(57)【要約】 【課題】  複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴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、駆動周波数を変化させて測定された液滴当たりの吐出量を示す吐出量データを、描画装置１の記憶部３１に記憶する。ステップＳ２では、記憶部３１に記憶された吐出量データに基づいて、チャンネル毎に、スキャン速度に対応した駆動周波数毎の液滴数を算出する。ステップＳ３では、インクジェットヘッド１０が基板２０をスキャンする際、チャンネル毎に、駆動周波数毎に算出した液滴数の液滴を吐出して終了する。【選択図】      図３
2007054759.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、駆動信号に応答してノズルから液滴を吐出する液滴吐出手段を用いて、液滴を吐出する方法において、
前記駆動信号の駆動周波数として複数の駆動周波数を用い、
駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数を調整することを特徴とする液滴吐出方法。
【請求項２】
前記液滴数は、前記駆動周波数に加えて、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度に基づいて調整され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】
全チャンネルにおける駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係を示す吐出量データ、および前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度と駆動周波数との関係を示す速度周波数データに基づいて、チャンネル毎に前記液滴数を算出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】
前記複数の駆動周波数をｆ１およびｆ２とし、各駆動周波数に対応する１つの液滴当たりの液量をＶ１およびＶ２とし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度をｖｓとし、前記基板の単位領域に付着させるべき総液量をＶｓｕｍとし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する方向の前記単位領域の寸法をＬとして、各駆動周波数に対して単位領域に付着させる液滴数Ｎ１および液滴数Ｎ２を、次式
【数１】
2007054759.tif 000008
を用いて算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、複数の駆動周波数の駆動信号に応答してノズルから液滴を吐出する液滴吐出手段と、
駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数を算出し、算出した液滴数の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】
前記制御手段は、前記駆動周波数に加えて、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度に基づいて、前記液滴数を算出す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】
全チャンネルにおける駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係を示す吐出量データと、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度と駆動周波数との関係を示す速度周波数データとを記憶する記憶手段を含み、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された吐出量データと速度周波数データとに基づいて、チャンネル毎に前記液滴数を算出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】
前記制御手段は、前記複数の駆動周波数をｆ１およびｆ２とし、各駆動周波数に対応する１つの液滴当たりの液量をＶ１およびＶ２とし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度をｖｓとし、前記基板の単位領域に付着させるべき総液量をＶｓｕｍとし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する方向の前記単位領域の寸法をＬとして、各駆動周波数に対して単位領域に付着させる液滴数Ｎ１および液滴数Ｎ２を、次式
【数２】
2007054759.tif 000009
を用いて算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。
【請求項９】
前記基板は、カラーフィルタの基板であり、
前記液滴吐出手段は、異なる色の液滴を吐出する複数のノズルを含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載された液滴吐出装置。
【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、液滴吐出手段である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】
