(57)【要約】【課題】デバイスの品質の低下を抑制できる駆動信号設定方法を提供する。【解決手段】駆動信号設定方法は、所定回数のスキャン動作で形成される所定数の中間パターンのうち、第１方向に関して両端の吐出口から吐出される液滴が含まれる所定中間パターンを形成するときの駆動信号の供給による吐出量に基づいて、複数の吐出口を複数のグループに分類する第１ステップと、各グループのそれぞれにおける吐出量の統計値に基づいて、各グループのそれぞれに対応する駆動信号の適性条件を算出する第２ステップと、吐出口毎に、各グループのそれぞれに対応する適性条件の中から一つを選択して、駆動信号の条件を設定する第３ステップとを含む。【選択図】図１０
2009291748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に配置された複数の吐出口を有する液滴吐出ヘッドを用いて基板上にデバイスパターンを形成する際に、前記吐出口毎に設けられた駆動素子に供給する駆動信号の条件を設定する駆動信号設定方法であって、
前記デバイスパターンの形成は、前記液滴吐出ヘッドと前記基板とを前記第１方向と交差する第２方向に相対移動しつつ前記複数の吐出口のうち所定の吐出口から液滴を吐出して前記基板上に中間パターンを形成するスキャン動作と、
前記スキャン動作後、前記吐出口からの液滴の吐出を停止した状態で、前記液滴吐出ヘッドと前記基板とを前記第１方向とほぼ同方向に相対移動するステップ動作とを所定回数実行することを含み、
前記所定回数のスキャン動作で形成される所定数の中間パターンのうち、前記第１方向に関して両端の吐出口から吐出される液滴が含まれる所定中間パターンを形成するときの駆動信号の供給による吐出量に基づいて、前記複数の吐出口を複数のグループに分類する第１ステップと、
前記各グループのそれぞれにおける前記吐出量の統計値に基づいて、前記各グループのそれぞれに対応する駆動信号の適性条件を算出する第２ステップと、
前記吐出口毎に、前記各グループのそれぞれに対応する適性条件の中から一つを選択して、前記駆動信号の条件を設定する第３ステップと、を含む駆動信号設定方法。
【請求項２】
前記所定中間パターンが形成されるスキャン動作の直前のスキャン動作においても、前記両端の吐出口から液滴が吐出される請求項１記載の駆動信号設定方法。
【請求項３】
前記第３ステップは、前記各グループのそれぞれに対応する適正条件のうち、前記吐出口の前記吐出量に最も近い前記統計値に係るグループに対応するものを選択して設定する請求項１又は２記載の駆動信号設定方法。
【請求項４】
前記各グループのそれぞれは、ほぼ同数の吐出口で構成される請求項１〜３のいずれか一項記載の駆動信号設定方法。
【請求項５】
前記各グループのそれぞれに係る吐出量の統計値は、当該グループ内の吐出口による前記吐出量の平均値を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の駆動信号設定方法。
【請求項６】
前記各グループのそれぞれに係る吐出量の統計値は、当該グループ内の吐出口による前記吐出量の中央値を含む請求項請求項１〜４のいずれか一項記載の駆動信号設定方法。
【請求項７】
前記駆動信号の条件は、前記駆動信号の電圧成分を含む請求項１〜６のいずれか一項記載の駆動信号設定方法。
【請求項８】
前記デバイスパターンの形成は、前記基板上に隔壁によって規定される凹部に前記吐出口から吐出される液滴を供給することを含む請求項１〜７のいずれか一項記載の駆動信号設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッドにおける駆動信号設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイスの製造方法の一つとして液滴吐出法が知られている。液滴吐出法は、例えば特許文献１に開示されているように、液滴吐出ヘッドの複数の吐出口毎に設けられた駆動素子に駆動信号を供給して、その吐出口からデバイスを形成するためのインクの滴（液滴）を吐出して基板上に供給する。
【特許文献１】特開平９−１７４８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液滴吐出法において、複数の吐出口のそれぞれから吐出される液滴の量（吐出量）が不均一であると、例えば液滴で基板上に形成される膜の厚みが不均一になる可能性がある。その結果、製造されるデバイスの品質が低下する可能性がある。
【０００４】
