(57)【要約】【課題】安価な方法を用いて、液滴の吐出不良を起こしたノズルを正確かつ高速に検出するための吐出不良検出装置および吐出不良検出方法を提供すること。【解決手段】本発明の吐出不良検出装置１０は、ノズル１２を通じて基板２に液滴を吐出するインクジェットヘッド１１を備え、基板２の表面には、基板２に着弾した状態の液滴が占める面積に応じた形状であり、かつ、液滴に対して第１のぬれ性を有する第１領域２１と、第１のぬれ性よりも高い第２のぬれ性を有し、かつ、第１領域２１と接する第２領域２２とが形成されており、該インクジェットヘッド１１は、第１領域２１を目標に液滴を吐出し、該吐出不良検出装置１０は、第１領域２１上に接触した状態の該液滴の形状および位置の少なくともいずれかを検知する検知手段３と、検知手段３による検知結果に基づいて、液滴吐出の良否を判定する判定手段６６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを通じて基板に液滴を吐出するインクジェットヘッドを備え、当該ノズルにおける液滴吐出不良を検出する吐出不良検出装置であって、
該基板の表面には、
該基板に着弾した状態の液滴が占める面積に応じた形状であり、かつ、該液滴に対して第１のぬれ性を有する第１領域と、
第１のぬれ性よりも高い第２のぬれ性を有し、かつ、第１領域と接する第２領域とが形成されており、
インクジェットヘッドは、第１領域を目標に液滴を吐出し、
吐出不良検出装置は、
第１領域上に接触した状態の該液滴の形状および位置の少なくともいずれかを検知する検知手段と、
検知手段による検知結果に基づいて、液滴吐出の良否を判定する判定手段とを
備えていることを特徴とする吐出不良検出装置。
【請求項２】
上記液滴が第１領域上に静止した状態における、該液滴と第１領域とがなす接触角が、５０°〜９０°であることを特徴とする請求項１に記載の吐出不良検出装置。
【請求項３】
上記液滴が第１領域上に静止した状態における、該液滴と第１領域とがなす接触角と、該液滴が第２領域上に静止した状態における、該液滴と第２領域とがなす接触角との差が、４０°以上であることを特徴とする請求項２に記載の吐出不良検出装置。
【請求項４】
第１領域は略円形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項５】
複数の第１領域が、上記インクジェットヘッドから見た上記基板の移動方向と直交する直線上に、それぞれ等間隔に並んで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の吐出不良検出装置。
【請求項６】
第１領域が第２領域に取り囲まれていることを特徴とする請求項４または５に記載の吐出不良検出装置。
【請求項７】
第１領域は帯状であり、第１領域の長辺方向が上記基板の走査方向と平行であることを特徴とする請求項項１〜３のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項８】
複数の第１領域のそれぞれが等間隔かつ平行に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の吐出不良検出装置。
【請求項９】
第１領域が有する２つの長辺が第２領域と接触していることを特徴とする請求項７または８に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１０】
第１領域および第２領域が形成されている上記基板面の法線方向が、重力の向かう方向の反対方向と略一致しており、
第１領域が第２領域よりも突出していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１１】
第２領域における第１領域との境界付近には、吸水性が付与されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１２】
上記検知手段が第１センサを備え、
第１センサが、上記基板表面における第１領域の凹凸を検知することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１３】
第１センサが、第１領域の中心の真上を通過するように走査しながら、上記基板表面の凹凸を検知することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１４】
上記検知手段は第２センサをさらに備え、
第２センサは、第１センサによって検知された上記基板表面の凹凸に基づいて検知すべき該基板上の領域を決定し、かつ上記液滴の形状、第１領域の中心からの移動距離および第１領域の中心からの移動方向を検知することを特徴とする請求項１３に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１５】
上記基板には、上記液滴を着弾させることによって所望のパターンを形成するための領域がさらに形成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の吐出不良検出装置。
【請求項１６】
ノズルを通じて基板に液滴を吐出するインクジェットヘッドを備え、当該ノズルにおける液滴吐出不良を検出する吐出不良検出方法であって、
該ノズルに合わせた形状、および該液滴に対して第１のぬれ性を有する第１領域、ならびに第１領域と接する、第１のぬれ性よりも高い第２のぬれ性を有する第２領域が形成された該基板に対して、第１の領域を目標に液滴を吐出する工程と、
第１領域上に接触した状態の該液滴の形状および位置の少なくともいずれかを検知する工程と、
検知結果に基づいて吐出の良否を判定する工程と
を包含することを特徴とする吐出不良検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式を用いて対象物に微細なパターンを形成する技術に関する。より詳細には、吐出不良を起こしたノズルを検出する吐出不良検出装置および吐出不良検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット技術は、従来の紙媒体への印刷技術としてだけではなく、表示装置用部材や回路として用いる基板に精細なパターンを形成するための技術として応用されている。基板上に形成される精細なパターンとしては、カラーフィルタパネルの画素、発光素子である有機ＥＬ素子、回路基板の金属配線などが挙げられる。インクジェット技術を基板に精細なパターンを形成するための製造装置に応用するためには、従来の印刷技術として用いる場合と比較して、液滴の吐出を厳密に制御する必要が生じる。
【０００３】
例えば、製造する製品の種類毎に吐出させる液滴の材料が異なるので、吐出させる液滴の材料の性質（粘度や揮発性）も異なる。製品に対して所望の機能および性質を付与するためには、粘度や揮発性の高い材料を選択せざるを得ない場合が生じる。吐出させる液滴の材料として粘度や揮発性の高い材料を選択すると、従来の印字用インクと比較して液滴の不吐出（吐出指示を受けても実際には液滴が吐出されないこと）が起こり易い。液滴の不吐出は、液滴を塗布した対象物においてパターンの途切れ、むらなど品質の低下および不良品率の増大に直結する。
【０００４】
また、従来の紙媒体への印刷のためのパターン形成と比較して、遥かに精細なパターンを基板などの媒体上に形成する必要がある。媒体上に形成されたパターンの精細さが製造した製品の品質および良品率を左右するため、ノズル孔から飛翔させた液滴の飛翔角度のばらつきなどによって生じる位置ずれは、わずかな範囲においてしか許容することができない。液滴の位置ずれによって製品が不良品となってしまう製造装置の例としては、カラーフィルタの製造装置が挙げられる。カラーフィルタは複数の画素が基板上に形成されたフィルタである。カラーフィルタにおいて、複数の画素のそれぞれは単色で着色され、複数の画素は３色に色分けされている。液滴の位置ずれによって画素を形成する領域に所望の色以外の液滴が着弾すると画素が混色を起こす。混色を起こした画素を有するカラーフィルタは、表示装置において鮮明な画像を表示することができない不良品である。
【０００５】
以上のように、吐出不良（液滴の不吐出、吐出量の異常および位置ずれ）は精細なパターンの形成をするための大きな障害である。よって、インクジェット技術を表示装置などの製造に用いる場合、吐出処理を行う前に液滴の吐出不良を起こすノズルを検出する必要がある。不吐出を起こすノズルを見つけることができれば、修復動作を行う、吐出不良を起こすノズルを使用しない、インクジェットヘッドを交換するといった処理によって製品の品質と良品率とを向上することができる。
【０００６】
インクジェットヘッドの吐出不良を検出するためのカラーフィルタの製造方法が特許文献１に開示されている。特許文献２のカラーフィルタの製造方法は、カラーフィルタ基板における画素の形成領域の外に対して予備吐出を行うことによって、画素の着色前にインクジェットヘッドの吐出不良を検出する製造方法である。上記予備吐出を行った場所をカメラなどのエリアセンサを用いて撮像することによって、不吐出、吐出量の異常およびインクジェットヘッドの位置ずれを検出する。
【０００７】
記録紙を利用することなく、吐出ヘッドからのインク吐出量の異常やインク不足を検出できるインク吐出検出装置が特許文献２に開示されている。特許文献２のインク吐出検出装置は、撥水性が高く光反射性を有する反射板に対してインク吐出口からインクを吐出させ、該反射板からの反射光を検知することによってインク吐出の異常を検出する装置である。また、上記反射板が傾斜して設けられている、あるいは該反射板を傾斜または回転させる反射板回動手段を備えているので、インク吐出の異常を検出が完了するとインクが該反射板から落下させることができる。
【特許文献１】特開平９−１０１４１０号公報（平成９年４月１５日公開）
【特許文献２】特開平８−３３２７８６号公報（平成８年１２月１７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の方法では、エリアセンサを用いて２次元データを取得することによって吐出の良否を判定しなければならないため、吐出不良を検出するためには多大な時間を要する。例えば、吐出不良の検出に以下のような処理が必要となるため処理時間が長くなる。基板に着弾させた液滴のそれぞれの近傍領域をデジタルカメラなどによって撮像する。撮像した画像を、液滴の着弾箇所と被着弾箇所とに分けて２値化処理を行うことによって、データ化する。２値化処理したデータを用いて着弾した液滴の重心値を導出することによって、着弾した液滴の位置および形状を決定する。着弾した液滴の位置および形状に基づいて吐出の良否を判定する。
【０００９】
上述のように複雑な処理を行う必要があるため、吐出不良の検出処理に時間がかかる。媒体に対する吐出処理のタクトタイムを短縮するために、１つの製造装置が備えるノズルを増加させる傾向にある。よって、製造装置が備えるノズルを増加させればさせるほど、ノズルの全てについて吐出の良否を判定するための処理時間が増加する。吐出不良を起こしたノズルを検出することは、製品の品質および良品率の向上の観点から簡略化することが困難である。よって、単にノズルを増やすだけでは装置の生産性を低下させてしまう恐れがある。
【００１０】
さらに、位置ずれおよびその程度を精度よく検出するための処理、特に、基板の撮像、データの取得およびデータの解析を行うために必要な設備は高価なものが多い。吐出不良の検出処理を高速化するためには性能の高い、すなわちより高価な設備を揃える必要がある。当然、高価な設備の導入は製品のコストアップに繋がる。