このインクジェットヘッドを用いた製造装置は、ノズルから吐出される一つの液滴当たりの液量である吐出量と吐出される液滴数とによって、基板上の所定の領域に形成されるパターンの膜厚が決定される。従って、チャンネルばらつきなどによって、各ノズルから所定の領域に吐出される液滴の総液量である総吐出量が変わると、それがすじムラとなって品質に大きく作用する。このすじ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。
【０００４】
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１参照）。
【０００５】
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２参照）。
【０００６】
図４は、インクジェットヘッドの液滴当たりの吐出量と駆動周波数との関係を示す図である。本発明に関連する図４を参照して、液滴当たりの吐出量と駆動周波数との関係を説明する。横軸は、液滴を吐出するためにインクジェットヘッドを駆動する駆動信号の駆動周波数（ｋＨｚ）、縦軸は、インクジェットヘッドのノズルから吐出される液滴当たりの吐出量（ｐｌ：ピコリットル）である。たとえば駆動周波数が２０ｋＨｚのとき、吐出量は５ｐｌ、駆動周波数が４０ｋＨｚのとき、吐出量は６．１５ｐｌであり、吐出量５ｐｌを基準にすると、吐出量６．１５ｐｌは２３％増加した値である。このように、吐出量は、駆動周波数に依存して変化する。これは、液滴が吐出する直前のメニスカスの位置が駆動周波数によって変化するためと考えられる。
【０００７】
図５は、基板上のインク受容部２１に液滴を吐出する吐出間隔を説明するための図である。インク受容部２１は、インクジェットヘッドのノズルから吐出される液滴を貯める領域であり、親水性を有しており、撥水性を有する障壁２２によって仕切られている。インクジェットヘッドは、図５に矢印で示したスキャン方向に移動し、インク受容部２１に液滴を吐出する。液滴がインク受容部２１に着弾すると、インク受容部２１は親水性を有しているので、着弾した液滴のインクはインク受容部２１全体に広がるが、障壁２２は、撥水性を有しているので、インクは障壁２２を越えて隣接するインク受容部に漏れることはない。
【０００８】
インク受容部２１内に所望の膜厚を形成するために必要な液滴数つまりドット数は、インク受容部２１の面積と膜厚で決まる体積を、液滴当たりの吐出量で除算して、液滴の溶質濃度を勘案して求めればよい。インク受容部２１の面積は、幅Ｍと長さＬとを乗算することによって求められる。たとえばインク受容部２１の面積を２００μｍ×６００μｍ、所望の膜厚を２μｍ、駆動周波数２０ｋＨｚにおける液滴当たりの吐出量を５ｐｌ、溶質濃度を１０％、スキャン速度を４０ｍｍ／ｓとすると、インク受容部２１に吐出されるドット数は、４８０となる。
【０００９】
液滴を吐出する距離の間隔である液滴の打ち込み間隔は、移動距離をドット数で除算すれば求まるので、受容部２１の長さ６００μｍをドット数４８０で除算すると、１．２５μｍとなる。しかし、液滴の打ち込み間隔の最小分解能が１μｍであると、１．２５μｍを実現することができない。図５では、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。
【００１０】
液滴の打ち込み間隔の最小分解能から使用可能な駆動周波数が限定される。つまり液滴の打ち込み間隔の最小分解能が１μｍであるので、液滴の打ち込み間隔は、１μｍ、２μｍ、３μｍというように、１μｍの倍数の値しかとり得ない。たとえばスキャン速度が４０ｍｍ／ｓの場合、液滴の打ち込み間隔１μｍを実現する駆動周波数は、４０ｋＨｚであり、液滴の打ち込み間隔２μｍを実現する駆動周波数は２０ｋＨｚである。従って駆動周波数４０ｋＨｚでのドット数と駆動周波数２０ｋＨｚでのドット数とを３対１の割合で吐出すれば、液滴の平均打ち込み間隔１．２５μｍを実現することができる。このように、複数の駆動周波数を用いることによって、所望の打ち込み間隔を実現することができる。
【００１１】
ところが液滴当たりの吐出量は、駆動周波数に依存するので、インク受容部２１に吐出されるドット数が４８０のままでは、駆動周波数４０ｋＨｚのときの吐出量が駆動周波数２０ｋＨｚのときの吐出量より２３％多いため、インク受容部２１に吐出される液滴の総吐出量が多くなり、所望の膜厚を実現することができない。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２１７１４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９６４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述したいずれの従来技術も、駆動周波数に依存する液滴当たりの吐出量の差異から生じる膜厚の誤差を、液滴当たりの吐出量と駆動周波数との関係に基づいて補正する方法を示しておらず、上述した駆動電圧、駆動パルス幅などを変化させて所望の膜厚になる駆動電圧、駆動パルス幅などを求めざるを得ない。このように所望の膜厚を実現する最適な駆動電圧、駆動パルスなどを求めるためには、多大の時間と労力が必要であるという問題がある。
【００１４】
本発明の目的は、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴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】
