JP2007038141A - 塗工方法と塗工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェットノズルからインクを吐出して被印刷物にインクを塗工するに際して、被印刷物配設位置以外の位置で全インクジェットノズルから捨て打ちのインク吐出をする検査工程と前記検査工程の後に前記被印刷物に対してインク吐出をする本塗工工程とを有し、前記検査工程で、インクの捨て打ち時のインクジェットノズルの不吐出の有無を判定し、不吐出のインクジェットノズルがあったときに、本塗工工程への移行を停止する構成とした。
【選択図】 図1
Description
そしてインクジェット方式の塗工装置の前記インクジェットヘッドは、複数のインクジェットノズルを配列して構成されていて、インクジェットノズルそれぞれが対応してインクが溜められているインク圧力室に後述の各種手法で圧力を変化させ、この圧力変化するインク圧力室からインクジェットノズルに送られ、そのインクジェットノズルからドロップレットとして吐出するようにしている。
このような保守を必要とする理由は、被印刷物へのインク塗工を行なったことで、インクジェットノズル近傍でのインク液面が適正にメニスカス状に形成されなくなったり、ノズルプレートの状態がごみの付着やインク飛散による付着、増粘したインクの付着などによって悪化したり、そしてその他の様々な理由によって不吐出となることがあるためである。さらに、吐出したドロップレットのミスディレワション(飛行曲がり)や、スプラッシュ(規定のドロップレットではなく不良ドロップレットの跳ねであり、規定より小さいことが多い)の吐出不良が生じてくるためである。
搬送部とは別の場所である前記捨て打ち部で全てのインクジェットノズルでインクの捨て打ちを行なうようにすれば、その捨て打ち前にミスディレワションやスプラッシュを生じるようになっていたインクジェットノズルの大部分の吐出不良が修復でき、ドロップレットのサイズも規定に収められる。
インクジェットプリンタのインクジェットヘッドにおける上記インクジェットノズルからインクを吐出させるものとして、静電気力を利用した静電駆動式のものがある。この静電駆動式のインクジェットヘッドでは、インクジェットノズルに連通するインク圧力室の底面部分に面外方向に振動可能な振動板を形成し、この振動板に一定間隔で対向電極を対峙させ、振動板と対向電極との間に所定波形の駆動電圧パルスを印加する構成である。
上記振動板および対向電極の間に駆動電圧パルスが印加されると、これらの間に発生する静電吸引力によって振動板が対向電極に吸引されてインク圧力室の容積が増加し、駆動電圧パルスの印加が解除されると静電吸引力が消失するので、振動板はその弾性復帰力によって対向電極から開放されてインク圧力室の容積が急減するようになるものである。この容積変動によってインク圧力室内に圧力変動が発生し、これによってインクジェットノズルから所定量のドロップレットが吐出されるようにしたものである。
そして、特許文献1に示されているように、気泡混入によるドット抜けなどの不吐出を検出するために、駆動電圧パルスを印加した際における振動板および前記対向電極の間に発生する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、駆動電流検出手段によって検出された検出駆動電流に基づき、インクジェットノズルからインクが正常に吐出されたか否かを判別するインク吐出不良判別手段とを有するようにすることが提案されている。
このタイプのインクジェットノズルでは、内部に気泡やごみ等が混入すると、ドロップレットの吐出方向が曲がったり、上述したスプラッシュと呼ばれる意図しない微小液滴が発生することがある。そして、帯電電界や偏向電界を作り出すために電極を用いるが、インク液滴の吐出方向が曲がったり、スプラッシュが発生したりすると、それらが電極に付着する。特に、偏向のために帯電したドロップレットから生じるスプラッシュは、小径故に飛翔速度が遅く、偏向量が増大するために多くが電極に付着し、結果として吐出不良となる。
帯電したドロップレットが電極に付着すると、電極に流れる電流が通常よりも増えるため、吐出不良を検知できる。よって、上記インクジェットプリンタに対しては、特許文献2に示されているように、吐出不良のインクジェットノズルがあるかどうかを検知する場合には、全てのインクジェットノズルに共通な電極に流れ込む電流値の大きさで吐出不良のインクジェットノズルがあるか否かを検知したり、インクジェットノズルの列に平行に張られたレーザビームの拡散光量の大きさで吐出不良のインクジェットノズルがあるか否かを検知することが提案されている。
ところで、この圧電素子におけるインク圧力室の圧力壁の上記剪断変形によるインクの吐出を利用したドロップ・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドの場合、正常時の圧電素子の動作と吐出不良時の圧電素子の動作との区別は、前述の共振周波数を求めてこの共振周波数データと基準データとを比較する他に、インク吐出時の圧電素子に流れる電流値の比較で行なえるものである。さらに電流波形、もしくは電圧波形の比較で行なえるものである。