【００１１】
上記のように、特許文献１の方法を用いた場合、吐出不良の検出の処理速度を向上させることと製品の低コスト化とは同時に解決し得ない問題である。
【００１２】
また、特許文献２の装置では、媒体に対して液滴を吐出することなく、不吐出および吐出量の異常を検出することができるが、液滴の着弾位置のずれを検出することについては何ら考慮されていない。さらに、ノズルのそれぞれについて検出を行うことについて特許文献１の方法と変わりがないため、同じ装置を複数設置することでしか処理時間の短縮を実現し得ない。ノズルの増加に合わせて装置の増設が必要であることを考えると、この解決方法が現実的であるとは考え難い。
【００１３】
以上のように従来の技術では、簡便かつ安価な方法によって着弾位置のずれを高い精度および効率で検出することが困難であった。その上、今後、製品の高性能化および高品質化が進んで行くことが予想される。製品の高性能化および高品質化には製品の精密化が必要である。よって、これまで以上に媒体へ形成するパターンを精細化する必要がある。すなわち、吐出不良の検出精度、吐出不良の検出処理速度、製品の生産性、製品の低コスト化という要求を、これまで以上に高いレベルで実現する必要がある。吐出不良の内、不吐出を検出するための技術開発は進んでいるが、液滴の着弾位置のずれを効率よく検出する技術は処理速度、検出精度および検出装置のコストなど解決すべき課題が多く、実現が困難であった。このため、着弾位置のずれと液滴の不吐出とを同時に検出し得る技術の開発が望まれている。
【００１４】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、インクジェット方式を用いて、効率よく媒体に対して精細なパターンを形成するために、簡便かつ安価な方法を用いて液滴の吐出不良を起こしたノズルを正確かつ高速に検出するための吐出不良検出装置および吐出不良検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の吐出不良検出装置は、ノズルを通じて基板に液滴を吐出するインクジェットヘッドを備え、当該ノズルにおける液滴吐出の良否を検出するために、該基板の表面には、該基板に着弾した状態の液滴が占める面積に応じた形状であり、かつ、該液滴に対して第１のぬれ性を有する第１領域と、第１のぬれ性よりも高い第２のぬれ性を有し、かつ、第１領域と接する第２領域とが形成されており、インクジェットヘッドは、第１領域を目標に液滴を吐出し、吐出不良検出装置は、第１領域上に接触した状態の該液滴の形状および位置の少なくともいずれかを検知する検知手段と、検知手段による検知結果に基づいて、液滴吐出の良否を判定する判定手段とを備えている。
【００１６】
上記の構成を有することによって、液滴の吐出が良好だった場合、液滴は正常に第１領域に着弾する。一方、ノズルから吐出された液滴が位置ずれを起こした場合、上記基板に着弾した該液滴は、第１領域以外の箇所と接触し易くなる。ここで、上記液滴が第１領域と接する第２領域に接触した場合、第１領域上に静止している液滴と比較して、位置ずれを起こした液滴は形状の変化を起こし、かつ第１領域の中心から大きく離れた位置に静止する。
【００１７】
そのため、たとえば検出手段が液滴の高さを検出し、判定手段が、検出された高さと、液滴が第１領域に正常に着弾した場合の高さとを比較する、といった簡易な検出および判定によって、液滴吐出の良否を判定できる。
【００１８】
これは、上記液滴に対するぬれ性が第１領域よりも第２領域において高いため、着弾位置ずれを起こした液滴が第２領域に引っ張られ易いことに起因する。すなわち、液滴の位置ずれの度合いが同じである場合、本発明に係る上記基板において、従来の均一なぬれ性を有する基板と比較して着弾した液滴が形状の変化を起こし、かつ該液滴の第１領域の中心からの移動距離が大きくなる。すなわち、液滴の着弾位置ずれを、該液滴の形状変化および第１領域の中心からの移動距離という観点において、増幅させることができると言い換えることができる。
【００１９】
よって、従来のように感度は高いが高価である設備を用いることなく、簡易かつ安価な検知手段を用いて、液滴の吐出不良（着弾位置ずれおよび不吐出）を起こしたノズルを検出し得る。
【００２０】
つまり、吐出不良を起こしたノズルを、低コストな設備を用いて容易かつ高速に検出し得るという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明の吐出不良検出装置において、上記液滴が第１領域上に静止した状態における、該液滴と第１領域とがなす接触角が、５０°〜９０°であることが好ましい。
【００２２】
上記の構成を有することによって、第１領域におけるぬれ性が小さくなる（液滴をはじき易くなる）ため、液滴は第２領域へより引っ張られ易くなる。すなわち、着弾位置ずれを起こした液滴の形状変化および第１領域の中心からの移動距離を、さらに大きくすることができる。
【００２３】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出をより容易かつ高速に行うことができるという効果を奏する。
【００２４】
また、本発明の吐出不良検出装置において、上記液滴が第１領域上に静止した状態における、該液滴と第１領域とがなす接触角と、該液滴が第２領域上に静止した状態における、該液滴と第２領域とがなす接触角との差が、４０°以上であることが好ましい。
【００２５】
上記の構成を有することによって、第１領域と第２領域とが有するぬれ性の差が十分に大きくなる（液滴が第１領域から第２領域に引っ張られ易くなる）。すなわち、着弾位置ずれを起こした液滴の形状変化および第１領域の中心からの移動距離を、十分に大きくすることができる。
【００２６】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出精度をより向上し得るという効果を奏する。
【００２７】
また、本発明の吐出不良検出装置において、第１領域は略円形であってもよい。
【００２８】
上記の構成を有することによって、どの方向からであっても第２領域を第１領域に接触させることができる。つまり、液滴がどの方向に対して位置ずれを起こしたとしても、その位置ずれを検出することができる。
【００２９】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出精度をより向上し得る。
【００３０】
また、本発明の吐出不良検出装置において、複数の第１領域が、上記インクジェットヘッドから見た上記基板の移動方向と直交する直線上に、それぞれ等間隔に並んで形成されていてもよい。
【００３１】
例えば、上記吐出不良検出装置による吐出不良の検出は、インクジェットヘッドまたは基板を走査することによって行う。すなわち、上記インクジェットヘッドから見た上記基板の移動方向とは、インクジェットヘッドと基板との相対的な走査方向を意味している。
【００３２】
上記の構成を有することによって、複数のインクジェットヘッドが備える複数のノズルから吐出される吐出不良を起こしたノズルの検出を一度に行うことができる。
【００３３】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出をより高速に行うことができる。
【００３４】
また、本発明の吐出不良検出装置において、第１領域が第２領域に取り囲まれていることが好ましい。
【００３５】
上記構成を有することによって、第１領域の中心から見て、３６０°全ての方向に対する液滴の位置ずれを、該液滴の一度の着弾で検出することができる。
【００３６】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出をより精度よく、高速に行うことができるという効果を奏する。
【００３７】
また、本発明の吐出不良検出装置において、第１領域は帯状であり、第１領域の長辺方向が上記基板の走査方向と平行であってもよい。
【００３８】
上記の構成を有することによって、基板の走査方向に平行な方向に対する着弾位置ずれと基板の走査方向に垂直な方向に対する着弾位置ずれを区別することができる。特に、基板の走査方向に平行な方向に対する着弾位置ずれは、ぬれ性が変化しない領域上において起こる。つまり、液滴の形状が変化しない。
【００３９】
基板の走査方向に対する着弾位置ずれは、ノズルからの吐出タイミングの調整によって補正することができる。吐出不良を起こしたノズルの内、吐出タイミングの調整によって着弾位置を補正することができるノズルの修復動作を省略することができる。
【００４０】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出をより高速に行うことができる。
【００４１】
また、本発明の吐出不良検出装置において、複数の第１領域のそれぞれが等間隔かつ平行に配置されていてもよい。
【００４２】
上記構成を有することによって、一度に多くのノズルの吐出の良否を判定することができる。
【００４３】
よって、吐出不良の検出をより高速に行うことができる。
【００４４】
また、本発明の吐出不良検出装置において、第１領域が有する２つの長辺が第２領域と接触していることが好ましい。
【００４５】
上記の構成を有することによって、第１領域の長辺の外側に向かって位置ずれを起こした液滴を、一度の着弾で検出することができる。
【００４６】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出をより高速に行うことができる。
【００４７】
また、本発明の吐出不良検出装置において、第１領域および第２領域が形成されている上記基板面の法線方向が、重力の向かう方向の反対方向と略一致しており、第１領域が第２領域よりも突出していることが好ましい。
【００４８】
上記の構成を有することによって、第１領域から第２領域へ液滴が引っ張られる力として、さらに引力（重力）が加わる。また、着弾時の反動によって起こる、第２領域から第１領域への液滴の逆流が起こりにくくなる。よって、液滴の位置ずれによって起こる該液滴の形状変化および第１領域の中心からの移動距離を大きくすることができる。
【００４９】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出精度をより向上し得るという効果を奏する。
【００５０】
また、本発明の吐出不良検出装置において、第２領域における第１領域との境界付近には、吸水性が付与されていることが好ましい。
【００５１】
上記の構成を有することによって、第２領域へ引っ張られていった液滴を、第１領域と第２領域との境界付近において吸収することができる。よって、液滴の着弾位置ずれによって起こる形状の変化および第１領域からの距離を大きくすることができる。特に、吸収された残りの液滴の高さが極端に小さくなるため、ノズルが吐出不良を起こしているか否かを、液滴の高さに基づいて判別することが容易になる。
【００５２】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出精度をより向上し得るという効果を奏する。
【００５３】
また、本発明の吐出不良検出装置において、上記検知手段が第１センサを備え、第１センサが、上記基板表面の内、第１領域の中心における凹凸を検知する。
【００５４】
