(57)【要約】【課題】測定対象の液滴表面からの光反射量だけでは十分な輝度コントラストが得られない場合に、レンズの開口数ＮＡ等を変化させずに、輝度コントラストを向上させた液滴測定方法と液滴測定装置およびデバイスの製造方法とデバイスの製造装置を提供すること。【解決手段】表面に凹部を有し透光性のサンプル基板を保持する測定テーブルと、表面に液滴が形成された上記サンプル基板上に光を照射して上記サンプル基板および上記液滴からの反射光の光量を測定する撮像部と、上記撮像部が測定した上記反射光の光量の輝度情報に基づいて上記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部と、を設け、上記サンプル基板の厚みは、上記光の波長よりも大きく、かつ上記液滴の焦点距離以下である、液滴測定装置を用いる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に凹部を有し透光性のサンプル基板を保持する測定テーブルと、
表面に液滴が形成された前記サンプル基板上に光を照射して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光の光量を測定する撮像部と、
前記撮像部が測定した前記反射光の光量の輝度情報に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部と、を設け、
前記サンプル基板の厚みは、前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下である、液滴測定装置。
【請求項２】
前記液滴の焦点距離は、前記液滴の凸側から前記光を入射して、頂点を中心とした微小範囲内に集光する光が多くなる距離である、請求項１記載の液滴測定装置。
【請求項３】
前記微小範囲は、前記撮像部におけるカメラのセンサーの幅および前記撮像部におけるレンズの倍率から導出される画素サイズである、請求項２記載の液滴測定装置。
【請求項４】
前記サンプル基板の屈折率Ｎは、１．４≦Ｎ≦１．６である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴測定装置。
【請求項５】
前記サンプル基板と前記測定テーブルの間に、１枚または互いの厚みの異なる複数枚の透明性のダミー基板を配置した、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴測定装置。
【請求項６】
前記前記サンプル基板の表面には撥水性を有する高分子膜が形成されている、
請求項５に記載の液滴測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴測定装置と、
印刷対象物を保持する生産テーブルと、
前記印刷対象物に液滴を塗布するラインヘッドと、を有するデバイスの製造装置。
【請求項８】
前記液滴測定装置のテーブルとして、前記生産テーブルを利用する請求項７記載のデバイスの製造装置。
【請求項９】
測定対象の液滴が表面に形成された透光性のサンプル基板を、凹部が表面に形成された測定テーブルに、前記液滴の裏面側の位置が前記凹部に一致するようにセットし、
前記測定テーブルの上にセットされた前記サンプル基板に形成された前記液滴に光を照射し撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を、前記サンプル基板の厚みが前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下の状態で測定し、
前記撮像部測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、液滴測定方法。
【請求項１０】
凹部が表面に形成された測定テーブルに、透光性のサンプル基板をセットし、
評価対象のノズルを有するヘッドから前記測定テーブルの前記凹部の位置に向かって機能性材料を吐出して液滴を前記サンプル基板の表面に形成し、
前記サンプル基板の前記液滴を撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を測定し、
前記測定テーブルの上にセットされた前記サンプル基板に形成された前記液滴に、光を照射し撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を、前記サンプル基板の厚みが前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下の状態で測定し、
前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求めて、前記ヘッドのノズルを評価する、液滴測定方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の液滴測定方法の前、または、後で、
前記測定テーブルに、印刷対象物をセットし、前記評価対象のノズルを有するヘッドから、前記印刷対象物に、前記機能性材料を吐出し、前記印刷対象物を製造するデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴測定方法と液滴測定装置およびデバイスの製造方法とデバイスの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイ等のデバイスを製造する方法として、例えば機能性材料を含む液状体をインクジェット法により複数のノズルから液滴として吐出し、印刷対象物に機能性材料の膜を形成するパネル製造方法が知られている。
