JP4765489B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はカラー液晶表示装置のカラーフィルタなどの画像を形成する方法および装置に関するものである。

従来から、カラー液晶表示装置のカラーフィルタを製造する場合、フォトレジスト材を用いたフォトリソ手法が採用されているが、画素材料であるフォトレジスト材の大部分をスピンコートの時点で捨てることとなり、このフォトレジスト材の経済的な使用が図れないという問題があった。また、色ごとに露光、現像などの工程を経ることから全体としての作業効率が低いとともに、露光装置、現像装置などの高価な光学機器を要しており、これによってコストを引き下げることができないという問題もある。

そのため、近年においてはインクジェット手法の印刷によりカラーフィルタを得ようとする試みがある。例えば黒（ブラックマトリックス）がパターン状にして施されたカラーフィルタ用ガラス板などの基板に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各パターン構成色としたインキを施してカラーフィルタの精細なパターンである画像を得ることができるようにするために、前記各パターン構成色のインキを吐出するインクジェットヘッドにてインキの塗工を行なう画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような画像形成装置では、通常、塗工方向である第一の方向に移動する搬送テーブルに基板を保持させてこの基板を第一の方向に移動できるようにするとともに、第一の方向に直交する方向である第二の方向に塗工ユニットを移動可能に設けていて、前記塗工ユニットに、基板に対する第一の方向への相対移動と第二の方向の移動とを組み合わせてなる走査動作をさせながらインクジェットヘッドからインキを吐出して精細パターンなどの画像を形成するようにしている。
特開２００５−０４９８９７号公報

精細パターンである上記カラーフィルタにおいて、光が画素の部分を二回通過する反射型とするタイプのものがあり、この場合、二回通過部分での明るさを優先するため、色の再現範囲が広くて有利なＹＭＣ系で設定されたインキが用いられる。そして、このタイプのカラーフィルタの製造に上記インクジェット方式の画像形成装置を用いる際には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）の色をカラーフィルタの構成色とし、この構成色のインキを吐出して画像の形成を行なっている。
また、上記ＲＧＢ系の色座標で設定された色を用いる部分とＹＭＣ系の色座標で設定された色を用いる部分との両者を有するカラーフィルタがある。例えば、ＲＧＢ系で設定された色の画素とＹＭＣ系で設定された色の画素とを共に有したり、一画素中にＲＧＢ系で設定された色の部分とＹＭＣ系で設定された色の部分とを配置するものがある。

そして、ＲＧＢ系で設定された色の部分とＹＭＣ系で設定された色の部分とを有するカラーフィルタを、上記インクジェット方式による画像形成装置にて製造することが試みられている。図４はその画像形成装置１を示していて、画像形成装置１では、架台２の上に搬送テーブル３を塗工方向である第一の方向Ｘに移動可能にして、前記搬送テーブル３の上に配置されたカラーフィルタ用ガラス板などの基板４が搬送テーブル３によって第一の方向Ｘに制御された状態で移動させるようにしている。また、前記第一の方向Ｘに直交する方向である第二の方向Ｙにして基板４の移動空間の上方を横切るように対の水平部５ａを渡してなるガントリー５が設置されていて、このガントリー５に二つの塗工ユニット６、７が第二の方向Ｙに沿って移動できるように支持する。

塗工ユニット６、７それぞれは複数のインクジェットヘッドを備え、図示しないインキ供給部から送り込まれるインキを、前記インクジェットヘッドそれぞれが制御された動作の下で吐出する。また、塗工ユニット６、７それぞれは駆動手段８を備え、この駆動手段８によって塗工ユニット６、７が上記ガントリー５の水平部５ａに沿って第二の方向Ｙに移動制御されるとともに、所定の基準、例えば搬送テーブル３に配置固定された基板４などを基準として第一の方向における位置、向き、そして高さなどが調整されるようにしている。

この画像形成装置１は上述したようにＲＧＢ系の色のインキによる吐出とＹＭＣ系の色のインキによる吐出との両方が行なえるようになっているものであって、一方の塗工ユニット６のインクジェットヘッドにＹＭＣ系の色のインキのインキが供給され、また、他方の塗工ユニット７のインクジェットヘッドにＲＧＢ系の色のインキが供給される。そして、塗工ユニット６、７は、基板４に対する第一の方向Ｘでの相対移動、即ち、移動しない塗工ユニット６、７に対する基板４の第一の方向Ｘに沿った移動と、塗工ユニット６、７の第二の方向Ｙの移動とを組み合わせてなる走査動作をするように制御され、この走査動作中の第一の方向Ｘでの相対移動時にインキを基板４に吐出して、カラーフィルタのフィルタパターンである画像をその基板４に形成する。

