(57)【要約】 【課題】  同時にインクを吐出するノズルの組合せが変動しても、ノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる液滴吐出方法を提供する。【解決手段】  ステップＳ１では、インクジェットヘッド１０のチャンネル毎に、１つのチャンネルのみインクを吐出して測定された吐出量を吐出量データとする。ステップＳ２では、同時にインクを吐出して測定された吐出量と、吐出量データの対応するチャネルの吐出量との差である吐出変化量を求める。ステップＳ３では、求めた吐出変化量を、同時に吐出するチャンネルの位置と対応付けた吐出量補正データとする。ステップＳ４では、吐出量データのうちで選択されたチャンネルの吐出量を、吐出量補正データに基づいて補正し、補正された吐出量を用いて、選択されたチャンネルの吐出条件であるドット数を求める。ステップＳ５では、求めた吐出条件、つまり求めたドット数のインクを吐出して終了する。【選択図】      図４
2006061795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に液滴を付着させるために、複数のノズルから液滴を吐出することができる液滴吐出部を用いて、液滴を吐出する方法において、
前記複数のノズルの中から選択された複数のノズルから同時に液滴を吐出する吐出条件を、前記選択された複数のノズル毎に、１つのノズルからのみ液滴を吐出したときの液滴の液量を所定の吐出量補正データによって補正した液滴の液量に基づいて求め、求めた吐出条件で液滴を吐出することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項２】
前記吐出条件は、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出する液滴数であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出方法。
【請求項３】
前記吐出量補正データは、前記複数のノズルのうちの１つのノズルのみから液滴を吐出したとき吐出される液滴の液量と、前記複数のノズルから同時に液滴を吐出したときの対応するノズルから吐出される液滴の液量との差である吐出変化量を、同時に液滴を吐出する前記複数のノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けたデータであり、
前記選択された複数のノズルの液滴の液量を、ノズルの対応する相対位置の吐出変化量によって補正することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出方法。
【請求項４】
前記液滴吐出部は、吐出すべき液滴を貯えるインク室の容積を、電圧パルスを印加することによって変化させることができ、前記インク室の容積を増大させた後減少させる電圧パルスを印加することによって液滴を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の液滴吐出方法。
【請求項５】
基板上に液滴を付着させるために、複数のノズルから液滴を吐出することができる液滴吐出手段と、
１つのノズルからのみ液滴を吐出したときの液滴の液量を示す吐出量データと前記液量を補正するための所定の吐出量補正データとを記憶する記憶手段と、
前記複数のノズルの中から選択された複数のノズルから同時に液滴を吐出する吐出条件を、前記選択された複数のノズル毎に、前記記憶手段に記憶された吐出量データの液滴の液量を前記記憶手段に記憶された吐出量補正データによって補正した液滴の液量に基づいて求め、求めた吐出条件で液滴を吐出するように前記液滴吐出手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
前記吐出条件は、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出する液滴数であることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記吐出量補正データは、前記記憶手段に記憶された吐出量データの液滴の液量と、前記複数のノズルから同時に液滴を吐出したときの対応するノズルから吐出される液滴の液量との差である吐出変化量を、同時に液滴を吐出する前記複数のノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けたデータであり、
前記制御手段は、前記選択された複数のノズルの液滴の液量を、ノズルの対応する相対位置の吐出変化量によって補正することを特徴とする請求項５または６に記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記液滴吐出手段は、吐出すべき液滴を貯えるインク室の容積を、電圧パルスを印加することによって変化させることができ、前記インク室の容積を増大させた後減少させる電圧パルスを印加することによって液滴を吐出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に液滴を付着させるために、液滴を吐出する液滴吐出方法および液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等の表示装置は、インクジェットヘッドを用いて、基板上にインクを付着させて製造されている。たとえば液晶ディスプレイで用いられるカラーフィルタを製造する場合に、インクジェットヘッドを用いることによって、インクジェットヘッドを一方向に移動させながら、赤、青、および緑の３色のインクを並行して吐出し、基板に着弾させて付着させることができる。インクジェットヘッドを用いる方法は、このように１回のスキャンで３色のインクを吐出して、カラーフィルタのパターンを形成することができる簡便さと、吐出した液滴の着弾位置を１μｍ単位で制御することができる高精度さとを達成可能であり、これらの利点を活かして、カラーフィルタなどを製造することができる。
【０００３】
インクジェットヘッドには、ヒータの発熱によってインクを吐出するサーマルジェット型のインクジェットヘッドがある。このサーマルジェット型のインクジェットヘッドは、インクの吐出をヒータの発熱によって行うため、エネルギー効率が悪く、消費電力が大きいという欠点と、使用することができるインクの溶媒が限定されてしまうという欠点がある。