【０００３】
この場合、液滴の吐出量を制御する制御装置の設定と液滴の実際の吐出量との対応関係を取得し、液滴の吐出量を一定の値に制御することが重要な工程となる。なぜなら、液滴の吐出量が不均一であると、機能性材料の膜厚に差が生じることでデバイスの不良へと繋がるからである。例えば、カラーフィルタや有機ＥＬディスプレイであれば、膜厚の差が色むらや輝度むらとして観察される。
【０００４】
ノズルからの実際の吐出量を調べる以下の方法がある。基板にインクを吐出／塗布し、光学的にインク液滴の表面の各地点の輝度変化から、その地点での傾きを計算し、液滴の体積あるいは表面形状を求める方法が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１２５１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を算出する方法においては、測定対象の液滴表面からの光反射量が測定精度を決める重要な要素である。
【０００７】
しかしながら、測定対象の液滴形状が平坦になるほど、液滴中心部と液滴外周部の傾きの差が少なくなり、液滴表面で反射した光量のコントラストが十分に得られない場合がある。コントラストを得るためには、撮像レンズの開口数ＮＡを小さくする手法が考えられるが、ＮＡを小さくすると液滴外周部の傾斜が強い範囲では形状に応じた輝度が得られない。すなわち、測定対象の液滴形状が平坦な場合、傾斜に応じた表面反射の十分な輝度コントラストが得られない。
【０００８】
そこで本発明により解決しようとする課題は、測定対象の液滴表面からの光反射量だけでは十分な輝度コントラストが得られない場合に、レンズの開口数ＮＡ等を変化させずに、輝度コントラストを向上させた液滴測定方法と液滴測定装置およびデバイスの製造方法とデバイスの製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、表面に凹部を有し透光性のサンプル基板を保持する測定テーブルと、表面に液滴が形成された前記サンプル基板上に光を照射して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光の光量を測定する撮像部と、前記撮像部が測定した前記反射光の光量の輝度情報に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部とを設け、前記サンプル基板の厚みは、前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下である、液滴測定装置を用いる。
【００１０】
また、上記液滴測定装置と、印刷対象物を保持する生産テーブルと、前記印刷対象物に液滴を塗布するラインヘッドと、を有するデバイスの製造装置を用いる。
【００１１】
また、測定対象の液滴が表面に形成された透光性のサンプル基板を、凹部が表面に形成された測定テーブルに、前記液滴の裏面側の位置が前記凹部に一致するようにセットし、前記測定テーブルの上にセットされた前記サンプル基板に形成された前記液滴に光を照射し撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を、前記サンプル基板の厚みが前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下の状態で測定し、前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、液滴測定方法を用いる。  
また、上記液滴測定方法の前、または、後で、上記測定テーブルに、印刷対象物をセットし、評価対象のノズルを有するヘッドから、上記印刷対象物に、上記機能性材料を吐出し、上記印刷対象物を製造するデバイスの製造方法を用いる。
【発明の効果】
【００１２】
この構成によれば、測定対象の液滴の中心部ほど明るくなる液滴表面からの反射光に加え、前記液滴がレンズとして振る舞う現象により、前記液滴を透過してサンプル基板の裏面で反射した光が、前記液滴の付近に集光し、前記液滴の中心部ほど明るくなる輝度分布
を得る。
【００１３】
すなわち、前記液滴の表面で反射する光と、前記液滴を透過してサンプル基板の裏面で反射する光とも前記液滴の中心部ほど明るくなる輝度分布を得るため、前記液滴の表面からの反射光のみを撮像する場合と比較して高い輝度コントラストが得られる。
【００１４】
そのため、前記液滴を撮像したときに、輝度情報と傾斜情報の関連付けが行いやすくなり、前記液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を高速に精度良く求めることができる。それにより、前記液滴の体積や形状の測定時間を短縮化するとともに、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】印刷対象物へ機能性材料のインクを吐出して塗布する液滴吐出装置と、このインクの吐出量を目標値に近付けるように液滴を予め測定する液滴測定装置を備えたパネル製造装置の構成図
【図２】本実施の形態の液滴測定装置の全体フロー図
【図３】サンプル基板の拡大断面図
【図４】測定対象の液滴が形成されたサンプル基板の拡大平面図
【図５】撮像部の構成図
【図６】液滴を撮像する際の光の経路を示す説明図
【図７】液滴を理想レンズと仮定した光の挙動を示すシミュレーション結果を示す図
【図８】液滴形状をモデル化した際の、通過した光の挙動を示すシミュレーション結果を示す図
【図９】サンプル基板をセットする測定テーブルの断面図
