CN101706629A - 定向膜形成方法和喷墨类型打印头排出检查设备 - Google Patents

定向膜形成方法和喷墨类型打印头排出检查设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种定向膜形成方法，包括检查步骤，用于根据使用喷墨喷嘴而被排出的定向膜材料的碰撞的小滴图案，对所述喷墨喷嘴中的异常进行检查；和膜形成步骤，用于通过当在所述检查步骤中的所述小滴图案处于预定的范围内时，使得所述喷墨和衬底相对，并通过使用所述喷墨喷嘴将所述定向膜材料排出和碰撞在所述衬底上，从而形成定向膜。另外，本发明还提供了一种喷墨类型打印头排出检查设备。

Description

定向膜形成方法和喷墨类型打印头排出检查设备
本申请是申请日为2005年8月22日、申请号为200580028562.6的题目为“用于喷墨打印机的排出速率控制方法、墨散布检查方法和定向膜形成方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于保持来自喷墨打印机的打印头上的多个喷嘴的在涂敷物上的墨在各个喷嘴之间的排出速率的一致性的技术、一种用于检查墨散布的技术和一种用于使用这种墨在玻璃衬底上形成定向膜的技术。
背景技术
近年来，除了利用喷墨打印机在由纸、纤维、塑料、陶瓷等构成的衬底上进行打印外，当在用于诸如液晶显示设备的设备的透明玻璃衬底上形成定向膜时，或者当在有机EL显示设备中的透明玻璃衬底上涂敷滤色器时，也要用到喷墨打印机。具体地，就液晶显示设备而言，诸如透明PI墨(透明的聚酰亚胺墨)或透明UV墨的定向膜材料被排出和涂敷在玻璃衬底上(例如见专利文献1)，就有机EL显示设备而言，诸如透明UV墨的涂敷材料被排出和涂敷在玻璃衬底上。
在所述情况下，在排出方面希望从喷墨打印机的打印头上的多个喷嘴排出的墨在各个喷嘴之间是一致的。例如，就其中颜色是主要要素的打印材料而言，在考虑到如何从各个喷嘴产生具有一致的密度的颜色之后，墨被排出在具有吸收墨的特性(墨吸收特性)的涂敷物上。因此，如果从各个喷嘴排出的小墨滴(ink droplet)充分一致，那么可以容易地实现在具有墨吸收特性的涂敷物上的颜色密度的一致性。
然而，使用通常的喷墨打印机很难在具有不吸收墨的特性(不吸收墨特性)的涂敷物-例如上述玻璃衬底-上形成具有一致的厚度的薄膜。因此，不仅特别难于在具有所述不吸收墨特性的涂敷物上形成具有薄于1μm的一致的厚度的薄膜，而且即使当形成具有1μm或以上的一致的厚度的膜时，也需要精确地改善来自各个喷嘴的小墨滴的排出性能。
为了在涂敷物上形成具有一致的膜厚度的膜，已经试图通过对喷墨打印机的打印头上的每个喷嘴的施加电压(通过每个喷嘴的打开而在压力腔内产生压力波动的工作电压)进行微调来产生从每个喷嘴排出的小墨滴的充分一致的排出性能。根据下面的专利文献2，其披露了对用于调节来自喷嘴的小墨滴的排出速度的施加电压(工作电压)进行校正。
另外，当使用喷墨打印机将墨排出在具有墨不吸收特性的诸如上述玻璃衬底的涂敷物上时，如果在碰撞(impact)后不充分控制小墨滴的散布，那么将产生诸如每个被碰撞的小墨滴未能融合在一起的问题，由此造成难于在涂敷物上形成具有一致的膜厚度的高质量膜。因此，在通过将墨排出在具有墨不吸收特性的涂敷物上而实际形成膜期间，在碰撞所述涂敷物之后提前对小墨滴的散布进行精确控制是非常重要的。
鉴于所述情况，用于在碰撞涂敷物之后控制小墨滴的散布的通常的方法是，通过将纯水或墨滴在涂敷物表面上，然后使用已有的接触角仪表测量由小墨滴13的外围13a的表面和涂敷物12的表面12a形成的接触角α，如图19所示.其中，接触角α越小和尖锐，涂敷物表面所具有的亲水性就越好，并且小墨滴散布得也越宽，因此表明在形成具有一致的厚度的膜方面具有优点.然而，小墨滴的散布并不仅仅根据墨的特性或涂敷物的表面特性而变化，而是还要受到诸如被排出的小墨滴的大小或排出速率的其它因素的影响.考虑到所述情况，不难得出结论，使用通常的方法并不能充分地控制小墨滴的散布.
