KR19980025102A - 잉크 제트 프린터 및 인쇄 방법, 보조 부재, 잉크 제트 헤드, 편향 조정 방법, 잉크 제트 헤드 유니트 및 혼색 감소 방법 - Google Patents

잉크 제트 프린터 및 인쇄 방법, 보조 부재, 잉크 제트 헤드, 편향 조정 방법, 잉크 제트 헤드 유니트 및 혼색 감소 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 잉크 제트 프린터는 잉크 제트 헤드의 온도 상승을 극도로 감소시킬 수 있다. 프린터는 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열되고 이 잉크 제트 헤드에 길이 방향을 따라 보조 부재가 부착된 긴 잉크 제트 헤드를 포함한다. 상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고, 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 기능을 제공하기 위해 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비한다.

Description

잉크 제트 프린터 및 인쇄 방법, 보조 부재, 잉크 제트 헤드, 편향 조정 방법, 잉크 제트 헤드 유니트 및 혼색 감소 방법
본 발명은 잉크 제트 프린터와, 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 피기록재 상으로 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 인쇄 방법과, 보조 부재, 잉크 제트 헤드, 편향 조정 방법, 잉크 제트 헤드 유니트, 그리고 혼색 감소 방법에 관한 것이다.
최근에, 액정 디스플레이에 대한 수요가 증가하고 있고, 특히 개인용 컴퓨터 특히 휴대형 개인용 컴퓨터의 발전에 따라 칼라 액정 디스플레이에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나 액정 디스플레이의 비용이 감소되어야 개인용 컴퓨터가 보다 널리 사용될 수 있다. 특히, 상당히 고가인 칼라 필터의 비용을 줄일 수 있어야 한다. 종래에는, 칼라 필터의 필요한 특성을 만족시키면서도 위와 같은 요건들에 부합되도록 하는 여러 가지 방법이 실용화 되었는데, 그 어떤 방법도 필요한 특성 모두를 만족시키지 못했다. 종래의 방법들은 다음과 같다.
그 첫번째 방법은 안료 분산법이다. 이 방법은 안료를 기판 상에 분산시킨 감광성 수지 층을 형성하고 이어서 이 수지 층을 패턴화 함으로써 단색 패턴을 얻는다. 이러한 공정을 3회 반복하여서 R, G, B 칼라 필터 층을 형성한다.
두번째 방법은 염색법이다. 이 방법은 염색용 재료로서 수용성 고분자 재료를 유리 기판 상에 도포시키고, 이것을 사진 석판술 공정에 의해 소정의 패턴으로 형성하고, 이렇게 형성된 패턴을 염색조에 침지시킴으로써 염색 패턴을 얻는다. 이러한 공정을 3회 반복하여서 R, G, B 칼라 필터 층을 형성한다.
세번째 방법은 전착법이다. 이 방법은 기판 상에 투명 전극을 패턴으로 형성하여서 이 전극을 안료, 수지, 전해액 등을 포함하는 전착 도포액 속으로 침지시킴으로써 제1의 색을 전착시킨다. 이러한 공정을 3회 반복하여서 R, G, B 칼라 필터 층을 형성하고, 최종적으로 칼라 필터 층을 소성(sintering)한다.
네번째 방법은 인쇄법이다. 이 방법은 열경화형 수지에 안료를 분산시켜서 인쇄를 3회 반복함으로써 R, G, B를 착색하여 수지를 경화시켜서 착색 층을 형성하는 것이다.
일반적으로, 보호층은 위와 같은 방법들 중 어느 방법에서도 착색 층 상에 형성된다.
위와 같은 방법들은 하나의 공정을 3회 반복하여서 3색의 R, G, B 칼라를 착색시키게 되므로 비용을 증가시킨다. 또한, 공정의 횟수가 많으므로 수율이 낮아진다. 또한, 형성 가능한 패턴 형상이 한정되는 전착법은 현재의 기술로는 TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터)에 적용하는 데 있어 어려움이 있다. 또한, 해상도와 평활도가 낮은 인쇄법은 미세 피치 패턴을 형성하는데 있어 어려움이 있다.
이러한 단점들을 극복하기 위한 것으로서, 일본 특허 공개 제59-75205호, 제63-235901호, 제1-217320호는 잉크 제트 인쇄법을 사용하여 칼라 필터를 제조하는 것에 대해 개시하고 있다. 이와 같은 종래 기술은, R(적), G(녹), B(청)의 3색의 색소를 포함하는 잉크를 잉크 제트법에 따라서 광투과성 기판에 분사시키고, 각각의 칼라 잉크를 건조시켜서, 착색 화상부를 형성시키는 것이다. 잉크 제트법은 R, G, B 화소를 1회의 공정으로 형성시킬 수 있으므로 제조 공정을 아주 단순화시키게 되어 비용을 크게 줄일 수 있게 된다.
공지의 잉크 제트법은 소위 버블 제트법이라고도 하는데, 이는 열 에너지로 막 비등을 유발시켜서 버블을 형성하고 버블의 체적 팽창에 의해 잉크를 토출시키는 것이다. 버블 제트법이 잉크 제트 헤드에 적용되는 경우, 열 에너지에 의해 잉크 제트 헤드의 온도가 상승한다. 이와 같은 온도 상승은 잉크 제트 헤드를 팽창시키게 되어 잉크 토출용 토출 노즐의 위치를 이동시킬 수 있다. 최근에는, 다수의 노즐이 배열된 긴 잉크 제트 헤드가 사용되고 있는데, 이러한 잉크 제트 헤드는 노즐 열을 따르는 방향에 대해 거의 직교하는 방향으로 스캐닝되어서 다수의 화소 열을 1회의 스캐닝으로 착색시키게 된다. 잉크 제트 헤드의 팽창에 따른 토출 노즐의 길이 방향으로의 위치 이동은 심각한 문제가 된다.
또한, 위와 같은 긴 잉크 제트 헤드에 있어서는 ㎛ 수준으로 이격되는 다수의 노즐이 1열로 배열되도록 헤드를 제조하는 것은 어렵다. 특히, 칼라 필터 제조 시와 마찬가지로 고 정밀 잉크 토출이 요구되는 경우에는, 노즐의 위치 정확도를 향상시키는 것이 아주 중요하다.
본 발명은 위와 같은 상황을 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 잉크 제트 프린터, 잉크 제트 헤드의 온도 상승을 극력 감소시키는 인쇄 방법, 보조 부재, 잉크 제트 헤드 및 잉크 제트 헤드에 대한 편향 조정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 긴 잉크 제트 헤드의 노즐들을 고 정밀도로 배열한 잉크 제트 프린터 및 인쇄 방법, 보조 부재, 잉크 제트 헤드 및 잉크 제트 헤드에 대한 편향 조정 방법을 제공하기 위한 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터 제조 장치의 구조를 도시하는 사시도.
도2는 칼라 필터 제조 장치의 작동을 제어하는 제어기의 구성을 도시하는 블럭 선도.
도3은 칼라 필터 제조 장치에 사용된 잉크 제트 헤드의 구조를 도시하는 사시도.
도4a 내지 도4f는 칼라 필터 제조 장치의 일례를 나타내는 횡단면도.