【図１０】液滴評価工程のフロー図
【図１１】液滴測定装置と液滴吐出装置とを合体した液滴吐出装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の液滴測定方法を実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の液滴測定方法を実施する液滴測定装置を備えたパネル製造装置を示す。パネル製造装置は、液滴吐出装置１と、液滴測定装置２と、減圧チャンバー３と、液滴形状測定装置４とから構成されている。
【００１８】
減圧チャンバー３は、塗布された液滴を乾燥させる際に用いる。液滴測定装置２は、液滴吐出装置１でサンプル基板１９に吐出された液滴３０を撮像して得られた輝度情報に基づいて、液滴３０の体積あるいは表面形状を、短時間で求める。その結果を、液滴吐出装置１にフィードバックして、その後の液滴吐出の動作を目標とする状態に近付ける。
【００１９】
液滴測定装置２とは別に設けられた液滴形状測定装置４は、液滴形状と液滴測定装置２で求めた輝度情報との対応テーブルの作成に使用する装置である。
この実施の形態では、液滴形状測定装置４として、光干渉を利用した測定機を用いた。
【００２０】
なお、液滴形状測定装置４は、液滴吐出装置１上に搭載されていても良いし、液滴測定装置２上に搭載されていても良いし、若しくは、液滴吐出装置１や液滴測定装置２上に搭載せず、装置外に単体で設置されていても良い。
【００２１】
＜液滴吐出装置１＞
液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイ等のデバイスを製造する液滴吐出装置１は、ヘッドユニット５のラインヘッド６から機能性材料を含む液状体をインクジェット法により印刷対象物７に向けて液滴として吐出してパネルを製造する。
【００２２】
印刷対象物７は、ヘッドユニット５の鉛直下方向の位置の生産テーブル８上にセットされている。生産テーブル８は駆動系を有するステージ９に取り付けられてＸ方向へ搬送される。ステージ９上には、一対の脚部１０と、脚部１０とその上方に取り付けられた支持部１１とを有する。一対の脚部１０と支持部１１とを合わせて、門型のガントリー１２となる。
【００２３】
ガントリー１２の前面には、鉛直方向（図１中のＺ軸方向を参照）の昇降軸を有する支持台１３が連結され、鉛直方向に移動可能となっている。この支持台１３にヘッドユニット５が配設されている。
【００２４】
ヘッドユニット５は、分配タンク１４やラインヘッド６を具備している。鉛直方向Ｚへの昇降移動によって、印刷対象物７とラインヘッド６間のギャップを調整している。
【００２５】
ラインヘッド６は、インクを吐出させる複数のノズル（図示省略）と各ノズルに対応した圧電アクチュエータ（図示省略）を含む液滴吐出モジュールヘッド１５を複数備えている。
【００２６】
印刷制御部１６は、それぞれの液滴吐出モジュールヘッド１５に電力とヘッド毎の制御信号とを供給する。また、印刷制御部１６は、Ｘ方向、Ｚ方向の駆動軸にも制御信号を供給する。なお、印刷制御部１６は、後述する対応テーブル作成部１７、および体積算出部１８を備えていても良い。
【００２７】
このようにラインヘッド６は、印刷対象物７の全幅にわたって配列された液滴吐出モジュールヘッド１５を備えており、その印刷動作時には、印刷対象物７をＸ方向に搬送しながら、印刷制御部１６からの制御信号により所定のタイミングでラインヘッド６から液滴を吐出することで、印刷対象物７の全幅にわたって所望の画像を形成することが可能である。
【００２８】
＜サンプル基板１９＞
サンプル基板１９は、液滴測定装置２によって測定される基板である。サンプル基板１９は、液滴吐出装置１にセットしてラインヘッド６によって機能性材料が塗布される。サンプル基板１９は透光性で、ここでは透明のガラス等の材質のものを使用いる。
【００２９】
なお、サンプル基板１９は、所望の機能性材料が塗布された印刷対象物７をそのまま使用する場合と、印刷対象物７を割断したものを使用する場合の何れでも実施できる。この実施の形態では、印刷対象物７を割断したものを使用する場合を例に挙げて説明する。なお、印刷対象物７は、デイスプレイパネルなどの製品である。
【００３０】
サンプル基板１９は、撮像部２０の鉛直下方向の位置の測定テーブル２１上にセットされる。
【００３１】
＜液滴測定装置２＞
なお、液滴測定装置２におけるサンプル基板１９の搬送方法は、ロボットによる自動搬送であることが望ましいが、手動搬送としても良い。この実施の形態では、液滴吐出装置１で作成された印刷対象物７を割断してサンプル基板１９を作成する工程までを自動ロボットで行い、サイズが小さくなるサンプル基板１９を液滴測定装置２にセットする搬送は手動で行う。
【００３２】
サンプル基板１９がセットされる測定テーブル２１は、駆動系を有するステージ２２に取り付けられてＸ方向へ搬送される。ステージ２２上には、門型のガントリー２３が固定されている。なお、ガントリー２３は駆動系を有し、撮像部２０をＹ方向およびＺ方向に移動できる機構とすることが望ましい。
【００３３】
なお、ステージ２２がＸ方向に搬送される機構とせず、ステージ２２は固定されていて、撮像部２０がＸ方向に搬送される機構としても良い。この構成によれば、液滴測定装置２の動作範囲を小さくすることができる。
【００３４】
液滴測定装置２は、駆動系を有するステージ２２を搭載する架台２４を有する。架台２４は、外部からの振動を除外するために除振台を搭載することが望ましい。除振台は、振動に対してアクティブに作動するアクティブ除振台を用いても良いし、振動に対してパッシブに作動するパッシブ除振台を用いても良い。