本発明は、デバイスの品質の低下を抑制できる駆動信号設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１態様に従えば、第１方向に配置された複数の吐出口を有する液滴吐出ヘッドを用いて基板上にデバイスパターンを形成する際に、前記吐出口毎に設けられた駆動素子に供給する駆動信号の条件を設定する駆動信号設定方法であって、前記デバイスパターンの形成は、前記液滴吐出ヘッドと前記基板とを前記第１方向と交差する第２方向に相対移動しつつ前記複数の吐出口のうち所定の吐出口から液滴を吐出して前記基板上に中間パターンを形成するスキャン動作と、前記スキャン動作後、前記吐出口からの液滴の吐出を停止した状態で、前記液滴吐出ヘッドと前記基板とを前記第１方向とほぼ同方向に相対移動するステップ動作とを所定回数実行することを含み、前記所定回数のスキャン動作で形成される所定数の中間パターンのうち、前記第１方向に関して両端の吐出口から吐出される液滴が含まれる所定中間パターンを形成するときの駆動信号の供給による吐出量に基づいて、前記複数の吐出口を複数のグループに分類する第１ステップと、前記各グループのそれぞれにおける前記吐出量の統計値に基づいて、前記各グループのそれぞれに対応する駆動信号の適性条件を算出する第２ステップと、前記吐出口毎に、前記各グループのそれぞれに対応する適性条件の中から一つを選択して、前記駆動信号の条件を設定する第３ステップと、を含む駆動信号設定方法が提供される。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、１回のスキャン動作で形成される中間パターンを所定数組み合わせてデバイスパターンを形成する際、それら所定数の中間パターンのうち、第１方向に関して両端の吐出口から吐出される液滴が含まれる所定中間パターンを代表パターンとし、その代表パターンを形成するときの吐出量の分布をグループ単位で捉えて段階的な適正条件を決定（算出）し、さらに吐出口毎に適切な適正条件を選択することができるので、吐出口及び駆動素子を含む液滴吐出ヘッドの特性に応じた適切な駆動信号を設定することができる。そのため、複数の吐出口の吐出量が不均一になることを抑制できる。したがって、製造されるデバイスの品質の低下を抑制できる。
【０００７】
前記所定中間パターンが形成されるスキャン動作の直前のスキャン動作においても、前記両端の吐出口から液滴が吐出されることとすることにより、複数の吐出口の吐出量が不均一になることを抑制するために、より一層、適切な駆動信号を設定できる。
【０００８】
前記第３ステップは、前記各グループのそれぞれに対応する適正条件のうち、前記吐出口の前記吐出量に最も近い前記統計値に係るグループに対応するものを選択して設定することができる。これにより、より一層、適切な駆動信号を設定できる。
【０００９】
前記各グループのそれぞれは、ほぼ同数の吐出口で構成されることとしてもよい。これにより、駆動信号の条件設定をほぼ同数の吐出口で構成されるグループ単位に準じて行うことができるので、特定の条件に対応する吐出口（駆動素子）の著しい集中を防ぐことができる。
【００１０】
前記各グループのそれぞれに係る吐出量の統計値は、当該グループ内の吐出口による前記吐出量の平均値を含む。
【００１１】
前記各グループのそれぞれに係る吐出量の統計値は、当該グループ内の吐出口による前記吐出量の中央値を含む。
【００１２】
前記駆動信号の条件は、前記駆動信号の電圧成分を含む。
【００１３】
前記デバイスパターンの形成は、前記基板上に隔壁によって規定される凹部に前記吐出口から吐出される液滴を供給することを含む。これにより、凹部に均一な膜を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る液滴吐出装置２００の一例を示す斜視図、図２は、ヘッドユニット１０における液滴吐出ヘッド（ヘッド）１１，１２の一例を示す平面図である。
【００１６】
図１及び図２において、液滴吐出装置２００は、Ｙ軸方向に長い一対のガイドレール２０１と、ガイドレール２０１の内部に設けられたエアスライダ及びリニアモータ（不図示）によってＹ軸方向（主走査方向）に移動する主走査移動台２０３とを備えている。また、液滴吐出装置２００は、ガイドレール２０１の上方（＋Ｚ側）に配置され、Ｘ軸方向に長い一対のガイドレール２０２と、ガイドレール２０２の内部に設けられたエアスライダ及びリニアモータ（不図示）によってＸ軸方向（副走査方向）に移動する副走査移動台２０４とを備えている。
【００１７】
主走査移動台２０３上には、基板Ｐを保持可能なステージ２０５が設けられている。ステージ２０５は、基板Ｐを吸着保持する。ステージ２０５は、回転機構２０７によって、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する基板Ｐの位置を調整可能である。
【００１８】
副走査移動台２０４は、回転機構２０８を介してキャリッジ２０９を支持する。キャリッジ２０９は、副走査移動台２０４の−Ｚ側に配置されている。キャリッジ２０９は、ヘッド１１，１２（図２参照）を含むヘッドユニット１０と、ヘッド１１，１２にインクを供給するためのインク供給機構（不図示）と、ヘッド１１，１２の駆動を制御するための制御回路基板３０とを備えている。
【００１９】
図２に示すように、ヘッド１１，１２は、インクの滴（液滴）を吐出する吐出口ｎを複数有する。本実施形態に係るヘッドユニット１０は、表示パネルのカラーフィルタを形成可能である。ヘッド１１，１２は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の液滴を吐出するヘッド１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを含む。また、ヘッド１１とヘッド１２とは互いに副走査方向に位置をずらして配置されている。
【００２０】
