(57)【要約】【課題】長寿命の有機ＥＬ素子が得られる液滴吐出ヘッド検査装置を提供する。【解決手段】本発明の液滴吐出ヘッド検査装置は、機能液を吐出する液滴吐出ヘッド２６の液滴吐出面２６ａに向けて赤色波長域以上の波長域の光を射出する照明装置３２と、照明装置３２からの光が照射された液滴吐出面２６ａを撮像する撮像装置３１と、を備える。【選択図】図２
2016185502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出面に向けて赤色波長域以上の波長域の光を射出する照明装置と、
前記照明装置からの光が照射された前記液滴吐出面を撮像する撮像装置と、
を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項２】
前記照明装置が射出する光が含む波長域は、６００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項３】
機能液を吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出面に向けて、少なくとも赤色波長域以上の波長域を含む光を射出する照明装置と、
前記照明装置からの光が照射された前記液滴吐出面を撮像する撮像装置と、
前記照明装置と前記撮像装置との間に配置され、前記赤色波長域よりも短い波長域の光を遮蔽するフィルターと、を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項４】
前記赤色波長域の光を透過させるフィルターは、波長域が６００ｎｍ以上の光を透過し、波長域が６００ｎｍ未満の光を遮蔽することを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項５】
前記照明装置は、前記赤色波長域の光の射出と、前記赤色波長域以外の波長域の光の射出と、を切り替え可能とされたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項６】
前記機能液は、有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層形成に用いる機能液である請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド検査装置。
【請求項７】
前記液滴吐出ヘッドと、
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド検査装置と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
機能液を吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出面に向けて赤色波長域以上の波長域の光を照射し、
前記光が照射された前記液滴吐出面を観察することを特徴とする液滴吐出ヘッド検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド検査装置、液滴吐出ヘッド検査方法および液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法などの液滴吐出法を用いて、有機エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence, 以下、ＥＬと略記する）素子の有機層を形成することが従来から行われている。ところが、インクジェット装置は液滴を吐出するための多数のノズルを備えており、ノズルの吐出不良が発生することがある。ノズルの吐出不良を検出する方法として、下記の特許文献１には、機能液が収容された液滴吐出ヘッドのキャビティ内に検査光を照射し、反射した検査光の強度に基づいて機能液の状態を判断する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９６１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の方法でノズルの吐出不良の検査を行った後、その液滴吐出装置を用いて有機ＥＬ素子を製造すると、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることが難しいという問題があった。