【０００４】
他のインクジェットヘッドには、チャンネル間の隔壁を形成する圧電材料に電界を印加することによって生じる剪断歪みを利用して、チャンネル内の液圧を変化させて液滴を吐出する剪断モード型のインクジェットヘッドがある。この剪断モード型のインクジェットヘッドは、サーマルジェット型のインクジェットヘッドに比べてエネルギー効率がよく、インクの溶媒を選択することができる自由度も高い（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
図５は、本発明の実施の形態で用いられる剪断モード型のインクジェットヘッド１０の構造の一例を示す図である。図５（ａ）は、インクジェットヘッド１０の断面図であり、インクジェットヘッド１０は、カバープレート１１、圧電材料１２、電極１３、ノイズプレート１６、マニホールド１７、導電性樹脂１８、および外部電極１９を含んで構成される。
【０００６】
圧電材料１２には、インクを貯める複数の溝が形成され、以下この溝のことをインク室あるいはチャンネルという。各インク室は、上部がカバープレート１１、左右と下部とが圧電材料１２、前方がノズル１４を有するノズルプレート１６によって囲まれており、インク室の後方上部が、インクを供給する共通インク室１５に連通している。共通インク室１５は、インクジェットヘッド１０の後方に位置するマニホールド１７に連通しており、マニホールド１７から共通インク室１５にインクが供給される。電極１３は、インク室と隣接するインク室を隔てる隔壁の側面に形成された電極で、導電性樹脂１８を介して外部電極１９に電気的に接続されている。
【０００７】
図５（ｂ）は、ノイズプレート１６側から見たインクジェットヘッド１０の一部を、ノイズプレート１６を除去して示した図である。インク室つまりチャンネルは、上部がカバープレート１１、左右と下部とが圧電材料１２によって囲まれている。それぞれのチャンネル、たとえばチャンネルＣｈＡ、チャンネルＣｈＢ、チャンネルＣｈＣを隔てる圧電材料１２の隔壁の両側面に、電極１３が形成されている。チャンネル間の隔壁の圧電材料１２の上半分と下半分とは、逆方向に分極処理が施されており、隔壁の両側面に形成された電極１３に電位差を与えることによって隔壁が変形する。その変形によってチャンネル内の液圧を変化させ、インク滴２０をノズル１４から吐出することができる。
【０００８】
図６は、インクを吐出するために電極１３に印加する電圧波形を示す図である。図６（ａ）は、インクを吐出させるチャンネルの両側面に形成された電極１３に印加する電圧波形Ｖ１を示す。電圧が時間Ｔ１の間印加されると、そのチャンネルの容積が増大するので、チャンネル内のインク量が増える。図６（ｂ）は、インクを吐出させるチャンネルに隣接するチャンネルの側面のうちインクを吐出させるチャンネル側の側面に形成された電極１３に印加する電圧波形Ｖ２を示す。電圧が時間Ｔ２の間印加されると、インクを吐出させるチャンネルの容積が減少するので、チャンネル内の液圧が上昇し、インクがノズル１４から吐出される。図６（ｃ）は、インクを吐出させるチャンネルの両隔壁のそれぞれの両側面に形成された電極１３間の電位差を示す電圧波形Ｖ１−Ｖ２である。電圧波形Ｖ１および電圧波形Ｖ２の周期は、時間Ｔ１と時間Ｔ２と時間Ｔ３とを加算した時間である。
【０００９】
図７は、図６に示した電圧波形とチャンネル間の隔壁の変形との関係を説明するための図である。図７（ａ）は、チャンネルの隔壁が変形していない状態を示す図であり、どの隔壁も変形していない。図７（ｂ）は、インクを吐出させるチャンネルであるチャンネルＣｈＢの側面に形成された電極１３１と電極１３２に、図６（ａ）に示した第１駆動パルスつまり電圧波形Ｖ１の電圧を印加したときのチャンネルの隔壁の変形の状態を示す図である。チャンネルＣｈＢが膨張、つまりチャンネルＣｈＢの容積が増大するので、共通インク室１５からチャンネルＣｈＢにインクが供給される。
【００１０】
図７（ｃ）は、インクを吐出させるチャンネルであるチャンネルＣｈＢに隣接するチャンネルＣｈＡおよびチャンネルＣｈＣの側面のうちチャンネルＣｈＢ側の側面に形成された電極１３３および電極１３４に第２駆動パルスつまり電圧波形Ｖ２の電圧を印加したときのチャンネルの隔壁の変形の状態を示す図である。チャンネルＣｈＢが収縮、つまりチャンネルＣｈＢの容積が減少するので、チャンネル内の液圧が上昇し、インクがノズル１４から吐出される。
【００１１】
図８は、グループ分けしたチャンネルの隔壁の変形を示す図である。剪断モード型のインクジェットヘッドは、チャンネルの隔壁が隣接するチャンネルと共有される構造の場合、隣接する両方のチャンネルの容積をともに増大または減少するように隔壁を変形することができず、隣接する両方のチャンネルから同時にインクを吐出することはできない。そこで同じグループのチャンネルが隣接しないように、チャンネルを３つ以上のグループに分け、順次各グループを駆動、つまり順次各グループに電圧を印加してインクを吐出する方法が用いられる。
【００１２】
たとえば配列するチャンネルの中から、チャンネルを２つおきに選んだ３つのグループ、Ａグループ、Ｂグループ、およびＣグループに分ける。Ａグループはチャンネル１Ａ，２Ａ，３Ａを含み、Ｂグループはチャンネル１Ｂ，２Ｂ，３Ｂを含み、Ｃグループはチャンネル１Ｃ，２Ｃ，３Ｃを含む。Ｂグループのチャンネルの中から選択されたチャンネル、たとえばチャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂからインクを吐出させる場合について説明する。
【００１３】
図８（ａ）は、チャンネルの隔壁が変形していない状態を示す図であり、どの隔壁も変形していない。図８（ｂ）は、チャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂのそれぞれの両側面の電極に、第１駆動パルスを印加したときの隔壁の変形を示しており、チャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂのそれぞれの両隔壁が、チャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂの容積を増大するように変形している。
【００１４】