ヘッド１１，１２における複数（本実施形態では５４個）の吐出口ｎは、所定のピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）でＸ軸方向にライン状に配置されている。複数の吐出口ｎは、吐出口アレイ２１Ａ，２１Ｂを構成する。吐出口アレイ２１Ａ，２１Ｂの吐出口ｎは、互いに千鳥配列をなす関係にある。
【００２１】
ヘッド１１，１２内には、各吐出口ｎにそれぞれ連通する液室（キャビティ）が形成されている。各キャビティには、その可動壁を駆動して容積を可変するための駆動素子１６が配置されている。本実施形態において、駆動素子１６は、圧電素子である。圧電素子１６に電気信号（駆動信号）を供給してキャビティ内の液圧を制御することにより、吐出口ｎから液滴を吐出させることができる。
【００２２】
次に、液滴吐出装置２００の動作の一例について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、吐出口ｎと基板Ｐとの関係を示す平面図、図４は、ヘッド１１，１２と基板Ｐとの関係を示す平面図である。以下の説明においては、基板Ｐ上に隔壁（バンク）５１によって規定される凹部（区画領域）５０に吐出口ｎから吐出される液滴を供給して、カラーフィルタを形成する場合を例にして説明する。本実施形態においては、ヘッド１１，１２を用いて基板Ｐ上にカラーフィルタを形成する際、ヘッド１１，１２を基板Ｐに対してＹ軸方向に移動しつつ、複数の吐出口ｎのうち予め定められた所定の吐出口ｎから液滴を吐出して基板Ｐ上に中間パターンを形成するスキャン動作と、スキャン動作後、吐出口ｎからの液滴の吐出を停止した状態で、ヘッド１１，１２をＸ軸方向に移動するステップ動作とが所定回数実行される。
【００２３】
まず、スキャン動作について説明する。ヘッド１１，１２を基板Ｐに対してＹ軸方向（主走査方向）に移動すると、吐出口ｎは、図３に示すように、基板Ｐに対して連続した所定ピッチ（例えば３６０ｄｐｉ）のスキャン軌跡を描く。
【００２４】
基板Ｐ上には、隔壁（バンク）５１によって規定される凹部５０が予め形成されている。凹部５０の底部（底面）は、各画素領域に対応する区画領域を規定する。以下の説明において、凹部５０の底面を適宜、区画領域５０、と称する。バンク５１は、感光性樹脂等を用いて予め形成されている。この場合、スキャン軌跡に関して、区画領域５０に掛かり得る吐出口ｎ（区画領域５０と対向可能な吐出口ｎ）と、掛かり得ない吐出口ｎ（区画領域５０と対向しない吐出口ｎ）とが存在する。区画領域５０への液滴の供給は、区画領域５０に掛かり得る吐出口ｎ（区画領域５０と対向する吐出口ｎ）からの液滴の供給によって行われる。
【００２５】
図３の各吐出口ｎに付されているＡ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ４９〜Ｃ５４、Ｄ４９〜Ｄ５４は、それぞれ、ヘッド１１の吐出口アレイ２１Ａ、ヘッド１１の吐出口アレイ２１Ｂ、ヘッド１２の吐出口アレイ２１Ａ、ヘッド１２の吐出口アレイ２１Ｂの吐出口番号を示している。吐出口番号は、各吐出口アレイ２１Ａ，２１ＢのＸ軸方向における吐出口ｎの配列順を示した通し番号である。
【００２６】
図３において、吐出口番号Ｄ５３，Ｃ５４，Ｄ５４，Ａ１，Ｂ１の吐出口ｎは、当該スキャン中のそれぞれの適切な期間において、同一の区画領域５０に対して液滴を吐出することができる。また、吐出口番号Ｃ５０，Ｃ５３，Ａ２，Ａ５の吐出口ｎは、スキャン軌跡がバンク５１に掛かっているため、当該スキャン中の全期間において液滴の吐出を行わない。このような吐出口ｎ毎の吐出及び非吐出の制御は、各吐出口ｎに対応する圧電素子１６への駆動信号の供給のスイッチングによって行われる。
【００２７】
このように、本実施形態においては、１回のスキャン動作において、吐出アレイ２１Ａ，２１Ｂを構成する複数の吐出口ｎの全てが液滴を吐出するのでなく、区画領域５０と対向し、その区画領域５０に液滴を供給し得る所定の吐出口ｎが液滴を吐出する。
【００２８】
次に、ステップ動作について説明する。図４に示すように、本実施形態において、Ｘ軸方向に関する基板Ｐのサイズは、ヘッド１１，１２のサイズより小さい。ここで、Ｘ軸方向に関する基板Ｐのサイズは、Ｘ軸方向に配置されている複数の区画領域５０のうち、最も＋Ｘ側の区画領域５０の＋Ｘ側の端部と、最も−Ｘ側の区画領域５０の−Ｘ側の端部との距離を含む。また、ヘッド１１のサイズは、ヘッド１１の吐出口アレイ２１Ａ，２１Ｂの複数の吐出口ｎのうち、最も＋Ｘ側の吐出口ｎと、最も−Ｘ側ｎ吐出口ｎとの距離を含む。
【００２９】
図４を用いる説明においては、説明を簡単にするため、１つのヘッド１１と基板Ｐとを用いる動作の一例について説明するが、他のヘッド１１及びヘッド１２と基板Ｐとを用いる動作も同様である。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態においては、スキャン動作とステップ動作とを７回行って、基板Ｐ上の区画領域５０に、ヘッド１１の複数の吐出口ｎのうち、所定の吐出口ｎから吐出された液滴を供給する。
【００３１】
本実施形態においては、１回のスキャン動作においてヘッド１１から吐出された液滴によって基板Ｐ上に形成されるパターンを、中間パターン、と称する。したがって、本実施形態においては、カラーフィルタ（デバイスパターン）は、７つの中間パターンを組み合わせたものである。
