JPWO2010005011A1 - インクジェット式印刷装置、吐出量検査方法 - Google Patents

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Abstract

印刷装置の吐出量の面内分布を均一にできる技術を提供する。複数のノズル孔２２から基板５上にカラーインクを吐出させ、照明装置１６によって基板５の裏面に測定光を照射し、受光装置２５によって透過した測定光を受光し、色度と明度を測定する。測定値を基準値と比較すると、ノズル孔２２の吐出量の過不足が分かるので、圧電素子に印加する電圧のパラメータを修正し、吐出量を基準値に等しくすることができる。

Description

本発明はカラーフィルタを製造する技術分野に係り、特に、インクジェット方式の印刷装置を用いてカラーフィルタを製造する技術に関する。
近年では、液晶表示装置のカラーフィルタを製造するために、インクジェット方式の印刷装置(インクジェット式印刷装置)を用いるようになっている。
しかし、インクジェット式印刷装置から吐出されるインクの量は、ヘッドの経時変化、ジェッティングパターン、インクの特性バラツキ等の影響で安定しないという問題がある。
また、印刷を開始する前に、吐出量が一定になるように、圧電素子に印加する電圧波形を調整しても、実際の印刷時ではクロストークやメニスカス圧力の変動等により、吐出量がばらついてしまう。
吐出量の補正方法は、例えば下記文献に記載されている。
特開平３−２９５６７５号公報 特開２０００−８９０１９号公報
本発明は、吐出量の面内分布を均一にできる技術を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は、印刷対象物が配置される載置台と、前記載置台を移動させる台移動装置と、インクを吐出する複数のノズル孔を有するインクヘッドと、前記載置台上の前記印刷対象物の裏面に測定光を照射する照明装置と、前記印刷対象物を透過した前記測定光を受光する受光装置と、前記受光装置を前記載置台の移動方向とは直交する方向に移動させるセンサ移動装置とを有し、前記受光装置の受光結果から、前記印刷対象物の光学特性が求められるように構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記印刷対象物の光学特性から、前記各ノズル孔の吐出量が修正されるように構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記インクヘッドは、異なる位置に複数のインクを吐出できるように構成された印刷装置である。
また、本発明は、複数のノズル孔から基板上にカラーインクを吐出させ、前記基板の前記カラーインクが着弾した位置の裏面から測定光を照射し、前記基板と前記カラーインクを透過した前記測定光を受光し、光学特性を基準値と比較して前記基板上のカラーインクの吐出量の過不足を前記ノズル孔毎に判断し、吐出量が不足するノズル孔は吐出量を増加させ、吐出量が過剰なノズル孔は吐出量を減少させる吐出量検査方法である。
また、本発明は、前記光学特性の測定は、前記基板上の前記カラーインクを乾燥させる前に行なう吐出量検査方法である。
また、本発明は、前記基板には予め窪みから成る凹部を複数個設けておき、前記凹部一個当たり複数箇所に前記カラーインクを着弾させ、前記凹部一個当たり複数の異なる箇所で前記測定光を受光する吐出量検査方法である。
本発明は上記のように構成されており、載置台上に乗せられた印刷対象物は、移動開始位置から移動先位置まで移動する間に、インクヘッドのノズル孔と対面し、ノズル孔から吐出されたインクが凹部内に着弾し、細長の凹部内にインクが拡がる。
各凹部は、裏面からの透過光で色度と明度が測定され、測定結果によって着弾したインクの量の過不足が凹部毎に分かる。