図８（ｃ）は、チャンネル２Ｂとチャンネル３Ｂ以外の電極、つまりチャンネル２Ｂとチャンネル３Ｂ以外のＢグループのチャンネル、およびＡグループとＣグループのチャンネルのそれぞれの両側面の電極に、第２駆動パルスを印加したときの隔壁の変形を示している。チャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂのそれぞれの両隔壁が、チャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂの容積を減少し、それぞれのチャンネルからインクを吐出させるように変形している。
【００１５】
インクを吐出させるチャンネル、この例では、チャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂのそれぞれの隔壁の両側面の電極に、図６（ｃ）に示した電圧波形の電位差が与えられる。この電位差によって、これらのチャンネルは、膨張つまりチャンネル内が負圧の状態、膨張状態維持、収縮つまりチャンネル内が正圧の状態、収縮状態維持、および変形のない状態を遷移して、インクを吐出する。
【００１６】
膨張維持時間ＡＰは、膨張状態維持の時間、すなわち膨張している状態を維持する時間であり、第１駆動パルスのパルス幅Ｔ１で決まる。圧力波伝播時間ＡＬは、隔壁の変形によってチャンネル内つまりインク室内に生じる圧力波が、インク室の長手方向、つまり図８に示した各チャンネルの紙面に垂直な方向に、インク室の長さ分伝播する時間である。この圧力波伝播時間ＡＬは、図５（ａ）に示したようにインク室の長さをＬＩ、インク中の音速をａとすると、インク室の長さＬＩをインク中の音速ａで除算することによって求めることができ、ＡＬ＝ＬＩ／ａで表すことができる。
【００１７】
膨張維持時間ＡＰは、圧力波伝播時間ＡＬの１倍〜２倍のときに最も有効に圧力変動を増大することができ、吐出効率を上げることができる。換言すれば、このとき高い吐出速度を得ることができる。したがって、好ましい膨張維持時間ＡＰは、ＡＰ＝ｋ・ＡＬと表すことができる。この係数ｋは、ノズル１４の孔の近傍でのメニスカスの挙動つまりインクの表面が形成する曲面の位置の変動に依存し、通常１〜２程度の値である。たとえばインク室の長さＬＩを１ｍｍ、係数ｋを２としたとき、膨張維持時間ＡＰは、ＡＰ＝２ＡＬから求まり、２μ秒程度となる。第２駆動パルスは、インク室内の圧力波を打ち消すために与えられるパルスで、そのパルス幅Ｔ２は、第１駆動パルスのパルス幅Ｔ１の２倍が最適である。
【００１８】
１滴のインク滴を吐出するために要する時間つまり１液滴吐出周期は、上述したように、時間Ｔ１と時間Ｔ２と時間Ｔ３とを加算した時間である。したがって、時間Ｔ１が膨張維持時間ＡＰ、時間Ｔ２が時間Ｔ１の２倍であるので、時間Ｔ３を時間Ｔ１の半分の時間とすると、１液滴吐出周期は、ＡＰ×（１＋２＋０．５）＝３．５ＡＰである。たとえばインク室の長さＬＩを１ｍｍとしたとき、上述したように膨張維持時間ＡＰは２μ秒程度となり、１液滴吐出周期は、７μ秒程度である。
【００１９】
上述した説明では、Ｂグループのチャンネルの中から選択したチャンネル２Ｂおよびチャンネル３Ｂからインクを吐出する例、つまりインクを吐出する駆動グループとしてＢグループの例を示したが、駆動グループは１つのグループに限定する必要はない。たとえば、チャンネルがＡグループ、Ｂグループ、およびＣグループの３つのグループに分けられているとき、駆動グループをＡグループ、Ｂグループ、Ｃグループと１液滴吐出周期毎に順次切り替えることによって、全てのグループのチャンネルを使って、１液滴吐出周期毎にインクを連続的に吐出することができる。
【００２０】
インクジェットヘッドを用いて基板上に形成されるパターンの膜厚は、インクジェットヘッドのノズルから、インクを付着させるべき単位領域を形成するインク受容部に吐出されるインクの総吐出量に依存する。したがって、チャンネルばらつきなどによって、各ノズルから吐出されるインクの総吐出量が変わると、それが膜厚ムラとなって品質に大きく作用する。この膜厚ムラを無くすためには、吐出量の制御を高精度に行わなければならない。
【００２１】
液滴の吐出量を制御する第１の従来技術は、液滴であるインク滴を吐出する駆動タイミング毎にインク滴の吐出量を設定可能としたフィルタの製造方法がある。インク滴の吐出量をノズル毎に駆動波形、つまり駆動電圧を変化させることによって、各ノズルのばらつきに起因する吐出量の差を無くそうとするものである（たとえば、特許文献２参照）。
【００２２】
液滴の吐出量を制御する第２の従来技術は、ノズル毎にインクの吐出密度を調整することによって、濃度ムラを補正するヘッドシェーディング補正を行うカラーフィルタの製造方法がある。ノズル毎にインクの吐出数を変えることによってインクの吐出密度を一定にしようとするものである（たとえば、特許文献３参照）。
【００２３】
液滴の吐出量を制御する第３の従来技術は、吐出量が平均値より１割以上多くなる配列方向の両端部分のノズル以外のノズルを用いてインクを吐出する吐出方法がある。吐出量が平均値からかけ離れているチャンネルを除外することによって、均一な特性が得られる層を形成することができるようにしたものである（たとえば、特許文献４参照）。
【００２４】
液滴の吐出量を制御する第４の従来技術は、使用するノズルの組合せによって、インクの吐出量がばらつくとき、その組合せで使用するノズルの吐出量を測定し、測定された吐出量に応じて補正を行うカラーフィルタの製造方法がある。実測値に基づいて吐出量を補正することによって、均一に着色された画素を有する色むらのないカラーフィルタを製造することができるようにしたものである（たとえば、特許文献５参照）。
【００２５】
上述した剪断モード型のインクジェットヘッドのヘッド構造は、チャンネル間にクロストークが発生する構造であり、並列する複数のチャンネルの中で両端付近のチャンネルは、両端付近のチャンネル以外のチャンネルとは異なった吐出特性を有する。具体的には、並列する複数のチャンネルの中で両端付近のチャンネルは、両端付近のチャンネル以外のチャンネルよりも、速い吐出速度であり、吐出量も大きい。
【００２６】