【００３２】
図４に示すように、第１回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の一部とが対向し、基板Ｐとヘッド１１の別の一部とが対向しない状態で、基板Ｐ上に液滴が供給され、基板Ｐ上に第１中間パターンが形成される。第１回目のスキャン動作において、ヘッド１１の複数の吐出口ｎのうち、基板Ｐと対向しない吐出口ｎは、液滴を吐出しない。また、基板Ｐと対向する吐出口ｎのうち、区画領域５０と対向しない吐出口ｎは、液滴を吐出しない。第１回目のスキャン動作と同様、第２回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の一部とが対向しない状態で、基板Ｐ上に液滴が供給され、基板Ｐ上に第２中間パターンが形成される。
【００３３】
第３回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の全部とが対向した状態で、基板Ｐ上に液滴が供給され、基板Ｐ上に第３中間パターンが形成される。第３回目のスキャン動作において、ヘッド１１の複数の吐出口ｎのうち、区画領域５０と対向する吐出口ｎが液滴を吐出し、区画領域５０と対向しない吐出口ｎは、液滴を吐出しない。第３回目のスキャン動作と同様、第４、第５回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の全部とが対向した状態で、基板Ｐ上に液滴が供給され、基板Ｐ上に第４，第５中間パターンが形成される。第４、第５回目のスキャン動作においても、ヘッド１１の複数の吐出口ｎのうち、区画領域５０と対向する吐出口ｎが液滴を吐出し、区画領域５０と対向しない吐出口ｎは、液滴を吐出しない。
【００３４】
また、図４に示すように、第６、第７回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の一部とが対向し、基板Ｐとヘッド１１の別の一部とが対向しない状態で、基板Ｐ上に液滴が供給され、基板Ｐ上に第６，第７中間パターンが形成される。第６，第７スキャン動作において、ヘッド１１の複数の吐出口ｎのうち、基板Ｐと対向しない吐出口ｎは、液滴を吐出しない。また、基板Ｐと対向する吐出口ｎのうち、区画領域５０と対向しない吐出口ｎは、液滴を吐出しない。
【００３５】
図５（Ａ）に示すように、本実施形態においては、第３回目のスキャン動作で中間パターンを形成する際、ヘッド１１のＸ軸方向に関して両端の吐出口ｎ（本実施形態においては吐出口番号Ａ１，Ｂ５４の吐出口ｎ）は、区画領域５０と対向せず、液滴を吐出しない。すなわち、第３回目のスキャン動作で形成される中間パターンは、Ｘ軸方向に関して両端の吐出口ｎから吐出される液滴を含まない。
【００３６】
図５（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、第４回目のスキャン動作で中間パターンを形成する際、ヘッド１１のＸ軸方向に関して両端の吐出口ｎ（本実施形態においては吐出口番号Ａ１，Ｂ５４の吐出口ｎ）は、区画領域５０と対向して、液滴を吐出する。すなわち、第４回目のスキャン動作で形成される中間パターンは、Ｘ軸方向に関して両端の吐出口ｎから吐出される液滴を含む。
【００３７】
図５（Ｃ）に示すように、本実施形態においては、第５回目のスキャン動作で中間パターンを形成する際、ヘッド１１のＸ軸方向に関して一端の吐出口ｎ（本実施形態においては吐出口番号Ａ１の吐出口ｎ）は、区画領域５０と対向せず、液滴を吐出しない。一方、ヘッド１１のＸ軸方向に関して他端の吐出口ｎ（本実施形態においては吐出口番号Ｂ５４の吐出口ｎ）は、区画領域５０と対向して、液滴を吐出する。すなわち、第５回目のスキャン動作で形成される中間パターンは、Ｘ軸方向に関して一端の吐出口ｎから吐出される液滴を含まない。
【００３８】
本実施形態においては、７回のスキャン動作で形成される第１〜第７中間パターンのうち、Ｘ軸方向に関して両端の吐出口ｎから吐出される液滴が含まれる中間パターンを、代表パターン、と称する。したがって、本実施形態においては、第４回目のスキャン動作で形成される中間パターン（第４中間パターン）が、代表パターンとなる。
【００３９】
次に、図６、図７を参照して、本実施形態に係る液滴吐出装置２００の電気的な構成及び動作の一例について説明する。図６は、ヘッド駆動に係る液滴吐出装置２００の電気的構成を示す図、図７は、駆動信号および制御信号のタイミングチャートである。
【００４０】
図６に示すように、ヘッド１１（１２）は、吐出口アレイ２１Ａ（２１Ｂ）の吐出口ｎ（図２参照）毎に設けられた圧電素子１６と、各圧電素子１６への駆動信号（ＣＯＭ）の供給及び非供給の切り替えを行うためのスイッチング回路１７と、各圧電素子１６への供給に係る駆動信号の供給ライン（以下、ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）とする）を選択するための駆動信号選択回路１８とを備えている。ヘッド１１（１２）は、制御回路基板３０と電気的に接続されている。
【００４１】