以上、有機ＥＬ素子を例に挙げて説明したが、他の電子デバイスにおいても同様の問題があった。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、有機ＥＬ素子を含む電子デバイス形成用の液滴吐出装置に用いる液滴吐出ヘッド検査装置であって、長寿命の電子デバイスが得られる液滴吐出ヘッド検査装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、電子デバイス形成用の液滴吐出装置に用いる液滴吐出ヘッド検査方法であって、長寿命の電子デバイスが得られる液滴吐出ヘッド検査方法を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、電子デバイス形成用に用いる液滴吐出装置であって、長寿命の電子デバイスが得られる液滴吐出装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置は、機能液を吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出面に向けて赤色波長域の光を射出する照明装置と、前記照明装置からの光が照射された前記液滴吐出面を撮像する撮像装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置は、例えば青色波長域等の短波長寄りの光に比べてエネルギーが低い赤色波長域の光を照明装置から射出できる。これにより、液滴吐出ヘッドの検査の際に液滴吐出面に対して光を照射しても、機能液の劣化が進みにくい。これにより、長寿命の電子デバイスを得ることができる。
【０００８】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置において、前記照明装置が射出する光が含む波長域は、６００ｎｍ以上であってもよい。
この構成によれば、機能液の劣化を抑えることができる。
【０００９】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置は、機能液を吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出面に向けて、少なくとも赤色波長域以上の波長域を含む光を射出する照明装置と、前記照明装置からの光が照射された前記液滴吐出面を撮像する撮像装置と、前記照明装置と前記撮像装置との間に配置され、前記赤色波長域よりも短い波長域の光を遮蔽するフィルターと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置においては、照明装置から少なくとも赤色波長域以上の波長域を含む光が射出され、フィルターにより赤色波長域よりも短い波長域の光が遮蔽される。これにより、例えば青色波長域等の短波長寄りの光に比べてエネルギーが低い赤色波長域の光を照明装置から射出できる。これにより、液滴吐出ヘッドの検査の際に液滴吐出面に対して光を照射しても、機能液の劣化が進みにくい。これにより、長寿命の電子デバイスを得ることができる。また、フィルターを交換することによって液滴吐出ヘッドに照射する光の波長域を調整することができる。
【００１１】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置において、前記赤色波長域の光を透過させるフィルターは、波長域が６００ｎｍ以上の光を透過し、波長域が６００ｎｍ未満の光を遮蔽するものであってもよい。
この構成によれば、機能液の劣化を抑えることができる。
【００１２】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置において、前記照明装置は、前記赤色波長域の光の射出と、前記赤色波長域以外の波長域の光の射出と、を切り替え可能となっていてもよい。
この構成によれば、例えば劣化が問題とならない機能液を用いる場合には、赤色波長域以外の波長域の光を射出するように照明装置を切り替えることができる。これにより、使用する機能液に応じた検査を行うことができる。
【００１３】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置において、前記機能液は、有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層形成に用いる機能液であってもよい。
この構成によれば、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様の液滴吐出装置は、前記液滴吐出ヘッドと、本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、液滴吐出装置が本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査装置を備えているため、長寿命の電子デバイスを製造することができる。
【００１５】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査方法は、電子デバイス形成用機能液を吐出する液滴吐出ヘッドの液滴吐出面に向けて赤色波長域の光を照射し、前記光が照射された前記液滴吐出面を観察することを特徴とする。
【００１６】