凹部とノズル孔は一対一に対応しているから、インクの過不足はノズル孔毎に分かるので、不足の場合はそのノズル孔の圧電素子に印加する吐出電圧を高くし、過剰の場合は吐出電圧を低下させ、各ノズル孔によって形成されるインク層の色度と明度を色毎に等しくすることができる。
印刷対象物への吐出量を均一にすることができる。
従って、色度ばらつき、明度ばらつきの少ないカラーフィルタが得られる。
(ａ)：本発明の印刷装置を説明するための平面図、(ｂ)：その側面図 (ａ)：本発明の印刷装置を用いた印刷工程を説明するための平面図(１)、(ｂ)：その側面図(１) (ａ)：本発明の印刷装置を用いた印刷工程を説明するための平面図(２)、(ｂ)：その側面図(２) (ａ)：本発明の印刷装置を用いた印刷工程を説明するための平面図(３)、(ｂ)：その側面図(３) (ａ)〜(ｃ)：基板表面の凹部を説明するための図 本発明の印刷装置の制御系を説明するためのブロック図
５……基板
１０……印刷装置
１２……載置台
１６……照明装置
２１……インクヘッド
２２……ノズル孔
２５……受光装置
３１……台移動装置
３３……センサ移動装置
図１(ａ)、(ｂ)〜図４(ａ)、(ｂ)の符号１０は、本発明の一例の印刷装置を示している。図１(ａ)〜図４(ａ)は上方から見た平面図、図１(ｂ)〜図４(ｂ)は、側方から見た側面図である。
図１(ａ)、(ｂ)を参照し、この印刷装置１０は、基板搬送機構７と、印刷機構８と、測定装置９とを有している。
基板搬送機構７は、水平配置された台移動軸１１を有しており、その上には載置台１２が水平に取り付けられている。
基板搬送機構７は台移動装置３１を有しており、載置台１２は台移動装置３１によって、台移動軸１１が伸びる方向に沿って台移動軸１１上を水平面内で直線的に往復移動できるように構成されている。
印刷機構８はヘッド移動軸１４を有している。ヘッド移動軸１４は台移動軸１１の上方に水平に配置されている。
ヘッド移動軸１４にはインクヘッド２１が取り付けられている。ヘッド移動軸１４はヘッド移動装置３２に接続されており、インクヘッド２１はヘッド移動装置３２によって、ヘッド移動軸１４に沿った方向に往復移動できるように構成されている。
また、測定装置９はセンサ移動軸１５を有している。センサ移動軸１５は台移動軸１１の上方に水平に配置されている。
センサ移動軸１５には受光装置２５が取り付けられている。センサ移動軸１５はセンサ移動装置３３に接続されており、受光装置２５は、センサ移動装置３３によってセンサ移動軸１５に沿った方向に往復移動できるようにされている(図２(ａ)、(ｂ)〜図４(ａ)、(ｂ)では、各移動装置３１〜３３の図示は省略する)。インクヘッド２１と受光装置２５は別々に制御されており、それぞれ独立に移動できるようにされている。
ヘッド移動軸１４は台移動軸１１が伸びる方向と直交する向きで配置されており、インクヘッド２１は載置台１２の移動方向とは直交する方向に往復移動する。
センサ移動軸１５も台移動軸１１が伸びる方向と直交する向きで配置されており、受光装置２５は載置台１２の移動方向とは直交する方向に往復移動する。載置台１２とインクヘッド２１と受光装置２５とは水平面内で移動し、従って、インクヘッド２１と受光装置２５の移動方向は平行である。
台移動軸１１の両端のうち、一端を載置台１２の移動開始位置、他端を移動先位置とすると、ヘッド移動軸１４はセンサ移動軸１５よりも移動開始位置に近い位置に配置され、センサ移動軸１５は、ヘッド移動軸１４よりも移動先位置に近い位置に配置されている。
図２(ａ)、(ｂ)は載置台１２上に印刷対象物である基板５を配置し、移動開始位置で静止させた状態を示している。基板５は樹脂基板であってもガラス基板であってもよい。
移動開始位置上で基板５が静止している状態では、インクヘッド２１は、その基板５よりも移動先位置に近くなるように配置されている。