上述のように、吐出不良を起こした液滴は、正常に吐出された液滴と比較して、第１領域上に静止している液滴の形状（特に高さ）が大きく変化する。上記構成によれば、検知手段は、基板上の液滴が有する高さに基づいて、ノズルの吐出不良検出を行うことができる。すなわち、正常に着弾した液滴の高さと吐出不良（不吐出および位置ずれ）を起こした液滴の高さを比較するという、比較が容易なパラメータを用いて吐出不良の検出を行うことができる。このため、吐出の良否を判定することが容易であり、簡易な検知手段を用いて検出精度の向上を図ることができる。
【００５５】
さらに、基板上の凹凸を検知し得るセンサであれば、第１領域上に着弾した液滴の高さを容易に検知することができる。例えば、基板上の凹凸を検知し得るセンサとしては、高さの変位を検知する変位センサや、対象物の光の反射率を計測するセンサなどを用いることができる。すなわち、検知手段として、安価な検知センサを用いて吐出不良の検出を行うことができる。
【００５６】
よって、吐出不良検出装置の低コスト化および検出精度の向上を実現することができる。
【００５７】
また、本発明の吐出不良検出装置において、上記検知手段は第１センサを備え、第１センサは、第１領域の中心の真上を通過するように走査しながら、上記基板表面の凹凸を検知してもよい。
【００５８】
上記の構成を有することによって、検知手段は、一度の走査で、基板上に静止している複数の液滴の高さおよび位置ずれを検知することができる。
【００５９】
よって、吐出不良を起こしたノズルの検出をより容易かつ高速に行うことができるという効果を奏する。
【００６０】
また、本発明の吐出不良検出装置において、上記検知手段は第２センサをさらに備え、第２センサは、第１センサによって検知された上記基板表面の凹凸に基づいて検知すべき該基板上の領域を決定し、かつ上記液滴の形状、第１領域の中心からの移動距離および第１領域の中心からの移動方向を検知してもよい。
【００６１】
上記構成を有することによって、液滴の位置ずれの方向および第１領域の中心からの距離をさらに検知することができる。
【００６２】
よって、位置ずれを起こしたノズルの補正を正確に行うことができるという効果を奏する。
【００６３】
また、本発明の吐出不良検出装置において、上記基板には、上記液滴を吐出することによって所望のパターンを形成するための領域がさらに形成されていてもよい。
【００６４】
上記の構成を有することによって、吐出不良を起こしたノズルの検出と所望のパターン形成とを連続して行うことができる。
【００６５】
よって、製品の生産性を高めることができるという効果を奏する。
【００６６】
上記課題を解決するために、本発明の吐出不良検出方法は、インクジェットヘッドに形成されたノズルを用いて基板に液滴を着弾させることによって該ノズルの吐出の良否を検出するために、該ノズルに合わせた形状、および該液滴に対して第１のぬれ性を有する第１領域、ならびに第１領域と接する、第１のぬれ性よりも高い第２のぬれ性を有する第２領域が形成されて該基板に対して、第１の領域を目標に液滴を吐出する工程と、第１領域上に接触した状態の該液滴の形状および位置の少なくともいずれかを検知する工程と、検知結果に基づいて吐出の良否を判定する工程とを包含する。
【００６７】
上記の構成を有することによって、上記吐出不良検出装置と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００６８】
以上のように、本発明は、インクジェットヘッドに形成されたノズルを用いて基板に液滴を着弾させることによって該ノズルの吐出の良否を検出する吐出不良検出装置であって、該基板の表面には、該ノズルに合わせた形状、および該液滴に対して第１のぬれ性を有する第１領域、ならびに第１領域と接する、第１のぬれ性よりも高い第２のぬれ性を有する第２領域が形成されており、該基板表面に形成された第１領域上に接触している該液滴の形状または位置を検知する検知手段、ならびに該液滴の形状または位置に基づいて該ノズルの吐出の良否を判定する判定手段を備えている。よって、従来のように感度は高いが高価である設備を用いることなく、簡易かつ安価な検知手段を用いて、液滴の吐出不良（着弾位置ずれおよび不吐出）を起こしたノズルを検出し得る。すなわち、液滴の吐出不良を起こしたノズルを、低コストな設備を用いて容易かつ高速に検出し得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
本発明に係る実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。以下の説明において同一の部材および構成要素のそれぞれには、同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同様である。従ってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００７０】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態である吐出不良検出装置１０の構成について図１〜図３を参照して説明する。
【００７１】
図１は一実施形態に係る吐出不良検出装置１０の装置構成を示す模式図である。図１に示すように、吐出不良検出装置１０は、インクジェットヘッドユニット１、検知手段３、基板２が載置された基板ステージ４、マークセンサ５およびコンピュータ６を備えている。
【００７２】
インクジェットヘッドユニット１は、複数のノズル１２が形成された３つのインクジェットヘッド１１から構成されている。インクジェットヘッド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂのそれぞれは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれか１色のインクを吐出するためのインクジェットヘッド１１である。
【００７３】
基板ステージ４上に載置された基板２の被着弾面には第１領域である撥液領域２１、第２領域である非撥液領域２２およびアラインメントマーク２３が形成されている。撥液領域２１は、略円形を有する複数の島状の領域として形成されており、非撥液領域２２に取り囲まれている。撥液領域２１を構成する島状の領域の中心点は、ノズル１２から吐出される液滴の正常な着弾位置である。アラインメントマーク２３は、基板２の方向調整、および撥液領域２１とノズル１２との位置合わせ（アラインメント）に用いるマークであり、基板２を形成している材料とは異なる材料によって形成されている。
【００７４】
検知手段３は、基板２上の対象物の高さ（Ｚ軸方向の距離）を検出するための３つのセンサ３１、および基板２の被着弾面を撮像するための３つの撮像カメラ３２（図２（ａ）を参照のこと）を備えている。つまり、センサ３１および撮像カメラ３２は、インクジェットヘッド１１と同数だけ備えられている。さらに、検知手段３は、検知手段３をＸ軸方向へ移動させるための走査手段に接続されている（図２（ｂ）を参照のこと）。
【００７５】
基板ステージ４は、基板２を真空吸着によって保持するための基板保持台４１、基板保持台４１の移動距離の計測に用いるリニアスケール４２、および基板保持台４１の移動距離を読み取るリニアエンコーダ４３から構成されている。基板ステージ４には、基板保持台４１をＹ軸方向に平行移動させるための基板搬送手段がさらに備えられている（図示せず）。
【００７６】
本実施の形態の吐出不良検出装置１０においては、インクジェットヘッドユニット１を静止させた状態で、基板ステージ４を用いて基板２をＹ軸方向に移動させる構成を有している。しかし、上記構成に限らず、基板２を静止させた状態で、インクジェットヘッドユニット１を従来公知の駆動手段を用いてＹ軸方向に移動させる構成であってもよい。
【００７７】
マークセンサ５は、その直下にアラインメントマーク２３が到達したことを認識するためのセンサであり、基板２の角度のずれなどを検出するためのセンサである。
【００７８】
コンピュータ６は、インクジェットヘッドユニット１、検知手段３、基板ステージ４およびマークセンサ５に接続されている。コンピュータ６は、検知手段３、基板ステージ４および／またはマークセンサ５から送られてくる情報に基づいて、インクジェットヘッド１１、検知手段３および基板ステージ４のそれぞれの動作を制御する。また、コンピュータ６は、検知手段３において検知した基板表面の液滴の形状または位置に基づいて、ノズル１２の吐出の良否を判定する判定手段６６を備えている。
【００７９】
図２（ａ）は、本実施形態に係る吐出不良検出装置１０の主要部を示す平面図であり、図２（ｂ）は、検知手段３の構成を示す側面図である。
【００８０】
（撥液領域２１および非撥液領域２２）
図２（ａ）に示すように、基板２の被着弾面上には、１２の真円状の撥液領域２１が形成されており、１２の撥液領域２１が３行４列に配置されている。１行をなす４つの撥液領域２１は、その中心２４のそれぞれがＸ軸と平行にＷ１（ここでは、２００μｍ）の間隔を空けて並ぶように配置されている。また、一列をなす３つの撥液領域２１は、その中心２４のそれぞれが、Ｙ軸と平行に１つの線分（例えば、線分Ａ−Ａ’）上にＷ２（ここでは、５００μｍ）の間隔を空けて並ぶように配置されている。
【００８１】
本実施形態における撥液領域２１が真円状に形成されているので、全て（３６０°）の方向のいずれの方向に向かって液滴が位置ずれを起こした場合であっても、該液滴を吐出したノズル１２の吐出不良を検出することができる。
【００８２】
撥液領域２１は、ノズル１２から吐出される液滴に対して撥液性を示す、ぬれ性を有する領域である。撥液領域２１のぬれ性を表す、上記液滴の撥液領域２１に対する接触角が５０〜９０°であることが好ましく、該接触角が６０〜８０°であることがさらに好ましい。
【００８３】
上記液滴の撥液領域２１に対する接触角が９０°を上回る場合、正常に着弾した液滴であっても撥液領域２１によって弾かれ易くなる。さらに、上記液滴は、気流、振動等の外部からの影響（外乱）を受けて、撥液領域２１上をスライド移動し易くなる。このため、正常に着弾した上記液滴の一部が非撥液領域２２に接触し易くなるので、吐出不良の検出精度を低下させる。また、上記液滴の撥液領域２１に対する接触角が５０°を下回る場合、上記液滴の非撥液領域２２に対する接触角との差が小さくなる。よって、位置ずれを起こした液滴が非撥液領域２２に移動する量が少なくなるので、吐出不良の検出精度を低下させ、検出の高速化の妨げになる。
【００８４】
撥液領域２１を形成するためには、基板２上の所望の領域に対して、ノズル１２から吐出される液滴に対する撥液性を付与すればよい。基板２に対して撥液性を付与するためには、用いた基板２の材質に応じて、従来公知の方法から選択すればよい。撥液領域２１に上記撥液性を付与するための従来公知の方法としては、基板２上に撥水膜を形成する方法を挙げることができる。基板２上に撥水膜を形成する方法としては、例えば、ガラスからなる基板２上の所望の領域に対してフッ素系材料を含む液体を塗工した後、加熱によって該液体を固化させる方法を挙げることができる。また、ポリイミドから構成された面に対して撥液領域２１を形成する場合、ポリイミド膜に対してマイクロウェーブプラズマ処理を施せばよい。
【００８５】
非撥液領域２２は、撥液領域２１が有するぬれ性よりも高いぬれ性を有する領域である。非撥液領域２２のぬれ性を表す、上記液滴の非撥液領域２２に対する接触角が５〜３０°であることが好ましい。非撥液領域２２のぬれ性を表す接触角が上記範囲であるこが好ましい理由については、後述の実施例において説明する。
