある程度の幅を持たせるようにしている。ただし、許容誤差範囲は、実際に噴射不良となるよりも前段階の狭い範囲に設定することが望ましい。これにより、噴射不良になる前に予め余裕を持ってインクジェットヘッドのメンテナンスを行うことができ、基板上には確実に良好な状態でインク散布処理を行うことができるようになるためである。
【００４３】
制御部５５は、比較部５４が噴射不良であると認識したときには、ドライバ４４を制御して、圧電素子４２の駆動を停止する。これにより、噴射不良状態のインクジェットヘッド３０によって基板１に対してインクが噴射されることがなくなる。
【００４４】
次に、不吐出について説明する。ノズル孔４０が固化汚れにより完全に詰まりを起こしている場合には、圧電素子４２は変形動作を行うことができず、チャンバ４１の容積も変化しない。従って、チャンバ４１に新たにインクが充填されることもないため、圧力変動は生じず、圧電素子４２に作用する圧力も変化しない。従って、不吐出の場合には圧力状態が一定となる圧力波形を描くようになり、この波形は正常時の圧力波形とは異なる。比較部５４は、そのことを検出して、ノズル孔４０が不吐出の状態になっていることを認識できる。
【００４５】
以上のようにして、圧電素子４２を駆動した直後に、この圧電素子４２に加わる圧力が電圧に変換され、この電圧を検査部５０により検出することで、インクジェットヘッド３０の各ノズルの噴射状態を検査できるようになる。圧電素子４２の電圧に基づいて検査を行っているため、画像処理機構が必要なくなり、検査機構を大幅に簡略化することができる。また、画像の取得や画像処理を必要としなくなることから、検査時間を大幅に短縮化することができ、高速にインクを基板上に散布する場合でも、インク噴射に追従してリアルタイムに検査を行うことができるようになる。このため、歩留まりの向上や処理の高速化を大幅に達成することができるようになる。
【００４６】
ところで、インクジェットヘッド３０の噴射状態の検査を行った結果、噴射不良または不吐出が生じている場合には、インクジェットヘッド３０のメンテナンスを行うようにしている。このため、検査部５０により噴射不良または不吐出を検出したときには、制御部５５はドライバ４４の駆動を停止する制御を行うと共に、制御部５５から制御装置３２に接続される別途の信号線を介して、制御装置３２に噴射不良または不吐出が検出された旨の信号を出力する。制御装置３２は、この信号が入力されたときには、ヘッドスライド機構２６を駆動させて、インクジェット機構２４をガントリ２３に沿ってメンテナンス部１２に移行させる制御を行う。メンテナンス部１２は、インクジェットヘッド３０の状態を良好にするための機構であり、洗浄等のクリーニングを行う。メンテナンス部１２として、例えば洗浄液が充填された洗浄槽を適用することができる。この洗浄槽にインクジェットヘッド３０を浸漬させて、固化汚れを溶解・剥離することにより、固化汚れを除去し、噴射状態を良好な状態に戻すことができる。メンテナンス部１２では、ヘッド上下機構２７によりヘッドブロック２５を昇降動作させることで、インクジェットヘッド３０を装着したままメンテナンスを行うことができる。メンテナンス終了後には、制御装置３２は、ヘッドスライド機構２６を駆動させて、インクジェット機構２４をＹ方向に移動させて、再びインク散布装置１０に移動させる。これにより、インク散布、検査、メンテナンス、インク散布の動作をスムーズに行うことができるようになる。
【００４７】
再びインク散布処理を開始するときには、インク散布を停止した位置から再開しなければならない。このときには、ガントリ２３と搬送テーブル２０との相対位置関係（Ｘ方向における相対位置関係）がずれていることもあり、再開するときの位置を特定しなければならない。そこで、検査部５０のパルス数記憶部５６に記憶されている駆動パルス信号のカウント数に基づいて、再開位置を特定する。搬送テーブル２０はリニアモータ手段２１により間欠送りがされており、この送りタイミングは、インクジェットヘッド３０からのインクの噴射タイミングに同期している。従って、パルス数記憶部５６に記憶されている駆動パルス信号のカウント数の分だけ、リニアモータ手段２１により搬送テーブル２０を駆動した後にドライバ４４を駆動して、インク散布処理を開始する。つまり、パルス数記憶部５６に記憶されているカウント数の分だけ、搬送テーブル２０を空走させるようにしている。これにより再開位置の特定を行うことができ、パルス数記憶部５６は位置情報を特定する位置情報記憶部として機能する。なお、基板１に対して全てのインク散布処理が終了したときには、パルス数記憶部５６のカウント数をリセットして「０」に戻し、再びインク散布処理を開始するときには、カウント数をインクリメントしていく。
【００４８】
本実施の形態では、検査部５０はノズルごとに設けているが、これを共通化して１つのインクジェットヘッド３０ごと、またはヘッドブロック２５ごとに設けるようにしてもよい。本実施の形態のように検査部５０をノズルごとに設けることで、何れのノズルに噴射不良または不吐出が生じているかを容易に認識することができる。例えば、ノズルごとに洗浄が可能な機構を用いてメンテナンスを行う場合には、対象となるノズルのみを洗浄して、高速にメンテナンス処理を完了することができる。この点において、噴射不良または不吐出を生じたノズルを特定することは重要である。検査部５０を共通化した場合には、噴射不良または不吐出が生じているノズルを特定するために、検出した電圧の波形データの多重化および復号を行うようにする。これによりノズルの特定が可能になるため、検査部５０を個別的に設けなくてもよくなる。
【００４９】
また、検査部５０の波形データ生成部５２では、波形データをデジタルデータとして生成し、比較部５４においてデジタルの波形データ同士を比較するようにしているが、アナログデータのまま比較を行うものであってもよい。そして、波形データの比較ではなく、一定時間内に検出した電圧を積分して総量を算出し、これを比較することにより、噴射不良または不吐出を検出するようにしてもよい。例えば、時刻Ｔ３〜Ｔ４の間に検出する電圧は、正常時の場合と噴射不良または不吐出の場合とでは異なるようになる。従って、単純に一定時間内の電圧の積分値を比較しても認識できるようになる。この場合には、波形データを用いた方法よりも構成を単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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】検査部の構成を示すブロック図である。
【図６】圧電素子に対する電圧の印加タイミングおよび時間−電圧の波形データを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    基板                １０    インク散布装置
２０    搬送テーブル            ２１    リニアモータ手段
３０    インクジェットヘッド        ４０    ノズル孔
４１    チャンバ            ４２    圧電素子
５０    検査部                ５２    波形データ生成部
５３    基準波形記憶部        ５４    比較部
５５    制御部                ５６    パルス数記憶部
【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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