另外，还已知喷墨打印机的另一种应用，即使用喷墨打印机通过将定向膜材料滴在上述玻璃衬底上来形成定向墨。然而，由于喷墨方法，会出现诸如喷嘴缺陷、喷嘴方位和喷嘴被定向膜材料阻塞的问题，由此造成难于以需要的量将定向膜材料充分地滴在需要的位置上。
为了解决所述问题，对小滴状态进行检查，并如果不够的话则添加和回收定向膜材料，如果不合适则将其丢弃。作为用于检查小滴状态的方法，(在专利文献3中)提出通过使得其上形成有定向膜的衬底通过干涉膜厚度测量设备来测量膜厚度；如果膜厚度不够，则使用喷墨喷嘴重新滴定向膜，以便增厚，然后使用干涉膜厚度测量设备再次测量膜厚度。
[专利文献1]JP No.2001-42330A
[专利文献2]JP No.2003-191467A
[专利文献3]JP No.H9-166783A
发明内容
近年来，玻璃衬底大小的增大例如已经产生增加喷墨打印机的涂敷宽度和涂敷长度的需求和减少涂敷时间的需求。在这种情况下，即使通过调节打印头上的每个喷嘴的施加电压-如上所述，这应该会得到一致的膜厚度-调节本身也存在各种问题。
为了增加墨的涂敷宽度，需要明显增加打印头本身的涂敷宽度和喷嘴数量。这不可避免地导致非常昂贵的打印头，并且控制打印头的系统也将变得复杂昂贵。另外，控制系统的信息量将急剧增加，由此产生诸如来自各个喷嘴的墨的涂敷速度不适宜地下降的问题。
而且，即使通过分别调节在已有的喷墨打印机中的每个喷嘴的施加电压，以实现小墨滴的一致涂敷，也会存在施加电压的精度的限制，并且难于实现充分的一致性。例如，即使需要在上述液晶显示设备中所使用的玻璃衬底上被形成的定向膜的一致性(可变性)为大约2％，当前所使用的喷墨打印机的固有的排出精度还是为大约5％。因此，为了调节在这种喷墨打印机中的每个喷嘴的施加电压，以实现膜一致性为大约2％，需要提高施加电压的精度(精确度)。然而，这在实际上是不可能实现的，即使实现了，控制系统也将更加复杂，并且信息量巨大，由此导致墨的涂敷速度进一步降低。
本发明的第一技术目的在于，实现被从每个喷嘴排出在涂敷物上的墨的排出速率的精确一致，而不会受到每个喷嘴的施加电压的调节精度的影响，由此提出一种喷墨打印机，其没有因打印头的控制系统的复杂和巨大的信息量而引起的高额成本。
针对上述不能充分地控制小墨滴的散布的问题，本发明的发明人发现了一种方法，即利用实际正被使用的喷墨打印机，允许实际正被使用的墨的小墨滴碰撞有待被实际涂敷的目标-涂敷目标，然后测量小墨滴的直径.根据这种方法，考虑到诸如墨的特性、涂敷物的表面特性、被排出的小墨滴的大小和小墨滴的排出速度的所有因素，可以对小墨滴在涂敷物上的散布进行控制，并且可以实现具有一致的厚度的高质量膜.
然而，即使采用这种方法，如果墨是透明或半透明(此后，“透明或半透明”也可以指代为“透明类型”)的，那么由于很难或不可能在视觉上识别出小墨滴，所以也很难或不可能对这种小墨滴的直径进行测量。而且，如果涂敷物也是透明类型的，那么这种小墨滴将更加难以识别，由此进一步妨碍了对小墨滴的直径的测量。
当诸如透明类型的PI墨或UV墨被排出在液晶显示设备中的透明类型的玻璃衬底上时，或者当透明类型的UV墨被排出在上述有机EL显示设备中的透明类型的玻璃衬底上时，这种问题特别明显。除此之外，当上述墨或其它透明类型的墨被排出在透明类型的树脂衬底或用于制造半导体器件的透明类型的衬底上时，也会出现同样的问题。
有鉴于此，本发明的第二目的在于，提出一种方法，用于充分地检查透明类型的小墨滴在透明类型的涂敷物上的散布，并且在涂敷物上形成具有一致的厚度的高质量的膜。
另外，当检查或测量上述定向膜时，由于在定向膜被形成在衬底上之后对定向膜的质量进行判定，所以如果定向膜有缺陷，那么将不得不将整个衬底都丢弃，由此导致材料的浪费。另外，当在定向膜形成在衬底上之后进行校正时，定向膜的厚度也层内形成，这很难保持质量稳定。而且，由于未判定喷墨喷嘴的状况，所以可能需要频繁的校正。
本发明的第三目的在于，提出一种定向膜形成方法，其中在定向膜形成在衬底上之前判定喷墨喷嘴是否存在异常，由此可以提前校正喷嘴。
用于解决第一技术问题的关于本发明的喷墨打印机的排出速率控制方法包括：膜形成步骤，用于通过将来自打印头的多个喷嘴的墨排出在具有墨不吸收特性的涂敷物上来在所述涂敷物上形成膜；膜厚度测量步骤，用于对应于每个喷嘴的墨排出位置，对在所述膜形成步骤中被形成在所述涂敷物上的膜的厚度进行测量；排出速率校正步骤，用于通过基于在目标膜厚度和在每个喷嘴的墨排出位置的在所述膜厚度测量步骤中测得的膜厚度之间的差来增加或减小排出速率，从而对来自每个喷嘴的墨的排出速率进行校正。
根据所述方法，具有墨不吸收特性的涂敷物(例如玻璃衬底)被有效地利用，并且墨被实际排出在用于形成膜的涂敷膜上。另外，对与每个喷嘴的墨排出位置相对应的膜的膜厚度进行测量，然后，根据每个喷嘴的墨排出位置，对在表明实际膜厚度的所得到的结果和表明目标膜厚度的目标值之间的差进行判定，并且通过增加或减小墨的排出速率对来自每个喷嘴的墨的排出速率(即从每个喷嘴被排出在涂敷物上的墨的排出速率)进行校正。因此，在提前检查来自每个喷嘴的墨的排出速率的变化并校正从每个喷嘴的排出速率，从而消除这种变化之后，可以通过打印头进行实际的膜形成等等。由此避免对打印头的控制系统和数据量产生不良影响和避免对缩短墨涂敷时间的妨碍，并且可以保持从每个喷嘴被排出在涂敷物上的墨的排出速率的一致。因此可以满足近年来增加涂敷宽度的需求而同时保持一致的墨涂敷。就在校正来自每个喷嘴的墨的排出速率之后采用所述方法实际进行涂敷而言，尽管在液晶显示设备等中的透明玻璃衬底上形成定向膜或者将诸如透明UV墨的涂敷材料涂敷在有机EL显示设备中透明玻璃衬底上是特别有效的，所述方法此外也可以用于在由纸、纤维、塑料、陶瓷等构成的衬底上进行打印。
在这种情况下，在排出速率校正步骤中，最好产生和存储用于通过增加或减小排出速率来校正来自每个喷嘴的墨的排出速率的数据.