【００８６】
５〜３０°の接触角として表されるぬれ性を有する非撥液領域２２を形成するためには、ガラスからなる基板２の所望の領域に対してアッシング処理を施せばよい。アッシング処理の条件を変えることによって接触角を変更することができる。ここに挙げた方法以外であっても、所望のぬれ性を有する非撥液領域２２を形成し得る従来公知の方法を採用することができる。
【００８７】
なお、撥液領域２１および非撥液領域２２のぬれ性を表す接触角は、従来公知の接触角の測定方法または装置を用いて測定すればよい。
【００８８】
本実施形態において、上記液滴が基板２と接触する領域の直径が３６μｍであり、真円状の撥液領域２１の直径が４０μｍである。ここで、真円状の撥液領域２１の直径は、ノズル１２から正常に吐出された液滴が基板２に着弾した後に、該液滴が基板２と接触する領域（略円形の領域）の直径よりも大きい。撥液領域２１の直径は、上記液滴の液滴量、該液滴の撥液領域２１に対する接触角の大きさ、および許容される該液滴の位置ずれの大きさに比例して、上記液滴が基板２と接触する領域の直径より大きくなるように設定すればよい。
【００８９】
真円状の撥液領域２１の直径は、該液滴が基板２と接触する領域の直径よりも３〜１０μｍ大きいことが好ましい。上記範囲を下回る場合、上記液滴が正常に着弾したと看做し得るときであっても、該液滴の一部が非撥液領域２２に接触してしまう可能性が高くなるため、実際以上に吐出不良と判定されるノズル１２が増加する。すなわち、吐出不良の検出精度の低下、および吐出不良を起こしたノズル１２の修復処理に要する時間の増大を引き起こす。
【００９０】
上記液滴の撥液領域２１に対する接触角と該液滴の非撥液領域２２に対する接触角との差が４０°以上であることが好ましい。上記液滴の撥液領域２１に対する接触角と該液滴の非撥液領域２２に対する接触角との差が４０°に満たない場合とは、上記液滴の非撥液領域２２に対する接触角との差が小さくなることである。よって、位置ずれを起こした液滴が非撥液領域２２に移動する量が少なくなるので、吐出の良否を簡便な方法を用いて検出することができなくなる。
【００９１】
非撥液領域２２における撥液領域２１との境界付近には、吸水性が付与されていることが好ましい。例えば、撥液領域２１の周囲を形成する非撥液領域２２の材料として、ビニルアルコール系樹脂のような多孔質材料を挙げることができる。位置ずれにより、一部が非撥液領域２２に着弾した液滴は、その殆どが非撥液領域２２に吸収される。よって、着弾ずれを起こしたノズル２１の検出をより正確に行うことが可能となる。
【００９２】
（マークセンサ５およびアラインメントマーク２３）
基板２上には、２つのアラインメントマーク２３がさらに形成されている。２つのアラインメントマーク２３のそれぞれは、２つのマークセンサ５のそれぞれによって検知される。
【００９３】
２つのアラインメントマーク２３と撥液領域２１との基板２上における位置関係は予め決定されている。２つのアラインメントマーク２３と撥液領域２１との位置関係の一例を以下に示す。
【００９４】
例えば、２つのアラインメントマーク２３は、Ｘ軸に平行に並んでいる。つまり、２つのアラインメントマーク２３は、１行をなす４つの撥液領域２１と平行に並んでいる。例えば、さらに、２つのアラインメントマーク２３の中心は、３行の両端に位置する撥液領域２１の非撥液領域２２との境界と接する線分Ｃ−Ｃ’またはＤ−Ｄ’上に配置されている。基板２上にアラインメントマーク２３および撥液領域２１が、上述のように配置されていれば、２つのアラインメントマーク２３の位置関係を検知することによって、基板２上の撥液領域２１の位置を検出することができる。
【００９５】
次に、マークセンサ５によるアラインメントマーク２３の検知方法の一例について説明する。例えば、２つのアラインメントマーク２３と同じ間隔で、かつＸ軸方向に平行に配列した２つのカメラ（図示せず）を用いて２つのアラインメントマーク２３を撮像する。撮像された２つのアラインメントマーク２３の位置関係を検出する。上記位置関係を検出するとは、２つのアラインメントマーク２３が平行に並んだ状態であるか否か、および２つのアラインメントマーク２３のそれぞれが、基板２の方向のずれによって回転した状態であるか否かを検出することである。
【００９６】
検出した位置関係に基づいて、基板２の方向の補正および撥液領域２１の位置の把握を行う。具体的には、基板ステージ４内に形成された基板方向調節部（図示せず）を用いて、基板２を平行にＸ軸方向、Ｙ軸方向および／または回転移動させることによって、線分Ｂ−Ｂ’の直下を線分Ａ−Ａ’が通過するように基板２の方向調整をする。さらに、撮像した２つのアラインメントマーク２３の位置関係、およびアラインメントマーク２３と撥液領域２１との上記配置に基づいて、基板２における撥液領域２１の位置を把握する。
【００９７】
ここでは、アラインメントマーク２３と撥液領域２１との基板２における配置の一例を用いて説明した。アラインメントマーク２３およびカメラを用いた基板２の方向調整に限らず、上述のように基板２の方向調整および撥液領域２１の位置の把握を適切に行い得るのであれば、従来公知の方法および装置を採用することができる。
【００９８】
例えば、アラインメントマーク２３は、ガラスの基板２上に形成された金属からなる領域（メタルマーク）であり、マークセンサ５は、反射型のファイバーセンサである。この場合、マークセンサ５は、ガラスと金属との反射率の差を検出することによって、アラインメントマーク２３の存在を検知する。
【００９９】
マークセンサ５から各ノズル１２までの距離、および基板２における撥液領域２１の位置に基づいて、各ノズル１２から液滴を吐出するタイミングを決定する。
【０１００】
（インジェットヘッド１１およびノズル１２）
インクジェットヘッドユニット１を構成するインクジェットヘッド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂのそれぞれには、直線状に並んだ複数のノズル１２がＷ３（ここでは２１０μｍ）のピッチで配置されている。
【０１０１】
また、インクジェットヘッド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂのそれぞれは、複数のノズル１２のそれぞれがＸ軸方向に対してＷ１の間隔を有するように角度の調節が行われている。さらに、インクジェットヘッド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂは、それぞれが有するノズル１２の３つが１つの線分（例えば、線分Ｂ−Ｂ’）上に並ぶように調節されている。
【０１０２】
ここでは、Ｙ軸に対してノズル１２の配列が８０°の角度をなすように、インクジェットヘッド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂは調節されている。また、インクジェットヘッド１１Ｒ、１１Ｇおよび１１Ｂはユニット保持部材（図示せず）に固定されている。
【０１０３】
基板２は、上述のように、基板輸送手段を備えた基板ステージ４へ真空吸着によって固定されている。基板輸送手段を用いることによって、基板２を、インクジェットヘッドユニット１の直下を平行（スライド）移動させることができる。
【０１０４】
よって、基板２をＹ軸方向に平行移動させることによって、４列からなる撥液領域いずれか１列が、１つの線分（例えば、線分Ｂ−Ｂ’）上に並んだ３つのノズル１２の直下を通過する。
【０１０５】
（検知器３）
検知器３について図２（ｂ）を参照して以下に説明する。図２（ｂ）は、吐出不良検出装置１０を、図２（ａ）のＹ方向とは逆の方から見た側面図である。
【０１０６】
図２（ｂ）に示すように、検知器３は、対象物の高さを検知するための第１センサであるセンサ３１、および基板２上の領域の一部を撮像することができる第２センサである撮像カメラ３２を備えている。センサ３１および撮像カメラ３２は、それぞれの検知部および撮像部と基板２の被着弾面とが対向するように設置されている。さらに、検知器３は、スライドビーム３４に接続されたレール３３を用いることによってＸ軸方向に可動する。
【０１０７】
例えば、センサ３１としてはレーザ方式を用いて変位を検知する変位センサなどを挙げることができる。検知器３を、基板２上をＸ軸方向に平行移動させながら、上記変位センサを用いて高低差を検知することによって、基板２上に着弾した液滴７が撥液領域２１上に存在するか否か、さらに撥液領域２１上における液滴の形状を検知することができる。例えば、撮像カメラ３２としては、ＣＣＤ素子を備えるデジタルカメラに拡大レンズを取り付けたカメラなどを挙げることができる。上記カメラを用いることによって、基板２上の所望の領域（センサ３１によって撥液領域２１上に液滴７が存在しないこと、または形状変化を起こしているが検知された箇所を含む領域など）の画像を取得することができる。上記カメラによって取得した画像を、従来公知の画像処理技術を用いて着弾した液滴７の形状、および撥液領域２１の中心２４からの距離を特定することができる。
【０１０８】
例示した変位センサ以外のセンサであっても、基板２上をＸ軸方向に平行移動させることによって、撥液領域２１上における液滴７の有無を検出し得るセンサであれば、本発明に係るセンサ３１として用いることができる。
【０１０９】
（基板ステージ４）
上述のように、基板ステージ４は基板保持台４１、リニアスケール４２およびリニアエンコーダ４３から構成されている。リニアスケール４２として高精度ガラススケールを用いている。基板ステージ４には、基板保持台４１をＹ軸方向に平行移動させるための基板搬送手段がさらに備えられている。さらに、基板ステージ４は、コンピュータ６に接続されている。
【０１１０】
コンピュータ６の制御によって上記基板搬送手段を動作させることによって、任意の速度で基板２を移動させること、および任意の位置にて静止させることができる。基板２の位置は、リアルタイムに基板２および基板保持台４の位置情報（リニアスケール４２を用いて測定したリニアエンコーダ４３出力値）がコンピュータ６に送信および処理されることによって認識される。
【０１１１】
（液滴を着弾させた基板２）
液滴を着弾させた後の基板２の状態について図３を参照して説明する。図３は、吐出不良検出装置１０の部分的な平面図であり、液滴を着弾させた後の基板２および検知器３を図２のＺ方向とは逆の方向から見た平面図である。
【０１１２】
図３に示すように、撥液領域２１の中心２４付近に着弾した液滴７１は、撥液領域２１上に留まっている。しかし、位置ずれを起こした液滴（液滴７２ａと７２ｂ、液滴７３ａと７３ｂ、および液滴７４）は、いずれも着弾した液滴の一部または全部が第２領域へ移動している。センサ３１ａ、３１ｂおよび３１ｃのそれぞれは、基板２上に形成された１２の撥液領域２１の内、４つの撥液領域２１の中心２４を結ぶ３つ線分（線分Ｅ−Ｅ’、Ｆ−Ｆ’およびＧ−Ｇ’）のいずれか１つの真上を通過する。
【０１１３】
センサ３１ａ、３１ｂおよび３１ｃのいずれを用いて検出した場合であっても、液滴７１は１つの山を有する、撥液領域２１上に存在する形状として検知される。
【０１１４】
センサ３１ａを用いて検出した場合、液滴７２ａは線分Ｅ−Ｅ’上および撥液領域２１上に存在する、液滴７１と比較して高さの低い、かつ幅の狭い形状として検知される。センサ３１ａを用いて検出した場合、液滴７２ｂは線分Ｅ−Ｅ’上および非撥液領域２２上に存在する、液滴７１と比較して高さの低い、かつ同程度の幅を有する形状として検知される。また、１つのノズル１２から吐出された液滴７２ａおよび７２ｂは、２つの山と１つの谷を有する形状として検知される。