도5는 실시예의 칼라 필터를 구비하는 칼라 액정 디스플레이 장치의 기본 구조를 나타내는 횡단면도.
도6은 실시예의 칼라 필터를 구비하는 칼라 액정 디스플레이 장치의 기본 구조의 또 다른 예를 나타내는 횡단면도.
도7은 칼라 필터를 착색시키는 예를 나타내는 설명도.
도8은 판이 부착되어 있는 잉크 제트 헤드를 나타내는 도면.
도9는 잉크 제트 헤드의 좌측에서 잉크 제트 헤드를 도시한 횡단면도.
도10은 잉크 제트 헤드의 바닥에서 도8의 잉크 제트 헤드를 도시한 부분 횡단면도.
도11a 및 도11b는 잉크 제트 헤드 상에서의 편향 조정을 나타내는 설명도.
도12는 보정 전과 보정 후의 잉크 제트 헤드의 편향량을 나타내는 그래프.
도13은 잉크 제트 헤드의 편향을 관찰하기 위한 장치의 구성을 도시하는 도면.
도14는 판의 변형예를 도시하는 도면.
도15는 혼색을 유발하는 잉크 도트의 편심량을 구하는 방법을 나타내는 설명도.
도16은 잉크 도포 위치와 노즐 위치 간의 관계를 나타내는 그래프.
도17은 헤드의 굽힘으로 인해 노즐이 화소 폭의 방향으로 편심되는 것을 설명하기 위한 설명도.
도18은 짧은 헤드가 결합되어 있는 헤드 유니트의 위치 편심을 설명하기 위한 설명도.
도19는 칼라 필터, 화소, 잉크 도트 간의 관계를 나타내는 설명도.
도20은 칼라 필터를 착색시키는 시점에서의 혼색의 한계를 나타내는 설명도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
52: XYθ 스테이지
53: 유리 기판
54: 칼라 필터
55: 잉크 제트 헤드
58: 제어기
59: 티칭 펜던트
60: 키보드
102: 가열기
104: 가열기 판
108: 토출 오리피스
110: 액로
114: 잉크 챔버
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 피기록재 상에 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 잉크 제트 프린터에 있어서, 길이 방향으로 배열된 다수의 잉크 토출 노즐을 구비하는 긴 잉크 제트 헤드와, 이 잉크 제트 헤드에 길이 방향을 따라 부착된 판형 보조 부재를 포함하고, 상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고, 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 기능을 가지며, 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 구성으로 된, 잉크 제트 프린터를 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은, 피기록재 상에 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 잉크 제트 인쇄 방법에 있어서, 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열되고 판형 보조 부재가 길이 방향으로 부착되어 있는 긴 잉크 제트 헤드를 피기록재에 대해 스캐닝하면서 상기 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 단계를 포함하고, 상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고, 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 구성으로 된, 잉크 제트 인쇄 방법을 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은, 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 긴 잉크 제트 헤드에 부착되는 보조 부재에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지며, 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정할 수 있도록 하기 위하여 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 보조 부재를 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 상기 목적은, 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 긴 잉크 제트 헤드에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고 또한 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정할 수 있도록 하기 위하여 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 보조 부재를 일체로 포함하는 긴 잉크 제트 헤드를 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 긴 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하기 위한 편향 조정 방법에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드가 길이 방향으로 제1 나사 구멍을 구비하고 보조 부재가 제1 나사 구멍에 대응하는 위치에 상기 제1 나사 구멍보다 직경이 큰 제2 나사 구멍을 구비하고, 제2 나사 구멍을 거쳐서 상기 제1 나사 구멍 안으로 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트 헤드를 상기 보조 부재를 향해 당기고 이와 동시에 상기 제2 나사 구멍 안에 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트 헤드를 상기 보조 부재로부터 밀어냄으로써 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 편향 조정 방법을 제공함으로써 달성된다.
또한, 본 발명의 또 다른 태양에 따르면 상기 목적은, 잉크 제트 헤드를 피착색 부재에 대해 스캐닝하면서 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시켜서 인쇄를 수행하여 칼라 필터를 제조하는 방법에 사용되는, 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 긴 잉크 제트 헤드에 있어서, 상기 칼라 필터의 한 화소의 화소 폭 GL, 잉크 도트 직경 CL, 스캐닝 방향에 대해 직교하는 방향에서의 상기 잉크 제트 헤드의 경사각 θ, 잉크 제트 헤드가 편향되지 않은 경우에 있어서 다수의 잉크 토출 노즐이 배열된 이상적 직선에 직교하는 방향에서의 노즐의 이동 폭 y는, y≤(GL - CL)/sinθ (0°θ 90°)를 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 긴 잉크 제트 헤드를 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은, 잉크 제트 헤드를 피착색 부재에 대해 스캐닝하면서 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시켜서 인쇄를 수행하는 칼라 필터를 제조하는 방법에 사용되는, 길이 방향으로 배열된 다수의 잉크 토출 노즐을 각각이 갖는 다수의 긴 잉크 제트 헤드를 구비하는 잉크 제트 헤드 유니트에 있어서, 상기 칼라 필터의 한 화소의 화소 폭 GL, 잉크 도트 직경 CL, 스캐닝 방향에 대해 직교하는 방향에서의 상기 잉크 제트 헤드의 경사각 θ, 잉크 제트 헤드가 편향되지 않은 경우에 있어서 다수의 잉크 토출 노즐이 배열된 이상적 직선에 직교하는 방향에서의 노즐의 이동 폭 y는, y≤(GL - CL)/sinθ (0°θ 90°)를 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드 유니트를 제공함으로써 달성된다.
당 분야의 숙련자들은 이하에서 설명하는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 설명을 참고하면 위에서 설명한 것 이외의 기타 다른 목적과 이점들도 파악할 수 있을 것이다. 이하의 설명에서는 본 명세서의 일부를 구성하며 본 발명의 일 예를 예시하는 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 이와 같은 예는 본 발명의 여러가지 실시예들에 대한 포괄적인 것이 아니므로 본 발명의 범위 결정은 상세한 설명에 이어지는 특허 청구의 범위에 의해 이루어져야 한다.
명세서에 포함되며 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고 있는 것이며 이에 대한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본발명의 양호한 실시예에 대하여 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 필터 제조 장치의 구조를 도시하는 사시도이다.
도1에서, 도면 부호 51은 장치의 플랫폼, 도면 부호 52는 플랫폼(51) 상에 마련된 XYθ 스테이지, 도면 부호 53은 XYθ 스테이지(52) 상에 설치된 칼라 필터 기판, 도면 부호 54는 칼라 필터 기판(53) 상에 형성된 칼라 필터, 도면 부호 55는 칼라 필터(54)를 착색시키기 위한 R(적), G(녹), B(청) 잉크 제트 헤드, 도면 부호 58은 칼라 필터 제조 장치(90)의 전체 작동을 제어하는 제어기, 도면 부호 59는 제어기(58)의 표시부인 티칭 펜던트(teaching pendant), 도면 부호 60은 티칭 펜던트(59)의 조작부인 키보드를 나타낸다.