ヘッド移動軸１４及びインクヘッド２１と、センサ移動軸１５及び受光装置２５は、載置台１２の移動経路よりも上方に位置しており、載置台１２はヘッド移動軸１４とインクヘッド２１とセンサ移動軸１５と受光装置２５と衝突しないで移動開始位置から移動先位置に移動することができる。
この印刷装置１０によって基板５にインクを吐出する際には、ヘッド移動装置３２によって、予めインクヘッド２１を移動させ、載置台１２の移動経路の上方にインクヘッド２１を静止させておく。
その状態で台移動装置３１によって載置台１２を移動先位置の方向に移動させると、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、基板５はインクヘッド２１の真下位置に入る。
基板５上には、透明板の表面に黒色で格子状の薄膜から成るブラックマトリクスが配置されており、ブラックマトリックスの薄膜間には、窪み部分から成る凹部が形成されている。この凹部の底部は透明である。
図５(ａ)は、基板５の一部表面図、同図(ｂ)は断面図であり、符号６は凹部、符号１７はブラックマトリクスを示しており、ガラス基板１９上に乗せられている。
同図(ａ)のｙ軸正方向が基板５の移動方向、ｘ軸が移動方向に対する水平面内の直交方向を示している。凹部６は平面形状が細長であり、各凹部６は、細長の方向が基板５の移動方向と同方向に向けられ、基板５の移動方向と、その移動方向に対する直交方向に沿って行列状に配置されている。載置台１２の移動方向の並びを列とし、直交方向の並びを行とすると、図５(ａ)では、４行１２列の凹部６が示されている。
インクヘッド２１の基板５と対向する表面には複数のノズル孔２２が設けられている(図中の黒丸がノズル孔２２の位置を示すものとする)。このノズル孔２２は、基板５の移動方向とは直交方向に沿って配置されている。
各ノズル孔２２は、基板５が移動したときに、各ノズル孔２２の真下位置をそれぞれ異なる複数の凹部６が通過するようにされている。従って、移動方向に沿って並ぶ一列の凹部６は、同じノズル孔２２の真下位置を通過する。
インクヘッド２１は、赤色インクのタンクと緑色インクのタンクと青色インクのタンクのいずれか一個以上に接続されている。ここでは、インクヘッド２１は、赤色インクのタンクと緑色インクのタンクと青色インクの三色のタンクに接続されている。
インクヘッド２１は赤色、緑色、又は青色の各色のユニット２１−Ｒ、２１−Ｇ、２１−Ｂによって構成されており、各タンクからは、それぞれ赤色インク、緑色インク、青色インクのいずれか一色のインクが供給され、赤色、緑色、青色のユニット２１−Ｒ、２１−Ｇ、２１−Ｂのノズル孔２２からは、一個の凹部６に、それぞれ、赤色、緑色、青色のいずれか一色のインクが吐出され、着弾する赤色、緑色、又は青色のインクによって、各凹部６にＲＧＢの色分けが行われる。
このように、凹部６は、それぞれ赤色、緑色、又は青色のインク層が形成され、透過光を赤色、緑色、又は青色のいずれか一色に着色するように設定されており、それぞれ対応する色のインクを吐出するノズル孔２２の真下を通過する。
各ノズル孔２２の内部には、ノズル孔２２毎に圧電素子が設けられており、各圧電素子に電圧が印加されると、各ノズル孔２２から凹部６に対してインクが吐出され、着弾すると、各凹部６にはインクが拡がる。図３、４の符号２９は、インクが吐出された領域を示している。
図５(ｃ)の符号１８は凹部６の内部に拡がったインクを示しており、乾燥する前は液体の状態である。
基板５がインクヘッド２１の真下位置を通過すると、図３(ａ)、(ｂ)に示すように、インクが吐出されたノズル孔２２の数と同数の列の凹部６にインクを着弾させることができる。
凹部６は基板５の移動方向に沿って細長であり、一個の凹部６の異なる位置に複数回インクを着弾させることができる。
一個の凹部６に対して複数回インクを吐出し、凹部６の底面上の凹部６の長さ方向の異なる位置にそれぞれインクを着弾させると、凹部６内にインクが拡がる。