【００３５】
液滴測定装置２は、測定制御部２５を備えている。その測定制御部２５により、上記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の駆動軸にも制御信号を供給し、かつ、液滴を測定する際に使用する撮像部２０にも制御信号を供給する。なお、測定制御部２５は、対応テーブル作成部２６、および体積算出部２７を備えていても良い。
【００３６】
測定制御部２５は、液滴吐出装置１に搭載されている印刷制御部１６とネットワーク等を通じて接続されていることが望ましく、撮像部２０で撮像した画像やその画像を用いて算出した液滴の体積あるいは表面形状等のデータの転送を行える機構とすることが望ましい。
【００３７】
この構成によれば、液滴測定装置２の測定制御部２５で導出した液滴体積をもとに、液滴吐出装置１でインクを吐出する際の駆動電圧等をそれぞれの液滴吐出モジュールヘッド１５に電力とヘッド毎の制御信号とを供給することが可能となる。
【００３８】
なお、撮像部２０については、後で、図５を参照しながら更に後述する。
【００３９】
＜液滴測定システム＞
次に、本発明の液滴測定方法を実施する液滴測定システムについて、図２に基づいて説明する。
【００４０】
この液滴測定方法は、事前準備としてスピンコートやダイコート装置等を用いて行う基板作成工程Ｓ１０と、液滴吐出装置１で行う吐出・塗布工程Ｓ２０と、液滴吐出装置１及び減圧チャンバー３で行う乾燥工程Ｓ３０と、液滴測定装置２で行う撮像工程Ｓ４０と、液滴形状測定装置４で行う形状測定工程Ｓ５０と、印刷制御部１６または測定制御部２５で行う対応テーブル作成工程Ｓ６０と、印刷制御部１６または測定制御部２５で行う液滴評価工程Ｓ７０と、を備えている。
【００４１】
＜基板作成工程Ｓ１０＞
まず、図３を参照しながら、事前準備としてスピンコートやダイコート装置等を用いて行う基板作成工程Ｓ１０を説明する。
【００４２】
サンプル基板１９は、支持基板２８と高分子膜２９から構成されている。
【００４３】
支持基板２８は、例えばガラスを用いることができる。高分子膜２９は、例えば有機ＥＬディスプレイの発光層を形成する際に使われるレジスト材料を有機溶媒に溶解させ支持基板２８へスピンコートやダイコートなどにより塗布、乾燥させたものである。高分子膜２９となる材料は、ポリイミドやアクリル樹脂からなる感光性材料である。そしてこの中にフッ素を含んでいてもよい。フッ素を含む樹脂材料は、一般的に透明性が高く、その高分子繰返し単位のうちの少なくとも一部の繰返し単位に、フッ素原子を有するものであればよく、特に限定されない。フッ素化合物を含む樹脂の例には、フッ素化ポリオレフィン系樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化ポリアクリル樹脂などが含まれる。その膜厚は、通常、０．１〜３μｍであり、特に０．８〜１．２μｍであることが好ましい。以下、高分子膜２９の例としてポリイミドやアクリル樹脂からなる感光性材料を用いた場合について説明を続ける。
【００４４】
高分子膜２９の材料にフッ素含有の高分子材料を用いることで、高分子膜２９は撥水の機能を有することになる。
【００４５】
ここで、表面にフッ素膜が形成された状態では撥水性が高すぎる場合がある。このような場合には、インクを塗布／乾燥後に所望の接触角が得られないため、サンプル基板１９の高分子膜２９に対してＵＶ光（紫外線光）を照射することによってフッ素の結合を部分的に切ることで、サンプル基板１９の撥水性を制御することができる。
【００４６】
＜吐出・塗布工程Ｓ２０＞
次に、液滴吐出装置１で行う吐出・塗布工程Ｓ２０における、評価対象となる複数のノズルを有するラインヘッド６から機能性材料を含む液状体を吐出してサンプル基板１９に液滴を形成する吐出・塗布工程について説明する。
【００４７】
図４はサンプル基板１９とその上に形成された液滴塗布パターンを表す。
【００４８】
サンプル基板１９上には、液滴３０と、体積測定用液滴サンプルの乾燥時の雰囲気を一定に保つためのダミー液滴３１とがある。
【００４９】
ダミー液滴３１は、乾燥時に液滴３０の溶媒雰囲気を一定に保ち、液滴３０の接触角αを一定の範囲に保つ役割がある。
【００５０】
なお、ダミー液滴３１の個数は使用するインクの溶媒によって変わるが、例えばインクの溶媒がアニソールの場合は、１〜１０周程度のダミー液滴で液滴３０の外周を取り囲むのが望ましく、本実施の形態では液滴３０の周りに、２周のダミー液滴３１を配置した。
【００５１】
＜乾燥工程Ｓ３０＞
乾燥工程Ｓ３０では、使用するインクの溶媒の物性によるが、例えば溶媒がアニソール
の場合には、インクの乾燥は、２３℃以上６０℃以下の温度範囲で、減圧雰囲気で行う。
【００５２】
なお、使用するインクの溶媒の物性にあわせて、例えば生産テーブル８の上に所定の時間だけ放置して大気雰囲気で自然乾燥させた後に、しかるべきタイミングで減圧雰囲気の減圧チャンバー３で行うのが良い。この構成によれば、液滴３０を所望の形状にコントロールすることが可能となる。
【００５３】
＜撮像工程Ｓ４０＞
撮像工程Ｓ４０では、乾燥工程Ｓ３０を経て作成された液滴３０を撮像部２０によって撮像する。
【００５４】
撮像部２０の全体構成を図５に示す。撮像部２０は、光源３２と、カメラ３３と、レンズ３４と、カメラ３３およびレンズ３４を保持する治具３５と、それらを走査軸３６に沿ってＸ方向に駆動させる駆動機構３７と、ピント調整のためのＺ方向駆動機構３８を有する。