塗工ユニット６、７でのインクジェットヘッドからのインキの吐出状態を良好に維持するため、画像形成装置１においてはインクジェットヘッドの吐出ノズルを清浄するメンテナンス機構９を備えている。このメンテナンス機構９は上記架台２の両側に設置されていて、二つの塗工ユニット６、７の各一ユニットに対して一つのメンテナンス機構９があり、インクジェットヘッドの吐出ノズル側のインキ汚れを拭き取る拭き取り部１０、吐出ノズルに対して加圧、吸引を行なって吐出ノズルのインキ通りの適正化をする加圧吸引部１１、吐出ノズルに接触して塗工ユニット待機時でのインキの乾燥を防ぐキャッピング部１２、インキ充填時や洗浄時に吐出ノズルから流れ出る排出液を受けるドレイン部１３から構成され、これらが一体となって架台２の両側それぞれで架台２と同方向である第一の方向Ｘに沿って移動可能に設けられている。そして、塗工ユニット６、７それぞれは一サイクルの塗工が終了する時点などにおいて架台２の上方領域から外れたメンテナンス機構９の上方位置となるようにガントリー５の最端部側に移動し、このメンテナンス機構９の上方位置で停止した塗工ユニット６、７に対してメンテナンス機構９が移動して清浄作業を行なうようにしている。

しかしながら、この画像形成装置１では二つの塗工ユニット６、７が単独で動作するものであるため、塗工動作の時間が長くなるという問題がある。即ち、基板を第一の方向Ｘに移動させて塗工する時点において、一方の塗工ユニットがインキの塗工を終えてその位置から待機位置に移動してから、その位置に他方の塗工ユニットが進み出てインキの塗工を基板に対して行なうため、両者の位置変更の動作に時間を要するものとなっている。
また、塗工ユニット６、７それぞれに上述した駆動手段８を設けているが、この駆動手段８が複雑な機構であって重量も大きく、ガントリー５に支持された状態でこの二つの重量物が独立して移動動作するため、ガントリー５を剛性の高いものとする必要がある。これに加えて、メンテナンス機構９も二つ備えているために画像形成装置全体の構成が複雑になるという問題があった。
そこで本発明は上記事情に鑑み、二つの塗工ユニットそれぞれの位置変更に係る時間を短くするとともに、一つの駆動手段で二つの塗工ユニットを移動制御できるようにすることを課題とし、塗工に要する時間を短縮化し、画像形成装置の構成を簡易なものとすることを目的とするものである。

（請求項１の発明）
請求項１の発明は上記課題を考慮してなされたもので、複数のインクジェットヘッドを備える塗工ユニットを、カラーフィルタ用ガラス板などの基板に対して塗工方向である第一の方向に相対移動させるとともに、第一の方向に直交する第二の方向に移動可能にし、塗工ユニットを第一の方向の相対移動と第二の方向の移動とを組み合わせてなる走査動作をさせながら、塗工ユニットのインクジェットヘッドから前記基板にインキを吐出して精細パターンなどの画像を形成する方法であって、
前記塗工ユニットを二つとして、該二つの塗工ユニットを前記第一の方向に沿った方向で一体の連結状態にし、この連結状態で前記塗工ユニットを前記第二の方向に移動可能にする移動手段上において前記走査動作を行なわせ、前記二つの塗工ユニットのインクジェットヘッドからＲＧＢの三色のインキを吐出して画像を基板に形成することを特徴とする画像形成方法であり、この画像形成方法を提供して、上記課題を解消するものである。

（請求項２の発明）
もう一つの発明は、複数のインクジェットヘッドを備える塗工ユニットを、カラーフィルタ用ガラス板などの基板に対して塗工方向である第一の方向に相対移動させるとともに、第一の方向に直交する第二の方向に移動可能にし、塗工ユニットを第一の方向の相対移動と第二の方向の移動とを組み合わせてなる走査動作をさせながら、塗工ユニットのインクジェットヘッドから前記基板にインキを吐出して精細パターンなどの画像を形成する画像形成装置であって、
前記塗工ユニットを二つ有し、該二つの塗工ユニットが前記第一の方向に沿った方向で一体の連結状態であり、
前記塗工ユニットを前記第二の方向に移動可能にする移動手段を有し、
この二つの塗工ユニットそれぞれは吐出するインキの色彩が互いに同じであり、この二つの塗工ユニットが一体の連結状態で前記移動手段上を前記走査動作して画像を基板に形成する構成を有することを特徴とする画像形成装置であり、この画像形成装置を提供して上記課題を解消するものである。