因此，根据所存储的校正数据，通过增加或减小来校正来自每个喷嘴的墨的排出速率。由此在通过打印头的实际墨涂敷期间，可以通过从存储装置(存储单元)读取所述校正数据和调节每个喷嘴来对墨排出速率进行校正，因此可以提高处理速度和方便性。另外，例如就包括多个被设置的具有多个喷嘴的打印头的打印机而言，由于用于来自每个喷嘴的墨的排出速率的校正值被存储为校正数据，所以即使在重新放置或重新布置所述打印头之后，仍然总可以从每个喷嘴排出精确校正量的墨。而且，即使当每个喷嘴的排出特性随着时间而改变时，只要重新产生和存储校正数据，便可以仅仅基于这种更新的校正数据而容易地排出充分的墨。
另外，在排出速率校正步骤中，从每个喷嘴被排出在涂敷物上的小墨滴的数量分布最好可以变化。
因此，由于通过改变从每个喷嘴被排出在涂敷物上的小墨滴的数量分布来通过增加或减小排出速率对来自每个喷嘴的墨的排出速率进行校正，所以可以得到校正容易且精确的优点。
用于解决第一技术问题的关于本发明的打印机的排出速率控制设备包括：涂敷物，其具有墨不吸收特性，并且在其表面上形成有通过从打印头的多个喷嘴排出墨而形成的膜；膜厚度测量装置，用于对应于每个喷嘴的墨排出位置，对在涂敷物上形成的膜的膜厚度进行测量；排出速率校正装置，用于基于在目标膜厚度和在每个喷嘴的墨排出位置的由所述膜厚度测量装置所测得的膜厚度之间的差，通过增加或较小排出速率，来校正来自每个喷嘴的墨的排出速率。
根据这种设备，通过墨的排出在具有墨不吸收特性的涂敷物(例如玻璃衬底)上形成所述膜，并且通过操作膜厚度测量装置来对与每个喷嘴的墨排出位置相对应的膜的膜厚度进行测量。然后，通过操作排出速率校正装置，根据每个喷嘴的墨排出位置来判定在表明实际膜厚度的所得到的结果和表明目标膜厚度的目标值之间的差，并且通过增加或减小墨的排出速率来对来自每个喷嘴的墨的排出速率(即从每个喷嘴被排出在涂敷物上的墨的排出速率)进行校正。通过进行这种校正，可以得到与上面结合对应情形所述的效果相同的效果。另外，与在利用所述设备对来自每个喷嘴的墨的排出速率进行校正之后的实际涂敷相对应的情形也与上述相同。
在这种情况下，排出速率校正装置最好另外还包括用于存储校正数据的存储装置，所述校正数据用于通过增加或减小排出速率来校正各个墨的排出速率。
即使在所述情况下，由于根据所存储的校正数据，通过增加或减小来校正来自每个喷嘴的墨的排出速率，所以可以得到与上面关于对应情形所述的效果相同的效果。
另外，具有多个喷嘴的多个打印头最好还在喷嘴排列方向上相邻设置。
因此，尽管近年来墨的涂敷宽度随着涂敷物(例如用于液晶显示设备的玻璃衬底)的大小的增大而增加，仍然可以不具有任何困难地在短时间内一致地将墨充分地排出在所述涂敷物上。
关于本发明的用于解决第二技术问题的方法是墨散布检查方法，用于当小墨滴碰撞透明的或半透明的具有墨不吸收特性的涂敷物上时检查小墨滴的墨散布，所述小墨滴是从墨排出设备被排出在涂敷物上的透明的或半透明的墨，所述方法包括：将小墨滴多次排出在涂敷物上，从而小墨滴相互重叠；基于由碰撞涂敷物的小墨滴形成的小墨滴组的外围的图像，对散布在涂敷物上的墨进行检查.
根据这种墨散布检查方法，通过将小墨滴组的外围(所述小墨滴组通过多次排出小墨滴，从而它们相互重叠，由此将小墨滴碰撞在涂敷物上而形成)与小墨滴的外围(所述小墨滴通过仅仅一次将小墨滴排出和碰撞在涂敷物上而形成)相比较，突出于涂敷物的表面的程度变大，并且从所述外围反射或折射的光的量多于从其它部分(例如扁平的中间部分)反射或折射的光的量。因此，小墨滴组的外围可以在视觉上或者由诸如CCD相机的成像装置清晰地识别出，例如，通过测量小墨滴组的直径或宽度可以精确地判定墨散布。因此，可以在涂敷物上形成具有一致的厚度的高质量的膜。
具体地，由于涂敷物的表面在墨排出步骤之前的清洁步骤中被清洁，由此使得每个涂敷物的表面质量产生变化，所以即使诸如喷墨打印机的墨排出设备或墨排出状态恒定不变，所述墨散布仍将有所不同。因此，为了确知涂敷物的表面状态、墨排出设备和墨排出条件是否充分，优选如在本发明中将小墨滴实际排出在涂敷物上和测量墨散布。因此，如果在判定散布充分之后通过连续地排出墨来进行膜形成过程，那么可以大量生产具有在涂敷物上形成的高质量膜的产品。相反，如果没有如上述那样判定小墨滴在涂敷物上的散布是否充分即通过连续地排出墨来进行膜形成过程，那么将产生大量缺陷，由此导致诸如产量明显下降的问题。鉴于所述情形，根据本发明，即使当将透明类型的墨排出在透明类型的衬底上时，仍然可以精确地判定小墨滴在涂敷物上的散布，因此可以有效地避免所述产量明显下降的问题。
根据上述方法，在将小墨滴多次排出在涂敷物上，从而小墨滴相互重叠期间，最好如此排出小墨滴，即每个小墨滴都只有一部分重叠。
因此，当在先前的小墨滴碰撞涂敷物之后排出随后的小墨滴时，所述随后的小墨滴的一部分将碰撞所述先前的小墨滴的表面，而另一部分则将碰撞涂敷物的表面。因此，当每个整个的小墨滴的都重叠时即可产生墨的行程，因此墨如此碰撞，从而整个随后的小墨滴与碰撞涂敷物的先前的小墨滴的表面相重叠，并且避免了由此引起的检查墨散布的困难。
根据上述方法，最好在涂敷物旁侧小墨滴碰撞之处或者在其后侧设置成像装置，用于摄取小墨滴组的外围的图像，并且基于所摄取的图像对墨在涂敷物上的散布进行检查。
因此，由于小墨滴组的外围被成像装置摄取为图像，所以这将有助于测量墨散布直径或宽度，例如，也可以自动测量。另外，由于涂敷物是透明类型的，所以成像装置可以位于涂敷物的任一侧小墨滴碰撞之处或其后侧，因此不可能出现涉及布局的问题。
根据上述发明，如果涂敷物是用于液晶显示设备或有机EL显示设备的玻璃衬底，并且所述墨是用于液晶显示设备的定向膜材料或用于有机EL显示设备的涂敷材料，那么本发明将改善液晶显示设备或有机EL显示设备的质量。上述定向膜材料可以是透明类型的PI墨(透明的聚酰亚胺墨)或透明类型的UV墨，上述涂敷材料可以是透明类型的UV墨。
另外，根据上述发明，如果墨排出设备是喷墨打印机，那么可以得到上述效果。
用于解决第二技术问题的关于本发明的设备是墨散布检查设备，其被如此构建，从而当小墨滴碰撞具有墨不吸收特性的透明的或半透明的涂敷物时，对小墨滴的墨散布进行检查，所述小墨滴是从墨排出设备被排出在涂敷物上的透明的或半透明的墨，并且从而小墨滴被多次排出在涂敷物上，由此小墨滴相互重叠，并且基于由碰撞涂敷物的小墨滴形成的小墨滴组的外围的图像，对墨在涂敷物上的散布进行检查.