【００５５】
カメラ３３およびレンズ３４は、走査軸３６方向に沿って移動しながら、サンプル基板１９に塗布された液滴３０の画像を撮像する。液滴サンプルの画像データは、測定制御部２５に設けられた対応テーブル作成部２６、および体積算出部２７に送られる。
【００５６】
カメラ３３は、エリアセンサを搭載したものでもラインセンサを搭載したものでも良いが、本実施の形態ではラインセンサを搭載したカメラを用いる。画素数および画素サイズは撮像対象物に合わせて選定すれば良いが、本実施の形態では、幅方向の画素数４０９６、画素サイズを２μｍとした。レンズ３４の倍率およびＮＡは、撮像対象液滴の形状に合わせて選定する。本実施の形態では倍率が、５倍、ＮＡが約０．１のレンズを用いた。
【００５７】
なお、レンズ３４にはテレセントリックレンズを用い、フォーカスの影響を相対的に小さくするのが望ましい。なお、光軸傾きの影響を避けるため、照明は同軸落射のレンズを用いるのが望ましい。
【００５８】
＜撮像工程Ｓ４０における光の経路について＞
図６は、サンプル基板１９上にラインヘッド６から吐出された液滴３０を撮像した際の、光の経路を示している。なお、図６中の矢印は光の経路を概念的に示しているが、実際の光進行経路を示しているわけではない。
【００５９】
光源３２から発せられた平行光の光３９は、液滴３０の表面で反射する光４０と屈折して液滴内部に侵入する光４１に分けられる。なお、液滴３０と高分子膜２９の界面より反射する光４２および、高分子膜２９と支持基板２８の界面で反射する光５０は、液滴３０と高分子膜２９および支持基板２８の屈折率の差を小さくすることで、光４０，４１と比較して光量が僅かとなるために本実施の形態では無視して考える。
【００６０】
液滴３０の表面で反射する光４０は、液滴３０の傾きと相関を有するため、この光量をもとに液滴３０の形状を算出することができる。すなわち、液滴３０の表面で反射する光４０は、液滴３０の中心部ほど傾きが小さくなるため明るくなり、液滴３０の外周部ほど傾きが大きいために暗くなる傾向を有する。
【００６１】
しかしながら、液滴３０の形状が平らになるほど、液滴中心部と液滴外周部の傾斜角の差が少なくなり、液滴表面で反射した光量のコントラストが十分に得られない場合がある。前記コントラストを得るためには、撮像レンズの開口数ＮＡを小さくする手法が考えられるが、ＮＡを小さくすると液滴外周部の傾斜が強い範囲では形状に応じた輝度が得られない。すなわち、測定対象の液滴形状が平坦な場合、傾斜に応じた表面反射の十分な輝度コントラストが得られない。
【００６２】
以下に、前述のように液滴３０の表面で反射する光４０だけでは十分なコントラストが得られない場合に、より高い輝度コントラストを得る構成について、図７，図８を用いて説明する。
【００６３】
図７は、液滴３０を理想レンズと想定した場合のシミュレーションした結果を示している。光４３は、光源３２から発せられた光３９が、液滴３０を透過してサンプル基板１９の裏面４８で反射する光の進路である。
【００６４】
なお、サンプル基板１９の裏面４８で光４３は正反射することとし、図を見やすくするために正反射後の光４３の進路を下側に展開して示している。本シミュレーションでは、液滴直径が５０μｍ、曲率半径は４５０μｍとしている。この場合、焦点距離４６が約１０００μｍとなる。
【００６５】
図７のように、サンプル基板１９の厚み４７が、焦点距離４６の半分であれば、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は、サンプル基板１９の表面４９の点Ｐ１に集光する。撮像部２０のレンズ３４の焦点はサンプル基板１９の表面４９付近にあわせているため、液滴３０の表面反射で得られる輝度分布に加えて、中心付近が局所的に明るくなる輝度分布が加えられ、液滴３０の表面で反射する光４０の輝度分布のみの場合と比較して高い輝度コントラストを得ることができる。
【００６６】
サンプル基板１９の厚み４７が、焦点距離４６の半分よりも大きくなっていくと、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３が集光する点と、サンプル基板１９の表面４９の距離が広がるため、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３のコントラストが徐々に低下していき、サンプル基板１９の厚み４７が焦点距離４６と同値の場合は、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は面内で均一な画像を得る。
【００６７】
同様に、サンプル基板１９の厚み４７が焦点距離４６以上になっても、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は拡散しているために面内で均一な画像を得る。
【００６８】
同様に、サンプル基板１９の厚み４７が、焦点距離４６の半分よりも小さくなっていく場合も、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３が集光する点と、サンプル基板１９の表面４９の距離が広がるため、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３のコントラストが徐々に低下していく。サンプル基板１９の厚み４７が０に近づくと、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は面内で均一な画像を得る。
【００６９】