図９は、図５に示したインクジェットヘッド１０のノズルの配列を示した図である。インクジェットヘッド１０は、複数のノズル１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，・・・を含み、これらのノズルは、Ａグループ、Ｂグループ、およびＣグループの３つのグループに分けられている。Ａグループはノズル１Ａ，２Ａ，３Ａ，・・・を含み、Ｂグループはノズル１Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，・・・を含み、Ｃグループはノズル１Ｃ，２Ｃ，３Ｃ，・・・を含む。ノズルとチャンネルとは１対１に対応しているので、以下、ノズルのことをチャンネルともいう。
【００２７】
図１０は、図９に示したＢグループのチャンネル毎の吐出変化量を示す図である。Ｂグループのチャンネルについて、１チャンネルのみインクを吐出したときと、他のチャンネルと同時にインクを吐出したときとの吐出量の変化量である吐出変化量を示している。横軸はチャンネル番号、縦軸は吐出変化量（ｐｌ：ピコリットル）である。チャンネル１Ｂは−０．１９ｐｌ、チャンネル２Ｂは−０．３２ｐｌ、チャンネル３Ｂは−０．３７ｐｌ、チャンネル４Ｂ〜チャンネル７Ｂは−０．３８ｐｌの吐出変化量である。
【００２８】
たとえばＢグループがチャンネル１Ｂ〜チャンネル２０Ｂの２０個のチャンネルによって構成されているとき、これらのチャンネルから同時にインクを吐出したときの吐出量は、それぞれ１つのチャンネルからインクを吐出したときの吐出量より少なくなる。両端付近のチャンネルの吐出変化量、つまりチャンネル１Ｂ〜チャンネル３Ｂおよびチャンネル１８Ｂ〜チャンネル２０Ｂの吐出変化量は、チャンネル４Ｂ〜チャンネル１７Ｂの吐出変化量より少ない。つまり、チャンネル１Ｂ〜チャンネル３Ｂおよびチャンネル１８Ｂ〜チャンネル２０Ｂの吐出量は、チャンネル４Ｂ〜チャンネル１７Ｂの吐出量より多くなる傾向にある。したがって、基板上にインクを吐出するとき、チャンネル１Ｂ〜チャンネル３Ｂおよびチャンネル１８Ｂ〜チャンネル２０Ｂから吐出したインクの膜厚は、チャンネル４Ｂ〜チャンネル１７Ｂの膜厚より厚くなる傾向にある。
【００２９】
Ｂグループのチャンネルの中から選択されたチャンネル、たとえばチャンネル１Ｂ〜チャンネル１５Ｂを用いて同時にインクを吐出するとき、チャンネル１Ｂ〜チャンネル３Ｂおよびチャンネル１３Ｂ〜チャンネル１５Ｂが、両端付近のチャンネルとなる。この両端付近のチャンネルの吐出量は、チャンネル４Ｂ〜チャンネル１２Ｂの吐出量より多くなる傾向にある。
【００３０】
このように、同時にインクを吐出するために選択されたチャンネルの中で両端付近のチャンネルの吐出変化量が、両端付近のチャンネル以外のチャンネルの吐出変化量と異なるため、基板上に形成されるパターンの膜厚に膜厚ムラが生じ、パターンの品質を大きく劣化する。
【００３１】
【特許文献１】特公平６−６１９３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２１７１４号公報
【特許文献３】特開２００１−２９６４２０号公報
【特許文献４】特開２００３−１５９７８７号公報
【特許文献５】特開２０００−８９０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
しかしながら、第１と第２の従来技術は、同時にインクを吐出するために選択されるチャンネルが変動するとき、選択されたチャンネルのインクの吐出量を補正する方法を示しておらず、膜厚ムラが発生するという問題がある。
【００３３】
第３の従来技術は、同時にインクを吐出するために選択されたチャンネルのうち、吐出量が平均値より１割以上多くなる両端付近のチャンネル以外のチャンネルを使用するので、両端付近のチャンネルを使用することができず、両端付近のチャンネルが無駄になってしまうという問題がある。
【００３４】
第４の従来技術は、使用する組合せのノズルの吐出量を測定し、測定された吐出量に応じてノズル毎の吐出量を補正するので、使用するノズルの組合せを変えると、その度に使用するノズルの吐出量を測定しなければならず、大きな労力と時間を必要とするという問題がある。
【００３５】
本発明の目的は、同時にインクを吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる液滴吐出方法および液滴吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明は、基板上に液滴を付着させるために、複数のノズルから液滴を吐出することができる液滴吐出部を用いて、液滴を吐出する方法において、
前記複数のノズルの中から選択された複数のノズルから同時に液滴を吐出する吐出条件を、前記選択された複数のノズル毎に、１つのノズルからのみ液滴を吐出したときの液滴の液量を所定の吐出量補正データによって補正した液滴の液量に基づいて求め、求めた吐出条件で液滴を吐出することを特徴とする液滴吐出方法である。
【００３７】
本発明に従えば、基板上に液滴を付着させるために、複数のノズルから液滴を吐出することができる液滴吐出部を用いて、液滴を吐出するにあたって、前記複数のノズルの中から選択された複数のノズルから同時に液滴を吐出する吐出条件を、前記選択された複数のノズル毎に、１つのノズルからのみ液滴を吐出したときの液滴の液量を所定の吐出量補正データによって補正した液滴の液量に基づいて求め、求めた吐出条件で液滴を吐出する。
【００３８】
このように、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出条件を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００３９】
また本発明は、前記吐出条件は、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出する液滴数であることを特徴とする。
【００４０】
本発明に従えば、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルについて、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出される液滴の液滴数を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４１】
また本発明は、前記吐出量補正データは、前記複数のノズルのうちの１つのノズルのみから液滴を吐出したとき吐出される液滴の液量と、前記複数のノズルから同時に液滴を吐出したときの対応するノズルから吐出される液滴の液量との差である吐出変化量を、同時に液滴を吐出する前記複数のノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けたデータであり、