도2는 칼라 필터 제조 장치의 작동을 제어하는 제어기의 구성을 도시하는 블럭 선도이다. 도2에서, 티칭 펜던트(59)는 제어기(58)의 입출력 수단 역할을 한다. 도면 부호 62는 제조 공정의 진척, 잉크 제트 헤드의 이상 유무 등에 정보를 표시하는 표시부를 나타낸다. 키보드(60)는 칼라 필터 제조 장치(90)의 동작 등을 지시하는 조작부 역할을 한다.
제어기(58)는 칼라 필터 제조 장치(90)의 전체 동작을 제어하는 것이며, 도면 부호 65는 티칭 펜던트(59)에 대해서 데이타를 송수신하는 인터페이스부를 나타내는 것이고, 도면 부호 66은 칼라 필터 제조 장치(90)를 제어하는 CPU를, 도면 부호 67은 CPU(66)를 동작시키는 제어 프로그램이 저장되는 ROM을, 도면 부호 68은 생성된 정보 등이 저장되는 RAM을, 도면 부호 70은 칼라 필터의 각 화소에 대한 잉크 토출을 제어하는 토출 제어기를, 도면 부호 71은 XYθ 스테이지(52)의 동작을 제어하는 스테이지 제어기를 나타내는 것이다. 칼라 필터 제조 장치(90)는 제어기(58)에 연결되어서 제어기(58)로부터 나온 정보에 따라서 작동한다.
도3은 칼라 필터 제조 장치(90)에 사용된 잉크 제트 헤드(55)의 구조를 도시하는 사시도이다. 도1을 참고하면, R, G, B 칼라에 대응하는 3개의 잉크 제트 헤드가 동일한 구조로 마련되고 있는데, 도3은 이러한 헤드 중 하나의 구조만을 도시하고 있는 것이다.
도3에서, 잉크 제트 헤드(55)는 기판으로서의 가열기 판(104)과, 가열기 판(104) 상에 형성된 다수의 가열기(102)와, 가열기 판(104) 상에 위치된 상부 판(106)으로 주로 구성된다. 다수의 토출 오리피스(108)가 상부 판(106) 상에 형성되고, 토출 오리피스(108)에 연결되는 터널형 액로(110)가 토출 오리피스(108)의 배면에 형성된다. 액로(110) 각각은 격벽(112)에 의해 서로 분리된다. 액로(110)는 액로의 후방에서 공통 잉크 챔버(114)에 연결된다. 잉크는 잉크 공급 오리피스(116)를 거쳐서 잉크 챔버(114)로 공급되고 이 잉크는 다시 잉크 챔버(114)로부터 액로(110) 각각으로 공급된다.
가열기 판(104)과 상부 판(106)은 가열기(102) 각각이 도3에 도시되어 있는 바와 같이 각각의 액로(110)에 대응하여 위치하도록 조립된다. 도3은 2개의 가열기(102)만을 도시하고 있으나, 가열기(102)는 액로(110) 각각에 대응하도록 마련된다. 도3에 도시된 조립 상태에서, 소정의 구동 펄스가 가열기(102)에 가해지게 되면, 가열기(102) 상의 잉크가 비등하여 버블을 형성하고 이 버블의 팽창으로 인해 잉크가 가압되어 토출 오리피스(108)로부터 토출된다. 따라서, 버블의 크기는 구동 펄스, 일례로 가열기(102)에 인가되는 전력 수준을 제어함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 토출 오리피스로부터 토출되는 잉크의 체적은 자유롭게 조절될 수 있다.
본 실시예에서의 기판(1)은 유리 기판인데, 이 기판(1)은 기판이 투명성, 기계적 강도 등과 같은 액정 칼라 필터용의 소요 특성을 갖는 한 유리 기판으로만 한정되지는 않는다.
도4a 내지 도4f는 칼라 필터 제조 장치의 일례를 나타내는 횡단면도이다.
도4a는 광투과부(7)와 광 차폐부로서의 블랙 매트릭스(2)를 구비하는 유리 기판(1)을 도시하고 있다. 우선, 블랙 매트릭스(2)가 위에 형성된 기판(1) 상에 광 조사나 혹은 광 조사와 가열에 의해 경화되고 잉크 수용성을 갖는 수지 조성물이 도포되어 필요에 따라 예비 소성되어서 수지 층(3', 도4b)을 형성하게 된다.
수지 층(3')은 스핀 코팅(spin coating), 롤 코팅(roll coating), 바 코팅(bar coating), 스프레이 코팅(spray coating) 및 딥 코팅(dip coating) 등의 여러가지 도포 방법에 의해서 형성될 수 있는데, 수지 층(3')의 형성은 어떤 특정 방법으로 한정되지 않는다.
이어서, 블랙 매트릭스(2, 도4c)에 의해 광이 차폐된 부분에서 사전에 수지 층 상에 패턴 노광을 미리 행함으로써 수지 층(3')의 일부를 경화시켜서 비착색부(5')(잉크를 흡수하지 않는 부분)를 형성한다. 이어서, 잉크 제트 헤드(도4b 참조)를 사용하여 수지 층(3')을 각각의 R, G, B 칼라로 착색시켜서 필요에 따라 잉크를 건조시킨다.
패턴 노광 시에는 블랙 매트릭스(2)에 의한 광 차폐부를 경화시키기 위한 개구를 구비하는 포토마스크(4')를 사용한다. 이 때, 블랙 매트릭스(2)에 맞닿는 부분에 비착색부가 발생하는 것을 방지하기 위해서는 그러한 부분에 비교적 많은 양의 잉크를 도포하는 것이 필요하다. 이러한 목적을 위해, 포토마스크(4')는 블랙 매트릭스(2)의 폭(광 차폐 폭)보다 큰 개구를 갖게 한다.
착색에 사용되는 잉크로는, 염료와 안료를 모두 사용할 수 있으며 액체 잉크와 고체 잉크도 모두 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 수지 조성물로는, 잉크 수용성을 가지며 광 조사와 가열 중 적어도 하나에 의해 경화되는 것이면 어떤 조성물이라도 사용될 수 있다. 일례로, 수지는 아크릴계 수지와, 에폭시 수지와, 실리콘 수지와, 하이드로옥시프로필 셀룰로스, 하이드로옥시에틸 셀룰로스, 메틸셀룰로스, 카복실셀룰로스 등의 셀룰로스 유도체와 또는 이들의 변성물 등이 사용될 수 있다.
광에 의한 가교 반응이나 혹은 광과 가열에 의한 가교 반응을 촉진시키기 위하여, 광 개시제(photo initiator)[가교제(cross linking agent)]가 사용될 수 있다. 가교제로는, 중크롬산염, 비스아지드 화합물(bisazide), 라디칼계 개시제, 양이온계 개시제, 음이온계 개시제 등이 사용될 수 있다. 또한, 이와 같은 광 개시제는 혼합시키거나 혹은 다른 증감제(sensitizer)와 조합하여 사용될 수도 있다. 가교 반응을 더 촉진시키기 위해서, 광 조사 후에 가열 처리를 실행할 수도 있다.
위와 같은 조성물을 갖는 수지 층은 내열성과 내수성이 우수하므로 고온 후공정이나 세정 공정을 견디어 내기에 충분하다.
본 발명에 사용되는 잉크 제트법으로는, 에너지 발생 소자로서 전기 열 변환기를 사용하는 버블 제트식 방법을 사용할 수도 있다. 착색 영역의 크기와 착색 패턴은 임의로 설정할 수 있다.