根据这种墨散布检查设备，通过包括与上述方法相对应的特征和由于上述原因，可以精确地判定墨散布，并可以在涂敷物上形成具有一致的厚度的高质量的膜，且也可以避免产量明显下降。
在这种情况下，当使用例如粘度为5cp至16cp且表面张力为30dyn/cm至40dyn/cm的膜材料作为上述墨时，可以明显地得到上述的各种效果。
用于解决第三技术问题的关于本发明的定向膜形成方法包括：检查步骤，用于根据使用喷墨喷嘴而被排出的定向膜材料(例如粘度为5cp至16cp且表面张力为30dyn/cm至40dyn/cm)的碰撞的小滴图案，对喷墨喷嘴中的异常进行检查；膜形成步骤，用于通过当在检查步骤中的小滴图案处于预定的范围内时，使得喷墨和衬底相对，并通过使用喷墨喷嘴将定向膜材料排出和碰撞在衬底上，从而形成定向膜。
因此，由于在喷墨喷嘴在检查步骤中被判定为正常之前将不执行定向膜形成步骤，所以可以防止定向膜不必要地在衬底上形成。
另外，在检查步骤中，使用喷墨喷嘴将定向膜材料排出和碰撞在透明体上，并且对由图像识别相机从透明体的下表面读取的碰撞的小滴图案的数据和事先存储的数据进行比较，以便判定小滴图案是否处于预定的范围内。因此，由于在排出范围内没有有形客体，所以避免了来自工作环境的污染，且可以可靠地进行检查。
而且，在检查步骤中，提前对小滴图案和所存储的数据进行比较，当小滴图案并未处于预定的位置时，判定和显示喷嘴阻塞，当小滴图案的位置偏离于预定的位置时，判定和显示小滴行程偏移，当小滴图案大于或小于预定大小时，将喷墨喷嘴的排出速率判定和显示为大于或小于预设的排出速率。因此，可以容易地识别和修复有缺陷的定向膜材料或喷墨喷嘴。
用于解决第三技术问题的关于本发明的定向膜形成设备包括：检查区域，用于根据使用喷墨喷嘴被排出的定向膜材料的碰撞的小滴图案来检查喷墨喷嘴的异常；膜形成区域，用于通过使用喷墨喷嘴排出和碰撞定向膜材料来形成定向膜；移动装置，用于当根据所述检查小滴图案处于预定的范围内时，使得喷墨喷嘴从检查区域移动到膜形成区域，或者使得检查区域的位置和膜形成区域的位置移动到与喷墨喷嘴相对的位置。
根据这种设备，由于在通过检查将喷墨喷嘴判定为正常之前喷墨喷嘴将不会移动到用于定向膜的膜形成区域，所以可以防止不必要地形成定向膜。
另外，检查区域包括：透明体，其位于喷墨喷嘴的下面；图像识别相机，用于从所述透明体下面读取碰撞的小滴图案；比较装置，用于对由所述图像识别相机所读取的小滴图案和事先存储的正常图案进行比较；评价装置，用于评价来自所述比较装置的结果是否正常或异常。由此，对由所述图像识别相机从所述透明体的下表面所读取的碰撞的小滴图案的数据和事先存储的数据进行比较，以便判定所述小滴图案是否处于预定的范围内。因此，由于在排出范围内没有有形客体，所以避免了来自工作环境的污染，且可以可靠地进行检查。
而且，在检查区域中，提前对小滴图案和所存储的数据进行比较，当小滴图案并未处于预定的位置时，判定和显示喷嘴阻塞，当小滴图案的位置偏离于预定的位置时，判定和显示小滴行程偏移，当小滴图案大于或小于预定大小时，将喷墨喷嘴的排出速率判定和显示为大于或小于预设的排出速率.因此，可以容易地识别和修复有缺陷的定向膜材料或喷墨喷嘴.