前記選択された複数のノズルの液滴の液量を、ノズルの対応する相対位置の吐出変化量によって補正することを特徴とする。
【００４２】
本発明に従えば、同時に液滴を吐出するノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けた吐出変化量を吐出量補正データとしているので、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出量を、吐出量補正データの中の対応するノズル位置の吐出変化量で補正して、精度の高い吐出条件または液滴数を求めることができ、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４３】
また本発明は、前記液滴吐出部は、吐出すべき液滴を貯えるインク室の容積を、電圧パルスを印加することによって変化させることができ、前記インク室の容積を増大させた後減少させる電圧パルスを印加することによって液滴を吐出することを特徴とする。
【００４４】
本発明に従えば、液滴吐出部が剪断モード型のインクジェットヘッドのとき、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４５】
また本発明は、基板上に液滴を付着させるために、複数のノズルから液滴を吐出することができる液滴吐出手段と、
１つのノズルからのみ液滴を吐出したときの液滴の液量を示す吐出量データと前記液量を補正するための所定の吐出量補正データとを記憶する記憶手段と、
前記複数のノズルの中から選択された複数のノズルから同時に液滴を吐出する吐出条件を、前記選択された複数のノズル毎に、前記記憶手段に記憶された吐出量データの液滴の液量を前記記憶手段に記憶された吐出量補正データによって補正した液滴の液量に基づいて求め、求めた吐出条件で液滴を吐出するように前記液滴吐出手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする液滴吐出装置である。
【００４６】
本発明に従えば、液滴吐出手段によって、基板上に液滴を付着させるために、複数のノズルから液滴を吐出することができ、記憶手段によって、１つのノズルからのみ液滴を吐出したときの液滴の液量を示す吐出量データと前記液量を補正するための所定の吐出量補正データとが記憶され、制御手段によって、前記複数のノズルの中から選択された複数のノズルから同時に液滴を吐出する吐出条件が、前記選択された複数のノズル毎に、前記記憶手段に記憶された吐出量データの液滴の液量を前記記憶手段に記憶された吐出量補正データによって補正された液滴の液量に基づいて求められ、求められた吐出条件で液滴を吐出するように前記液滴吐出手段が制御される。
【００４７】
このように、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出条件を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４８】
また本発明は、前記吐出条件は、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出する液滴数であることを特徴とする。
【００４９】
本発明に従えば、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルについて、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出される液滴の液滴数を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００５０】
また本発明は、前記吐出量補正データは、前記記憶手段に記憶された吐出量データの液滴の液量と、前記複数のノズルから同時に液滴を吐出したときの対応するノズルから吐出される液滴の液量との差である吐出変化量を、同時に液滴を吐出する前記複数のノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けたデータであり、
前記制御手段は、前記選択された複数のノズルの液滴の液量を、ノズルの対応する相対位置の吐出変化量によって補正することを特徴とする。
【００５１】
本発明に従えば、同時に液滴を吐出するノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けた吐出変化量を吐出量補正データとしているので、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出量を、吐出量補正データの中の対応するノズル位置の吐出変化量で補正して、精度の高い吐出条件または液滴数を求めることができ、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００５２】
また本発明は、前記液滴吐出手段は、吐出すべき液滴を貯えるインク室の容積を、電圧パルスを印加することによって変化させることができ、前記インク室の容積を増大させた後減少させる電圧パルスを印加することによって液滴を吐出することを特徴とする。
【００５３】
本発明に従えば、前記液滴吐出手段であるインクジェットヘッドが、剪断モード型のインクジェットヘッドのとき、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出条件を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができ、基板上に所望の膜厚のパターンを簡単迅速に形成することができる。
【００５５】
また本発明によれば、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルについて、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出される液滴の液滴数を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００５６】