이어서, 수지 조성물을 광 조사에만 의해서, 가열 공정에만 의해서, 혹은 광조사와 가열 공정에 의해서 경화시켜서(도4e 참조), 필요에 따라 보호 층(8)을 형성시킨다(도4f 참조). 도4a 내지 도4f에서, hν 기호는 광의 강도를 나타내는 것이다. 가열 공정에서는, 강도 hν의 광 대신에 가열에 의해 수지 층을 경화시킨다. 보호 층(8)은 광 경화형, 열 경화형 또는 광 및 열 경화형 제2 수지 조성물을 사용하거나 혹은 비유기 재료를 사용하여 증착 또는 스퍼터링함으로써 형성된다. 보호 층(8)을 형성시키는 데 사용되는 재료로는 투명성과, ITO 공정, 배향 막 형성 공정 및 그 후에 실행되는 공정 등에서의 충분한 내구성을 갖는 한 어떠한 것이라도 가능하다.
또한, 본 실시예에서, 수지 조성물은 기판 상에 형성되었지만, 잉크가 기판 상에 직접 도포되도록 배열될 수 있다.
즉, R, G, B 잉크는 블랙 매트릭스 사이의 광 투과부가 R, G, B 칼라 각각으로 착색되도록 잉크 제트법에 의해 도포된다. R, G, B 패턴은 소위 캐스팅(casting)으로 형성될 수 있다. 또한, 칼라들이 서로 중첩되지 않도록 하는 범위 내에서 각각의 칼라를 인쇄하는 것이 바람직하다.
착색에 사용되는 잉크로는, 염료와 안료 모두를 사용할 수 있고 또한 액체 잉크와 고체 잉크도 모두 사용할 수 있다. 잉크는 시중에서 판매되고 있는 여러가지 수지 및 경화제와 같은 광 경화성 성분, 열 경화성 성분 또는 광과 열에 의해 경화되는 성분을 함유해야 하며, 이러한 성분은 잉크 내에서 고화되지 않는 한 특정 종류의 성분으로 한정되지는 않는다. 일례로, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 등이 발함직하게 사용될 수 있다.
도5와 도6은 상기 칼라 필터를 사용하는 칼라 액정 디스플레이 장치(30)의 기본 구조를 도시하는 횡단면도이다.
일반적으로, 칼라 액정 디스플레이 장치는 칼라 필터 기판(1)과 이에 대향된 기판(21)을 조립하고 그 사이에 액정 화합물(18)을 충전함으로써 형성된다.기판(21)의 내면에는 TFT(도시되지 않음)와 투명 화소 전극이 매트릭스 형태로 형성된다. 기판(1)의 내면에는 R, G, B 칼라 착색부가 화소 전극 각각에 대응하여 위치될 수 있도록 칼라 필터(54)가 마련된다. 투명한 공통 전극(16)은 칼라 필터(54)의 전체 표면에 형성된다. 일반적으로, 블랙 매트릭스(2)는 칼라 필터 기판(1) 측에 형성되지만(도5 참조), 블랙 매트릭스 정렬형 액정 판넬에 있어서는 블랙 매트릭스(2)는 대향 TFT 측에 형성된다(도6 참조). 또한, 배향 막(19)은 기판(1)과 기판(21) 모두의 표면 상에 형성된다. 액정 분자들은 배향 막(19) 상에서의 문지름 공정에 의해 소정의 방향으로 배향된다. 또한, 유리 기판 각각의 외부 표면에 편광 판(11, 22)이 부착된다. 이러한 유리 기판들 사이의 간극(약 2 내지 5㎛)에는 액정 화합물(18)이 충전된다. 후광으로는 형광등(도시되지 않음)과 산란판(도시되지 않음)이 일반적으로 사용된다. 액정 화합물은 후광의 투과율을 변화시키는 기능을 하여서 표시를 행한다.
이어서, 본 실시예의 제조 방법에 따른 칼라 필터 착색 공정에 대하여 설명한다.
우선, 유리 기판(53)은 칼라 필터 제조 장치(90)의 XYθ 스테이지(52) 상에 장착되어서 정렬이 이루어진다. 이어서, 유리 기판(53)의 칼라 필터 형성 역역(착색 영역)은 잉크 제트 헤드(55) 바로 아래의 위치로 이동된다. 잉크 제트 헤드(55)와 유리 기판(53)이 서로에 대해 상대적으로 스캐닝되면서 잉크가 토출되고, 이에 따라칼라 필터의 각 화소가 착색된다.
도7은 잉크 제트 헤드(55) 내의 적색(R)의 잉크를 토출시키는 헤드(55a)와 유리 기판(53) 사이의 관계를 나타내는 것이다.
도7에서, 헤드(55a)는 70.5㎛의 간격으로 배열된 노즐(313)을 구비한다. 헤드(55a)가 일례로 100㎛의 간격으로 R→G→B 순서로 배열된 R, G, B 화소(314)를 갖는 칼라 필터를 착색시키는 데 사용되는 경우, 노즐의 위치는 300㎛의 간격으로 배열된 적색 화소와 함께 정렬되어야 한다. 이 목적을 위해, 헤드(55a)의 노즐은 매 5번째 노즐에 사용하고, 헤드(55a)는 스캐닝 방향에 대해 31.7°의 각도로 경사지게 한다. 이어서, 매 5번째 노즐들을 적색 화소 바로 위에 위치시켜서 착색을 정확하게 수행한다. 이러한 관계는 다른 헤드(55b, 55c)에도 적용될 수 있다.
도8은 본 실시예의 특징부인 잉크 제트 헤드의 온도 상승을 억제하는 구성을 도시하는 개략도이다. 도9는 도8의 잉크 제트 헤드를 잉크 제트 헤드의 좌측에서 도시한 횡단면도이다. 이하에서는 적색 잉크를 토출시키는 잉크 제트 헤드(55a)에 대해서만 설명하겠지만, 다른 헤드(55b, 55c)도 그와 동일한 구성을 갖는다.
잉크 제트 헤드(55a)는 열 에너지로 잉크 내에 버블을 형성시키고 그 버블을 팽창 시켜서 잉크를 토출시키는 소위 버블 제트법을 이용한다. 이 방법에 있어서, 잉크 제트 헤드의 온도는 열 에너지의 발생으로 인해 증가하게 된다. 온도 상승에 의해 잉크 제트 헤드의 열 팽창이 야기되어서 노즐 간의 거리를 변화시키게 된다. 본 실시예에서, 잉크 제트 헤드(55a)의 온도는 잉크를 연속적으로 토출하고 있는 경우에 약 5℃ 증가한다. 잉크 제트 헤드(55a)는 길이가 약 100mm인 알루미늄 합금 본체를 갖는다. 이와 같은 5℃의 온도 상승이 발생한 경우, 노즐들 산의 거리는 약 10㎛가 된다. 노즐들의 위치가 각각 10㎛ 변화하는 경우, 적색 화소 칼라는 칼라 필터 상에서의 착색 공정에서 인접하는 화소 칼라와 혼색된다. 혼색이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 노즐들의 위치 이동은 3㎛ 미만으로 감소되어야 한다.