【０１１５】
センサ３１ｂを用いて検出した場合、液滴７３ａは線分Ｆ−Ｆ’上の一部および撥液領域２１上に存在する、液滴７１と比較して非常に高さの低い、かつ非常に幅の狭い形状として検知される。センサ３１ｂを用いて検出した場合、液滴７３ｂは検知されない。
【０１１６】
センサ３１ｃを用いて検出した場合、液滴７４は線分Ｇ−Ｇ’上および非撥液領域２２上に存在する、液滴７１と比較して高さの低い、かつ幅の広い形状として検知される。
【０１１７】
以上のように、位置ずれを起こした液滴（液滴７２ａと７２ｂ、液滴７３ａと７３ｂ、および液滴７３）は、撥液領域２１の中心２４に着弾した液滴７１と比較して、形状（高さおよび幅）が著しく異なる。
【０１１８】
センサ３２は、３つのセンサ３１による検知結果に基づいて、液滴７２ａと７２ｂ、液滴７３ａと７３ｂ、および液滴７３に最も近い撥液領域２１を中心とする基板２上の領域を撮像する。
【０１１９】
（判定手段６６）
上述のように、コンピュータ６は判定部６６を備えている。判定部６６は、検知器３（３つのセンサ３１およびセンサ３２）によって得られた基板２上の液滴の形状または位置に基づいて、各ノズル１２の吐出の良否を判定する。つまり、撥液領域２１上にのみ接触している液滴７１と比較して形状変化を起こした液滴、または一部でも非撥液領域２２に接触している液滴を吐出したノズルを吐出不良と判定する。
【０１２０】
上述のように、検知器３、特にセンサ３１を用いることによって、基板２に着弾した液滴の位置および形状を容易に検知することができる。よって、判定手段６６を用いてノズルの吐出不良を容易に検出することができる。
【０１２１】
〔実施の形態２〕
実施の形態１の吐出不良検出装置１０の変形例について図４を参照して説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係る基板２の平面図であり、（ｂ）は、液滴を着弾させた後の基板２および検知器３を図２のＺ方向とは逆の方向から見た平面図である。
【０１２２】
図４（ａ）に示すように、基板２には、複数の撥液領域２１および複数の撥液領域２１を取り囲む非撥液領域２２が形成されている。
【０１２３】
撥液領域２１は、Ｙ軸方向に伸びる長辺を有する矩形状として形成されている。また、撥液領域２１は３つの中点２５を含んでおり、３つの中点２５を結ぶ線は、撥液領域２１をＸ軸方向に２分する線分Ｈ−Ｈ’と重なっている。つまり、基板２をＹ軸方向に移動させた場合、線分Ｈ−Ｈ’の真上を、線分Ｂ−Ｂ’（図２（ａ）の複数のノズル１２が通過する軌跡）が通過する。
【０１２４】
撥液領域２１のＸ軸方向の長さは４０μｍであり、撥液領域２１のＹ軸方向の長さは２００μｍである。本実施形態における液滴の直径が３６μｍであり、撥液領域２１のＸ軸方向の長さが４０μｍであるため、吐出不良として看做すべき位置ずれを、Ｘ軸方向に対して起こした液滴は非撥液領域２２と接触する。一方、正常な吐出として許容される範囲の位置ずれを、Ｘ軸方向に対して起こした液滴は非撥液領域２２に接触することはない。よって、精度の高い吐出不良の検出を行うことができる。
【０１２５】
さらに、撥液領域２１のＹ軸方向の長さは２００μｍであるため、Ｙ軸方向に位置ずれを起こした液滴は非撥液領域２２に接触することはない。よって、Ｘ軸方向に対する位置ずれとは違い、非撥液領域２２に液滴が接触したときに起こる着弾した液滴の液状の変化、および中点２５との距離の増大を起こさない。Ｙ軸方向に対する位置ずれは、吐出のタイミングを調整することによって補正が可能である。Ｙ軸方向に位置ずれを起こした液滴と中点２５との距離を測定することによって、正確な吐出タイミングの補正を行うために本実施形態に係る撥液領域２１は、Ｙ軸方向に長辺を有する形状として形成されている。位置ずれを起こした液滴と撥液領域２１の中心との距離を測定する方法は、実施の形態１を参照のこと。
【０１２６】
隣接する撥液領域２１が有する、撥液領域２１のそれぞれをＸ軸方向に２分する２つの線分同士は、２００μｍ離れている。これは、インクジェットヘッド１１に形成された隣接する２つのノズル１２のＸ軸方向における間隔と一致している。よって、インクジェットヘッド１１に形成された複数のノズル１２から正常に吐出された液滴を確実に撥液領域２１上に着弾させることができる。
【０１２７】
図４（ｂ）に示すように、撥液領域２１の中点２５付近に着弾した液滴７は、撥液領域２１上に留まっている。しかし、Ｘ軸方向に位置ずれを起こした液滴７２ａと７２ｂ、および液滴７４は、いずれも着弾した液滴の一部または全部が非撥液領域２２へ移動している。Ｙ軸方向位置ずれを起こした液滴７３は、撥液領域２１上に静止している。センサ３１ａ、３１ｂおよび３１ｃのそれぞれは、基板２上に形成された１２の撥液領域２１の内、４つの撥液領域２１の中点２５を結ぶ３つ線分（線分Ｉ−Ｉ’、線分Ｊ−Ｊ’および線分Ｋ−Ｋ’）のいずれか１つの真上を通過する。
【０１２８】
センサ３１ａ、３１ｂおよび３１ｃのいずれを用いて検出した場合であっても、液滴７１は１つの山を有する、撥液領域２１上に存在する形状として検知される。
【０１２９】
センサ３１ａを用いて検出した場合、液滴７２ａは線分Ｉ−Ｉ’上および撥液領域２１上に存在する、液滴７１と比較して高さの低い、かつ幅の狭い形状として検知される。センサ３１ａを用いて検出した場合、液滴７２ｂは線分Ｉ−Ｉ’上および非撥液領域２２上に存在する、液滴７と比較して高さの低い、かつ同程度の幅を有する形状として検知される。また、１つのノズル１２から吐出された液滴７２ａおよび７２ｂは、２つの山と１つの谷を有する形状として検知される。
【０１３０】
センサ３１ｂを用いて検出した場合、液滴７３は線分Ｊ−Ｊ’上の一部および撥液領域２１上に存在する、液滴７１と比較して非常に高さの低い、かつ非常に幅の狭い形状として検知される。
【０１３１】
センサ３１ｃを用いて検出した場合、液滴７４は線分Ｋ−Ｋ’上および非撥液領域２２上に存在する、液滴７と比較して高さの低い、かつ幅の広い形状として検知される。
【０１３２】
以上のように、位置ずれを起こした液滴（液滴７２ａと７２ｂ、液滴７３および液滴７３）は、撥液領域２１の中点２５に着弾した液滴７と比較して、形状（高さおよび幅）が著しく異なる。
【０１３３】
上述のように、Ｙ軸方向への位置ずれはノズル１２からの吐出のタイミングの調整に補正によって補正することができる。吐出のタイミングの調整を正確に行うために、センサ３２を用いて、位置ずれを起こした液滴の撥液領域２１の中点２５から距離を検知する。
【０１３４】
センサ３２は、３つのセンサ３１による検知結果に基づいて、液滴７２ａと７２ｂ、液滴７３ａおよび液滴７３に最も近い撥液領域２１を中心とする基板２上の領域を撮像する。
【０１３５】
センサ３１およびセンサ３２の検知結果に基づいて、判定手段６６は、液滴の吐出の良否を判定する。詳細については実施の形態１を参照のこと。
【０１３６】
〔実施の形態３〕
実施の形態１および２の吐出不良検出装置１０を用いた吐出不良検出方法について、図５〜図８を参照して説明する。図５は、吐出不良検出装置１０の処理手順を説明するフローチャートである。図６は、吐出不良検出装置１０による基板２のアラインメント処理について説明した側面図である。図７は、吐出不良検出装置１０による基板２への液滴の吐出処理について説明した側面図である。図８は、吐出不良検出装置１０による基板２上に着弾した液滴の位置および形状を検知する処理について説明した側面図である。
【０１３７】
吐出不良検出装置１０は、インクジェット方式の製造装置の一部を構成しており、該製造装置の動作を制御するコンピュータ６は、同時に吐出不良検出装置１０の動作制御も行っている。すなわち、吐出不良検出装置１０を用いたノズル１２の吐出不良検出は、上記製造装置の製造工程に含まれる一工程である。
【０１３８】
上記製造装置および吐出不良検出装置１０が共有するコンピュータ６内部の制御部６５は、インクジェットヘッド１１の吐出不良の検出準備が完了したという信号を受信することによって、基板２が基板ステージ４上に搬入される（ステップＳ１）。
【０１３９】
吐出不良の検出準備が完了したという上記信号とは、例えば、製造用の基板に対する液滴の吐出が完了したときに制御部６５に入力される信号、および新たな製造用の基板に対する製造装置を用いた液滴の吐出を指示する信号などである。基板２の搬入は、上記信号を受信した制御部６５からの動作指示信号に従って、図には示していない基板搬入ロボットによって行われる。搬入された基板２は、真空吸着によって基板保持台４１に固定される。なお、基板２と製造用の基板とが一体形成されている場合、基板２はすでに基板保持台４１上に搬入および固定された状態であるため、ステップＳ１の工程は不要である。
【０１４０】
次に、基板２に形成されたアライメントマーク２３を、吐出不良検出装置１０に設けられているアライメントカメラシステム（図示せず）を用いて、基板２の方向調整および検出することによって、ノズル孔に対する吐出検出基板の位置決めを行う（ステップＳ２）。
【０１４１】
カメラによってアラインメントマーク２３を撮像する。撮像した画像に基づいて、アラインメントマーク２３の位置関係から基板２の方向を検知する。基板ステージ４に設けられた方向微調整部（基板２の法線方向を保持しつつ、基板２をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる、ならびに基板２を回転させる構造）によって、基板２の方向を調整する。アラインメントマーク２３と撥液領域２１とは、実施の形態１において述べたように所望の位置関係を有している。このため、基板２の方向を調整することによって、インクジェットヘッド１１のノズル１２に対する撥液領域２１の位置決定を行うことができる。
【０１４２】
上記位置決定とは、基板２をＹ軸方向に移動させることによって、線分Ｂ−Ｂ’の真下を線分Ａ−Ａ’が通過するように、基板２の方向を調整することである（図２（ａ）を参照のこと）。
【０１４３】
なお、上記位置決定を確実に行うために、基板２上のアライメントマーク２３と線分Ａ−Ａ’の位置関係を予め計測しておくことが好ましい。さらに、ノズル１２が通過する基板２の位置を調べるために、アライメントマーク２３が形成されているダミー基板に対して液滴を吐出して着弾位置を確認しておくことが好ましい。
【０１４４】
基板２の方向調整を行った後、基板２を保持した基板ステージ４をヘッドユニット１および検出器３の直下に向けて移動させる（ステップＳ４）。ヘッドユニット１および検出器３の直下に向けて移動させるとは、図２（ａ）におけるＹ軸方向に移動させることであり、線分Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’と平行な方向に移動させることである。
【０１４５】
マークセンサ５およびアラインメントマーク２３を用いてインクジェットヘッドユニット１からの吐出タイミングを決定する（ステップＳ４）。
【０１４６】
基板２に形成されたアラインメントマーク２３がマークセンサ５の直下に到達すると、アライメントマーク２３はマークセンサ５によって検知される。マークセンサ５によるアラインメントマーク２３の検知の詳細については、実施の形態１を参照のこと。
【０１４７】