即ち、発明者らにあっては、このドロップ・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドでは、不吐出時は、正常吐出時よりも流れる電流が減り、正常吐出時の圧電素子から測定された電流波形、電圧波形に比べて、不吐出時の圧電素子から測定される電流波形、電圧波形が変化することを見出した。これは、ドロップレットを吐出してないことにより、圧延素子の仕事量が減ったためである。
そこで本発明はドロップ・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドを備える塗工装置による塗工において、捨て打ちによって大部分の不良吐出の原因が解消される利点を活かしつつ、捨て打ちにて解消されない不良吐出となっているインクジェットヘッドが存在する状態のまま、被印刷物に対して塗工が行なわれないようにすることを課題とし、被印刷物への不良塗工を未然に防止することを目的とするものである。
請求項1の発明によれば、検査工程で全てのインクジェットノズルからインクの捨て打ちを行なうので、前工程で吐出不良を招き易い状態となったインクジェットノズルがあったとしても、この捨て打ちで多くのインクジェットノズルを正規の吐出が可能な状態に復帰させることができる。そして、この捨て打ちで吐出不良があると判定された場合には、被印刷物への塗工を行なわないため、被印刷物の塗工不良を未然に防ぐことができる。
(請求項2の発明の効果)
請求項2の発明によれば、圧電素子の歪み変形によってインクを吐出するインクジェットノズルを備えるインクジェットヘッドであるので、不吐出のインクジェットノズルの有無を圧電素子の電流電圧データと正規の電流電圧データと比較して判定でき、判定システムが簡易なものとなる。
(請求項4の発明の効果)
請求項4の発明によれば、圧電素子の歪み変形によってインクを吐出するインクジェットノズルを備えるインクジェットヘッドであるので、不吐出のインクジェットノズルの有無を圧電素子の電流電圧データと正規の電流電圧データと比較して判定でき、判定システムが簡易なものとなる。
図1は塗工装置1を示していて、図示されているように塗工装置1は、固定定盤2上に対のレール3を介して搬送ステージ4をY方向に移動可能に設けてなる搬送部5を有していて、前記搬送部5の搬送ステージ4上にガラス基板やフィルム基板などの被印刷物6を取付固定する。本実施の形態での前記被印刷物6はカラーフィルタを得るための基板であって、この塗工装置1は被印刷物6にインクのパターニングを行なってカラーフィルタを形成するように構成されているものであり、搬送部5のY方向への速度や移動量などの制御された移動動作によって被印刷物6がY方向に制御されて移動できるようにしている。
また、塗工装置1は、上記固定定盤2と搬送部5とを跨ぐようにして搬送部5の移動方向であるY方向と直交する方向に一対の架台7が架け渡されていて、この架台7に、上記被印刷物6にインクを塗工するインクジェットヘッド8を複数配列してなるインク塗工手段であるヘッドユニット9が支持されている。
ヘッドユニット9においては、例えばカラーフィルタの構成色であるR,G,Bに対応して各色当たり12個のインクジェットヘッド8が取り付けられている。そしてこのヘッドユニット9は、上記架台7に対して移動可能としインク制御部を備えた搬送天板9aを介して上記架台7に支持されていて、Y方向と直交するX方向に移動制御されるものである。
本塗工装置1において、被印刷物6に対するインクの塗工の基本的な動作は通常のインクジェット方式での塗工装置と同じであり、搬送部5の動きで被印刷物6が定量ずつY方向に移動し、搬送部5の移動が停止しているときにヘッドインクユニット9がX方向に移動しながら前記インクジェットヘッド8からインクの吐出を行なうものであり、このヘッドインクユニット9からのインク供給を搬送部5の停止ごとに行なうことで被印刷物6へのインクのパターニングをするものである。
なお、本塗工装置1ではこの保守装置11でのヘッドユニット9の下面に対する保守は被印刷物の塗工毎に行なわれるものではなく、必要とされたときにその本格的な保守を行なうものであって、被印刷物へのインクパターニングによるカラーフィルタの製造効率を高めるようにしている。
まず、本塗工装置1では塗工動作開始の時点でY1方向に搬送ステージ4を100mm/秒で移動させるが、インクジェットヘッド8それぞれの下に捨て打ち部10が対応したときにインクジェットヘッド8のインクジェットノズルから捨て打ちのインク吐出をするように各インクジェットノズルが対応する圧電素子が駆動される。