本発明の一つの態様の液滴吐出ヘッド検査方法においては、例えば青色波長域等の短波長寄りの光と比べてエネルギーが低い赤色波長域の光を照明装置から照射する。これにより、液滴吐出ヘッドの検査の際に液滴吐出面に対して光を照射しても、有機層形成用機能液の劣化が進みにくい。これにより、長寿命の電子デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の液滴吐出装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の検査ユニットを示す概略構成図である。
【図３】検査光として用いる光の波長域を示す図である。
【図４】第２実施形態の検査ユニットを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態の液滴吐出装置を示す概略構成図である。
図２は、本実施形態の液滴吐出ヘッド検査装置を示す概略構成図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００１９】
最初に、液滴吐出装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置１は、機能液を収容するキャビティに連通するノズル孔を有する液滴吐出ヘッド２と、液滴吐出ヘッド２の液滴吐出面の状態を検査する検査ユニット３と、液滴吐出ヘッド２のメンテナンスを行うメンテナンス部４と、を備えている。本実施形態では、シート状のワークＷを搬送する搬送装置５を備え、搬送されたワークＷにインクジェット方式によって機能液を液滴として吐出し、電子デバイスの一例として、有機ＥＬ素子の有機層を形成する液滴吐出装置を例に挙げて説明する。
本実施形態の検査ユニット３は、特許請求の範囲の液滴吐出ヘッド検査装置に対応する。
【００２０】
搬送装置５は、ロール・トゥー・ロール方式の搬送装置である。搬送装置５は、給材ローラー１１と、除材ローラー１２と、搬送ローラー１３ａ〜１３ｆと、を備えている。給材ローラー１１は、シート状のワークＷが巻かれたローラーであり、ワークＷを供給する。除材ローラー１２は、描画されたワークＷを巻き取って除材する。搬送ローラー１３ａ〜１３ｆは、給材ローラー１１と除材ローラー１２との間においてワークＷの搬送を行う。搬送装置５の中間位置の搬送ローラー１３ｃと搬送ローラー１３ｄとの間に、ステージ１５が配置されている。ステージ１５は、多数の吸着穴（図示せず）を有し、負圧発生源（図示せず）に接続されている。ステージ１５は、多数の吸着穴によってワークＷを吸着し、ワークＷを平坦に保持する。
【００２１】
液滴吐出ヘッド２は、ステージ１５に対向して配置されている。液滴吐出ヘッド２は、主走査軸と、主走査軸に直交する副走査軸とを有するキャリッジ１６に固定され、ワークＷの表面に所定のパターンを描画する。
【００２２】
図２に示すように、液滴吐出ヘッド２は、ノズルプレート２６と、キャビティ２３と、振動板２２と、ＰＺＴ等で構成される圧電素子２１と、共通インク室２４と、を備えている。ノズルプレート２６に、複数のノズル孔２５が形成されている。キャビティ２３は、各ノズル孔２５の開口に連通する。振動板２２は、キャビティ２３の一壁面を構成する。圧電素子２１は、振動板２２を変位させる。共通インク室２４は、各キャビティ２３に機能液を送り込む。
【００２３】
振動板２２は、弾性変形可能な薄板部２９と、凸部２７と、図示しないヘッド部材と接続するための厚板部と、から構成されている。凸部２７と圧電素子２１とは、互いに接続されている。
【００２４】
このような構成により、圧電素子２１が収縮する方向に駆動されると、振動板２２が上方（ノズルプレート２６の配置方向とは反対側の方向）に撓んでキャビティ２３が膨張し、共通インク室２４の機能液がキャビティ２３に流れ込む。その後、圧電素子２１が伸長する方向に駆動されると、振動板２２がノズルプレート２６の配置方向に移動してキャビティ２３が収縮する。これにより、キャビティ２３内の機能液が圧縮され、ノズル孔２５から液滴が吐出する。なお、液滴吐出ヘッド２に形成されている多数のノズル孔２５のうち、いずれのノズル孔２５から液滴を吐出するかによって、ワークＷに所定のパターンの形成が可能となる。
【００２５】
液滴吐出装置１には、検査ユニット３が設けられている。本実施形態では、図１に示すように、検査ユニット３は、液滴吐出ヘッド２に対してワークＷの搬送方向の上流側に配置されている。
【００２６】
図２に示すように、検査ユニット３は、照明装置３２と、撮像装置３１と、判断部３３と、を備えている。照明装置３２は、ノズルプレート２６の液滴吐出面２６ａに向けて赤色波長域以上の波長域の光Ｌ１を射出する。より具体的には、照明装置３２は、波長６００ｎｍ以上の赤色波長域以上の光を射出する発光素子で構成されている。発光素子として、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。撮像装置３１は、照明装置３２により光が照射されたノズルプレート２６の液滴吐出面２６ａからの反射光Ｌ２を受け、液滴吐出面２６ａの外観を撮像する。撮像装置３１は、例えばＣＣＤカメラで構成されている。
【００２７】