도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 잉크 제트 헤드(55a)의 열 용량에 비해 2 내지 4배의 열 용량을 갖는 판(120)이 잉크 제트 헤드(55a)의 배면에 부착되므로, 잉크 제트 헤드의 열 용량과 판의 열 용량의 총 열 용량은 잉크 제트 헤드(55a)의 열 용량의 3 내지 5배가 된다. 이와 같은 배열에 의하면, 잉크 제트 헤드의 온도 상승이 1/3 내지 1/5로 줄어들게 되어서 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 노즐들 간의 거리가 약 2㎛ 내지 3㎛로 줄어들게 된다. 따라서, 혼색을 유발하지 않으면서도 착색을 수행하는 잉크 제트 헤드가 마련된다. 판(120)의 재료로는 알루미늄 합금 또는 스테인레스 강이 바람직한데, 그 이유는 이러한 재료들은 저 비용으로 쉽게 가공할 수 있기 때문이다.
도10은 도8의 잉크 제트 헤드를 잉크 제트 헤드의 바닥에서 도시한 부분 횡단면도이다. 본 실시예에 사용된 판(120)은 잉크 제트 헤드(55a)의 편향을 조정하는 기능을 한다. 이하에서는 편향을 조정하는 구조에 대해서 도8 및 도10을 참고하여 설명한다.
도8 및 도10에서, 판(120)은 3개의 볼트(122)에 의해 잉크 제트 헤드(55a)의 헤드 본체(56)에 고정된다. 본체(56)의 다른 부분보다 높이가 약간 더 높은 평면(56a)이 헤드 본체(56)의 3개의 볼트(122)와 결합하는 암 나사(56b) 둘레에 형성된다. 판(120)은 평면(56a)의 상부면 상에 고정된다.
판(120) 상에는 다수의 나사 구멍(120a)이 볼트(122)들 사이의 중앙부에 형성된다. 나사 구멍(120a)은 일례로 2 종류의 볼트(124, 126)가 관통 삽입되는 M4 나사 구멍이다. 잉크 제트 헤드(55a)는 나사 구멍(120a)에 대응하는 위치에 소직경(일례로, M3)을 갖는 다수의 나사 구멍(암나사)(56c)을 구비한다. 볼트(124)는 나사 구멍(120a) 내에 나사 결합된다. 헤드 본체(56)를 판(120)으로부터 멀리 이동시키기 위해서는, 볼브(124)를 나사 구멍(120a) 내에 나사 결합시키고 볼트(124)의 말단부를 헤드 본체(56)의 표면과 접촉하게 하여 헤드 본체(56)을 밀어 내도록 한다. 이렇게 되면 노즐은 도10의 화살표 A 방향으로 이동하게 된다. 볼트(126)는 일례로 M3 볼트인데, 이는 나사 구멍(120a)을 관통하면서 그 사이에 간극을 유지하면서 자유롭게 삽입되어서 잉크 제트 헤드(55a)의 소직경 나사 구멍(56c) 안으로 나사 결합된다. 헤드 본체(56)를 판(120) 쪽으로 당기기 위해서는, 볼트(126)를 M3 나사 구멍(56c) 안으로 나사 결합시킨다. 이러한 것에 의해 노즐은 도10의 화살표 B 방향으로 이동하게 된다. 이와 같은 방식으로, 나사 구멍에서의 노즐의 위치는, 나사 구멍(120a) 안으로 바로 나사 결합되는 볼트(124)와 나사 구멍(120a) 내에 자유롭게 삽입되어서 나사 구멍(56c) 내에 나사 결합되는 볼트(126)을 선택적으로 삽입시킴으로써 화살표 A방향이나 화살표 B 방향으로 이동할 수 있게 된다. 이에 따라, 제조되었을 때의 잉크 제트 헤드(55a)의 약간의 편향은 임으로 조정할 수 있게 된다.
도11a 및 도11b는 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 것을 설명하는 도면이다.
도11a에 도시된 바와 같이, 잉크 제트 헤드(55a)는 제조되었을 대에 약간 편향된다(도11a에서는, 편향이 과장되게 도시되었음). 이러한 편향은 도10에 도시된 바와 같이 볼트(124, 126)을 사용하여 잉크 제트 헤드를 판(120)에 대해서 밀고/당김으로써 조정된다. 이 때에는, 도11a에 도시된 바와 같이 약간 당김, 많이 당김, 약간 밀기, 많이 밀기 등의 조작을 편향의 정도에 따라서 조합하여서 잉크 제트 헤드의 모양을 도11b에 도시된 바와 같이 직선 모양으로 조정하게 된다.
이와 같은 조정에 의하면, 도12에 실선으로 나타낸 바와 같은 잉크 제트 헤드가 제조되었을 때의 ±10㎛ 이상의 편향이 도12에 쇄선으로 나타낸 바와 같은 ±2㎛로 작은 편향으로 감소된다.
조정 시에는, TV 카메라(202)가 현미경(200)을 통해서 잉크 제트 헤드(55a)의 노즐 구멍을 화상 감지하고, 모니터(206)가 도13에 도시된 바와 같은 화상 처리 장치(204)를 통해서 노즐 구멍의 확대 화상을 표시한다. 조정은 노즐 구멍의 위치를 관찰하면서 이루어진다.
이와 같은 방식으로, 제조되었을 때의 잉크 제트 헤드의 약간의 편향이 조정되므로 노즐은 위치 이동이 약 2㎛로 아주 작은 직선으로 정렬된다.
도14는 판의 변형례를 도시하는 것이다. 도14에 도시된 바와 같이, 판(120') 상에 핀(130)을 형성시킴으로써 방열성이 개선될 수 있고 잉크 제트 헤드의 온도 상승이 더 억제될 수 있다.
또한, 판을 흑색으로 한 경우에도, 방열성이 향상되고, 잉크 제트 헤드의 온도 상승이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.
이어서, 이하에서는 유리 기판 상에 잉크를 잉크 제트 헤드로부터 토출시키고 이와 동시에 잉크 제트 헤드를 유리 기판에 대해 상대적으로 스캐닝함으로써 칼라 필터가 제조되는 경우에 있어서의 편향 조정의 정밀성에 대해서 설명한다.
잉크 제트 프린트에 의해 칼라 필터를 제조할 때에, 착색된 인접 화소의 혼색은 잉크 제트법의 특성으로서 심각한 문제가 된다.
혼색의 원인을 규명하기 위하여, 본 발명은 도15에 도시된 바와 같은 실험을 했다. 즉, 잉크 제트 헤드가 화소의 길이 방향에 대해 경사진 방향으로 스캐닝되도록 유리 기판(53)을 이동시키면서 잉크를 토출시켜서 혼색 시작 시의 잉크 도트 이동량 Δx, 잉크 도트 직경 CL, 화소 폭 GL 간의 관계를 검사하였다.
다수의 노즐로부터의 잉크 토출을 토출량 즉, 잉크 도트가 기판에 부착되었을 때의 잉크 도트의 직경과 그리고 화소 폭 GL(도15에 도시된 바와 같이 인접하는 블랙 매트릭스(2a)의 중심과 블랙 매트릭스(2b)의 중심 간의 거리)을 변화시키면서 반복하였다. 그 결과, GLCL + Δx의 관계를 만족시킬 때에는 혼색의 발생이 급작스럽게 증가한다는 것을 알아내었다. 즉, Δx≤GL - CL의 관계를 만족할 때에는 혼색의 가능성은 아주 적다.