なお、Ｙ方向へ順にマークセンサ５、インクジェットヘッドユニット１、検知器３と並んでいる。つまり、基板２は、インクジェットヘッドユニット１よりも先にマークセンサ５の直下を通過する。マークセンサ５がアライメントマーク２３を検知するまでは、インクジェットヘッドユニット１は液滴を吐出しない。
【０１４８】
インクジェットヘッドユニット１からの吐出タイミングの決定について、図６を用いて詳細に説明する。図６は、吐出不良検出装置１０を側面から見た模式図であり、マークセンサ５がアライメントマーク２３を検知した状態を示している。なお、各ブロックを繋ないでいる矢印は信号の送信方向を表しており、基板保持台４および基板２はＹ方向に定速移動している。
【０１４９】
マークセンサ５は、自らが出射した光が対象物に反射された光を検知する。よって、マークセンサ５の真下をアライメントマーク２３が通過すると、マークセンサ５によって検知される反射率が変化する。反射率の変化は、信号としてセンサアンプ６２に送信される。センサアンプ６２は、マークセンサ５から送られた信号を増幅して制御部６５に送信する。
【０１５０】
ここで、基板２および基板保持台４の位置情報は、リニアスケール４２を用いて測定したリニアエンコーダ４３出力値として、ステージコントローラ６１から制御部６５へ送信される。制御部６５は、アラインメントマーク２３がマークセンサ５によって検知されたことと基板２および基板保持台４の位置情報とを照合して、アライメントマーク２３の基板２における座標を決定する。マークセンサ５によるアラインメントマーク２３の検知についての詳細は、実施の形態１を参照のこと。
【０１５１】
アラインメントマーク２３の位置（基板２における座標）を決定することができれば、撥液領域２１の基板上２の位置も決定することができる（実施の形態１の（アラインメントマーク２３およびマークセンサ５）を参照のこと）。これによって、各ノズル１２に対応する撥液領域２１がノズル１２の真下を通過するタイミングを、リニアエンコーダ４３の出力値に基づいて決定することができる。
【０１５２】
インクジェットヘッドユニット１を用いて基板２へ液滴の吐出を行う（ステップＳ５）。
【０１５３】
インクジェットヘッドユニット１を用いた基板２への液滴の吐出動作について図７を用いて説明する。図７は、吐出不良検出装置１０を側面から見た模式図であり、インクジェットヘッド１基板２に向けて液滴を吐出している状態を示している。なお、右の２つのノズル１２から吐出された液滴は、正常に（吐出不良を起こさずに）飛翔した液滴であり、左端のノズル１２から吐出された液滴は、吐出不良によって飛翔方向に異常が発生した液滴を示している。
【０１５４】
ここまでの処理において、アライメントマーク２３の基板２上の座標が決定されている。撥液領域２１のそれぞれとアラインメントマーク２３の位置関係は予め測定されている。よって、各ノズル１２は、それぞれが対応する撥液領域２１（正常着弾位置）に向けて液滴の吐出を行うことができる。
【０１５５】
ここで、正常着弾位置とは、Ｘ方向に対する、マークセンサ５と各ノズル１２と相対位置、およびアラインメントマーク２３の基板２の座標によって関連付けされた位置である。すなわち、正常着弾位置は、アライメントマーク２３の座標を基準として予測される各ノズル１２から吐出された液滴の着弾位置である。なお、正常着弾位置は、ノズル１２周囲の汚れ等によって生じる飛翔方向のずれなどを考慮していない、基板２上に設定した仮想の位置である。また、Ｙ方向に並んだ正常着弾位置の中心のそれぞれを結ぶ線分の真上を、基板２がＹ方向に移動することによって、ノズル１２が通過する。
【０１５６】
なお、液滴の吐出は、各ノズル１２に対応した撥液領域２１がノズル１２の真下にある状態で行えばよい。すなわち、基板２を移動させながら行う必要はなく、基板２を静止させた状態で吐出を行ってもよい。基板２を静止させた状態で吐出を行うと、処理全体に要する時間が多少増加するが、高精度に吐出不良を判別することが可能である。
【０１５７】
ステップ４において、制御部６５は、各ノズル１２の吐出タイミングに対応するリニアエンコーダ４２の出力値を記憶している。制御部６５は、ステージコントローラ６１を介して送られるリニアエンコーダ４２の出力値が制御部６５において記憶したリニアエンコーダ４２の出力値と一致すると、対応するノズル１２からの液滴の吐出信号の送信をヘッドコントローラ６３に指示する。上記吐出信号を受信したインクジェットヘッドユニット１のノズル１２から液滴が吐出される。
【０１５８】
ここで、例えば、制御部６５が吐出タイミングの演算をする構成であり、ステージコントローラ６１とヘッドコントローラ６３とが直接に接続された構成であってもよい。この構成であれば、基板２および基板保持台４１の移動の高速化に対応することができる。
【０１５９】
液滴の撥液領域２１への吐出が完了し、撥液領域２１が検知器３による検知可能な位置にまで移動すると、基板保持台４１は移動を停止する。なお、センサ３１は、センサスライダ３２を用いて基板の走査方向に直交したＸ方向（図５の紙面奥方向）に走査しながら、Ｘ方向に規則配列している撥液領域２１上の液滴の形状を順次確認することが可能な位置にある。
【０１６０】
基板保持台４１が移動を停止すると、センサ３１が基板２上をＸ方向に移動することによって、センサ３１は基板２表面の凹凸を検知する（ステップＳ６）。
【０１６１】
センサ３１による基板２表面の凹凸の検知の詳細について図８を用いて説明する。図８は、吐出不良検出装置１０を側面から見た模式図であり、センサ３１が基板２上を走査することによって、着弾した液滴によって形成される基板２の凹凸を検知している状態を示している。
【０１６２】
図８に示すように、基板２には、ノズル１２によって正常な吐出が行われた、撥液領域２１に静止している液滴７と、飛翔方向のずれによって撥液領域２１および非撥液領域２２上に静止している不良着弾液滴７５がある。
【０１６３】
センサ３１はＸ方向に移動しながら、基板２表面の凹凸を検知する。撥液領域２１上に静止している液滴７１はＺ方向に凸状である。液滴７１による基板２表面の高さの変化はセンサ３１（変位センサ）を用いて検知される。一方、撥液領域２１および非撥液領域２２上に静止している液滴７５は、撥液領域２１の中心から離れて静止しているため、センサ３１によって検知されない。
【０１６４】
センサ３１によって検知された基板２表面の凹凸の情報は、判定部６６に送られる。
【０１６５】
判定部６６は、センサ３１の検知結果に基づいて、吐出の良否判定を行う（ステップＳ７）。
【０１６６】
判定部６６における吐出の良否判定について図９を用いて説明する。図９（ａ）は、図３のセンサ３１ａによる検知結果、図９（ｂ）は、図３の３１ｂの検知結果、図９（ｃ）は、図３の３１ｃによる検知された結果をグラフ化したものである。横軸は、センサ３１の走査距離、縦軸はセンサ３１によって検知された変位値を表している。４本の破線は、撥液領域２１の中心がある位置を示しており、この破線と交差するグラフが一定値以上を示している場合には正常吐出と判定され、一定値以下である場合には吐出不良と判定される。判定の基準に用いる上記一定値は、液滴の量、撥液領域２１の大きさ等に応じて適宜、数値を選択すればよい。予め、基板２に液滴を吐出することによって、上記一定値として好適な数値を決定することが好ましい。
【０１６７】
図９（ａ）に示すように、破線で囲まれた部分は、液滴７２ａおよび７２ｂ（図３または図４（ｃ）を参照のこと）を検知した場合のグラフの波形である。このグラフの波形は、撥液領域２１および非撥液領域２２の一部に液滴が静止していることを示している。
【０１６８】
液滴７が撥液領域２および非撥液領域２２の一部に着弾した場合、液滴の表面張力によって、着弾した液滴の殆どが非撥液領域２２に引きずられたために撥液領域２１上に残存する少量の液滴と、非撥液領域２２上に濡れ広がった液滴とに分離する。撥液領域２１に残った液滴７２ａの量は吐出された液滴の量の半分以下であり、その高さは低い。よって、上述のような波形として検出される。
【０１６９】
このため、破線で囲まれた撥液領域２１に液滴を吐出したノズル１２は、判定部６６によって、吐出不良であると判定される。他の３つのノズル１２は吐出が良好に行われていると判定される。
【０１７０】
図９（ｂ）に示すように、破線で囲まれた部分は、液滴７３ａおよび７３ｂ、あるいは液滴７３（図３または図４（ｃ）を参照のこと）を検知した場合のグラフの波形である。液滴７３ａおよび７３ｂは、撥液領域２１および非撥液領域２２の一部に液滴が静止しているが、全く高低差が検知されていない。これは、吐出された液滴がＹ方向に対してずれを起こしたため、着弾した液滴７３ａおよび７３ｂ撥液領域２１の中心から離れてしまっていることが理由である。
【０１７１】
もちろん、破線で囲まれた撥液領域２１に液滴を吐出したノズル１２は、判定部６６によって吐出不良と判定される。
【０１７２】
図９（ｃ）に示すように、破線で囲まれた部分は、液滴７４（図３または図４（ｃ）を参照のこと）を検知した場合のグラフの波形である。このグラフの波形は、非撥液領域２２に液滴７４が静止していることを示している。良好に吐出された液滴と比較して、幅の広い、非常に高さの低い波形として検知されている。液滴が非撥液領域２２に着弾することによって広範囲に渡って濡れ広がった場合、このような波形のグラフが得られる。
【０１７３】
なお、ノズル１２の詰まり等によって液滴の吐出が行われず、液滴が飛翔しなかった場合、図９（ｂ）の破線で囲まれた部分と同じようにセンサ３１に検知される。よって、不吐出を含めて吐出不良を検出することができる。上述のように、Ｙ方向に対する位置ずれは、吐出タイミングの調整によって補正することができる。従って、図９（ｂ）の破線で囲まれた部分のように検出された場合、センサ３２（図３および図４を参照のこと）を用いて、全く高低差を検知できなかった撥液領域２１付近の撮像が行われる。
【０１７４】
以上のように、着弾した位置のずれを生じた液滴は、良好な吐出が行われた液滴と比較して明らかに異なる高さを有する形状として検知される。また、検知結果はある程度の位置情報を含んでいる。このため、判定部６６は容易に吐出不良を起こしたノズル１２を検出することができる。
【０１７５】
制御部６５は、判定手段６６の判定結果に基づいて、吐出不良を起こしたノズルを決定する（ステップＳ８）。
【０１７６】
図９に示したように、４本の破線は、センサ３１の移動距離から想定される撥液領域２１の中心である。吐出不良と判定された撥液領域２１を決定し、その撥液領域２１の中心に向かって液滴を吐出したノズル１２を、ステップＳ５で得られたノズル１２と撥液領域２１の対応関係より決定する。
【０１７７】
吐出不良と判定されたノズル１２は使用しないか、キャップ吸引等の従来公知の回復処理を行った後、もう一度、吐出不良の検査を行うかのいずれかの措置が講じられる。
【０１７８】
ここで、図２に示すような、基板２には真円状の撥液領域２１が形成されている場合、３６０°全ての方向に対して位置ずれが発生しても、吐出不良を起こしたノズル１２を正確に検出することができる。
【０１７９】
一方、図３に示すような、撥液領域２１がＹ方向に伸びる矩形状として形成されている場合、Ｘ方向に対する位置ずれについて、同様に正確に吐出不良を判定することができる。ここで、図９（ｂ）のような検知結果が得られた場合、Ｙ方向について位置ずれが生じているのか、不吐出が発生したのかを確認するために、撮像センサ３２を用いて該検知結果が得られ他領域付近を撮像する。撮像された画像の解析によって、不吐出なのか、Ｙ方向への位置ずれかが明確になり、さらに、位置ずれであった場合、撥液領域２１の中点２５（図３を参照のこと）からの距離を測定することによって、ノズル１２の吐出タイミングの調整の程度を決定することができる。