判断部３３は、撮像装置３１の撮像結果に基づいて、ノズルプレート２６の液滴吐出面２６ａの状態を判断する。例えば判断部３３がノズルプレート２６の液滴吐出面２６ａに異常が生じていると判断した場合、後述するフラッシングユニット、キャッピングユニットおよびワイピングユニット等を用いて液滴吐出ヘッド２の回復動作を行わせるようにしてもよい。あるいは、液滴吐出装置１の使用者に対して警告を発する動作を行わせるようにしてもよい。
【００２８】
本実施形態の場合、照明装置３２と撮像装置３１とは同軸上に設けられている。照明装置３２はノズルプレート２６から遠い側に配置され、撮像装置３１はノズルプレートに近い側に配置されている。なお、照明装置３２および撮像装置３１の配置はこの例に限ることはない。例えば照明装置３２と撮像装置３１とは、必ずしも同軸上に設けられていなくてもよい。
【００２９】
液滴吐出装置１には、メンテナンス部４が設置されている。本実施形態では、図１に示すように、メンテナンス部４が、液滴吐出ヘッド２に対してワークＷの搬送方向の上流側に配置されている。メンテナンス部４は、フラッシングユニット４４と、キャッピングユニット４５と、ワイピングユニット４６と、を備えている。
【００３０】
フラッシングユニット４４は、液滴吐出ヘッド２内の流路を洗浄する際に、液滴吐出ヘッド２から吐出する液滴を受ける装置である。例えば液滴吐出ヘッド２内に固形物が混入した場合、機能液が増粘した場合などに、固形物や増粘した機能液を液滴吐出ヘッド２から排除するため、液滴吐出ヘッド２から液滴を吐出してノズル孔２５を洗浄する。フラッシングユニット４４は、吐出された液滴を捕集する機能を有している。
【００３１】
キャッピングユニット４５は、主に、液滴吐出ヘッド２に蓋をするとともに液滴吐出ヘッド２内の機能液を吸引する装置である。液滴吐出ヘッド２から吐出される液滴は、揮発性を有する場合がある。その場合、液滴吐出ヘッド２に存在する機能液の溶媒がノズル孔２５から揮発すると、機能液の粘度が変わり、ノズル孔２５が目詰まりすることがある。キャッピングユニット４５は、液滴吐出ヘッド２に蓋をすることで、ノズル孔２５が目詰まりすることを防止する。また、液滴吐出ヘッド２に蓋をした状態で、蓋の内部に負圧を生じさせ、液滴吐出ヘッド２内の機能液を吸引することにより、液滴吐出ヘッド２内の気泡や異物等を取り除くことができる。これにより、ノズル孔２５の目詰まりを解消させ、液滴吐出ヘッド２を回復させることができる。
【００３２】
ワイピングユニット４６は、液滴吐出ヘッド２のノズルプレート２６の表面を拭く装置である。ノズルプレート２６は、液滴吐出ヘッド２においてワークＷに対向する側に配置されている。ノズルプレート２６の表面に機能液が付着していると、ノズルプレート２６に付着している機能液とワークＷとが接触して、ワークＷにおいて、予定外の場所に機能液が付着してしまうことがある。ワイピングユニット４６は、ノズルプレート２６を拭くことにより、予定外の場所への機能液の付着を防止することができる。
【００３３】
キャリッジ１６を移動させることにより、液滴吐出ヘッド２を、検査ユニット３に対向する位置、もしくはメンテナンス部４に対向する位置に適宜移動させることができる。
【００３４】
本発明者は、上記の液滴吐出装置１において、検査ユニット３を用いて液滴吐出ヘッド２の検査を行った後、機能液を吐出して有機ＥＬ素子を作製すると、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることが難しいという問題の原因について検討した。その結果、液滴吐出ヘッドの液滴吐出面を撮像する際に照明装置から照射する光が機能液を劣化させている、との知見を得た。
【００３５】
図３は、検査光として用いることができる種々の色光の波長域を示している。
符号ＳＷの曲線は白色光のスペクトルを示す。白色光のスペクトルは、波長４５０ｎｍ付近の急峻なピークと、波長５６０ｎｍ付近のなだらかなピークと、を有する。
符号ＳＢの曲線は青色光のスペクトルを示す。青色光のスペクトルは、波長４７０ｎｍ付近に急峻なピークを示す。
符号ＳＧの曲線は緑色光のスペクトルを示す。緑色光のスペクトルは、波長５２０ｎｍ付近に急峻なピークを示す。
符号ＳＲの曲線は赤色光のスペクトルを示す。赤色光のスペクトルは、波長６４０ｎｍ付近に急峻なピークを示す。
【００３６】
有機ＥＬ素子において、発光層、正孔注入層、正孔輸送層等に用いられる有機層形成用機能液に紫外光や可視光を照射すると、機能液がこれらの光を吸収して劣化する場合がある。そこで、本発明者は、赤色発光層の形成に用いる機能液に対して窒素雰囲気下で白色光、青色光、赤色光をそれぞれ２４０時間照射した３種類の機能液を作製した。その後、３種類の機能液を用いて有機ＥＬ素子をそれぞれ作製し、有機ＥＬ素子の寿命を評価した。有機ＥＬ素子の寿命として、有機ＥＬ素子の寿命評価に用いられる指標であるＬＴ９５（発光輝度が初期の値から５％低下するまでの時間）を採用した。評価結果を［表１］に示す。