（請求項１の効果）
請求項１の発明によれば、二つの塗工ユニットが一体となって動作するため、基板の同じ領域に塗工する際の両者の位置変更に要する時間が短くなり、全体としての塗工時間が短くなる。そして、一体となった二つの塗工ユニットを一つの駆動手段を移動制御できるので、装置構成を簡易なものとすることができる。また、駆動手段が一つであるため、二つの駆動手段が独立して第二の方向に沿って移動するものとして設計されたガントリーに比べてガントリー自体の剛性を高いものとする必要がなくなる。さらに、二つの塗工ユニットをガントリーでの同一端側で待機状態とすることが可能となり、その位置で一つのメンテナンス機構による清浄作業を二つの塗工ユニットに対して行なうように構成とすることができ、この点でも装置全体の構成を簡易なものとすることができる。

また、二つの塗工ユニットを第一の方向に並べて一体とされているので、二つの塗工ユニットそれぞれが同時に基板に対してインキの塗工を行なえるようになり、全体の塗工作業に要する時間を短くすることができる。

（請求項２の効果）
請求項２の発明によれば、二つの塗工ユニットが一体であるため、この二つの塗工ユニットが一体状態で塗工動作することで、基板の同じ領域に塗工する際の両者の位置変更に要する時間が短くなり、全体としての塗工時間が短くなる。そして、一体となった二つの塗工ユニットを一つの駆動手段を移動制御できるようになるので、装置構成が簡易なものとなる。また、駆動手段が一つであるため、二つの駆動手段が独立して第二の方向に沿って移動するものとして設計されたガントリーに比べてガントリー自体の剛性を高いものとする必要がなくなる。さらに、二つの塗工ユニットをガントリーでの同一端側で待機状態とすることが可能となり、その位置で一つのメンテナンス機構による清浄作業を二つの塗工ユニットに対して行なうように構成とすることができ、この点でも装置全体の構成を簡易なものとすることができる。

また、二つの塗工ユニットを第一の方向に並べて一体とされているので、二つの塗工ユニットそれぞれが同時に基板に対してインキの塗工を行なえるようになり、全体の塗工作業に要する時間を短くすることができる。

つぎに本発明を図示に基づいて説明する。なお、図４に示す従来例と構成が重複する部分は同符号を付してその説明を省略する。
即ち、本発明の実施の形態である画像形成装置１は図１に示すように、ＲＧＢ系の色彩であるＲＧＢの三色のインキをインクジェットヘッドから吐出できるようにした一方の塗工ユニット６と他方の塗工ユニット７とが一体に連結され、この連結状態で上記走査動作が行なえるようにしているものである。

上記二つの塗工ユニット６、７は図示されているように第一の方向Ｘに並設されて一体化され、一つの駆動手段８によりガントリー５の水平部５ａ上での第二の方向Ｙの移動制御が行なわれるように設けられていて、例えば、基板４が第一の方向Ｘに沿って移動する時に塗工ユニット６、７が移動することなく停止し、基板４との相対移動状態の下でインキの吐出が二つの塗工ユニット６、７から行ない、第一の方向Ｘにおける基板４の一方向の移動が終了してから逆方向に移動を開始する前に、塗工ユニット６、７が第二の方向Ｙに必要量で移動し、その後、塗工ユニット６、７が停止した状態で基板４が移動し、前記塗工ユニット６、７からインキが吐出され、この繰り返しとなる走査動作を行なって基板４にカラーフィルタのパターンである画像を形成する。なお、カラーフィルタ用ガラス板とする基板４には予めブラックマスクとする画像が設けられている。
なお、上記実施の形態において塗工ユニット６、７とを共に動作させているが、必要に応じて何れか一つの塗工ユニットを動作させてインキを吐出させるようにしてもよい。

また、上記画像形成装置１では架台２に対して第二の方向Ｙでの一方側に上記メンテナンス機構９が配置されており、塗工ユニット６、７が走査動作を行なわないときにガントリー５の前記メンテナンス機構９側の端部に移動し、この位置で塗工ユニット６、７それぞれに対してメンテナンス機構９により清浄化を行なえるように設けられている。

このように画像形成装置１において二つの塗工ユニット６、７が第一の方向Ｘに沿った方向で並設されて一体化されていて、上述したように塗工に際して二つの塗工ユニット６、７からともにインキの吐出を行なうようにしている。この場合において、二つの塗工ユニット６、７でのインクジェットヘッド１４の全体の並びの一例を図２に示していて、Ｒ、Ｇ、Ｂのインキを吐出するインクジェットヘッド１４が、第一の方向Ｘに移動する基板４の前記Ｒ、Ｇ、Ｂの色に定められた位置にインキを吐出することができるように配置されている。