【０１８０】
上記の図３に示したような構成は、吐出不良検出装置１０を備えるインクジェット方式を用いた生産装置において、基板２の走査方向と製造用の基板の走査方向が同一である場合（例えば、基板２が製造用の基板を含む場合）に有効である。これは、上述のように、Ｙ方向（製造用の基板の走査方向）の位置ずれは、製造用基板への液滴の吐出において、吐出のタイミングを補正することによって解決可能であることが理由である。一方のＸ方向の位置ずれは補正する手段がないので、吐出不良と判断する必要がある。
【０１８１】
以上のように、インクジェットヘッドユニット１が備えるノズル１２の全てについて、各ノズル１２に対応して形成された撥液領域２１に向けて液滴を着弾させる。撥液領域２１に静止した着弾液滴の状態（形状および撥液領域２１からの距離）を検知ることができる。全てのノズル孔についての吐出不良（位置ずれおよび不吐出）を検出することが可能となる。上記検出結果に基づいて、インクジェットヘッドユニット１に対する処理が必要か否かを判断することできる。
【０１８２】
以上の処理によって、簡便かつ安価な方法を用いて液滴の吐出不良を起こしたノズル１２を正確かつ高速に検出することができる。
【実施例１】
【０１８３】
インクジェット方式を用いた製造装置に本発明の吐出不良検出装置を適用した。上記製造装置は、液晶表示装置用のカラーフィルタ基板を製造するための装置であり、本発明に係る基板２として、カラーフィルタ基板を製造するための領域をさらに備えている製造用の基板を用いた。
【０１８４】
図１０（ａ）は製造用のガラス基板２０の平面図であり、吐出不良検出用の基板２と、カラーフィルタ基板２６から構成されている。ガラス基板２０上には、高さ１μｍのポリイミド製のパターンが形成されている。上記パターンは、例えば、光硬化型の液状のポリイミド材をスピンコートによって均一に塗布した後、パターンに対応した選択的な露光など従来公知の技術を用いて形成されている。パターンの位置は、誤差２μｍ程度の精度で、パターン幅は誤差０．５μｍ程度の精度で製造することが可能である。
【０１８５】
図１０（ｂ）は図１０（ａ）の破線で囲まれた部分を拡大した平面図であり、（ｃ）は、線分Ｌ−Ｌ’の断面図である。撥液領域２１およびとバンクパターン２５は、ポリイミド材を用いた上記パターン形成により作製されたものであり、マイクロウェーブプラズマ処理によって、純水に対する接触角を１００°程度にすることができる。一方、非撥液領域２３、および、バンクパターン２５で囲まれた画素部分２６の底面は、それぞれガラスから構成されており、マイクロウェーブプラズマ処理によって、純水に対する接触角を１５°程度にすることができる。撥液領域２１およびバンクパターン２５の接触角は、マイクロウェーブプラズマ処理の条件設定により調整できる。
【０１８６】
撥液領域２１は非撥液領域２２から突出した形状として形成されている。吐出不良検知にかかる吐出は、矢印ア位置に向けて着弾させる。一方、画素への吐出は、矢印イ位置に向けて着弾させる。
【０１８７】
なお、吐出に用いる液滴材料として、純水と比較して表面張力が小さく、かつ粘度が高い材料を用いた。撥液領域２１およびバンクパターン２５の表面に対する上記液滴材料の接触角は５０°〜１００°の範囲で調整可能であり、非撥液領域２３および画素部分２６の表面に対する上記液滴材料の接触角は５〜３０°の範囲で調整可能であった。
【０１８８】
吐出不良を検出するための吐出動作、および画素２６への吐出動作は、複数のノズル１２をＸ方向に配列したインクジェットヘッド１１を用いて、ガラス基板２０をＹ方向の走査させながら行った。
【０１８９】
円形の撥液領域２１は直径４０μｍの領域である。隣接する２つのノズル１２のＸ方向の距離（Ｘ方向に投影した投影ピッチ）が３０μｍであり、撥液領域２１ａおよび２１ｂの中心間の距離Ｗ４と一致している。また、撥液領域２１ａおよび２１ｃの中心間の距離Ｗ５は、ノズル１２隣接する２つのノズル１２のＸ方向の距離（Ｘ方向に投影した投影ピッチ）の２倍の６０μｍである。このため、吐出タイミングを調整することによって、連続して配列した３つのノズル１２は、撥液領域２１ａ、２１ｂおよび２１ｃに向けて液滴を吐出することが可能である。なお、ガラス基板２０は、Ｘ方向に２ｍ、Ｙ方向に３ｍの長さを有している。インクジェットヘッド１１には、Ｘ方向の全領域をカバーできるように、複数のノズル１２が３０μｍのピッチを有する配列として設けられている。
【０１９０】
撥液領域２１を千鳥状に配置することによって、撥液領域２１の大きさに対してＷ４が小さい場合であっても、撥液領域２１の周囲を取り囲むように非撥液領域２２を形成することができる。
【０１９１】
１ｐｌ、２ｐｌ、４ｐｌまたは６ｐｌの液滴を、ぬれ性を表す接触角が５〜８０°である面に対して、インクジェットヘッド１１を用いて着弾させた。表１に示す数値は、着弾させた液滴を上面から見た直径と、該液滴の高さを計測した結果をまとめたものである。液滴材料としてカラーフィルタ基板の製造に実際に使用される液滴材料を用いた。上記液滴の直径の計測は、非接触式の３次元測定機（ミツトヨ社製ＱＵＩＣＫＶＩＳＯＮ）を用いて行った。上記液滴の最大高さは、レーザ変位センサ（キーエンス製ＬＫ−Ｇ１０）を用いて計測した。接触角が５〜３０°を有する面は、ガラス基板２０に対して、条件を変えたアッシング処理を行うことによって形成した。接触角が６０〜８０°を有する面は、ポリイミド面に対して、マイクロウェーブプラズマ処理を行うことによって形成した。
【０１９２】
液滴の直径は、誤差がプラスマイナス２μｍ程度の再現性を有し、液滴の最大高さは、誤差がプラスマイナス０．５μｍ程度の再現性を有していた。
【０１９３】
【表１】
2008168207.tif 000003
【０１９４】
表１より、非撥液領域２２（表１の接触角５〜３０°）と撥液領域２１（表１の接触角６０〜８０°）とは、最大高さについて、最大で２倍以上の差を有している。着弾した液滴の最大高さを計測することによって、撥液領域２２上に静止した液滴量を把握することが可能であることがわかった。
【実施例２】
【０１９５】
本実施例では、液滴量を６ｐｌに設定し、液滴材料の撥液領域２１表面に対する接触角を６０°、該液滴材料の非撥液領域２２表面に対する接触角を５°となるように処理したガラス基板２０を用いた。このとき、６ｐｌの上記液滴が撥液領域２１上に静止している時の直径が約３６μｍであるので、撥液領域２１の直径を４０μｍにした。
【０１９６】
図１１は、吐出した液滴７が撥液領域２１上に着弾したときの模式図であり、図１１（ａ）は撥液領域２１の中心に液滴が着弾した時（正常着弾時）を示している。図１１（ｂ）は撥液領域２１の中心から５μｍずれて着弾したときを示している。図１１（ｃ）は撥液領域２１の中心から１０μｍずれて着弾したときを示している。図１１（ｄ）は撥液領域２１の中心から１５μｍずれて着弾したときを示している。
【０１９７】
図１１（ａ）に示すように、撥液領域２１の中心に液滴が着弾した時は、非撥液領域２２と液滴７１とは接触しない。
【０１９８】
図１１（ｂ）に示すように、撥液領域２１の中心から５μｍずれて着弾すると、液滴の一部が非撥液領域２３に到達し、撥液領域２１上に着弾した液滴の一部が非撥液領域２２に引き込まれる。よって、撥液領域２１上の着弾液滴７５ａ、および非撥液領域２２上の着弾液滴７５ｂという２つの液滴が形成される。このとき、撥液領域２１上に静止している着弾液滴７５ａは、吐出された液滴量が分割されており、かつ中心位置からずれた位置に頂点を有する凸形状である。よって、変位センサを用いた場合、図中の破線の位置における高さを計測するので、図１１（ａ）の液滴７１より遥かに高さの低い凸形状として検知される。
【０１９９】
図９（ｃ）および（ｄ）において、撥液領域２１の中心から１０μｍまたは１５μｍの場合における状態を示しており、位置ずれが大きくなるほど、撥液領域２１上に静止する液滴の量は少なくなる。さらに、撥液領域２１の中心からの着弾液滴の頂点の位置が遠くなる。よって、変位センサによって検知される高さがより小さくなる。なお、変位センサによって検知されるこの高さの値を用いて、位置ずれの量を計測することも可能である。
【０２００】
なお、本実施例では、位置ずれが生じた液滴について、撥液領域２１上と非撥液領域２２上に分割する場合を示したが、表面張力が大きい液滴材料の場合、５μｍ程度の位置ずれであっても、非撥液領域２２の一部に接触した着弾液滴のすべてが非撥液領域２２側に引き込まれる場合がある。
【０２０１】
また、本実施例では、撥液領域２１が基板面に対して１μｍ程度高くなっているが、撥液領域２１が凸状になっている必要はない。同じ高さを有する面に撥液領域２１が選択的に形成された構成であってもよい。撥液領域２１が凸状に形成されていると、位置ずれが生じた場合、着弾液滴は撥液領域２１から非撥液領域２２に移動しやすいので、位置ずれによる吐出不良を判断が容易となる。
【０２０２】
撥液領域の大きさは、液滴量、撥液領域の接触角、許容する位置ずれにより異なるが、占有領域である着弾液滴の直径に対して円形であれば直径が３〜１０μｍ大きく、矩形であれば幅が３〜１０μｍ大きいことが望ましい。
【実施例３】
【０２０３】
撥液領域２１および非撥液領域２２の表面に対する液滴の接触角をパラメータとして用い、（１）撥液領域２１の中心（正常着弾位置）に着弾させた場合、（２）撥液領域２１の中心から外れた位置（位置ずれを起こした位置）に着弾させた場合に分けて、液滴の繰り返し安定性について確認した。この結果を表２に示す。
【０２０４】
【表２】
2008168207.tif 000004
【０２０５】
（１）では、位置ずれを起こさないことを確認した１つのノズルを用いて、１００箇所の撥液領域２１の中心へに着弾させた。撥液領域２１表面の液滴材料に対する接触角が５０〜８０°のとき、液滴の全てが正常な位置に静止していた。一方、接触角９０°のときには１箇所、接触角１００°のときには１０箇所、液滴が撥液領域２１の中心付近に着弾するにもかかわらず撥液領域２１以外の領域に接触していた。これは、撥液性が高すぎるために着弾後に、撥液領域２１内から着弾液滴がずれたためと考えられる。なお、液滴の飛翔速度が大きいほどずれが大きくなる傾向が見られた。
【０２０６】
（２）では、位置ずれを起こさないことを確認した１つのノズルを用いて、撥液領域２１の中心（正常位置）から５μｍずらした位置に液滴を着弾させた。これを１００箇所の撥液領域２１に対して行った。そして、撥液領域２１の中心に変位センサのセンサ中心を合わせて変位センサによって検知された高さの変動を計測した。変動値として標準偏差が０．５μｍ以内である場合を○、２μｍ以内である場合を△、２μｍ以上である場合を×とした。また、本来、吐出不良とすべきであるにもかかわらず、正常な吐出と判断するような結果が１０個以上得られた場合については×とした。撥液領域２１の接触角が９０°以上の場合、上述のように、着弾した後に液滴がシフトしやすいので、ばらつきが大きく、標準偏差が大きくなっている。撥液領域２１の接触角が５０〜６０°で、非撥液領域の接触角が３０°の場合、撥液領域２１と非撥液領域２２との接触角の差が小さいために、着弾した液滴が非撥液領域２２へ十分に引き込まれないためと考えられる。以上の結果から、撥液領域２１の接触角は５０〜９０°であることが好ましく、６０〜８０°であることがさらに好ましい。さらに、撥液領域２１と非撥液領域２２との接触角の差が４０°以上であることが好ましい。