【００１５】
本発明は、基板上に液滴を付着させるために、駆動信号に応答してノズルから液滴を吐出する液滴吐出手段を用いて、液滴を吐出する方法において、
前記駆動信号の駆動周波数として複数の駆動周波数を用い、
駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数を調整することを特徴とする液滴吐出方法である。
【００１６】
本発明に従えば、基板上に液滴を付着させるために、駆動信号に応答してノズルから液滴を吐出する液滴吐出手段を用いて、液滴を吐出するにあたって、前記駆動信号の駆動周波数として複数の駆動周波数を用い、駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数を調整するので、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００１７】
また本発明は、前記液滴数は、前記駆動周波数に加えて、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度に基づいて調整されることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、インクジェットヘッドが基板に対して移動する移動速度によって吐出する液滴数を調整するので、インクジェットヘッドが基板に対して移動する移動速度が変化しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００１９】
また本発明は、全チャンネルにおける駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係を示す吐出量データ、および前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度と駆動周波数との関係を示す速度周波数データに基づいて、チャンネル毎に前記液滴数を算出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、駆動周波数に対するインクジェットヘッドの全チャンネルの液滴当たりの吐出量を示す吐出量データと、インクジェットヘッドが基板に対して移動する移動速度とその移動速度で用いられる複数の駆動周波数とを対応付けた速度周波数データとに基づいて、チャンネル毎に液滴数を算出するので、基板上のどのようなパターンに対しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００２１】
また本発明は、前記複数の駆動周波数をｆ１およびｆ２とし、各駆動周波数に対応する１つの液滴当たりの液量をＶ１およびＶ２とし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度をｖｓとし、前記基板の単位領域に付着させるべき総液量をＶｓｕｍとし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する方向の前記単位領域の寸法をＬとして、各駆動周波数に対して単位領域に付着させる液滴数Ｎ１および液滴数Ｎ２を、次式
【００２２】
【数３】
2007054759.tif 000003
を用いて算出することを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、駆動周波数が２つの駆動周波数であるとき、それぞれの駆動周波数で吐出される液滴数を計算式で求めることができるので、２つの駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００２４】
また本発明は、基板上に液滴を付着させるために、複数の駆動周波数の駆動信号に応答してノズルから液滴を吐出する液滴吐出手段と、
駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数を算出し、算出した液滴数の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。
【００２５】
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、複数の駆動周波数の駆動信号に応答してノズルから液滴が吐出され、制御手段によって、駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数が算出され、算出された液滴数の液滴を吐出するように前記液滴吐出手段が制御される。
【００２６】
このように、液滴を吐出させる駆動信号の駆動周波数として複数の駆動周波数を用いて基板上に液滴が吐出されるとき、駆動周波数と液滴当たりの吐出量との関係に応じて、駆動周波数毎に吐出する液滴数が算出され、算出された駆動周波数毎の液滴数の液滴が吐出されるので、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００２７】
また本発明は、前記制御手段は、前記駆動周波数に加えて、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度に基づいて、前記液滴数を算出することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、液滴吐出手段が基板に対して移動する移動速度によって前記液滴数を調整するので、液滴吐出手段が基板に対して移動する移動速度が変化しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００２９】