칼라 필터의 제조 시에 화소가 서로 다른 피치로 있게 될 때에는 착색은 도7에 도시된 바와 같이 잉크 제트 헤드를 기울이는 문제가 없이도 실행될 수 있다는 것을 알아내었다. 이에 의해, 잉크 제트는 여러 종류의 칼라 필터를 착색시킬 수 있게 되었다.
본 발명자들은 일본 특허 출원 제7-195235호에서 잉크의 왜곡에 따른 잉크 부착 위치의 이동은 잉크 액적을 구형이 되기 전에 유리 기판 상에 부착시킴으로써 피할 수 있고, 이에 따라 잉크의 부착 위치 정밀도를 보다 높게 실현할 수 있다고 개시한 바 있다. 잉크 부착 위치를 검사한 결과, 그 위치는 도16에 도시된 바와 같이 잉크 제트 헤드의 노즐의 위치와 거의 일치함을 알았다.
즉, 노즐 구멍의 위치 정밀도는 잉크 제트 헤드를 사용하여 착색할 때의 혼색 가능성에 크게 영향을 미치다는 것을 실험적으로 알게 되었다.
따라서, 본 발명자들은, 도15 및 도17에 도시된 바와 같이, 화소 폭 GL(인접하는 매트릭스의 중심 간의 거리), 도트 직경 CL(기판 상에 부착된 잉크 액적의 직경), 노즐의 양의 이동량 y1즉, 잉크 제트 헤드가 편향되지 않은 경우에 얻어지는 노즐의 이상적인 정렬 선(최소 제곱법에 의해 얻어진 거의 직선)에 대해 직교하는 방향으로 양의 측면을 향해 이동된 노즐의 이동량, 노즐의 음의 이동량 y2즉, 노즐의 이상적인 정렬 선에 대해 직교하는 방향으로 음의 측면을 향해 이동된 노즐의 이동량, 헤드 스캐닝 방향에 대해 직교하는 방향(화소 폭 방향)에서의 잉크 제트 헤드의 경사각 θ, 스캐닝 방향에 대해 직교하는 방향에서의 잉크 도트의 이동량 Δx간의 관계에 대하여 다음과 같은 식이 유지된다는 것을 알았다.
y = y1+ y2
Δx = y·sinθ
Δx ≤ GL - CL
즉,
y·sinθ ≤ GL - CL
y ≤ (GL - CL)/sinθ (0° θ 90°) (1)
여기서, 도트 직경 CL은 잉크 수용 층이 부착된 비구획 유리 또는 유리 상에 부착되어 건조될 때까지 확산된 잉크 액적의 직경이다. 잉크 부착 직경이 다른 노즐을 구비하는 잉크 제트 헤드에 있어서는, 최대 직경을 직경 CL로 채용한다.
따라서, 노즐 이동량 y가 상기 식(1)을 만족하도록 하는 위와 같은 조정에 따라서 잉크 제트 헤드의 편향을 조정함으로써 혼색이 없이 칼라 필터를 제조할 수 있게 된다. 한편, 편향 조정을 행하지 않는다 해도, 노즐 이동량 y가 식(1)을 만족하는 잉크 제트를 사용하여 필터 기판을 착색시키게 되면 혼색이 없이 칼라 필터를 제조할 수 있다.
잉크 제트 헤드를 제조할 때에, 노즐의 위치 이동 또한 소정의 범위로 노즐 배열 방향으로 발생한다. 적어도 노즐 열에 직교하는 방향에서의 적어도 노즐 이동량은 식(1)을 만족해야 한다.
식(1)에서, 0° θ 90°를 유지하고 있지만, 일반적으로는 생산 효율의 관점에서 0° θ 45°로 유지되도록 배열하고 있다.
본 발명자들에 의한 실험에서, 화소 폭 GL은 102.5㎛, 잉크 도트 직경 CL은 85㎛이고, 잉크 제트 헤드는 360dpi의 해상도를 갖는 4인치(102mm) 길이의 헤드(잉크는 1408 개의 노즐에서 매 5번째 노즐에 의해 토출됨)로서 θ=29.27°로 경사져 있다.
이 때, 식(1)에서 y1= y2로 유지되었는데, 그 이유는 노즐의 양의 이동량과 음의 이동량이 거의 동일했기 때문이다. 따라서,
y ≤ ±{(102.5 -85)/sin29.27°}/2
따라서, y ≤ ±17.9㎛가 유지된다.
본 발명자들은 장치의 정밀도 등과 같은 마진(margin) ±10㎛를 고려하여 잉크 제트 헤드 상에서 편향 조정을 행하였으므로 편향이 ±8㎛ 미만으로 줄어게 되어서 이러한 잉크 제트 헤드를 사용하여 착색을 수행하였다. 이 결과, 혼색이 없이 칼라 필터가 제조되었다.
식(1)은 장치의 정밀도 등과 같은 마진을 0으로 가정하여 얻어진 것이다. 이러한 마진이 포함될 때에, 마진 값은 상기한 바와 같은 식(1)로부터 얻어진 값으로부터 감해지도록 하고 또한 헤드의 편향은 감산에 의해 얻어진 값 이하의 값을 갖도록 조정되게 배열된다.
도18은 짧은 헤드가 결합된 헤드 유니트의 위치 이동을 나타내는 설명도이다. 이 예에서, 노즐 이동량 y는 식(1)을 만족하도록 설정된다.
도19는 칼라 필터 화소와 잉크 도트 간의 관계를 나타내는 설명도이고, 도20은 칼라 필터 기판을 착색시킬 때에 혼색을 피할 수 있는 최대 잉크 도트 직경을 나타내는 설명도이다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 잉크 제트 헤드의 온도 상승은 열 용량이 큰 판을 잉크 제트 헤드에 부착시킴으로서 억제된다. 이러한 것에 의해, 노즐의 위치 이동과 화소의 혼색이 없이도 칼라 필터를 마련할 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 판은 나사 구멍을 구비하며, 헤드 본체는 작은 나사 구멍을 구비한다. 잉크 제트 헤드의 편향은, 판의 나사 구멍 안으로 바로 나사 결합되는 볼트와 구멍을 통해 자유롭게 삽입되어 잉크 제트 헤드의 나사 구멍 안으로 나사 결합되는 소직경 볼트를 선택적으로 삽입하면서 각각의 나사 구멍 위치에서 잉크 제트 헤드를 판으로부터 밀어내거나 혹은 판에 근접하게 당김으로서 조정된다. 이에 따라, 노즐이 직선으로 정확하게 정렬된 잉크 제트 헤드를 마련할 수 있다.
또한, 노즐 이동량이 식(1)을 만족시키는 잉크 제트 헤드를 이용하여 혼색이 없이 칼라 필터를 제조할 수 있다.