【０２０７】
なお、非撥液領域２２における撥液領域２１との境界付近には、吸水性が付与されていることが好ましい。吸水性を付与するとは、例えば、上記境界付近が多孔質材料から形成されていることである。撥液領域２１の周囲を形成する非撥液領域２２について、上記多孔質材料としては、例えば、ビニルアルコール系樹脂からなるスポンジ状の材料を挙げることができる。ビニルアルコール系樹脂からなるスポンジ状の材料を非撥液領域２２における撥液領域２１との境界付近に配配置した場合、位置ずれを起こした液滴の一部が非撥液領域２２に接触し、その殆どが非撥液領域２２に吸収される。よって、吐出不良（位置ずれ）を起こしたノズル１２の検出をより正確に行うことが可能となる。
【実施例４】
【０２０８】
検知器３の構成例を図２（ｂ）を用いて以下に説明する。図２（ｂ）は、図１の装置側面をＹ方向から見た図である。検知器３は、Ｘ方向に移動可能な状態でセンサスライドレール３３に接続されており、センサスライドレール３３はスライドビーム３４に取り付け固定されている。検知器３は、ボールねじ送り機構を備えるステッピングモータの制御によって、Ｘ方向に対して、等速移動、および任意の位置における停止が可能である。
【０２０９】
検知器３には、センサ３１と、撮像センサ３２（例えばフローベル社製ＡＤＰ−２１０）が設置されており、検知器３が、スラードレール３３に沿って等速移動しながら、基板２表面の形状の状態（撥液領域２１上にある着弾液滴の有無）を検知する。センサ３１として、レーザ変位型のセンサ（例えばキーエンス製ＬＫ−Ｇ１０）または反射率計測型のセンサ（例えばキーエンス製Ｆ−２ＨＡ）を用いた。センサ３１としてレーザ変位型センサを用いる場合、正常着弾位置（撥液領域２１の内部）における着弾液滴の最大高さを計測し、得られた高さの値から吐出不良を起こしているか否かを判定した。センサ３１として反射率計測型のセンサを用いた場合、曲面を有する液滴の表面に対して光を照射すると反射率が低下することを利用して、正常着弾位置における反射率の変化量から吐出不良の有無を判定した。センサ３１としては、いずれを用いても良いが、着弾液滴の高さを計測するセンサを用いることによって、より計測精度を高めることが可能である。
【０２１０】
基板２に設けられている撥液領域２１は、図４に示すような基板２の走査方向の直交方向が短辺をなす矩形状を有している。矩形を有する撥液領域２１の短辺の長さは、着弾液滴直径に対して３〜１０μｍ長くなるよう設定した。
【０２１１】
センサ３１は、着弾液滴の全てを検知した。正常着弾位置における高さの計測の結果、高さの変化が大きい（例えば通常値の半分程度）場合、Ｘ方向へ位置ずれが生じたと判定した。高さの変化が大きい液滴とは、図３における着弾液滴７２ａおよび７２ｂに相当する。Ｘ方向のずれは、ノズルからの液滴の吐出タイミングを調整することによって補正することが不可能である。よって、Ｘ方向のずれは全て吐出不良と判定された。Ｘ方向のずれを起こした液滴を吐出したノズル孔は、吐出不良と判定し、修復動作等の次の工程に移行した。
【０２１２】
次に、高さが正常ではないが、その変化量が小さいものを選定した。これはＹ方向のずれの可能性が高い。Ｙ方向のずれは液滴吐出時の吐出タイミングを調整することによって補正できるので、撮像センサ３２を用いた撮像、およびずれを起こした距離の計測を行った。撮像センサ３２を用いて着弾液滴を基板２の法線方向である上面から撮像し、その画像から着弾位置を割り出すという動作は、センサ３１の検査に比べると時間がかかる（１秒間に１０個以下程度）。しかし、Ｘ方向に位置ずれを生じた液滴を吐出不良と看做した結果、撮像を要するノズル１２の割合は、全てのノズル１２に対して少ない。
【０２１３】
高速で検出が可能なセンサ３１を用いることによって、調整不可能なＸ方向の位置ずれを起こしたノズルを検出することができる。よって、撮像センサ３２を用いて、Ｙ方向の着弾位置ずれのデータを取得する必要のあるノズル１２の個数を減らすことができる。つまり、検出処理の速度を低下させることなく、効率的に位置ずれを含めた調整不可能な吐出不良のノズル１２の検出を行い、かつ調整可能な吐出不良のノズルの検出とその調整のための補正値とを得ることができる。
【０２１４】
図１２は撮像センサ３２が着弾液滴を撮像した画像の例であり、図１２（ａ）はセンサ３１によりＹ方向に位置ずれの可能性のある着弾液滴４３を撮像した画像である。着弾液滴を撮像した画像の２値化処理を行って、着弾液滴の画像の重心位置を算出し、ＣＣＤカメラのピクセル分解能およびピクセル数に基づいて、Ｙ方向のずれ量Ｗ６を導出することが可能である。基板２の走査方向であるＹ方向（製造用基板に対して吐出を行う時の走査方向）について、導出されたずれ量Ｗ６に基づいて位置ずれを起こしたノズル１２の液滴の吐出タイミングを制御することによって、正常な着弾位置に補正することが可能である。一方、図１２（ｂ）は、センサ３１が正常吐出と判断した着弾液滴の画像を示している。図１２（ｂ）は比較対照としてここに示したが、無駄な処理でしかないため、実際の吐出不良の検出において正常に吐出された液滴を撮像することはない。
【０２１５】
〔その他の構成〕
本発明は、以下のような構成によっても実現することができる。
【０２１６】
（第１の構成）
液滴を吐出するノズル孔を備えたインクジェットヘッドと、
前記ノズル孔から吐出される液滴の正常着弾位置に設けられ、着弾液滴の占有領域に対応した領域で構成された撥液性を有する第１の領域と、
前記第１の領域の周囲に設けられ、前記第１の領域と異なる撥液性を有する第２の領域からなる
吐出検出基板と、
正常着弾位置における着弾液滴の形状に基づいて吐出不良を検出する検知手段と、
を備えた吐出不良検出装置。
【０２１７】
（第２の構成）
前記第２の領域は、前記第１の領域に対して親液性である、第１の構成に係るの吐出不良検出装置。
【０２１８】
（第３の構成）
前記第１の領域において、液滴材料による接触角が５０〜９０°である第１または第２の構成に係るの吐出不良検出装置。
【０２１９】
（第４の構成）
前記第１の領域は、略円形である、第１〜第３のいずれか１つに係る吐出不良検出装置。
【０２２０】
（第５の構成）
前記第１の領域は、複数の略円形が一方向に配列してなり、
前記検出手段は前記一方向に走査可能である、
第１〜第３の構成のいずれか１つに係る吐出不良検出装置。
【０２２１】
（第６の構成）
前記第１の領域は、一方向に帯状に連なるとともに、前記一方向と異なる第二の方向に前記第２の領域を挟んで複数配列されている、第１〜第３の構成のいずれか１つに係る吐出不良検出装置。
【０２２２】
（第７の構成）
前記検出手段は、前記第二の方向に走査可能である第１のセンサーと、
前記第１のセンサーの出力に基づいて選定された着弾液滴について、前記一方向に対する液滴の位置ずれ量を検出可能な第２のセンサーからなる、
第６の構成に係る吐出不良検出装置。
【０２２３】
（第８の構成）
前記検知手段は、基板の法線方向の高さを検出可能なセンサーからなる、第１〜第７の構成に係る吐出不良検出装置。
【０２２４】
（第９の構成）
前記第１の領域は、前記第２の領域に対して凸である、第１〜第８の構成に係る吐出不良検出装置。
【０２２５】
（第１０の構成）
前記第２の領域は、少なくとも前記第１の領域の周囲部分ついて、多孔質材料により構成されている、第１〜第９の構成に係る吐出不良検出装置。
【０２２６】
（第１１の構成）
前記吐出検出基板は、前記インクジェットヘッドを用いて加工される基板内に設けられている、第１〜第１０の構成に係る吐出不良検出装置。
【産業上の利用可能性】
【０２２７】
本発明を用いることによって、簡便かつ安価な方法を用いて液滴の吐出不良を起こしたノズルを正確かつ高速に検出することができる。よって、インクジェット方式を用いた製造装置全般の吐出不良の検出に用いることができる。特に、画像表示装置に用いるカラーフィルタ基板、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などの製造装置への応用に適している。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】本発明の吐出不良検出装置を側面から見た、装置構成図である。
【図２】（ａ）は、図１の吐出不良検出装置一部を示す平面図であり、図２（ｂ）は吐出不良検出装置一部を示す側面図である。
【図３】本発明に係る液滴を着弾させた基板および検知器を示した平面図である。
【図４】（ａ）は、図２（ａ）の基板の変形例を示しており、（ｂ）は、液滴を着弾させた図４（ａ）の基板および検知器を示した平面図である。
【図５】本発明に係る吐出不良検出装置の処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明に係る吐出不良検出装置の処理の内、基板の位置決めを行う処理を説明する側面図である。
【図７】本発明に係る吐出不良検出装置の処理の内、基板へ液滴を吐出する処理を説明する側面図である。
【図８】本発明に係る吐出不良検出装置の処理の内、基板へ着弾させた液滴の形状を検知する処理を説明する側面図である。
【図９】（ａ）は、図３の基板の線分Ｅ−Ｅ’における表面形状を検知器で検出した結果を示すグラフであり、（ｂ）は、図３の基板の線分Ｆ−Ｆ’における表面形状を検知器で検出した結果を示すグラフであり、（ｃ）は、図３の基板の線分Ｇ−Ｇ’における表面形状を検知器で検出した結果を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、実施例１のカラーフィルタ基板を上面から見た平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の破線部を拡大した平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の線分Ｌ−Ｌ’における断面図である。
【図１１】（ａ）は撥液領域の中心に液滴が着弾した時の液滴の形状を示す断面図であり、（ｂ）は撥液領域の中心から５μｍ離れた位置に液滴が着弾した時の液滴の形状を示す断面図であり、（ｃ）は撥液領域の中心から１０μｍ離れた位置に液滴が着弾した時の液滴の形状を示す断面図であり、（ｄ）は撥液領域の中心から１５μｍ離れた位置に液滴が着弾した時の液滴の形状を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は、Ｙ方向に位置ずれを起こした液滴と、ずれを起こした距離を示す平面図であり、（ｂ）は位置ずれを起こさなかった液滴を示す平面図である。
【符号の説明】
【０２２９】
１      インクジェットヘッドユニット
２      基板
３      検知器（検知手段）
７      液滴
１０    吐出不良検出装置
１１    インクジェットヘッド
１２    ノズル
２１    撥液領域（第１領域）
２２    非撥液領域（第２領域）
２６    カラーフィルタ基板（パターンを形成するための領域）
３１    センサ（第１センサ）
３２    撮像カメラ（第２センサ）
６６    判定部（判定手段）
【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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【図１２】
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