また本発明は、全チャンネルにおける駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係を示す吐出量データと、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度と駆動周波数との関係を示す速度周波数データとを記憶する記憶手段を含み、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された吐出量データと速度周波数データとに基づいて、チャンネル毎に前記液滴数を算出することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、駆動周波数に対する液滴当たりの液滴吐出手段の全チャンネルの吐出量を示す吐出量データと、液滴吐出手段が基板に対して移動する移動速度とその移動速度で用いられる複数の駆動周波数とを対応付けた速度周波数データとを記憶し、記憶された吐出量データと速度周波数データとに基づいてチャンネル毎に液滴数を算出するので、基板上のどのようなパターンに対しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００３１】
また本発明は、前記制御手段は、前記複数の駆動周波数をｆ１およびｆ２とし、各駆動周波数に対応する１つの液滴当たりの液量をＶ１およびＶ２とし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する移動速度をｖｓとし、前記基板の単位領域に付着させるべき総液量をＶｓｕｍとし、前記液滴吐出手段が前記基板に対して移動する方向の前記単位領域の寸法をＬとして、各駆動周波数に対して単位領域に付着させる液滴数Ｎ１および液滴数Ｎ２を、次式
【００３２】
【数４】
2007054759.tif 000004
を用いて算出することを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、駆動周波数が２つの駆動周波数であるとき、それぞれの駆動周波数で吐出される液滴数を計算式で求めることができるので、２つの駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００３４】
また本発明は、カラーフィルタの基板であり、
前記液滴吐出手段は、異なる色の液滴を吐出する複数のノズルを含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、基板がカラーフィルタの基板であり、インクジェットヘッドが異なる色の液滴を吐出する複数のノズルを含むので、カラーフィルタの製造の際、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴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】
【００３６】
本発明によれば、基板上に液滴を付着させるために、駆動信号に応答してノズルから液滴を吐出する液滴吐出手段を用いて、液滴を吐出するにあたって、前記駆動信号の駆動周波数として複数の駆動周波数を用い、駆動周波数と吐出される１つの液滴当たりの液量との関係に基づいて、基板の予め定める単位面積を有する単位領域当たりに付着させるために吐出する液滴数を調整するので、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができ、さらに膜厚を補正することなく簡単迅速に所望の膜厚を形成することができる。
【００３７】
また本発明によれば、インクジェットヘッドが基板に対して移動する移動速度によって吐出する液滴数を調整するので、インクジェットヘッドが基板に対して移動する移動速度が変化しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００３８】
また本発明によれば、駆動周波数に対するインクジェットヘッドの全チャンネルの液滴当たりの吐出量を示す吐出量データと、インクジェットヘッドが基板に対して移動する移動速度とその移動速度で用いられる複数の駆動周波数とを対応付けた速度周波数データとに基づいて、チャンネル毎に液滴数を算出するので、基板上のどのようなパターンに対しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００３９】
また本発明によれば、駆動周波数が２つの駆動周波数であるとき、それぞれの駆動周波数で吐出される液滴数を計算式で求めることができるので、２つの駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４０】
また本発明によれば、液滴を吐出させる駆動信号の駆動周波数として複数の駆動周波数を用いて基板上に液滴が吐出されるとき、駆動周波数と液滴当たりの吐出量の関係に応じて、駆動周波数毎に吐出する液滴数が算出され、算出された駆動周波数毎の液滴数の液滴が吐出されるので、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４１】
また本発明によれば、液滴吐出手段が基板に対して移動する移動速度によって前記液滴数を調整するので、液滴吐出手段が基板に対して移動する移動速度が変化しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４２】