如上所述，根据用于解决第一技术问题的关于本发明的用于喷墨打印机的排出速率控制方法和设备，将墨排出在具有墨不吸收特性的涂敷物上。然后对与每个喷嘴的墨排出位置相对应的膜的膜厚度进行测量，之后根据每个喷嘴的墨排出位置对在表明实际膜厚度的所得到的结果和表明目标膜厚度的目标值之间的差进行判定，并且通过增加或减小墨的排出速率对来自每个喷嘴的墨的排出速率进行校正。由此避免对打印头的控制系统和数据量产生不良影响和避免对缩短墨涂敷时间的妨碍，并且可以保持从每个喷嘴被排出在涂敷物上的墨的排出速率的一致。因此可以满足近年来增加涂敷宽度的需求而同时保持一致的墨涂敷。
根据关于本发明的用于解决第二技术问题的墨散布检查方法和设备，通过将小墨滴组的外围(所述小墨滴组通过多次排出小墨滴，从而它们相互重叠，由此将小墨滴碰撞在涂敷物上而形成)与小墨滴的外围(所述小墨滴通过仅仅一次将小墨滴排出和碰撞在涂敷物上而形成)相比较，从所述外围反射或折射的光的量多于从其它部分反射或折射的光的量。因此，小墨滴组的外围可以在视觉上清晰地识别出，并可以精确地判定墨散布，由此可以在涂敷物上形成具有一致的厚度的高质量的膜。而且，由于在判定散布充分之后可以通过连续地排出墨来进行膜形成过程，所以可以大量生产在涂敷物上形成的具有高质量的高级产品，并可以提高产量。
根据用于解决第三技术问题的关于本发明的定向膜形成方法和设备，由于可以提供材料，并且通过从小滴状态来显示有缺陷的喷墨喷嘴和提前反应而迅速地调节喷嘴，所以可以防止材料浪费，并提高工厂产出。
附图说明
图1为关于本发明第一实施方式的喷墨打印机的排出速率控制设备的示意图。
图2为示出所述排出速率控制设备的具体结构的示意图。
图3为示出从排出速率控制设备排出的小墨滴的碰撞状态的示意俯视图。
图4为示出从排出速率控制设备排出的小墨滴的碰撞状态的示意俯视图。
图5为示出通过排出速率控制设备将膜形成在玻璃衬底上的状态的示意图。
图6为示出对通过排出速率控制设备被形成在玻璃衬底上的膜的厚度进行测量的状态的示意图。
图7为示出通过排出速率控制设备被形成在玻璃衬底上的膜的剖视图。
图8为示出通过排出速率控制设备校正之后被排出的小墨滴的碰撞状态的示意俯视图。
图9为示出通过排出速率控制设备校正之后被形成在玻璃衬底上的膜的剖视图。
图10为示出排出速率控制设备的工作的示意图。
图11为示出排出速率控制设备的工作的示意图。
图12(a)为示意俯视图，其示出喷墨打印头及其外围，喷墨打印头是关于本发明第二实施方式的墨散布检查设备的部件；图12(b)为其示意侧视图.
图13为示出墨散布检查设备的检查部分的结构的示意侧视图。
图14为示出在涂敷物上的小墨滴组的示意侧视图，所述小墨滴组是墨散布检查设备的检查目标。
图15为示出小墨滴组的形状的示意俯视图，所述小墨滴组是墨散布检查设备的检查目标。
图16(a)为示意俯视图，其示出在涂敷物上的小墨滴组的另一实例，所述小墨滴组是墨散布检查设备的检查目标；图16(b)为其示意侧视图。
图17为示出其它实例的小墨滴组的形状的示意俯视图，所述小墨滴组是墨散布检查设备的检查目标。
图18为示出墨散布检查设备的检查部分的另一实例的示意侧视图。
图19为示出在涂敷物上的小墨滴的示意侧视图，其中小墨滴只被排出一次。
图20为示出关于本发明第三实施方式的喷墨类型打印头排出检查设备的示意侧视图。
图21为喷墨类型打印头排出检查设备的俯视图。
图22为示出喷墨类型打印头排出检查设备的主要部件的工作的方框图。
图23为图22的主要部件流程图。
图24示出当喷墨类型打印头排出检查设备探测到喷墨喷嘴阻塞时的小滴图案。
图25示出当喷墨类型打印头排出检查设备探测到喷墨喷嘴偏斜排出时的小滴图案。
图26示出当喷墨类型打印头排出检查设备探测到来自喷墨喷嘴的小滴数量时的小滴图案。
图27为示出喷墨类型打印头排出检查设备的改型的示意侧视图。
图28为图27中所示的喷墨类型打印头排出检查设备的俯视图。
[附图标记对照表]
1 喷墨打印机的排出速率控制设备
2 玻璃衬底(涂敷物)
3 打印头
4 喷嘴
6 膜厚度检查装置
7 存储装置
8 排出速率控制装置
A 小滴
B 膜
Ba 目标膜厚度
具体实施方式
随后将对照附图对本发明的实施方式加以阐述。
[第一实施方式]
图1至11为示出本发明的第一实施方式的实例。如图1所示，喷墨打印机的排出速率控制设备1的主要部件包括：透明的玻璃衬底2，其用在液晶显示设备中，并具有不吸收墨的特性；控制器5，其用于控制从打印头3的多个喷嘴4中排出的墨的量；膜厚度测量装置6，其用于相对于每个喷嘴4的排出位置，测量由从打印头3排出的墨在玻璃衬底2上形成的膜的厚度。排出速率控制设备1另外还包括：存储装置7，其用于存储对应于在每个喷嘴4的墨排出位置处的目标膜厚度和由膜厚度测量装置6判定的膜厚度之间的差的校正数据；排出速率校正装置8，其取回被存储在存储装置7中的校正数据，并基于控制器5校正从打印头3的每个喷嘴4排出的墨的量。
下面详细阐述具有所述特征的排出速率控制设备1的更具体的结构及其操作程序。
如图2所示，具有多个喷嘴的多个打印头3(图中示出4个)以这样的方位被设置，其中喷嘴被设置在第一实施方式中所使用的喷墨打印机内。就操作程序而言，计算机9首先从与目标膜厚度(膜厚度的目标值)相对应的小墨滴的数目计算出用于打印头3的施加电压。通过将作为命令信号的所述计算值发送给控制器5，指示施加电压的信号反过来又从控制器5经由施加电压线10被发送给打印头3，由此调节从打印头3的每个喷嘴排出的墨的量。另外，从控制器5经由排出数据线11发送指示小墨滴从任一打印头3上的任一喷嘴排出的信号。