載置台１２には、照明装置１６が設けられており、載置台１２上に配置された基板５の裏面の照明装置１６と対向する部分に測定光を照射するように構成されている。
ここでは照明装置１６は、受光装置２５の移動方向ｘと平行な方向に延設されており、一行中に並ぶ凹部６に裏面から測定光を照射できるように構成されている。
測定光が照射される一行を測定行とすると、基板５がインクヘッド２１の真下位置を通過する際に、少なくとも測定行に位置する凹部６に、赤色、緑色、又は青色のいずれか一色のインクを着弾させる。測定行に位置する凹部６に裏面から測定光が照射されると、透過した測定光は凹部６内のインクの色に着色される。
図４(ａ)、(ｂ)に示すように、移動先位置上で静止する載置台１２は、照明装置１６が位置する部分が受光装置２５の移動経路の真下に位置するようにされており、従って、載置台１２上の基板５は、測定行内の凹部６が受光装置２５の移動経路の真下に配置されている。
図６は、印刷装置１０の制御系のブロック図であり、符号３０は制御装置を示している。この制御装置３０には、受光装置２５、照明装置１６、インクヘッド２１、台移動装置３１、ヘッド移動装置３２、及びセンサ移動装置３３が接続されており、それらは制御装置３０によって動作が制御されている。
制御装置３０がセンサ移動装置３３を動作させ、受光装置２５を基板５の測定行上で移動させ、照明装置１６が測定光を放射すると、測定行に位置する凹部６の裏面に測定光が照射される。
受光装置２５の内部には光センサが設けられている。各凹部６の底面は透明であり、光センサの真下に位置する一個の凹部６を透過した測定光が光センサによって受光される。
受光装置２５内部には測定回路が設けられており、受光した測定光の波長分布光強度から印刷対象物の光学特性が求められる。
ここでは、印刷対象物の色度(ＲＧＢの割合)と輝度(明度)の両方を求め、光学特性としたが、いずれか一方を求めて光学特性としてもよい。
また、色度と輝度に加え、彩度や色相を加えてもよい。
また、受光結果から、特定の周波数の光の反射率、屈折率、透過率のいずれか一種又は二種以上の値を求めて光学特性としてもよい。
要するに、本発明の「光学特性」は、色度、色相、彩度、明度、又は、特定の周波数の光の反射率、屈折率、透過率のいずれかの特性を含む。
制御装置３０には予め、赤色、緑色、青色の凹部６の色度及び輝度の基準値が色毎に記憶されており、受光した測定光から求めた色度測定値と明度測定値を、予め設定されている色度基準値と明度基準値と比較すると、比較結果から、各ノズル孔２２毎に、吐出量の過不足を判断することができる。
ノズル孔２２の吐出量は、圧電素子に印加する電圧の電圧値、印加時間、印加電圧の波形をパラーメータとして、一個又は二個以上のパラメータの値を変更することで修正することができる。
ここでは印加電圧の大きさと、電圧の印加時間、印加電圧の波形のパラメータのうち、修正するパラメータが決まっており、色度測定値と色度基準値との差及び明度測定値と明度基準値の差、又は色度測定値と色度基準値の比及び明度測定値と明度基準値の比が求められると、差、又は比から予め決められたパラメータの修正値を算出することができる。
制御装置３０は修正値を求め、修正値を適用したパラメータによって圧電素子を動作させると、ノズル孔２２からの吐出量が修正される。その結果、各凹部６の色度と明度が、色毎に一致するようになる。
測定が終了した基板５は移動開始位置に戻し、インクヘッド２１を基板５の移動方向とは直交方向に移動させ、インクが塗布された領域に隣接する凹部６がノズル孔２２の真下位置を通過するようにし、未塗布の凹部６内に対応する色のインクを着弾させる。
このときの吐出量は修正されているが、基板５がインクヘッド２１の真下位置を通過し、搬送先位置で静止したところで再測定を行なうと、測定行内の既に測定した凹部６とは別の凹部６の色度と明度を測定することになり、ノズル孔２２の電圧パラメータを再修正することができる。