制御回路基板３０は、それぞれ独立した駆動信号（ＣＯＭ）を生成するＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）３１Ａ〜３１Ｄと、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄが生成する駆動信号（ＣＯＭ）のスルーレートデータ（以下、波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）とする）の格納メモリを内部に有する波形データ選択回路３２と、外部から受信される吐出制御データを格納するためのデータメモリ３３とを備えている。制御回路基板３０における各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）には、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄで生成された駆動信号がそれぞれ出力される。
【００４２】
吐出口アレイ２１Ａ（２１Ｂ）において、圧電素子１６の一方の電極１６ｃは、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄのグランドライン（ＧＮＤ）に接続されている。また、圧電素子１６の他方の電極（以下、セグメント電極１６ｓとする）は、スイッチング回路１７、駆動信号選択回路１８を介して、ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）に接続されている。また、スイッチング回路１７、駆動信号選択回路１８、波形データ選択回路３２には、クロック信号（ＣＬＫ）や各吐出タイミングに対応したラッチ信号（ＬＡＴ）が入力される。
【００４３】
データメモリ３３には、ヘッド１１（１２）の走査位置に応じて周期的に設定される吐出タイミング毎に、所定のデータが格納される。所定のデータは、各圧電素子１６への駆動信号（ＣＯＭ）の供給及び非供給（ＯＮ／ＯＦＦ）の切り替えを規定する吐出データ（ＳＩＡ）、各圧電素子１６に対応したＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）を規定する駆動信号選択データ（ＳＩＢ）、及びＤ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄに入力される波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）の種別を規定する波形番号データ（ＷＮ）を含む。本実施形態においては、吐出データ（ＳＩＡ）は、１吐出口当たり１ビット（０，１）で構成される。駆動信号選択データ（ＳＩＢ）は、１吐出口当たり２ビット（０，１，２，３）で構成される。波形番号データ（ＷＮ）は、１Ｄ／Ａコンバータ当たり７ビット（０〜１２７）で構成される。なお、これらのデータ構造については適宜変更が可能である。
【００４４】
次に、上述の電気的構成を用いる各吐出タイミングに係る駆動制御の一例について説明する。図７に示すタイミングｔ１〜ｔ２の期間において、吐出データ（ＳＩＡ）、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）、及び波形番号データ（ＷＮ）のそれぞれが、シリアル信号化されて、スイッチング回路１７、駆動信号選択回路１８、及び波形データ選択回路３２に送信される。そして、タイミングｔ２において各データがラッチされることで、吐出（ＯＮ）に係る各圧電素子１６のセグメント電極１６ｓが、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）で指定された各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）に接続される。例えば、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）が０，１，２，３である場合、対応する圧電素子１６のセグメント電極１６ｓは、それぞれＣＯＭ１，ＣＯＭ２，ＣＯＭ３，ＣＯＭ４に接続される。また、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄの生成に係る駆動信号の波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）が設定される。
【００４５】
タイミングｔ３〜ｔ４、ｔ４〜ｔ５、ｔ５〜ｔ６の各期間においては、タイミングｔ２で設定された波形データに従って、それぞれ電位上昇、電位保持、電位降下の一連のステップで駆動信号（ＣＯＭ）が生成される。そして、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４とそれぞれ接続された状態にある圧電素子１６に、生成された駆動信号が供給され、吐出口に連通するキャビティの容積（圧力）制御が行われる。
【００４６】
ここで、タイミングｔ３〜ｔ４における電位上昇成分はキャビティを膨張させ、インクを吐出口内方に引き込む役割を果たしている。また、タイミングｔ５〜ｔ６における電位降下成分は、キャビティを収縮させ、インクの液滴を吐出口の外に押し出して吐出させる役割を果たしている。
【００４７】