そして、複数のインクジェットヘッド１４を上述の並びとした二つの塗工ユニット６、７を有する画像形成装置１により、前記二つの塗工ユニット６、７の両者からインキの吐出を行ないながら、ＲＧＢ系で設定された色の部分を有するカラーフィルタのパターンである画像を形成する場合の走査例を図３に示されていて、基板４が第一の方向Ｘでの一方に移動するときに塗工ユニット６、７からインキの吐出が行なわれて画像の一部が形成され（図３（イ）の丸１矢印）、その後、塗工ユニット６、７が連結状態でつぎの塗工位置となるように第二の方向Ｙに移動して（図３（イ）の丸２矢印）停止することになる。
移動後の塗工ユニット６、７の吐出準備が整ってから基板４が第一の方向Ｘでの逆方向に移動し（図３（ロ）の丸３矢印）、この時に塗工ユニット６、７から共にインキを吐出する。この走査を行なってカラーフィルタの画像が形成される。

上記説明で明らかなように従来のように基板の同じ領域を塗工する場合、二つの塗工ユニットの位置変更に要する時間を必要としなくなり、全体の塗工時間を短くすることができる。また、二つの塗工ユニット６、７を一つの駆動手段８で移動制御するため、それぞれ重量物で独立して移動する二つの駆動手段をガントリー５が支持する必要がなくなり、ガントリー５自体の剛性を極めて高く設定しなくともよい。
さらに、二つの塗工ユニット６、７をガントリー５の一方側にのみ移動させ、その位置に対応する一つのメンテナンス機構９で清浄化するため、そのメンテナンス機構９が一つで済み、画像形成装置１全体の構成が簡単なものとなる。

実施の形態においては、例えば、二つの塗工ユニット６、７から吐出するインキを共にＲＧＢ系で設定される色としながらも、二つの塗工ユニット６、７でのインキの色が互いに異なるように、赤色であっても色彩が異なる赤色のＲ１、Ｒ２のインキ、緑色であっても色彩が異なる緑色のＧ１、Ｇ２のインキ、青色であっても色彩が異なる青色のＢ１、Ｂ２のインキを用意し、一方の塗工ユニット６からはＲ１、Ｇ１、Ｂ１の色彩のインキを吐出し、他方の塗工ユニット７からＲ２、Ｇ２、Ｂ２の色彩のインキを吐出するようにしてもよい。
さらに、実施の形態において、吐出されるインキをカラー液晶表示装置のカラーフィルタを得るための塗材として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インキがＥＬ発光材となるものであってもよい。

本発明に係る実施の形態を示す説明図である。 実施の形態における二つの塗工ユニットのインクジェットヘッドの配列を示す説明図である。 実施の形態における走査動作の例を示す説明図である。 二つの塗工ユニットを有する従来例を示す説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置
３…搬送テーブル
４…基板
５…ガントリー
５ａ…水平部
６…塗工ユニット
７…塗工ユニット
８…駆動手段
９…メンテナンス機構
１４…インクジェットヘッド
Ｘ…第一の方向
Ｙ…第二の方向

Claims (2)

1. 複数のインクジェットヘッドを備える塗工ユニットを、カラーフィルタ用ガラス板などの基板に対して塗工方向である第一の方向に相対移動させるとともに、第一の方向に直交する第二の方向に移動可能にし、塗工ユニットを第一の方向の相対移動と第二の方向の移動とを組み合わせてなる走査動作をさせながら、塗工ユニットのインクジェットヘッドから前記基板にインキを吐出して精細パターンなどの画像を形成する方法であって、
   前記塗工ユニットを二つとして、該二つの塗工ユニットを前記第一の方向に沿った方向で一体の連結状態にし、この連結状態で前記塗工ユニットを前記第二の方向に移動可能にする移動手段上において前記走査動作を行なわせ、前記二つの塗工ユニットのインクジェットヘッドからＲＧＢの三色のインキを吐出して画像を基板に形成することを特徴とする画像形成方法。
2. 複数のインクジェットヘッドを備える塗工ユニットを、カラーフィルタ用ガラス板などの基板に対して塗工方向である第一の方向に相対移動させるとともに、第一の方向に直交する第二の方向に移動可能にし、塗工ユニットを第一の方向の相対移動と第二の方向の移動とを組み合わせてなる走査動作をさせながら、塗工ユニットのインクジェットヘッドから前記基板にインキを吐出して精細パターンなどの画像を形成する画像形成装置であって、
   前記塗工ユニットを二つ有し、該二つの塗工ユニットが前記第一の方向に沿った方向で一体の連結状態であり、
   前記塗工ユニットを前記第二の方向に移動可能にする移動手段を有し、
   この二つの塗工ユニットそれぞれは吐出するインキの色彩が互いに同じであり、この二つの塗工ユニットが一体の連結状態で前記移動手段上を前記走査動作して画像を基板に形成する構成を有することを特徴とする画像形成装置。

Images