在这种情况下，以如上述调节调节的排出量将小墨滴从每个喷墨头3的喷嘴中排出在玻璃衬底2上。在这种情况下，墨被排出在玻璃衬底2上，如图3所示，从而从相邻的喷嘴排出的每个小滴A都以1/2的间距而交错。因此，在碰撞玻璃衬底2期间，所有喷嘴的全部排出量的50％的小墨滴A将处于该图所示的状态下(指代为50％的排出图案)。与此相反，当从相邻的喷嘴排出的各个小滴A之间的间距并不交错且没有偏离时，如图4所示，在碰撞涂敷物期间，与所有喷嘴的全部排出量的100％相对应的小墨滴A将处于该图所示的状态下(指代为100％的排出图案)。
如图5所示，在结合在玻璃衬底2上方的朝向由箭头X所指的方向的移动，以50％的排出图案从4个打印头3中排出完墨时，在玻璃衬底2上在第一至第四涂敷区域A1、A2、A3、A4内并横穿宽的涂敷宽度T形成薄膜。然后，如图6所示，使用膜厚度测量装置6，在喷嘴被设置的方向上，从在涂敷宽度T1内的第一涂敷区域A1的起始边至第四涂敷区域A4的终止边，测量所述膜厚度，由此判定在任一打印头3上的任一喷嘴4的排出位置上的膜厚度是薄还是厚。
图7为剖视图，在其示出的状态中，膜B在上述的涂敷宽度T1的第一涂敷区域A1内形成。如该图所示，当在第一涂敷区域A1内的膜B具有相对于上述目标膜厚度Ba而言膜厚度不足的部分Bx或膜厚度过厚的部分By时，相应地通过增加或减少来校正分别来自对应的喷嘴的小墨滴。具体地，例如在图8所示玻璃衬底2上的小滴A的分布中，根据由参考字符Ax所指示的小滴部分来增加从与膜厚度不足的部分Bx相对应的喷嘴中出的小墨滴的数量(指代为向空间增加)，根据由参考字符Ay所指示的小滴部分来减少从与膜厚度过厚的部分By相对应的喷嘴中排出的小墨滴的数量(指代为从空间减少)。在第一涂敷区域和第四涂敷区域之间的所有涂敷区域A1-A4上都进行小滴A在玻璃衬底2上的分布的这种校正。
通过进行上述校正，膜厚度不足的部分Bx和膜厚度过厚的部分By接近至目标膜厚度Ba，如图9所示。如果必要的话，重复基于图4至8所述的操作，以便使得膜厚度不足的部分Bx和膜厚度过厚的部分By尽可能接近至目标膜厚度Ba，由此增加在玻璃衬底2上的第一涂敷区域和第四涂敷区域之间的所有涂敷区域A1-A4内的膜厚度的一致性。
然后，表示来自打印头3的所有喷嘴-包括被如上校正的小墨滴在衬底2上的数目的喷嘴-的小墨滴在玻璃衬底2上的数目的分布的排出图案被作为校正数据经由图10中所示的写数据线12而存储在被设置在计算机9中的存储装置7内。因此，当例如使用设置顺序改变的多个打印头3时，所存储的校正数据被在计算机9中所包括的排出速率校正装置8取回，并且从排出速率校正装置8被写13在每个打印头3上，如图11所示，由此允许每个打印头3容易地实现高精度地涂敷一致的膜。
接下来，在基于这种校正数据设置来自所有打印头3的所有喷嘴的小墨滴(基于校正数据与小滴在玻璃衬底2上的分布相对应的小墨滴)的数目之后，典型地将定向膜涂敷在用于液晶显示设备的透明玻璃衬底上，或者将滤色器涂敷在用于有机EL显示设备的透明玻璃衬底上。另外，也可以在由纸、纤维、塑料、陶瓷等构成的衬底上进行打印。
[第二实施方式]
图12至18为示出本发明的第二实施方式的实例。图12(a)为示出墨散布检查设备的部件的示意俯视图，所述墨散布检查设备包括喷墨打印头1、透明类型的以实线示出的并用作被小墨滴涂敷之前的涂敷物的玻璃衬底2和以虚线示出的并用作被小墨滴(一组小墨滴3)涂敷之后的涂敷物的玻璃衬底2，图12(b)为示出处于同样状态下的每个部件1、2的示意侧视图。图13为示出检查相机4和多个照明设备5、6-它们都是墨散布检查设备的部件-的设置的示意侧视图。
根据第二实施方式，如图12(a)、(b)所示，当朝向箭头方向移动在被保持在固定位置的喷墨打印头1下面的玻璃衬底2时，小墨滴被排出在玻璃衬底2的表面上，并且在玻璃衬底2移动到虚线所示的位置时，将对碰撞玻璃衬底2的表面的小墨滴组(通过相互重叠而形成的一组小墨滴)3的散布进行检查。
如图13所示，用于检查上述小墨滴组3的散布的检查单元7的结构包括：检查相机4，其由CCD相机组成，被设置玻璃衬底2的旁侧小墨滴组3碰撞所述衬底之处，具体而言，被直接设置在玻璃衬底2上的小墨滴组3的上方并指向下方；两个照明设备5，其被设置在玻璃衬底2的旁侧小墨滴组3碰撞所述衬底之处，从而从斜对的上方对称地将光照射在小墨滴组3上；两个照明设备6，其设置在与小墨滴组3碰撞所述衬底之处相对侧的玻璃衬底2的旁侧，从而从斜对的下方对称地将光照射在小墨滴组3上。
在这种情况下，当小墨滴正被排出且在同样的位置多次重叠时在玻璃衬底2上形成小墨滴组3，并且小墨滴组3的外围3a与中间部分3b相比急剧弯曲，所述中间部分3b逐渐弯曲，如图14所示.换句话说，与在前述附图19中所示的只被排出一次的小墨滴13的接触角α相比，小墨滴组3的外围3a相对于玻璃衬底2的接触角大很多.因此，当小墨滴组3被来自照明设备5、6的光照射并且其图像被检查相机4摄取时，图15中所示的圆形中心部分3b与同一图所示的环形外围3a相比相对扁平和因此透明，并且在视觉上无法辨认，从所述环形外围3a反射或折射相对更多的光，因此可以在视觉上辨认为白色浮升状态.其中，通过测量所述小墨滴组3的直径D，可以预先确定在喷墨打印机中实际使用的墨相对于玻璃衬底2的散布.