また本発明によれば、同時に液滴を吐出するノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けた吐出変化量を吐出量補正データとしているので、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出量を、吐出量補正データの中の対応するノズル位置の吐出変化量で補正して、精度の高い吐出条件または液滴数を求めることができ、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００５７】
また本発明によれば、液滴吐出部が剪断モード型のインクジェットヘッドのとき、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００５８】
また本発明によれば、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出条件を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができ、基板上に所望の膜厚のパターンを簡単迅速に形成することができる。
【００５９】
また本発明によれば、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルについて、基板の所定の単位面積を有する単位領域に吐出される液滴の液滴数を、所定の吐出量補正データで補正された液滴の液量である吐出量に基づいて求めるので、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００６０】
また本発明によれば、同時に液滴を吐出するノズルの中で最端のノズルからの相対位置に対応付けた吐出変化量を吐出量補正データとしているので、同時に液滴を吐出するノズルとして選択されたノズルの吐出量を、吐出量補正データの中の対応するノズル位置の吐出変化量で補正して、精度の高い吐出条件または液滴数を求めることができ、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００６１】
また本発明によれば、前記液滴吐出手段であるインクジェットヘッドが、剪断モード型のインクジェットヘッドのとき、同時に液滴を吐出するノズルの組合せが変動しても、容易にノズル毎の総吐出量を高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
図１は、本発明の実施の一形態である描画装置１の概観図である。液滴吐出装置である描画装置１は、液滴吐出部であるインクジェットヘッド１０およびステージ３０を含んで構成される。インクジェットヘッド１０は、たとえば図５に示した剪断モード型のインクジェットヘッドである。以下、インクジェットヘッド１０が液滴を吐出しながらステージ３０に搭載された基板３１に対して移動することをスキャンという。
【００６３】
インクジェットヘッド１０は、液滴を付着させるべき単位領域を形成するインク受容部３２に液滴を吐出する。ノズルから吐出される液滴であるインクは、基板上にパターンを形成するための溶質を溶かした溶液であり、たとえばカラーフィルタを製造する場合、赤、青、緑などの顔料あるいは染料を溶かした溶液である。  
【００６４】
インクジェットヘッド１０は、１回のスキャンが完了すると、スキャン方向に直行する方向に移動した後、次の段のインク受容部にインクを吐出するためにスキャンする。以後、基板３１上の所定の領域の全てのインク受容部へのインクの吐出が完了するまで、上述した動作が繰り返される。スキャンの際、インクジェットヘッド１０のみを移動させるのではなく、インクジェットヘッド１０を固定しておいて、ステージ３０つまり基板３１を移動させてもよいし、双方を移動させてもよい。さらにスキャン方向の一方向のみでインクを吐出してもよいし、スキャン方向の双方向でインクを吐出してもよい。
【００６５】
図２は、図１に示したインク受容部３２を詳細に示した図である。インク受容部３２は、インクジェットヘッド１０のノズル１４から吐出されるインクを付着させて貯める単位領域を形成し、長さＬ、幅Ｍの広さである。インク受容部３２は、親水性を有しているので、インク受容部３２に吐出されたインクは、インク受容部３２全体に広がる。インクジェットヘッド１０がスキャン方向に移動するとき、後述するインク滴数のインクがインク受容部３２に吐出され、溶媒が蒸発すると、インク受容部３２に所望の膜厚の層であるパターンが形成される。
【００６６】
インク受容部３２と隣接するインク受容部は、撥水性の部材である障壁３３によって隔てられており、インクが障壁３３を越えて隣接するインク受容部に漏れることはない。インクの最小の吐出間隔である最小分解能を点線で示しているが、説明を分かりやすくするために実際の間隔よりも粗く描いている。
【００６７】
図３は、図１に示した描画装置１の構成を示すブロック図である。描画装置１は、制御部４１、液滴吐出部４２、記憶部４３、および入出力部４４を含んで構成される。
【００６８】
制御部４１は、描画装置１全体を制御する部位であり、たとえば、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）と、プログラムを格納するメモリと、処理に必要な情報を一時的に格納するためのメモリとから構成されるマイクロコンピュータであり、メモリに格納されているプログラムを実行することによって所定の処理を行なう。
【００６９】
液滴吐出部４２は、チャンネルの壁を形成する圧電材料に電界を印加することによって生じる剪断変形を利用して、チャンネル内の液圧を変化させてインクを吐出する剪断モード型のインクジェットヘッドであり、たとえば図５に示したインクジェットヘッド１０である。液滴吐出部４２は、基板をスキャンし、インクが付着される単位領域であるインク受容部３２に、制御部４１から指示された吐出条件でたとえば指示された液滴数つまりインク滴数のインクを吐出して、基板上のインク受容部３２に所望の膜厚のパターンを形成する。
【００７０】
記憶部４３は、吐出量データと吐出量補正データなどのデータを記憶する部位であり、半導体メモリなどで構成される読み取り書き込み可能なメモリでもよいし、磁気ディスク装置などの記憶装置であってもよく、その形態は問わない。吐出量データは、液滴吐出部４２の選択対象のチャンネル毎に、１つのチャンネルのみインクを吐出して測定されたインク滴の液量である吐出量のデータである。吐出量補正データは、吐出量データのチャンネル毎の吐出量と、液滴吐出部４２の選択対象の全てのチャンネルから同時にインクを吐出したときのチャンネル毎の吐出量との差である吐出変化量を、並列する複数のチャンネルの中の最端のチャンネルからの相対位置と対応付けたデータである。吐出量データは、たとえば表１に示したデータであり、吐出量補正データは、たとえば表２に示したデータである。