なお、上記実施例ではインクが乾燥する前に測定を行なったが、インクが塗布された基板５を加熱して凹部６内のインクを焼成し、各凹部６内にインク層を形成してから色度と明度の測定を行なってもよい。
また、凹部６は、基板５の移動方向に沿って細長であり、測定光は凹部６の一部を透過するため、各凹部６の一カ所に測定光を照射して測定した後、基板５と受光装置２５を相対的に移動させ、同じ凹部６の別の場所に測定光を照射して、その場所を透過した測定光から同じ凹部６の色度と明度を求めることもできる。
この場合、一個の凹部６に対して複数箇所で色度と明度を測定できるので、一個の凹部６の複数箇所で色度と明度を測定し、その平均値を色度測定値と明度測定値として色度基準値と明度基準値とそれぞれ比較してもよい。
また、上記実施例では、測定行が一行であったが、照明装置１６が複数の行内に位置する凹部６に測定光を照射できるように構成し、一個のノズル孔２２に対して複数個の凹部６の測定値を用いて電圧パラメータの修正を行なうことができる。
吐出量の修正しない状態で吐出・焼成を行なって形成したカラーフィルタと、本発明によって修正した吐出量で吐出・焼成を行なって形成したカラーフィルタの色度の面内バラツキを測定した。
インクヘッドにはダイマティックス社製ＳＥ−３ヘッドを用いた。インクにＪＳＲ(株)製の顔料分散型ＲＧＢインクを用いた。基板には、樹脂製ブラックマトリクスを積水化学工業(株)製大気圧プラズマで撥インク処理を行なっておいた。
受光装置２５には、大塚電子(株)製のＸＹＺ感度センサを用い、測定器には、同社製分光光度計ＬＣＦ２１００を用いた。
測定結果を下記表１に示す。
Figure 2010005011
調整前の色度(ｘｙ)のバラツキが０．００２７〜０．００３５であったのが、調整後では３σで０．００２以下に収まっている。

Claims (6)

  1. 印刷対象物が配置される載置台と、
    前記載置台を移動させる台移動装置と、
    インクを吐出する複数のノズル孔を有するインクヘッドと、
    前記載置台上の前記印刷対象物の裏面に測定光を照射する照明装置と、
    前記印刷対象物を透過した前記測定光を受光する受光装置と、
    前記受光装置を前記載置台の移動方向とは直交する方向に移動させるセンサ移動装置とを有し、
    前記受光装置の受光結果から、前記印刷対象物の光学特性が求められるように構成された印刷装置。
  2. 前記印刷対象物の光学特性から、前記各ノズル孔の吐出量が修正されるように構成された請求項１記載の印刷装置。
  3. 前記インクヘッドは、異なる位置に複数のインクを吐出できるように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷装置。
  4. 複数のノズル孔から基板上にカラーインクを吐出させ、
    前記基板の前記カラーインクが着弾した位置の裏面から測定光を照射し、前記基板と前記カラーインクを透過した前記測定光を受光し、光学特性を基準値と比較して前記基板上のカラーインクの吐出量の過不足を前記ノズル孔毎に判断し、
    吐出量が不足するノズル孔は吐出量を増加させ、吐出量が過剰なノズル孔は吐出量を減少させる吐出量検査方法。
  5. 前記光学特性の測定は、前記基板上の前記カラーインクを乾燥させる前に行なう請求項４記載の吐出量検査方法。
  6. 前記基板には予め窪みから成る凹部を複数個設けておき、
    前記凹部一個当たり複数箇所に前記カラーインクを着弾させ、
    前記凹部一個当たり複数の異なる箇所で前記測定光を受光する請求項４又は請求項５のいずれか１項記載の吐出量検査方法。
JP2010519791A 2008-07-08 2009-07-08 インクジェット式印刷装置、吐出量検査方法 Pending JPWO2010005011A1 (ja)

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