取决于所使用的墨的特性，当小墨滴被排出和如上述在同一位置多次重叠时，随后的小墨滴将可能从先前的小墨滴弹回，并且小墨滴组的外围可能并非如上述那样弯曲。当上述情况发生时，所述外围不会处于白色浮升状态，因此检查相机不能判定墨的散布。在这种情况下，如图16(a)、(b)所示，多个小墨滴13被多次排出，同时朝向一个方向移动，从而只有一部分小墨滴13重叠，由此每个小墨滴13的一部分碰撞位置重叠。因此，图17中所示的重叠状的透明的中间部分3b和白色浮升的重叠状的环形外围3a的图像可以被检查相机摄取。其中，通过使用图17中所示的所述图像和测量小墨滴组3的直径S，可以判定在喷墨打印机中实际使用的墨相对于玻璃衬底2的散布。
图18示出检查单元7的另一实例，并且照明设备5、6如前述设置，而检查相机则设置在与小墨滴组3碰撞所述衬底之处相对侧玻璃衬底2的旁侧，具体而言，直接设置在玻璃衬底2上的小墨滴组3的下方并指向上方。即使在照明设备5、6和检查相机4处于这种设置下时，在与前述同样的情况下，也可以在白色浮升状态下摄取小墨滴组3的外围3a，并且可以精确地预先确定在玻璃衬底2上的墨的散布。
当将诸如透明类型的PI墨或UV墨排出在用于液晶显示设备等的透明类型的玻璃衬底上时，或者当将透明类型的UV墨排出在用于有机EL显示设备的透明类型的玻璃衬底上时，关于上述实施方式的墨散布检查设备特别有用。除此之外，当将上述墨或其它透明类型的墨排出在透明类型的树脂衬底或用于制造半导体器件的透明类型的衬底上时，也要应用所述墨散布检查设备。
[第三实施方式]
图20至26为示出本发明的第三实施方式的实例。图20为喷墨类型的打印头排出检查设备的示意侧视图。图21为图20的俯视图，图22为示出第三实施方式的主要部件的操作的方框图，图23为图22的主要部件流程图，图24示出当探测到喷墨喷嘴的阻塞时的小滴图案，图25示出当探测到喷墨喷嘴的偏斜排出时的小滴图案，并且图26示出当探测到来自喷墨喷嘴的小滴的量时的小滴图案。
定向膜形成设备1包括：检查区域3，其中定向膜材料的小滴被由8个喷墨喷嘴(A、B、C、D、E、F、G、H)组成的喷墨组2排出，并且根据小滴Ap、Bp、Cp、Dp、Ep、Fp、Gp、Hp的图案对喷墨喷嘴的异常进行检查；膜形成区域5，其中定向膜材料被喷墨组2排出在衬底4上，以便形成定向膜。
喷墨组2被驱动结构(图中未示出)从检查区域3的位置移动到膜形成区域5的位置。喷墨组2被移动经过3个位置，即检查区域3、膜形成区域5和退回区域6，喷墨组2从其它2个区域3、4被退回到所述退回区域6(喷墨组2在图21上方的状态)。
喷墨组2从图21的顶部移向底部，如箭头所示，并且在喷墨组2移动经过膜形成区域5时，墨被排出在衬底4上。在从图21的衬底4来看时，第一排墨排出形成在最上部，并且随后的nth排在下面形成。
检查区域位于膜形成区域5和退回区域6之间，在喷墨组2移动到膜形成区域5之前，在检查区域3对喷墨组2的每个喷墨喷嘴A至H的状态都进行检查。
在检查区域3中设有由膜组成的透明体7，从而所述透明体7在横穿于喷墨组2的移动方向的方向上移动.透明体7被卷成筒状，并且被旋转连接至图20的左侧.在图20的右侧长于喷墨组2的长度的位置设有用于滚绕的滚筒8.滚筒8通过滚绕装置8a使得横越的透明体7退绕，滚绕装置8a使得透明体7移动，直到它在一次移动中至少越过喷墨喷嘴A至H.
在透明体7的下面设有长于喷墨喷嘴A至H的长度的透明衬底9，并且所述透明衬底9均匀地形成，从而将来自透明体7上的喷墨组2的墨排出在扁平的表面上。
图像识别相机10可以是通常公知的CCD相机，并且所述图像识别相机10被图像识别相机移动装置11(在被移动之后以图20中的双点线示出)在与喷墨组2的移动方向相切割的方向上在透明体7和透明衬底9下面移动。因此，图像识别相机10沿着透明体7的长度移动。
与这种移动一起，从在碰撞透明体7之后的小滴Ap、Bp、Cp、Dp、Ep、Fp、Gp、Hp的下面来看的小滴图案被存储在控制设备12的小滴图案存储装置13中。控制设备12可以是个人计算机，并且包括用作能够显示各种状态的显示装置的显示器14。同时，小滴Ap对应于喷嘴A，小滴Bp对应于喷嘴B，...，小滴Hp对应于喷嘴H。
接下来，对照附图22和23对喷墨组2、图像识别相机10和控制设备12经过检查区域3的移动加以阐述。
控制设备12被输入来自图像识别相机10、透明体进给量探测装置15和喷墨组进给量探测装置16的数据。透明体进给量探测装置15和喷墨组进给量探测装置16可以经由打开/关闭开关提供位置数据，或者可以通过计时器来进行间歇探测。
控制设备12另外还控制用于喷墨组2的移动装置17、用于喷墨喷嘴A至H的排出装置18、显示器14、图像识别相机移动装置11和用于透明体的滚绕装置8a。
控制设备12包括其中的CPU，此外也包括：小滴图案存储装置13，用于存储在碰撞透明体7之后的小滴Ap、Bp、Cp、Dp、Ep、Fp、Gp、Hp的小滴图案；正常图案存储装置19；比较装置20，用于比较被碰撞的小滴Ap、Bp、Cp、Dp、Ep、Fp、Gp、Hp的图案与正常图案；评价装置21，用于根据来自比较装置20的结果对喷墨喷嘴A至H的状态进行评价。
在工作日的开始、在中断之后或者在任一时间开始操作。在步骤1中，信号从控制设备12被发送至滚绕装置8a，并且滚绕装置8a移动，直到退绕预定的长度。之后，作为步骤2，用于喷墨组2的移动装置17工作，并在检查区域3停止。接下来，在步骤3中，定向膜材料被用于喷墨喷嘴A至H的排出装置18以预定的时间间隔排出在透明体7上。
在步骤4中，位于透明体8下面的图像识别相机10工作，并且图像识别相机移动装置11工作。在步骤5中，通过喷墨喷嘴A至H形成的小滴Ap、Bp、Cp、Dp、Ep、Fp、Gp、Hp的图案的数据被读取，然后，根据步骤6，所述数据被存储在小滴图案存储装置13中。
在步骤7中，存储在小滴图案存储装置13中的数据和来自正常图案存储装置19的预先登记的数据被比较装置20读取，并且差被发送至评价装置21。
在步骤8中，缺少的图案、图案偏离和大/小图案被评价装置21评价，然后根据步骤9被显示在显示器14上。
在缺少图案的情况下，由此小滴图案并不在预定的位置(由图24中的虚线所示的圆圈Dp即是缺少的部分)，其将被评价为碰撞失败，并因此被显示为喷嘴阻塞。在缺少部分的数目很大的情况下，定向膜材料可能已经用完了，并且将显示要更换定向膜材料的提示。
在图案偏离的情况下，由此小滴图案偏离于预定的位置(由图25中的虚线所示的圆圈即是相对于正常位置Dr偏离的图案Dp)，其将被评价和显示为小滴行程偏斜.在大/小图案的情况下，由此小滴大于或小于预定的大小(图26中的图案Dp、Fp)，其将被评价和显示为喷墨喷嘴的排出速率大于或小于预设的排出速率.