【００７１】
入出力部４４は、使用者が描画装置１への指示を入力する操作ボタンなどを有する入力部および描画装置１から使用者への情報を表示する液晶ディスプレイあるいは紙に出力するプリンタなどの出力部を含んで構成される。入出力部４４は、入力部から入力された情報を制御部４１に転送し、制御部４１から使用者への情報を出力部に出力する。
【００７２】
制御部４１は、インクを同時に吐出するチャンネルが選択チャンネルとして選択されたとき、記憶部４３に記憶された吐出量データと吐出量補正データとから、液滴吐出部４２がインク受容部３２にインクを吐出する吐出条件、たとえばインク滴数つまりドット数を、選択チャンネル毎に求める。具体的には、記憶部４３に記憶された吐出量データから選択チャンネルの吐出量を求め、求めた吐出量を記憶部４３に記憶された吐出量補正データの対応するチャンネル位置の吐出変化量によって補正する。補正された吐出量を、後述する式（１）に代入して、選択チャンネル毎にドット数を求める。制御部４１が、求めたドット数を液滴吐出部４２に指示すると、液滴吐出部４２は、選択チャンネル毎に、指示されたドット数のインクを吐出する。
【００７３】
図４は、本発明の実施の他の形態である液滴吐出方法を示すフローチャートである。液滴吐出部であるインクジェットヘッド１０のチャンネルから同時にインクを吐出するチャンネルを選択し、予め求めておいた吐出量を補正するデータに基づいて、チャンネル毎に、吐出するインクのインク滴数を求めてインクを吐出するときに、本処理が実行される。
【００７４】
ステップＳ１では、制御部４１は、インクジェットヘッド１０の選択対象のチャンネル毎に、１つのチャンネルのみインクを吐出して測定されたインク滴の液量である吐出量を吐出量データとして、描画装置１の記憶媒体である記憶部４３に記憶する。たとえば図９に示したＢグループのチャンネル１Ｂ〜チャンネル２０Ｂについて測定した吐出量を表１に示す。これらのチャンネルの吐出量は、４．５８ｐｌ〜４．７７ｐｌの範囲にある。
【００７５】
【表１】
2006061795.tif 000003
【００７６】
ステップＳ２では、制御部４１は、まず、インクジェットヘッド１０の選択対象の全てのチャンネルから同時にインクを吐出して測定された吐出量と、記憶部に記憶された吐出量データの対応するチャンネルの吐出量との差を吐出変化量として求める。たとえば図９に示したＢグループのチャンネル１Ｂ〜チャンネル７Ｂについて求めた吐出変化量は、図１０に示した吐出変化量である。
【００７７】
ステップＳ３では、制御部４１は、求めた吐出変化量を、同時にインクを吐出するチャンネルの中で最端のチャンネルからの相対位置に対応付けて、吐出量補正データとして、描画装置１の記憶部４３に記憶する。同時にインクを吐出するときのチャンネル毎のインクの吐出変化量は、チャンネル間のクロストークの影響で、同時に吐出するチャンネルの端からの位置によって変化する。たとえば図１０に示した例では、吐出変化量は、チャンネル１Ｂで−０．１９ｐｌ、チャンネル２Ｂで−０．３２ｐｌ、チャンネル３Ｂで−０．３７ｐｌ、チャンネル４Ｂ〜チャンネル７Ｂで−０．３８ｐｌである。同時に吐出するチャンネルの位置と吐出変化量との関係を示したデータが吐出量補正データであり、図１０に示した例での吐出量補正データを表２に示す。
【００７８】
【表２】
2006061795.tif 000004
【００７９】
このように、チャンネル位置と吐出変化量は、同時にインクを吐出する複数のチャンネルのうちで、端から１番目のチャンネルの減少量が０．１９ｐｌと少なく、２番目が０．３２ｐｌ、３番目が０．３７ｐｌ、４番目が０．３８ｐｌと減少量が増加し、４番目以降のチャンネルの減少量は４番目の減少量と同じ０．３８ｐｌ、つまり一定であるという関係がある。吐出変化量は、同時にインクを吐出するために選択されたチャンネルが変動しても、選択されたチャンネルの中での位置によって一定であり、つまり同時にインクを吐出するチャンネルとして選択されたチャンネルの中の位置がわかれば、吐出変化量を特定することができる。
【００８０】
チャンネルの位置による吐出変化量は、インクの物性、インクジェットヘッドのヘッド構造等に依存する。図５に示したヘッド構造では、同時にインクを吐出するチャンネルのうち両端付近のチャンネルの吐出量が、他のチャンネルの吐出量より多いが、ヘッド構造によっては少なくなることもある。
【００８１】
ステップＳ４では、制御部４１は、同時にインクを吐出するために、選択対象のチャンネルから選択された選択チャンネルの吐出条件を、記憶部４３に記憶された吐出量データと吐出量補正データとに基づいて求める。具体的には、まず、記憶部４３に記憶された吐出量データと吐出量補正データとを読み出し、選択チャンネルの吐出量を吐出量データから求め、求めた吐出量を吐出量補正データつまり選択チャンネル内の相対位置に応じた吐出変化量で補正する。次に、補正された吐出量を用いて、選択チャンネル毎の吐出条件たとえばインク受容部３２に吐出するインクのドット数つまりインク滴数を求め、液滴吐出部４２に指示する。
【００８２】
インク受容部３２に吐出するインクのドット数Ｎは、インク受容部３２の長さをＬ、幅をＭ、インク受容部３２に形成したいパターンの膜厚をｈ、インク滴当たりつまりドット当たりの吐出量をＶ０、インク受容部３２へのインクの総吐出量をＶｓｕｍ、およびインクの溶質濃度をＰとすると、式（１）によって求めることができる。
【００８３】
【数１】
2006061795.tif 000005
【００８４】
たとえばインク受容部３２の長さＬを６００μｍ、幅Ｍを２００μｍ、膜厚ｈを２μｍ、ドット当たりの吐出量Ｖ０を５ｐｌ、およびインクの溶質濃度Ｐを１０％とすると、インク受容部３２に吐出するインクのドット数Ｎは、４８０ドットとなる。１ドットのインクで形成される膜厚は、膜厚ｈ＝２μｍをドット数Ｎ＝４８０で除算して求めると、約０．００４μｍであり、膜厚の精度を０．０１μｍの精度で形成するには、インク受容部３２に吐出するインクのドット数Ｎをドット単位で制御する必要がある。そのためには各チャンネルの吐出量を高精度に求めておく必要がある。
【００８５】