また本発明によれば、駆動周波数に対する液滴当たりの液滴吐出手段の全チャンネルの吐出量を示す吐出量データと、液滴吐出手段が基板に対して移動する移動速度とその移動速度で用いられる複数の駆動周波数とを対応付けた速度周波数データとを記憶し、記憶された吐出量データと速度周波数データとに基づいてチャンネル毎に液滴数を算出するので、基板上のどのようなパターンに対しても、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４３】
また本発明によれば、駆動周波数が２つの駆動周波数であるとき、それぞれの駆動周波数で吐出される液滴数を計算式で求めることができるので、２つの駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００４４】
また本発明によれば、基板がカラーフィルタの基板であり、インクジェットヘッドが異なる色の液滴を吐出する複数のノズルを含むので、カラーフィルタの製造の際、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴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】
【００４５】
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。描画装置１は、インクジェットヘッド１０およびステージ１１を含んで構成される。インクジェットヘッド１０は、液滴を吐出する複数の図示しないノズルを有し、ステージ１１上に搭載された基板２０に対して移動する。以下、インクジェットヘッド１０が液滴を吐出しながら基板２０に対して移動することをスキャンという。
【００４６】
インクジェットヘッド１０から液滴を吐出するためのエネルギー発生手段の方式は、ヒータを用いたバブル方式でもよいし、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよい。一つの液滴を吐出するためのエネルギー発生手段は、ノズル、およびインクを貯めるインク室などから構成されるチャンネル毎に設けられている。吐出されるインクは、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は、赤、青、および緑などの顔料あるいは染料を溶かした溶液である。
【００４７】
インクジェットヘッド１０のノズルは、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２１に液滴を吐出する。インク受容部２１は親水性を有しているので、インク受容部２１に吐出されたインクは、インク受容部２１全体に広がる。後述する液滴数のインクがインク受容部２１に吐出され、溶媒が蒸発すると、インク受容部２１に所望の膜厚の層であるパターンが形成される。インク受容部２１と隣接するインク受容部とは、撥水性の部材による図示しない障壁、たとえば図５に示した障壁２２によって隔てられており、インクが障壁を越えて隣接するインク受容部に漏れることはない。
【００４８】
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液滴を吐出するためにスキャンする。以後、基板２０上の所定の領域の全てのインク受容部への液滴の吐出が完了するまで、上述した動作が繰り返される。上述した実施の形態では、スキャンの際、インクジェットヘッド１０のみを移動させているが、インクジェットヘッド１０を固定しておいて、ステージ１１つまり基板２０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。
【００４９】
図２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。液滴吐出装置である描画装置１は、制御部３０、液滴吐出部３１、記憶部３２、および入出力部３３を含んで構成される。制御部３０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。
【００５０】
インクジェットヘッドなどの液滴吐出部３１は、制御部３０からの指示によって、ノズルから液滴を吐出するために、各チャンネルにあるヒータあるいはピエゾ素子などのエネルギー発生手段に駆動信号、たとえば電圧パルスなどの駆動パルスを与えて駆動する。液滴吐出部３１から吐出される液滴は、駆動信号の周波数である駆動周波数の１周期毎に１滴の液滴が吐出される。液滴吐出部３１は、基板をスキャンし、制御部３０から指示された吐出条件でたとえば指示された液滴数の液滴を吐出して、基板上のインク受容部に所望の膜厚のパターンを形成する。
【００５１】
記憶部３２は、吐出量データと速度周波数データなどのデータを記憶する記憶媒体であり、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３１のノズル毎に、駆動周波数を変化させて液滴当たりの吐出量を測定したデータであり、たとえば図４に示した駆動周波数特性を示す情報である。速度周波数データは、スキャン速度とそのスキャン速度で用いられる複数の駆動周波数との関係を示すデータである。
【００５２】
入出力部３３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など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３３は、入力部から入力された情報を制御部３０に転送し、制御部３０から使用者への情報を出力部に表示する。