なお、サンプル基板１９の厚み４７が光３９の波長よりも短い場合は、光３９はサンプル基板１９の裏面４８で反射せずに透過するため、サンプル基板１９の厚み４７は、光３９の波長よりも長くするのが良い。
【００７０】
そのため、サンプル基板１９の厚み４７を、光３９の波長よりも大きく、かつ液滴３０の焦点距離４６以下であり、かつ光３９の波長より大きくすることで、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は液滴３０の中心部ほど液滴外周部よりも輝度が高くなる分布を得る。
【００７１】
そのため、光４０と光４３の和で表される輝度分布は、液滴３０の表面で反射する光４０の輝度分布だけの場合と比較して高い輝度コントラストを得ることができる。特に、焦点距離４６の半分付近が輝度コントラストを得ることができる。上記条件により、高い輝度コントラストを得ることができるので、後述の液滴評価工程Ｓ７０において、より正確に液滴形状を評価できる。
【００７２】
＜実際の条件下＞
実際には液滴３０は理想レンズではないため、光４３が１点に集光はしないが、図８のように理想レンズと類似の傾向を示す。この図８は液滴３０の実際の形状を、４次関数を用いてモデル化したもので、液滴３０を透過した光の進路をシミュレーションした結果を示している。なお、図７の場合と同様に、サンプル基板１９の裏面４８で光４３は正反射することとし、図を見やすくするために正反射後の光４３の進路を下側に展開して示している。
【００７３】
この場合の焦点距離４６は、液滴３０の凸側から平行光を入射した際に、液滴３０の頂点Ｐ２を中心とした微小範囲内に集光する光が最も多くなる距離であるとした。前述の微小範囲は、撮像部２０におけるカメラのセンサーサイズおよびレンズ３４の倍率から導出される撮像部の画素サイズとした。
【００７４】
この条件では、サンプル基板１９の厚み４７を、光３９の波長よりも大きくかつ液滴３０の焦点距離４６以下とすることで、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は液滴３０の中心部ほど液滴外周部よりも輝度が高くなる分布を得る。
【００７５】
そのため、光４０と光４３の和で表される輝度分布は、液滴３０の表面で反射する光４０の輝度分布と比較して高い輝度コントラストを得ることができる。
【００７６】
なお、液滴形状の焦点距離が不明な場合は、撮像部２０を用いて実験的に焦点距離を導出することが望ましい。
【００７７】
＜サンプル基板１９の厚み以外＞
なお、サンプル基板１９の厚みを可変とするためにサンプル基板１９と測定テーブル２１の間に透光性のダミー基板を設置し、屈折液などを介して重ねる構造としても良い。この構成によれば、液滴３０の形状に応じてサンプル基板１９の厚みを任意に調整することができる。なお、前記ダミー基板は構成簡易化のために一枚でも良いが、複数枚のダミー基板の場合には互いの厚みが異なる。
【００７８】
なお、サンプル基板１９の厚みを変えずに、サンプル基板１９上の高分子膜２９に対して紫外線光を照射することでサンプル基板１９の撥水性をコントロールして、液滴形状を可変とする構成としても良い。この構成によれば、サンプル基板１９の厚みに応じて液滴３０の形状を任意に調整することができる。
【００７９】
なお、サンプル基板１９の厚みを変えずに、液滴３０を吐出後の自然乾燥および減圧乾燥時の条件をコントロールして、液滴形状を可変とする構成としても良い。この構成によっても、サンプル基板１９の厚みに応じて液滴３０の形状を任意に調整することができる。
【００８０】
＜サンプル基板１９の材質＞
なお、液滴３０の表面で反射する光４０と、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３は、同じ光量であることが望ましい。そうすることで、液滴３０の表面で反射する光４０とサンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３とも液滴中心部ほど液滴外周部よりも輝度が高くなる分布を得た場合に、光４０と光４３の和で表される輝度分布は最も高い輝度コントラストを得る。
【００８１】
液滴３０の表面で反射する光４０と、サンプル基板１９の裏面４８で反射した光４３が同じ光量となるためには、液滴３０とサンプル基板１９の屈折率が同じで、液滴３０の表面に接する媒質と、サンプル基板１９の裏面４８に接する媒質の屈折率が同じである必要がある。
【００８２】
液滴３０の屈折率は、吐出材料によって決まるためコントロール出来ない。一般的にインクジェット方式で吐出される樹脂材料の屈折率は１．４〜１．６程度である。そのため、サンプル基板１９の屈折率Ｎも同様に、１．４≦Ｎ≦１．６程度にすることが望ましい。
【００８３】
そのため、サンプル基板１９にはガラス等を用いることが望ましい。本実施の形態では、サンプル基板１９を屈折率１．５の透明ガラスを用いた。なお、同様の屈折率であれば、例えば樹脂フィルムなどを用いても良い。そうすることで、サンプル基板１９を例えば巻き取り状にして保管できるので、保持スペースを節約することが可能となる。
【００８４】
なお、液滴３０とサンプル基板１９の境界面から反射する光４２は、液滴３０とサンプル基板１９が同等であれば、液滴３０の表面で反射する光４０と比較して十分に小さいために無視できる。本実施の形態では、液滴３０の屈折率を１．６、サンプル基板１９の屈折率を１．５とした。
【００８５】
なお前述のように、液滴３０の表面に接する媒質と、サンプル基板１９の裏面に接する媒質の屈折率が同じにする、すなわち同じ媒質を用いる必要がある。本実施の形態では、ともに媒質を空気した。