たとえば図９に示したＢグループのチャンネル１Ｂ〜チャンネル２０Ｂのチャンネルの中から、チャンネル１Ｂ〜チャンネル１５Ｂのチャンネルを選択して、同時にインクを吐出するとき、これらの選択されたチャンネル毎に補正した吐出量と、補正した吐出量によって求めたドット数を表３に示す。
【００８６】
【表３】
2006061795.tif 000006
【００８７】
表３に示した吐出量は、表１に示した吐出量データのチャンネル１Ｂ〜１５Ｂの吐出量から、表２に示した吐出量補正データの対応する位置の吐出変化量を減算して求めたものである。たとえばチャンネル１Ｂとチャンネル１５Ｂは、端から１番目のチャンネルであるので、それぞれの吐出量から吐出変化量０．１９ｐｌを減算し、チャンネル２Ｂとチャンネル１４Ｂは、端から２番目のチャンネルであるので、それぞれの吐出量から吐出変化量０．３２ｐｌを減算し、チャンネル３Ｂとチャンネル１３Ｂは、端から３番目のチャンネルであるので、それぞれの吐出量から吐出変化量０．３７ｐｌを減算し、チャンネル４Ｂ〜チャンネル１２Ｂは、端から４番目以降のチャンネルであるので、それぞれの吐出量から吐出変化量０．３８ｐｌを減算した値となっている。表３に示したドット数は、式（１）の吐出量Ｖ０に表３に示した吐出量を代入し、小数点以下を四捨五入して得た値である。たとえばチャンネル１Ｂのドット数は５４７、チャンネル２Ｂのドット数は５５９、チャンネル３Ｂのドット数は５６３である。
【００８８】
ステップＳ５では、液滴吐手部４２は、制御部４１から指示された吐出条件で、たとえば選択チャンネル毎に求めたドット数、具体的には表３に示したドット数のインクを選択チャンネル毎に吐出して終了する。
【００８９】
上述した実施の形態では、インク受容部３２に吐出するドット数を、ドット当たりの吐出量である体積を用いて算出したが、濃度、透過率、吐出重量等その吐出量の物理量を表わすものを用いて算出すればよい。たとえばドット当たりの吐出重量を用いて算出するとき、インク受容部３２に形成される膜の重量を満足するドット数を求めることになる。このように、物理量を用いることによって、チャンネル毎の総吐出量を計算で求めることができ、所望の膜厚を実現するために必要なドット数を正確に求めることができる。
【００９０】
描画装置１に含まれる記憶部４３の代わりに、描画装置１外の記憶媒体に吐出量データと吐出量補正データとを記憶し、その記憶媒体から読み取った吐出量データと吐出量補正データとから、同時にインクを吐出するチャンネル毎の吐出量を補正してドット数を求めてもよい。吐出量データおよび吐出量補正データを記憶媒体に記憶しているので、基板上のパターンがどのようなパターンであっても、たとえばインク受容部３２の形状が異なっているときあるいは形成すべきパターンの膜厚が異なっているときでも、記憶されている吐出量データおよび吐出量補正データに基づいてドット数を決定することができ、同時にインクを吐出するチャンネルの組合せが変動しても、容易にチャンネル毎の総吐出量を高精度に制御することができ、基板上に所望の膜厚のパターンを簡単迅速に形成することができる。
【００９１】
上述した実施の形態である液滴吐出方法および液滴吐出装置は、カラーフィルタの製造に応用することができる。たとえば複数のインクジェットヘッドあるいは複数のノズルのグループにそれぞれ異なる色のインクを配分して、インクジェットヘッド毎にあるいは複数のノズルのグループ毎に、上述した液滴吐出方法を適用すれば、正確な吐出量で制御することができ、速くかつ安価にカラーフィルタを製造することができる。さらに有機ＥＬの発光材料を塗布する有機ＥＬの製造装置、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）の蛍光材料を塗布するＰＤＰの製造装置、あるいは基板に電気配線を形成する配線描画装置などに応用することができ、応用することができる範囲は上述した装置に限定されるものではない。
【００９２】
上述した実施の形態によってインクが吐出される基板は、カラーフィルタ用、有機ＥＬ用、ＰＤＰ用、あるいは電気配線用の基板に限定されるものではなく、吐出量を高精度に制御する必要がある紙またはシールなどでもよく、液滴を付着させる素材は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の一形態である描画装置１の概観図である。
【図２】図１に示したインク受容部３２を詳細に示した図である。
【図３】図１に示した描画装置１の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の他の形態である液滴吐出方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態で用いられる剪断モード型のインクジェットヘッド１０の構造の一例を示す図である。
【図６】インクを吐出するために電極１３に印加する電圧波形を示す図である。
【図７】図６に示した電圧波形とチャンネル間の隔壁の変形との関係を説明するための図である。
【図８】グループ分けしたチャンネルの隔壁の変形を示す図である。
【図９】図５に示したインクジェットヘッド１０のノズルの配列を示した図である。
【図１０】図９に示したＢグループのチャンネル毎の吐出変化量を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  描画装置
１０  インクジェットヘッド
１１  カバープレート
１２  圧電材料
１３  電極
１４  ノズル
１５  共通インク室
１６  ノズルプレート
１７  マニホールド
１８  導電性樹脂
１９  外部電極
２０  液滴
３０  ステージ
３１  基板
３２  インク受容部
３３  障壁
４１  制御部
４２  液滴吐出部
４３  記憶部
４４  入出力部
【図１】
2006061795.tif 000007
【図２】
2006061795.tif 000008
【図３】
2006061795.tif 000009
【図４】
2006061795.tif 000010
【図５】
2006061795.tif 000011
【図６】
2006061795.tif 000012
【図７】
2006061795.tif 000013
【図８】
2006061795.tif 000014
【図９】
2006061795.tif 000015
【図１０】
2006061795.tif 000016