위에서 설명한 실시예는, 여러가지 잉크 제트 프린터들 중에서도, 잉크 토출 실행 시에 이용되는 에너지로서 열 에너지를 발생시켜서 이 열에너지에 의해 잉크의 상태를 변화시키는 수단(일례로, 전기 열 변환 장치, 레이저 비임 발생기 등)을 포함하는 프린터를 예시하고 있는 것이다. 이와 같은 잉크 제트 프린터와 인쇄 방법에 따르면, 고 밀도화, 고 정밀화 인쇄 작업이 달성된다.
잉크 제트 인쇄 시스템의 대표적인 구성과 원리로는, 일례로 미국 특허 제4,723,129호와 제4,740,796호에 개시된 기본 원리를 이용하여 실현한 것이 바람직하다. 상기 시스템은 소위 주문형이나 혹은 연속형 어느 것에도 적용될 수 있다. 특히, 상기 시스템은 주문형의 경우에 효과적인데, 그 이유는 인쇄 정보에 대응하며 막 비등을 넘어서는 온도 상승을 부여하는 적어도 하나의 구동 신호를, 액체(잉크)를 보유하고 있는 쉬트 또는 액로에 대응하게 배열된 전기 열 변환기 각각에 적용함으로써 전기 열 변환기에 의해 열 에너지가 생성되어 인쇄 헤드의 열 작용 표면 상에서 막 비등이 일어나게 되어서 결과적으로 구동 신호에 1 대 1로 대응하는 액체(잉크) 내에 버블이 형성되기 때문이다. 버블의 성장 및 수축에 의해 토출 개구를 통해서 액체(잉크)가 토출됨으로써, 적어도 하나의 액적이 형성된다. 구동 신호가 펄스 신호로서 인가되는 경우, 버블의 성장 및 수축이 순간적으로 달성되어서 특히 높은 응답 특성으로 액체(잉크)의 토출이 적절하게 얻어진다.
펄스 구동 신호로는, 미국 특허 제4,463,359호와 제4,345,262호에 개시되어 있는 신호가 적절하다. 열 작용 표면의 온도 상승률과 관련된 미국 특허 제4,313,124호에 개시된 조건을 이용하면 또 다른 우수한 인쇄 품질을 얻을 수 있다.
인쇄 헤드의 구성으로는, 상기 특허 명세서에 개시된 바와 같은 토출 노즐과 액로와 전기 열 변환기가 조합된 구성(선형 액로 및 직각 액로) 이외에도 가요성 영역에 배열된 열 작용부를 구비하는 구성에 대해 개시하고 있는 미국 특허 제4,558,333호와 제4,459,600호를 이용한 구성도 본 발명에 포함된다. 또한, 본 발명은 다수의 전기 열 변환기에 공통적인 슬롯을 전기 열 변환기의 토출부로서 이용하는 구성을 개시하고 있는 일본 특허 공개 제59-123670호에 기초한 구성이나, 혹은 열 에너지의 압력파를 흡수하기 위한 개구를 투출부에 대응하여 구비하는 구성을 개시하고 있는 일본 특허 공개 제59-138461호에 기초한 구성에도 효과적으로 적용될 수 있다.
더욱이, 프린터에 의해 인쇄되는 최대 기록 매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 전체 라인(full line)형 인쇄 헤드로는, 상기 특허 명세서에 개시된 바와 같은 다수의 인쇄 헤드를 조합함으로써 전체 라인 길이를 만족하는 구성이나, 혹은 인쇄 헤드를 일체로 형성함으로써 얻어진 단일 인쇄 헤드로서의 구성 중 어느 것도 사용될 수 있다.
또한, 장치 주 유니트에 전기적으로 접속되며 장치 주 유니트에 장착되었을 때에 장치 주 유니트로부터 잉크를 공급 받는 칩 교환형 인쇄 헤드나, 혹은 잉크 탱크가 인쇄 헤드 자체에 일체로 배열된 카트리지형 인쇄 헤드도 본 발명에 적용될 수 있다.
인쇄 헤드용 재생 수단, 예비 보조 수단 등을 본 발명의 프린터의 구성으로서 추가로 마련하게 되면 인쇄 작동이 더 안정화 되어서 바람직하다. 이와 같은 수단의 예로는, 일례로 인쇄 헤드, 캡 수단, 세정 수단, 가압 도는 흡입 수단, 전기 열 변환기나 또 다른 가열 소자나 혹은 이들을 조합하여 사용하는 예비 가열 수단 등이 있다. 안정된 인쇄를 위해서는 인쇄와 독립적으로 토출을 수행하는 예비 토출 모드를 마련하는 것도 효과적이다.
또한, 위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에서는, 잉크는 액체인 것으로 가정되었다. 이와 달리, 본 발명은 실온 이하에서 고체 상태인 잉크, 실온에서 연화 또는 액화되는 잉크, 또는 사용 인쇄 신호의 적용 시에 액화되는 잉크를 사용할 수도 있다.
또한, 잉크의 상태를 고체 상태로부터 액체 상태로 변화시키기 위한 에너지로서 열 에너지를 적극적으로 이용하는 경우에 그러한 열 에너지에 의해 야기되는 온도 상승을 방지하거나 혹은 잉크의 증발을 방지하기 위해서, 비사용 상태에서는 고체 상태이고 가열 시에는 액체화 되는 잉크를 사용할 수도 있다. 어떤 경우든지 간에, 인쇄 신호에 따라 열 에너지가 적용될 때에 액화 되어서, 액체 상태로 토출되고, 인쇄 매체에 도달된 때에 고화되기 시작하는 잉크 등을 본 발명에 적용하게 된다. 어떤 경우든지 간에, 잉크는 일본 특허 공개 제54-56847호 또는 제60-71260호에 개시된 바와 같이 다공성 쉬트나 혹은 관통 구멍의 리세스부 내에 액체 또는 고체 상태로 유지되면서 전기 열 변환기에 대향되게 위치된다. 본 발명에서, 상기한 바와 같은 막 비등 시스템은 상기한 바와 같은 잉크들에 있어 아주 효과적이다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 잉크 제트 헤드의 온도 상승은 열 용량이 큰 판을 잉크 제트 헤드에 부착시킴으로써 억제된다. 따라서, 노즐의 위치 이동과 혼색이 없이 칼라 필터를 제조할 수 있다.
또한, 보조 부재는 나사 구멍을 구비하며 잉크 제트 헤드 본체는 작은 나사 구멍을 구비한다. 잉크 제트 헤드의 편향은 나사 구멍 안으로 바로 나사 결합되는 볼트와 나사 구멍 안으로 자유롭게 삽입되어서 작은 나타 구멍 안에 나사 체결되는 작은 볼트를 선택적으로 삽입하면서 각각의 나사 구멍 위치에서 잉크 제트 헤드를 판으로부터 밀어내거나 혹은 판에 근접하게 당김으로서 조정된다.
또한, 노즐 이동량이 식(1)을 만족시키는 잉크 제트 헤드를 이용함으로써 혼색이 없이 칼라 필터를 제조할 수 있다.
본 발명은 위에서 설명한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술 사상과 범위 내에서 여러가지 변경 및 수정이 가해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주를 공중에 알리기 위해서 특허 청구의 범위를 작성한다.