＜凹部４４＞
なお本実施の形態では、サンプル基板１９の裏面に接する媒質を均一な空気とするために、測定テーブル２１を、図９に示すように、上面に凹部４４を有する構成とした。更に詳しくは、図９に示されているようにサンプル基板１９に形成されている液滴３０の位置のサンプル基板１９の裏面が、測定テーブル２１の上面に接触しないように、凹部４４が測定テーブル２１に形成されている。
【００８６】
なお、測定テーブル２１の内部には、凹部４４とは別に、測定テーブル２１の上面で開口した吸引路４５が形成されており、上記のように測定テーブル２１にセットされたサンプル基板１９は、吸引路４５からの吸引によって測定テーブル２１の上面に吸着して保持
される。
【００８７】
この構成によれば、液滴３０の表面に接する媒質およびサンプル基板１９の裏面に接する媒質をともに空気とすることができ、同じ屈折率とすることができる。
【００８８】
＜形状測定工程Ｓ５０と、対応テーブル作成工程Ｓ６０、液滴評価工程Ｓ７０＞
次に、撮像工程Ｓ４０（図２参照）で得られた液滴の画像データを用いて各液滴の体積あるいは表面形状を算出する液滴評価工程Ｓ７０と、形状測定工程Ｓ５０と、対応テーブル作成工程Ｓ６０について、図１０を参照しながら説明する。
【００８９】
図１０に示した液滴評価工程Ｓ７０を説明する前に、液滴評価工程Ｓ７０の実行に必要な対応テーブルを予め作成する、形状測定工程Ｓ５０，対応テーブル作成工程Ｓ６０を説明する。
＜形状測定工程Ｓ５０＞
形状測定工程Ｓ５０は、撮像工程Ｓ４０で撮像対象（評価対象）となった複数の液滴の中から抽出された所定の位置の液滴の形状を、液滴形状測定装置４で測定する工程である。液滴の表面の三次元座標系（Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系）上の位置座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）を、前記の液滴形状測定装置４により測定する。
【００９０】
＜対応テーブル作成工程Ｓ６０＞
対応テーブル作成工程Ｓ６０は、形状測定工程Ｓ５０で測定された各プロファイルに基づいた位置座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）から、液滴の表面の三次元座標系上の位置における傾きを求め、その求めた傾きと、その位置に対応する二次元座標系上の位置における輝度比（この輝度比は、撮像工程Ｓ４０で得られた液滴の輝度データから求める）との対応関係を表す対応テーブルを作成する。なお、本実施の形態では、この対応テーブルを、測定制御部２５の対応テーブル作成部２６において作成する。なお、計算時間の並列化のために印刷制御部１６の対応テーブル作成部１７において作成しても良い。
【００９１】
＜液滴評価工程Ｓ７０＞
次に、図１０の液滴評価工程Ｓ７０について説明する。
【００９２】
なお、液滴評価工程Ｓ７０は、測定制御部２５の体積算出部２７で行うのが良いが、計算時間の並列化のために印刷制御部１６の体積算出部１８で行っても良い。
【００９３】
まず、液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７１では、撮像工程Ｓ４０で撮像した、評価対象となる全てのノズルから吐出された全ての液滴についての画像から、各液滴の位置を特定し、それぞれの液滴ごとに切り取った「液滴毎画像」を作成する。
【００９４】
液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７２では、ステップＳ７１で得られた、「液滴毎画像」を用いて、各液滴について順番に画像の輝度情報から輝度比を求め、前述の対応テーブルを用いて、一つの液滴の画像に対応する複数の画素に含まれる各画素の画素位置での傾きを全て算出する。
【００９５】
液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７３では、一つの液滴の画像について、ステップＳ７２で得られた各画素位置の全ての傾き情報を用いて、各画素の位置のＺ方向高さ（仮値）を算出する。
【００９６】
次に液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７４では、画像の輝度情報を用いて液滴外周部を算出する。
【００９７】
次に、ステップＳ７４で求めた液滴外周部と、ステップＳ７３で求めた各画素位置での高さ（仮値）を用いて、外周部での高さ（仮値）を算出する。外周部での高さは、液滴中心からの距離が、液滴外周部より求められる液滴外周部から一定距離の範囲以内の画素位置での高さの平均で求めるのが良い。
【００９８】
液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７５では、上記のようにして求めた外周部での高さ（仮値）が０になるように、ステップＳ７３で求めた各画素位置での高さ（仮値）から外周部での高さ（仮値）を引くことで全画素位置での高さにオフセットを与え、各画素位置での高さ（真値）を算出する。
【００９９】
液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７６では、ステップＳ７４で求めた液滴外周部の内側の画素位置について、ステップＳ７５でもとめた各画素位置での高さ（真値）と、各画素位置に対応する画素の面積との積を、一つのサンプル液滴について全て足すことで、当該一つの液滴の体積を求める。