【００５３】
制御部３０は、記憶部３２に記憶された吐出量データと速度周波数データとから、液滴吐出部３１が複数の駆動周波数を用いて一つのインク受容部に吐出する液滴数つまりドット数を、駆動周波数毎かつノズル毎に算出する。具体的には、後述する式（４）を用いて、ドット数を算出する。制御部３０が算出したドット数を液滴吐出部３１に指示すると、液滴吐出部３１は、基板をスキャンするとき、ノズル毎に、駆動周波数毎に指示されたドット数の液滴を吐出する。
【００５４】
図３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。図１に示した描画装置１で用いられるインクジェットヘッド１０のノズル毎の液滴数を算出し、算出した液滴数を用いて液滴を吐出するときに、本処理が実行される。
【００５５】
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、液滴を吐出させる駆動信号、たとえば電圧パルスなどの駆動パルスの駆動周波数を変化させて、測定された液滴当たりの吐出量を描画装置１の記憶部３１に記憶する。
【００５６】
たとえば図４に示した駆動周波数特性は、１つのチャンネルについて、駆動周波数１０ｋＨｚ〜駆動周波数１００ｋＨｚでの液滴当たりの吐出量を測定した例である。液滴当たりの吐出量は、駆動周波数２０ｋＨｚで５ｐｌ、駆動周波数４０ｋＨｚで６．１５ｐｌであり、駆動周波数４５ｋＨｚ付近が最大の吐出量で、駆動周波数４５ｋＨｚを超えると減少している。このように、液滴の吐出量は駆動周波数によって変化する。この例では、液滴当たりの吐出量を測定によって求めたが、コンピュータによるシミュレーションによって吐出量を求めることができれば、シミュレーションによって求めてもよいし、液滴当たりの吐出量の求め方は、これらに限定されない。
【００５７】
ステップＳ２では、記憶部３１に記憶された吐出量データに基づいて、チャンネル毎に、スキャン速度に対応した駆動周波数毎の液滴数を算出する。ステップＳ３では、インクジェットヘッド１０は、基板２０をスキャンする際、駆動周波数毎に算出された液滴数の液滴を吐出して終了する。
【００５８】
具体的には、１つのノズルについて、インク受容部２１内に所望の膜厚のパターンを形成するために必要なインクの液滴数つまりドット数Ｎは、インク受容部２１の面積と膜厚で決まる体積Ｖｓｕｍを、液滴当たりの吐出量Ｖ０で除算して、液滴の溶質濃度Ｐを勘案して求めればよい。インク受容部２１の幅をＭ、長さをＬ、膜厚をｈとすると、ドット数Ｎは、式（１）を用いて求めることができる。
【００５９】
【数５】
2007054759.tif 000005
【００６０】
たとえば図５を参照して、インク受容部２１の幅Ｍを２００μｍ、長さＬを６００μｍ、所望の膜厚ｈを２μｍ、駆動周波数２０ｋＨｚにおける液滴の吐出量Ｖ０を５ｐｌ、溶質濃度Ｐを１０％とすると、インク受容部２１当たりのドット数Ｎは、４８０となる。液滴を吐出する距離の間隔である液滴の打ち込み間隔は、移動距離をドット数で除算すれば求まるので、インク受容部２１の寸法である長さ６００μｍをドット数４８０で除算すると、１．２５μｍとなる。しかし、液滴の打ち込み間隔の最小分解能が１μｍであると、１．２５μｍを実現することができない。
【００６１】
液滴の打ち込み間隔の最小分解能から使用可能な駆動周波数が限定される。つまり液滴の打ち込み間隔の最小分解能を１μｍとすると、液滴の打ち込み間隔は、１μｍ、２μｍ、３μｍというように１μｍの倍数の値しかとり得ない。たとえばスキャン速度が４０ｍｍ／ｓでは、液滴の打ち込み間隔１μｍを実現する駆動周波数は４０ｋＨｚであり、液滴の打ち込み間隔２μｍを実現する駆動周波数は２０ｋＨｚである。従って駆動周波数４０ｋＨｚで吐出するドット数と駆動周波数２０ｋＨｚで吐出するドット数の割合を３対１にすれば、つまり、複数の駆動周波数を組み合わせれば、液滴の平均打ち込み間隔１．２５μｍを実現することができる。
【００６２】
ところが液滴当たりの吐出量は、駆動周波数に依存するため、駆動周波数毎に吐出するドット数を求めなければならない。駆動周波数をｆ１およびｆ２、それぞれの駆動周波数で吐出される液滴当たりの吐出量をＶ１およびＶ２、それぞれの駆動周波数で吐出されるドット数をＮ１およびＮ２、インク受容部２１に吐出される液滴の総吐出量をＶｓｕｍ、スキャン速度をｖｓ、インク受容部２１のスキャン方向の長さをＬとしたとき、式（２）、式（３）の連立方程式が成立する。
Ｖｓｕｍ＝Ｎ１Ｖ１＋Ｎ２Ｖ２                                     …（２）
【００６３】
【数６】
2007054759.tif 000006
【００６４】
この連立方程式を、駆動周波数ｆ１でのドット数Ｎ１および駆動周波数ｆ２でのドット数Ｎ２について解くと、ドット数Ｎ１およびドット数Ｎ２を行列で表した式（４）が求められる。
【００６５】
【数７】
2007054759.tif 000007
【００６６】
たとえば駆動周波数ｆ１が２０ｋＨｚおよび駆動周波数ｆ２が４０ｋＨｚのときのそれぞれの液滴当たりの吐出量Ｖ１および吐出量Ｖ２は、図４を参照して、それぞれ５ｐｌおよび６．１５ｐｌであり、スキャン速度ｖｓを４０ｍｍ／ｓ、インク受容部２１のスキャン方向の長さＬを６００μｍ、幅Ｍを２００μｍ、膜厚ｈを２μｍとすると、Ｖｓｕｍ＝Ｌ×Ｍ×ｈであるので、ドット数Ｎ１＝２４７、ドット数Ｎ２＝１７７となる。