駆動信号（ＣＯＭ）における電位上昇、電位保持、電位降下に係る時間成分、及び電圧成分は、その供給によって吐出される液滴の吐出量に密接に依存している。圧電方式のヘッドでは、電圧成分の変化に対して吐出量が良好な線形性を示すため、タイミングｔ３〜ｔ６における電圧差を駆動電圧Ｖｈとして規定し、これを吐出量制御の条件として利用することができる。すなわち、駆動電圧Ｖｈは、本発明における「駆動信号の条件」に対応するものである。なお、生成する駆動信号（ＣＯＭ）は、本実施形態で示すような単純な台形波に限られるものではなく、公知の様々な形状のものを適宜採用することも可能である。また、異なる駆動方式（例えばサーマル方式）を採用する場合などにおいて、駆動信号のパルス幅（時間成分）を吐出量制御の条件として利用することも可能である。
【００４８】
本実施形態では、駆動電圧Ｖｈを段階的に違えた複数種の波形データを用意し、Ｄ／Ａコンバータ３１Ａ〜３１Ｄにそれぞれ独立した波形データ（ＷＤ１〜ＷＤ４）を入力することにより、各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）にそれぞれ異なる駆動電圧Ｖｈの駆動信号（ＣＯＭ）を出力することが可能である。用意できる波形データの種類は、波形番号データ（ＷＮ）の情報量（７ビット）に相当する１２８種類であり、例えばこれを０．１Ｖ刻みの駆動電圧Ｖｈに対応させている。
【００４９】
本実施形態の液滴吐出装置２００は、各圧電素子１６（吐出口）とＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）との対応関係を規定する駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と、各ＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４）と駆動信号の種類（駆動電圧Ｖｈ）との対応関係を規定する波形番号データ（ＷＮ）とを適切に設定することにより、適切な吐出量で液滴を吐出することが可能である。逆の言い方をすれば、駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と波形番号データ（ＷＮ）との関係で定まる各吐出口の駆動信号の設定を適切に行うことが、吐出量を管理するための重要事項であると言える。なお、本実施形態の液滴吐出装置２００では、吐出タイミングごとに駆動信号選択データ（ＳＩＢ）と波形番号データ（ＷＮ）を更新可能な構成となっているため、吐出データ（ＳＩＡ）の変化に対応させて駆動信号を精細に設定することも可能である。
【００５０】
次に、図６、図８、図９、図１０を参照して、各吐出口の駆動信号の適正条件（駆動電圧Ｖｈ）を設定するための方法について説明する。図８は、駆動信号の設定を行うための装置構成を示すブロック図、図９は、駆動信号設定のための処理フローを示すフローチャート、図１０は、吐出口毎の吐出量の分布とグループ分類を示す図である。
【００５１】
図８において、駆動信号の設定を行うための設定装置３００は、ヘッド１１（１２）にインクを供給するための供給装置３０１と、ヘッド１１を駆動するための制御回路基板３０２とを備えている。また、設定装置３００は、ヘッド１１から吐出された液滴を受けてこれを収容するための受容容器３０３と、受容容器３０３の重量を計量するための重量計量装置３０４とを備えている。また、設定装置３００は、ヘッド１１から吐出された液滴を受ける受容基板３０５と、受容基板３０５を基板面方向に移動させるための基板移動装置３０６と、受容基板３０５上に配置された液滴の体積を測定するための体積測定装置３０７とを備えている。また、設定装置３００は、制御回路基板３０２を介してヘッド１１の駆動を制御し、基板移動装置３０６の駆動を制御し、重量計量装置３０４および体積測定装置３０７の計量動作を制御し、計量結果を基に演算を行うためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０８を備えている。
【００５２】
制御回路基板３０２は、制御回路基板３０（図６参照）と同じ構成を有する。また、受容容器３０３は、インクに侵食されない材質のものであれば何でも良いが、開口部にスポンジ等の多孔質部材を配置するなどして、インクの揮発を抑える構成となっていることが好ましい。また、重量計量装置３０４には、一般的な電子天秤を用いることができる。また、体積測定装置３０７には、白色干渉法を用いた三次元形状測定装置などを用いることができる。
【００５３】
このように、設定装置３００は、重量計量装置３０４と体積測定装置３０７の二種類の計測装置を用い、吐出量を重量または体積として測定することができる。重量計量装置３０４は、吐出口アレイ全体における平均的な吐出量を高速且つ高精度に測定するのに適しており、また体積測定装置３０７は、吐出口個々の吐出量を測定するのに適している。
【００５４】
ヘッド１１を設定装置３００に取り付けた状態において、上述の代表パターンを形成するときに使用される吐出口アレイ内の吐出口ｎにおける吐出量平均を測定する（ステップＳ１）。本実施形態においては、代表パターンを形成するときに使用される各吐出口ｎより、液滴吐出動作を所定回数（例えば１０万回）実行し、その総重量を重量計量装置３０４で計量し、計量結果を除算して測定する。この測定は、２条件の駆動電圧Ｖｈ（例えば、２０Ｖと３０Ｖ）の下でそれぞれ行う。