【００３７】
【表１】
2016185502.tif 000003
【００３８】
［表１］において、寿命（ＬＴ９５）が２０００時間以上のものを「○」、寿命が２０００時間未満のものを「×」で示す。
［表１］に示したように、白色光を照射した機能液で作製した有機ＥＬ素子、および青色光を照射した機能液で作製した有機ＥＬ素子では、２０００時間の寿命を達成することができなかった。これは、白色光や青色光に含まれるエネルギーの高い短波長成分が機能液の酸化還元反応を促進させ、機能液が劣化したものと推察される。これに対し、赤色光を照射した機能液で作製した有機ＥＬ素子では、２０００時間以上の寿命を達成することができた。
【００３９】
このように、本実施形態の液滴吐出装置１は、検査光として６００ｎｍ以上の赤色波長域以上の波長域の光を用いた検査ユニット３を備えているため、液滴吐出ヘッド２内に機能液が収容された状態で液滴吐出面２６ａの検査を行ったとしても、光の照射による機能液の劣化を抑えることができる。そのため、本実施形態の液滴吐出装置１を用いて長寿命の有機ＥＬ素子を製造することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態の液滴吐出装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、検査ユニットの構成が第１実施形態と異なる。
図４は、第２実施形態の検査ユニットの概略構成図である。
図４において、第１実施形態で用いた図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
図４に示すように、第２実施形態の検査ユニット５１において、照明装置５２は、発光素子５３とフィルター５４とを備えている。発光素子５３は、赤色波長域の光を含む光、具体的には、例えば白色光を射出する発光素子である。例えば発光素子５３として、白色ＬＥＤが用いられる。フィルター５４は、発光素子５３から射出された白色光が入射し、白色光のうちの赤色光成分を透過させる。より具体的にはフィルター５４は、波長域が６００ｎｍ以上の光を透過し、波長域が６００ｎｍ未満の光を遮蔽する。
【００４２】
本実施形態においても、長寿命の有機ＥＬ素子を製造できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態の構成によれば、同じ発光素子５３を用いた場合でも、フィルター５４を交換することによって検査ユニット５１から液滴吐出ヘッド２に照射する光の波長域を変えることができる。これにより、検査光の波長域を機能液の劣化の抑制にとって最適な波長域となるように調整することができる。
【００４３】
なお、フィルター５４は、図４に符号５４ａとして示したように、発光素子５３から射出された白色光Ｌ１の光路に対して出し入れ可能となっていてもよい。この場合、照明装置５２は、赤色光の照射と、赤色波長域以外の波長域の光、例えば白色光の射出と、を切り替えることができる。この構成によれば、例えば特に劣化が問題とならず、白色光を照射した方が観察しやすい色の機能液を用いる場合には、白色光を射出するように照明装置を切り替えることができる。これにより、機能液の種類に応じた光を用いて検査を行うことができる。
【００４４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、検査ユニットが撮像装置を備え、撮像装置が捉えた画像により液滴吐出ヘッドの液滴吐出面を検査する構成としたが、必ずしも検査ユニットが撮像装置を備えていなくてもよい。例えば使用者が目視により液滴吐出面を観察する方法を用いてもよい。また、上記実施形態では、検査ユニットが組み込まれた液滴吐出装置の例を挙げたが、検査ユニットが液滴吐出装置から独立した別体の検査装置であってもよい。
【００４５】
その他、液滴吐出装置および検査ユニットを構成する各部の具体的な構成は、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、液滴吐出面２６ａに向けて照射する光として赤色波長域の光を用いたが、赤色波長域よりも波長の長い赤外波長域の光を用いてもよい。その場合には、撮像装置として赤外光に対する感度の高い赤外線カメラを用いてもよい。
また、本発明は、有機ＥＬ素子以外の電子デバイスを製造するための液滴吐出装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…液滴吐出装置、２…液滴吐出ヘッド、３，５１…検査ユニット（液滴吐出ヘッド検査装置）、２６ａ…液滴吐出面、３１…撮像装置、３２…照明装置、５３…発光素子、５４…フィルター。
【図１】
2016185502.tif 000004
【図２】
2016185502.tif 000005
【図３】
2016185502.tif 000006
【図４】
2016185502.tif 000007