Claims (30)

  1. 피기록재 상에 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 잉크 제트 프린터에 있어서,
    길이 방향으로 배열된 다수의 잉크 토출 노즐을 구비하는 잉크 제트 헤드와, 이 잉크 제트 헤드에 길이 방향을 따라 부착된 보조 부재를 포함하고,
    상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고, 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 기능을 가지며, 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편향 조정부는 상기 보조 부재의 한 측면에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향을 따라 길고, 상기 보조 부재의 길이는 다수가 배열된 잉크 토출 노즐의 총 길이와 동일하거나 또는 그 보다 긴 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드가 길이 방향으로 제1 나사 구멍을 구비하고 보조 부재가 제1 나사 구멍에 대응하는 위치에 상기 제1 나사 구멍보다 직경이 큰 제2 나사 구멍을 구비하고, 제2 나사 구멍을 거쳐서 상기 제1 나사 구멍 안으로 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트헤드를 상기 보조 부재를 향해 당기고 이와 동시에 상기 제2 나사 구멍 안에 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트 헤드를 상기 보조 부재로부터 밀어냄으로써 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 잉크를 기판 상으로 토출시켜서 각각의 화소를 착색시켜서 칼라 필터를 제조하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
  7. 피기록재 상에 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 잉크 제트 인쇄 방법에 있어서,
    다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열되고 판형 보조 부재가 길이 방향으로 부착되어 있는 잉크 제트 헤드를 피기록재에 대해 스캐닝하면서 상기 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시킴으로써 인쇄를 실행하는 단계를 포함하고,
    상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고, 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 인쇄 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 편향 조정부는 상기 보조 부재의 한 측면에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 인쇄 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 보조 부재는 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향을 따라 길고, 상기 보조 부재의 길이는 다수가 배열된 잉크 토출 노즐의 총 길이와 동일하거나 또는 그 보다 긴 것을 특징으로 하는 잉크 제트 인쇄 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드가 길이 방향으로 제1 나사 구멍을 구비하고 보조 부재가 제1 나사 구멍에 대응하는 위치에 상기 제1 나사 구멍보다 직경이 큰 제2 나사 구멍을 구비하고, 제2 나사 구멍을 거쳐서 상기 제1 나사 구멍 안으로 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트헤드를 상기 보조 부재를 향해 당기고 이와 동시에 상기 제2 나사 구멍 안에 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트 헤드를 상기 보조 부재로부터 밀어냄으로써 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 인쇄 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 인쇄 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 잉크를 기판 상으로 토출시켜서 각각의 화소를 착색시켜서 칼라 필터를 제조하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 인쇄 방법.
  13. 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 잉크 제트 헤드에 부착되는 보조 부재에 있어서,
    상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지며, 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정할 수 있도록 하기 위하여 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 보조 부재.
  14. 제13항에 있어서, 상기 편향 조정부는 상기 보조 부재의 한 측면에 마련된 것을 특징으로 하는 보조 부재.
  15. 제13항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 부재.
  16. 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 잉크 제트 헤드에 있어서,
    상기 잉크 제트 헤드의 열 용량을 증대시키기 위한 소정의 체적을 가지고 또한 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정할 수 있도록 하기 위하여 상기 잉크 제트 헤드의 길이 방향에서의 서로 다른 위치에 대응하는 위치들에 마련된 다수의 편향 조정부를 구비하는 보조 부재를 일체로 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 편향 조정부는 상기 보조 부재의 한 측면에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드.
  19. 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 긴 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하기 위한 편향 조정 방법에 있어서,
    상기 잉크 제트 헤드가 길이 방향으로 제1 나사 구멍을 구비하고 보조 부재가 제1 나사 구멍에 대응하는 위치에 상기 제1 나사 구멍보다 직경이 큰 제2 나사 구멍을 구비하고,
    제2 나사 구멍을 거쳐서 상기 제1 나사 구멍 안으로 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트 헤드를 상기 보조 부재를 향해 당기고 이와 동시에 상기 제2 나사 구멍 안에 삽입 장착되는 나사를 나사 체결 삽입함으로써 상기 잉크 제트 헤드를 상기 보조 부재로부터 밀어냄으로써 상기 잉크 제트 헤드의 편향을 조정하는 것을 특징으로 하는 편향 조정 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 편향 조정 방법.
  21. 잉크 제트 헤드를 피착색 부재에 대해 스캐닝하면서 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시켜서 인쇄를 수행하여 칼라 필터를 제조하는 방법에 사용되는, 다수의 잉크 토출 노즐이 길이 방향으로 배열된 잉크 제트 헤드에 있어서,
    상기 칼라 필터의 한 화소의 화소 폭 GL, 잉크 도트 직경 CL, 스캐닝 방향에 대해 직교하는 방향에서의 상기 잉크 제트 헤드의 경사각 θ, 잉크 제트 헤드가 편향되지 않은 경우에 있어서 다수의 잉크 토출 노즐이 배열된 이상적 직선에 직교하는 방향에서의 노즐의 이동 폭 y는, y≤(GL - CL)/sinθ (0°θ 90°)를 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드.
  22. 제21항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드.
  23. 제21항에 따른 잉크 제트 헤드를 이용하여 피착색 부재를 착색시켜서 칼라 필터를 제조하는 칼라 필터 제조 방법.
  24. 제21항에 따른 잉크 제트 헤드를 이용하여 피착색 부재를 착색시킴으로써 칼라 필터의 인접하는 화소들 내의 혼색을 감소시키는 칼라 필터 혼색 감소 방법.
  25. 잉크 제트 헤드를 피착색 부재에 대해 스캐닝하면서 잉크 제트 헤드로부터 잉크를 토출시켜서 인쇄를 수행하여 칼라 필터를 제조하는 방법에 사용되는, 길이 방향으로 배열된 다수의 잉크 토출 노즐을 각각이 갖는 다수의 잉크 제트 헤드를 구비하는 잉크 제트 헤드 유니트에 있어서,
    상기 칼라 필터의 한 화소의 화소 폭 GL, 잉크 도트 직경 CL, 스캐닝 방향에 대해 직교하는 방향에서의 상기 잉크 제트 헤드의 경사각 θ, 잉크 제트 헤드가 편향되지 않은 경우에 있어서 다수의 잉크 토출 노즐이 배열된 이상적 직선에 직교하는 방향에서의 노즐의 이동 폭 y는, y≤(GL - CL)/sinθ (0°θ 90°)를 만족하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드 유니트.
  26. 제25항에 있어서, 상기 잉크 제트 헤드는 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출시키고, 또한 잉크에 적용되는 열 에너지를 생성시키기 위한 열 에너지 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드 유니트.
  27. 제25항에 따른 잉크 제트 헤드 유니트를 이용하여 피착색 부재를 착색시켜서 칼라 필터를 제조하는 칼라 필터 제조 방법.
  28. 제25항에 따른 잉크 제트 헤드 유니트를 이용하여 피착색 부재를 착색시킴으로써 칼라 필터의 인접하는 화소들 내의 혼색을 감소시키는 칼라 필터 혼색 감소 방법.
  29. 제21항에 따른 잉크 제트 헤드와 상기 잉크 제트 헤드로부터의 잉크 토출을 제어하는 토출 제어기를 포함하는 칼라 필터 제조 장치.
  30. 제1항에 있어서, 상기 보조 부재가 판형으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터.
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