【００５５】
次に、測定した２条件における駆動電圧Ｖｈと吐出量平均との関係を線形補完して、基準吐出量（仕様に応じた設計値）の吐出量平均を得るための基準駆動電圧Ｖｓを算出する（ステップＳ２）。また、駆動電圧Ｖｈに対する吐出量平均の変化率を、吐出量を駆動電圧Ｖｈによって補正する際の相関係数αとして算出する（ステップＳ３）。
【００５６】
次に、代表パターンを形成するときに使用される吐出口の圧電素子に駆動電圧Ｖｈ＝Ｖｓの駆動信号を供給して、受容基板３０５に対し液滴の吐出を行い、その吐出量を測定する（ステップＳ４）。受容基板３０５の表面には撥液処理がされているため、各吐出口から吐出された液滴は、それぞれ基板上において独立した半球状の液滴を形成する。そして、この液滴の三次元形状を体積測定装置３０７で測定し、パーソナルコンピュータ３０８で測定データを解析することで、吐出量が得られる。など、各吐出口の１回あたりの吐出量は極めて小さいため、液滴の体積測定（吐出量測定）の精度を上げるべく、各吐出口の吐出は、基板上の同一箇所に重ねて複数回（例えば３回）行う。
【００５７】
ステップＳ４で測定された各吐出口の吐出量を吐出口アレイの並び方向での空間分布として示すと図１０のようになる（吐出量は、基準吐出量ｑ0に対する相対比で表す）。図示のように、本実施形態に係るヘッドの場合、吐出口アレイの両端の吐出口ｎ（吐出口番号Ａ１、Ｂ５４）で吐出量が相対的に多く、吐出口アレイの中央付近で吐出量が相対的に少ない傾向がある。
【００５８】
次に、ステップＳ４での測定に基づいて、各吐出口のグループ設定を行う（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５は、本発明の第１ステップを構成する。本実施形態では、測定した吐出量の序列（吐出量の多い方を上位、吐出量の少ない方を下位とする）に従い、最下位から順に第１の数の吐出口をグループＡ、グループＡのさらに上位の第２の数の吐出口をグループＢ、グループＢのさらに上位の第３の数の吐出口をグループＣ、グループＣのさらに上位の第４の数の吐出口をグループＤとしてそれぞれ分類する。本実施形態において、第１の数、第２の数、第３の数、及び第４の数は、ほぼ同数である。
【００５９】
次に、グループＡ〜Ｄに対応する適正な駆動電圧Ｖｈ（以下、適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤとする）を算出する（ステップＳ６）。「適正」の条件は自由に規定することが可能であるが、本実施形態では、グループＡ〜Ｄに係る吐出量の統計値をそれぞれ基準吐出量ｑ0に一致させるための適正駆動電圧ＶｈＡ〜ＶｈＤを、ステップＳ４における吐出量の測定値、相関係数α、基準駆動電圧Ｖｓを基に算出する。すなわち、ステップＳ６は、本発明の第２ステップを構成する。
【００６０】
ここで、グループＡ〜Ｄに係る吐出量の統計値とは、各グループに含まれる複数の吐出口の吐出量の統計から得られる数値のことを指しており、本実施形態では、各グループに含まれる吐出口の吐出量の平均値としている。これにより、グループＡ〜Ｄの吐出口からそれぞれ平均的に滴量（基準吐出量ｑ0）の液滴を吐出させるための、段階的な適正駆動電圧ＶｈＡ〜ＶｈＤが得られる。なお、各グループに含まれる吐出口の吐出量の中央値をグループに係る吐出量の統計値として、ステップＳ６を行うようにしてもよい。
【００６１】
本実施形態における適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤは、基準駆動電圧Ｖｓに対する相対比として規定されるようになっており、それぞれ１０１．８％、１００．７％、９９．４％、９７．９％である。このように適正駆動電圧を相対比で規定することにより、例えば、インクの粘度が変化して吐出量が一様に変化するような事態が起こった場合に、吐出アレイのうち代表パターンを形成する際に使用される吐出口の吐出量平均を測定して基準駆動電圧Ｖｓを再設定すれば済むという利点がある。
【００６２】
次に、各吐出口に対応させる駆動電圧Ｖｈとして、適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤの一を吐出口毎に選択して設定する（ステップＳ７）。すなわち、ステップＳ７は、本発明の第３ステップを構成している。なお、適正駆動電圧ＶｈＡ，ＶｈＢ，ＶｈＣ，ＶｈＤは、駆動制御において、それぞれ４つのＣＯＭライン（ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４（図６参照））に対応させることができる。
【００６３】
各吐出口に対応させる駆動電圧Ｖｈを設定する場合、グループ毎に当該グループに対応する適正駆動電圧をまとめて設定する方法も考えられる。しかしながら、グループＢやグループＤのように、吐出量の分布の範囲（レンジ）が比較的広いグループには、統計値から大きく離れた吐出量の吐出口が含まれており、このような吐出口について当該グループの統計値を基礎とした適正駆動電圧を設定することは、必ずしも好ましい方法とは言えない。
【００６４】