因此，在复查显示器14的显示结构之后，可以重新注满定向膜材料或者修复喷嘴。特别地，由于评价是基于直接来自下面的图像的，所以即使喷嘴A至H中的任一个倾斜，都会容易地检查到所述状况。而且，由于喷墨组2是唯一的经过透明体7移动的物体，所以周围的灰尘不会落在透明体7上，因此不可能出现由污染引起的工作错误。
只有在步骤8中的图案是一致的之后，然后才根据步骤10，喷墨组2经过膜形成区域5移动，并且通过顺序地将定向膜材料排出在衬底4上而精确地形成定向膜，由此消除了诸如衬底的昂贵材料被浪费和修复所需费用的问题。
根据第三实施方式，具有如此的结构，即喷墨组2从检查区域3的位置移动到膜形成区域5的位置。然而，作为对所述结构的替代，并如图27和28所示，可以如此构建，即喷墨组2的位置是固定的，并且检查区域3和膜形成区域5被接连设置，从而检查区域3相对于喷墨组2在膜形成区域5前面移动。在这种结构的情况下，检查区域3和膜形成区域5的移动由图28中的双点线示出。在这种情况下，在检查区域3中的检查与上述相同。
根据第三实施方式，在完成在检查区域3中的检查之后，进行小滴排出过程。然而，在检查区域3中的工作可以不连续地进行，而是也可以在主要工作开始时进行或者膜形成若干次之后进行。
另外，尽管将透明体说明为膜，但它也可以是板。同样也显然的是，即使没有膜形成过程或者没有膜形成区域，也可以显示喷嘴的异常状况。

Claims (10)

1.一种定向膜形成方法，包括：
检查步骤，用于根据使用喷墨喷嘴而被排出的定向膜材料的碰撞的小滴图案，对所述喷墨喷嘴中的异常进行检查；和
膜形成步骤，用于通过当在所述检查步骤中的所述小滴图案处于预定的范围内时，使得所述喷墨和衬底相对，并通过使用所述喷墨喷嘴将所述定向膜材料排出和碰撞在所述衬底上，从而形成定向膜。
2.如权利要求1所述的定向膜形成方法，其中在所述检查步骤中，使用所述喷墨喷嘴将所述定向膜材料排出和碰撞在透明体上，并且对由图像识别相机从所述透明体的下表面读取的所述碰撞的小滴图案的数据和事先存储的数据进行比较，以便判定所述小滴图案是否处于所述预定的范围内。
3.如权利要求1所述的定向膜形成方法，其中在所述检查步骤中，提前对所述小滴图案和所存储的数据进行比较，当所述小滴图案并未处于预定的位置时，判定和显示喷嘴阻塞。
4.如权利要求1所述的定向膜形成方法，其中在所述检查步骤中，提前对所述小滴图案和所存储的数据进行比较，当所述小滴图案的位置偏离于预定的位置时，判定和显示小滴行程偏移。
5.如权利要求1所述的定向膜形成方法，其中在所述检查步骤中，提前对所述小滴图案和所存储的数据进行比较，当所述小滴图案大于或小于预定大小时，将所述喷墨喷嘴的排出速率判定和显示为大于或小于预设的排出速率。
6.一种喷墨类型打印头排出检查设备，包括：
检查区域，用于根据使用喷墨喷嘴被排出的定向膜材料的碰撞的小滴图案来检查所述喷墨喷嘴的异常；
膜形成区域，用于通过使用所述喷墨喷嘴排出和碰撞所述定向膜材料来形成定向膜；
移动装置，用于当根据所述检查所述小滴图案处于预定的范围内时，使得所述喷墨喷嘴从所述检查区域移动到所述膜形成区域，或者使得所述检查区域的位置和所述膜形成区域的位置移动到与所述喷墨喷嘴相对的位置。
7.如权利要求6所述的喷墨类型打印头排出检查设备，其中所述检查区域包括：透明体，其位于所述喷墨喷嘴的下面；图像识别相机，用于从所述透明体下面读取所述碰撞的小滴图案；比较装置，用于对由所述图像识别相机所读取的小滴图案和事先存储的正常图案进行比较；评价装置，用于评价来自所述比较装置的结果是否正常或异常。
8.如权利要求7所述的喷墨类型打印头排出检查设备，另外还包括显示设备，用于当所述小滴图案并不位于预定的位置时根据所述评价装置来判定和显示喷嘴阻塞。
9.如权利要求7所述的喷墨类型打印头排出检查设备，另外还包括显示设备，用于当所述小滴图案的位置偏离于预定的位置时根据所述评价装置来判定和显示小滴行程偏移。
10.如权利要求7所述的喷墨类型打印头排出检查设备，另外还包括显示设备，用于当所述小滴图案大于或小于预定大小时根据所述评价装置来将所述喷墨喷嘴的排出速率判定和显示为大于或小于预设的排出速率。
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