【０１００】
液滴評価工程Ｓ７０のステップＳ７７では、全ての液滴について、液滴の体積Ｖの算出が完了したか否かを判定し、完了していないと判定すれば、ステップＳ７１の直前に戻り、上記のステップＳ７２からステップＳ７６を繰り返し、完了していると判定すれば、ステップＳ７８へ進む。
【０１０１】
ステップＳ７８では、ステップＳ７６で求めた評価対象となったノズルの全ての液滴について、求めた液滴の体積と、予め定められたノズルの液滴の狙い体積との変異量を求め、液滴評価工程Ｓ７０の処理結果で液滴吐出装置１の印刷制御部１６に指示して、目標値の体積を吐出するように、各ノズルに対応した圧電アクチュエータへの印加電圧を調整する。
【０１０２】
このように、液滴吐出装置１のラインヘッド６によって吐出された液滴の体積或いは形状を液滴測定装置２によって、高速に精度良く測定するとともに、測定精度を確保することが可能となり、例えば、印刷対象物の色むら等を管理するための測定およびインクジェット装置の校正を高速に行うことができる。
【０１０３】
そのため、例えば有機ＥＬディスプレイパネルの製造における有機発光材料を塗布形成するための液滴吐出式印刷装置の利用に有用である。
【０１０４】
（実施の形態２）
実施の形態１では液滴測定装置２が液滴吐出装置１とは別に設けられていたが、図１１のように、合体してもよい。図１１は、液滴測定装置２と液滴吐出装置１とを合体した液滴吐出装置の斜視図である。
【０１０５】
液滴吐出装置１に支持部１１に撮像部２０を設ける。生産テーブル８の上に液滴測定装置２の測定テーブル２１に凹部４４を形成する。そして、撮像部２０が撮影したサンプル基板１９の輝度情報を図２のように処理できる。
【０１０６】
本実施の形態においては、液滴吐出モジュールヘッド１５が、ステージ９の副走査方向に長手方向に配置されているため、凹部４４もステージ９の副走査方向に長尺となるように設けるのが好ましい。
【０１０７】
この場合には、生産テーブル８に形成された凹部４４の位置に合わせてラインヘッド６から吐出して液滴を形成することができる。実施の形態１の場合のように、液滴が形成されたサンプル基板１９を液滴測定装置２に搬送して、位置合わせして測定テーブル２１にセットすることが不要となる。
【０１０８】
印刷対象物７の生産とともに、ラインヘッド６の評価が短時間で容易にできる。
【０１０９】
（実施の形態３）
実施の形態１では、液滴吐出装置１で作成した印刷対象物７をそのままサンプル基板１９とする場合、または、印刷対象物７を割断してサンプル基板１９とする場合、つまり液滴を印刷済みのサンプル基板１９を液滴測定装置２の測定テーブル２１にセットして対応テーブルを作成する場合を説明した。
【０１１０】
しかし、液滴吐出装置１で使用する予定のラインヘッド６を液滴測定装置２の側にセットすることができる。
【０１１１】
つまり、液滴３０とダミー液滴３１が形成されていないサンプル基板１９を、液滴測定装置２の測定テーブル２１にセットする。その後、液滴測定装置２において、液滴吐出装置１で使用する予定のラインヘッド６を使用して、測定テーブル２１の凹部４４の位置に対応して、サンプル基板１９に液滴３０とダミー液滴３１を印刷する。その後、形成された液滴３０を撮像部２０によって撮像する。
【０１１２】
このことによって、それ以降は実施の形態１と同様に対応テーブルを作成して、これを液滴吐出装置１の印刷制御部１６に伝達することによって、ラインヘッド６の各ヘッドの吐出量を正確に目標値に近付けることができる。
（全体として）
実施の形態１〜３は、組み合わせできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ＥＬディスプレイ等のデバイスなどを製造する液滴吐出式の印刷装置の高性能化に寄与する。
【符号の説明】
【０１１４】
１    液滴吐出装置
２    液滴測定装置
３    減圧チャンバー
４    液滴形状測定装置
５    ヘッドユニット
６    ラインヘッド
７    印刷対象物
８    生産テーブル
９    ステージ
１０    脚部
１１    支持部
１２    ガントリー
１３    支持台
１４    分配タンク
１５    液滴吐出モジュールヘッド
１６    印刷制御部
１７    対応テーブル作成部
１８    体積算出部
１９    サンプル基板
２０    撮像部
２１    測定テーブル
２２    ステージ
２３    ガントリー
２４    架台
２５    測定制御部
２６    対応テーブル作成部
２７    体積算出部
２８    支持基板
２９    高分子膜
３０    液滴
３１    ダミー液滴
３２    光源
３３    カメラ
３４    レンズ
３５    治具
３６    走査軸
３７    駆動機構
３８    Ｚ方向駆動機構
３９，４０，４１，４２，４３  光
４４    凹部
４５    吸引路
４６    焦点距離
４７    厚み
４８    裏面
４９    表面
５０    光Ｓ１０  基板作成工程
Ｓ２０  塗布工程
Ｓ３０  乾燥工程
Ｓ４０  撮像工程
Ｓ５０  形状測定工程
Ｓ６０  対応テーブル作成工程
Ｓ７０  液滴評価工程
【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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【図１１】
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