そこで本実施形態では、吐出口毎に、各グループに対応する４つの適正駆動電圧うち、当該吐出口の吐出量に最も近い統計値に係るグループに対応するものを選択して設定するようにしている。これにより、吐出口の特性に応じた駆動信号を、より高精度に設定することができる。
【００６５】
なお、グループの分類の方法、特に、各グループを構成する吐出口の数は、必ずしも上述の態様に限定されるものではない。しかしながら、駆動電圧Ｖｈはグループ単位に準じて設定されるものであるため、各グループを構成する吐出口の数をほぼ均等にすることで、各適正駆動電圧、すなわち各ＣＯＭラインに対応する吐出口の数の不均衡を生じにくくすることができる。ＣＯＭラインにおける吐出口の対応数は、駆動信号の歪み等に影響しているので、なるべくＣＯＭライン間の不均衡が生じないことが好ましく、上述の実施形態は、この点に鑑みてなされたものである。
【００６６】
なお、本実施形態においては、第３，第４，第５回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の全部とが対向し、そのうち、第４回目のスキャン動作において、両端の吐出口ｎと区画領域５０とが対向し、その第４回目のスキャン動作で形成される中間パターンを代表パターンとすることとしたが、例えば、第ｋ〜第（ｋ＋１０）回目のスキャン動作において、基板Ｐとヘッド１１の全部とが対向し、そのうち、例えば第（ｋ＋１）回目、第（ｋ＋４）回目、第（ｋ＋５）回目、第（ｋ＋９）回目のスキャン動作において、両端の吐出口ｎと区画領域５０とが対向する場合も考えられる。その場合、第（ｋ＋１）回目のスキャン動作で形成される中間パターン、第（ｋ＋４）回目のスキャン動作で形成される中間パターン、第（ｋ＋５）回目のスキャン動作で形成される中間パターン、第（ｋ＋９）回目のスキャン動作で形成される中間パターンのいずれを代表パターンとして採用してもよい。なお、連続する２回以上のスキャン動作で両端の吐出口ｎが使用されるときの中間パターンを代表パターンとして採用してもよい。この場合、第（ｋ＋５）回目のスキャン動作で形成される中間パターンが代表パターンとなる。すなわち、代表パターンが形成される第（ｋ＋５）回目のスキャン動作の直前の第（ｋ＋４）回目のスキャン動作においても、両端の吐出口ｎから液滴が吐出され、その直前の第（ｋ＋４）回目のスキャン動作によって両端の吐出口ｎから液滴を吐出した吐出口アレイを用いて第（ｋ＋５）回目のスキャン動作において形成される中間パターンを代表パターンとすることで、より一層、駆動信号の設定を良好にすることができる。
【００６７】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを利用した液滴の供給の別の例として、例えば、プラズマディスプレイ装置における蛍光膜の形成、有機ＥＬディスプレイにおける素子膜の形成、あるいは、電気回路における導電配線や抵抗素子の形成などが挙げられる。
【００６８】
また、実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他の構成と組み合わせたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態に係る液滴吐出装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るヘッドユニットにおける液滴吐出ヘッドの一例を示す平面図である。
【図３】本実施形態に係る吐出口と基板との関係を示す平面図である。
【図４】本実施形態に係るヘッドと基板との関係を示す平面図である。
【図５】本実施形態に係る吐出口の動作の一例を説明するための模式図である。
【図６】本実施形態に係るヘッド駆動に係る液滴吐出装置の電気的構成を示す図である。
【図７】本実施形態に係る駆動信号および制御信号のタイミングチャートである。
【図８】本実施形態に係る駆動信号の設定を行うための装置構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態に係る駆動信号設定の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態に係る吐出口毎の吐出量の分布とグループ分類を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１１，１２…液滴吐出ヘッド、１６…圧電素子、１７…スイッチング回路、１８…駆動信号選択回路、２１Ａ，２１Ｂ…吐出口アレイ、３０…制御回路基板、３１Ａ〜３１Ｄ…Ｄ／Ａコンバータ、３２…波形データ選択回路、３００…設定装置、３０１…供給装置、３０２…制御回路基板、３０３…受容容器、３０４…重量計量装置、３０５…受容基板、３０６…基板移動装置、３０７…体積測定装置、３０８…パーソナルコンピュータ、ｎ…吐出口、ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４…ＣＯＭライン（駆動信号の供給ライン）
【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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