【００６７】
インクジェットヘッド１０が基板２０をスキャンする際、駆動周波数が２０ｋＨｚのとき、ドット数Ｎ１＝２４７、および駆動周波数４０ｋＨｚのとき、ドット数Ｎ２＝１７７の液滴が吐出される。同じ駆動周波数に対して、ノズル毎の液滴当たりの吐出量が異なるときは、吐出量が異なるノズルについて、駆動周波数毎に吐出するドット数を上述したように式（４）を用いて算出すればよい。このように、駆動周波数毎に算出したドット数を吐出するので、総吐出量を高精度に制御することができ、所望の膜厚を形成することができる。
【００６８】
上述した実施の形態では、インク受容部２１に吐出するドット数を、液滴当たりの体積を用いて算出したが、液滴当たりの重量を用いて算出してもよい。この場合、インク受容部２１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。吐出量は、体積および重量以外の物性値で表示することができれば、その物性値を用いてドット数を算出してもよい。
【００６９】
上述した実施の形態では、スキャン速度が一定の速度４０ｍｍ／ｓの例を示したが、１回スキャンが行われる間に、スキャン速度が変化してもよい。スキャン速度が変動する要因は、パターンの精度を向上させるために、速度を落とすなどの能動的な要因もあるし、インクジェットヘッド１０の駆動系などに起因する速度変動などの受動的な要因もある。スキャン方向であるインク受容器２１の長さＬ方向を、スキャン速度が同じである領域に分けて、各領域の膜厚が所望の膜厚になるように、ドット数を駆動周波数毎に算出する。
【００７０】
このように、１回のスキャンの間にスキャン速度が変化する場合にも、総吐出量を高精度に制御することができ、所望の膜厚を形成することができる。この考え方を応用すれば、スキャン速度が連続的に変化する場合にも適用することができる。
【００７１】
上述した実施の形態では、液滴の打ち込み間隔の最小分解能が１μｍであるので、平均打ち込み間隔１．２５μｍを実現するために、インクジェットヘッド１０を駆動する駆動周波数として、駆動周波数４０ｋＨｚおよび駆動周波数２０ｋＨｚの２種類の駆動周波数を用いて、つまり、打ち込み間隔１μｍと打ち込み間隔２μｍとを組み合わせて実現したが、打ち込み間隔１μｍと打ち込み間隔３μｍとの組み合わせ、あるいは打ち込み間隔１μｍと打ち込み間隔２μｍと打ち込み間隔３μｍとの組み合わせ、さらには他の打ち込み間隔の組合せを用いてもよい。このように、１回のスキャンの間に複数の駆動周波数が用いられる場合にも、総吐出量を高精度に制御することができ、所望の膜厚を形成することができる。
【００７２】
上述した実施の形態では、ステップＳ１で、インクジェットヘッド１０のノズル毎に、駆動周波数を変化させて液滴当たりの吐出量を測定し、測定した吐出量を吐出量データとして描画装置１の記憶部３１に記憶した。打ち込み間隔はスキャン速度にも依存するので、スキャン速度とそのスキャン速度で用いる複数の駆動周波数との関係を予め求めておき、求めた関係を示す速度周波数データも記憶部３１に記憶しておいてもよい。ステップＳ２では、スキャン速度が変化するときはその速度周波数データを用いて、スキャン速度に対応する複数の駆動周波数を求め、求めた駆動周波数毎のドット数を算出すればよい。
【００７３】
描画装置１に含まれる記憶部３１の代わりに、描画装置１外の記憶媒体に吐出量データと速度周波数データとを記憶し、その記憶媒体から読み取った吐出量データと速度周波数データとから、駆動周波数毎のドット数を算出してもよい。吐出量データおよび速度周波数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、記憶されている吐出量データおよび速度周波数データに基づいてドット数を決定することができ、複数の駆動周波数で駆動されるインクジェットヘッドの液滴の総吐出量を高精度に制御することができる。
【００７４】
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、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方法および装置に限定されるものではない。
【００７５】
上述した実施の形態を適用する基板は、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】
【００７６】
【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に示した描画装置１の構成を示すブロック図である。
【図３】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４】インクジェットヘッドの液滴当たりの吐出量と駆動周波数との関係を示す図である。
【図５】基板上のインク受容部２１に液滴を吐出する吐出間隔を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  描画装置
１０  インクジェットヘッド
１１  ステージ
２０  基板
２１  インク受容部
２２  障壁
３０  制御部
３１  液滴吐出部
３２  記憶部
３３  入出力部
【図１】
2007054759.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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