この捨て打ち(フラッシング、プライミング、スピットとも称されている)は、前塗工作業終了後に休止していたインクジェットノズル近傍のインクのメニスカス(インク液面)を加振吐出させることにより、メニスカス液面を均一にそろえたり、ノズル近傍の増粘度インクなど変質インクをはき出す事によるノズル近傍のインク均質化によりインクの粘性を実吐出に合わせ、安定化させ、不吐出やスプラッシュを修復したり、未然に防ぐことに役立つものである。
そして、前記判定装置15での動作は、被印刷物6への塗工前に捨て打ち部10にて、全インクジェットノズルの圧電素子それぞれを駆動して捨て打ちのインク吐出をして、全インクジェットノズルの圧電素子それぞれの駆動時における電流電圧データを測定手段16により測定し、測定された前記電流電圧データごとに、前記基準電流電圧データとの差を前記演算手段17により演算出力し、前記演算手段17の演算結果に基づいて、全インクジェットノズルそれぞれでの不吐出の有無を判定手段18により判定する。この後、不吐出のインクジェットノズルが存在すると判定されたときに、本塗工工程への移行を停止する構成とされている。
このインクジェットヘッド8では、一つのインクジェットノズルから吐出させると、2〜4mA程度の電流を消費するが、吐出が不良となっているときに圧電素子への流れ込み電流が少なくなることが確認される。例えば不吐出で1.5〜3.3mA程度に電流が少なくなる。この現象を利用して、一度、全インクジェットノズルを0.5秒程度吐出動作させて、その後、各インクジェットノズルの電流検出を1〜複数本ずつ行なった。これによって不吐出のインクジェットノズルの有無が判定できた。
検査工程で不吐出のインクジェットノズルが存在すると判定されたときには本塗工工程への移行を行なわず、保守装置11にて本格的なメンテナンスを実施した。
4…搬送ステージ
5…搬送部
6…被印刷物
8…インクジェットヘッド
9…ヘッドユニット
10…捨て打ち部
11…保守装置
15…判定装置
16…測定手段
17…演算手段
18…判定手段
20…樋
21…吸引板
22…吸引管
23…吸引ポンプ
24…タンク
Claims (4)
- インク圧力室の圧力変動によってインクを吐出するインクジェットノズルを複数有し、この複数のインクジェットノズルからインクを吐出して被印刷物にインクを塗工する塗工方法において、
被印刷物配設位置以外の位置で全インクジェットノズルから捨て打ちのインク吐出をする検査工程と前記検査工程の後に前記被印刷物に対してインク吐出をする本塗工工程とを有し、
前記検査工程で、インクの捨て打ち時のインクジェットノズルの不吐出の有無を判定し、
不吐出のインクジェットノズルがあったときに、本塗工工程への移行を停止する構成としたことを特徴とする塗工方法。 - 上記インクジェットノズルは、電気信号の印加により圧電素子に歪みを生じさせる駆動を行なわせてこの圧電素子が対応したインク圧力室の圧力変動によってインクを吐出するものであり、
上記検査工程では、全インクジェットノズルの圧電素子の駆動によりインクの捨て打ちを行ない、
検査工程での前記圧電素子の流れ込み電流や電流波形などの電流電圧データを測定する測定手段により、全インクジェットノズルの圧電素子それぞれの駆動時における電流電圧データを測定し、
事前に正常吐出時のデータとして設定した基準電流電圧データと前記測定手段により測定された電流電圧データとの差を演算する演算手段により、測定された前記電流電圧データごとに、前記基準電流電圧データとの差を演算出力し、
演算出力された前記演算手段の演算結果に基づいて、インクジェットノズルの不吐出の有無を判定する判定手段により、全インクジェットノズルそれぞれでの不吐出の有無を判定する請求項1に記載の塗工方法。 - インク圧力室の圧力変動によってインクを吐出するインクジェットノズルを複数有し、この複数のインクジェットノズルを配列してなるインクジェットヘッドからインクを吐出して被印刷物にインクを塗工する塗工装置において、
前記被印刷物を配置する搬送部と前記搬送部に並べ設けられた捨て打ち部とを備えて、前記インクジェットヘッドが前記搬送部と捨て打ち部とに対して相対移動可能に設けられ、
かつ、全インクジェットノズルからのインク捨て打ち状態に基づいてインクジェットノズルの不吐出の有無を判定する判定装置を有し、
前記被印刷物への塗工前に前記捨て打ち部にインクジェットヘッドが対応位置して、全インクジェットノズルから捨て打ちのインク吐出をして、全インクジェットノズルそれぞれでの不吐出の有無を前記判定装置により判定し、
不吐出のインクジェットノズルがあったときに、搬送部の被印刷物に対するインクの塗工を停止する構成としたことを特徴とする塗工装置。 - 上記インクジェットノズルは、電気信号の印加により圧電素子に歪みを生じさせる駆動を行なわせてこの圧電素子が対応したインク圧力室の圧力変動によってインクを吐出するものであり、
上記判定装置は、捨て打ち部でのインク捨て打ち時の圧電素子の流れ込み電流や電流波形などの電流電圧データを測定する測定手段と、事前に正常吐出時のデータとして設定した基準電流電圧データと前記測定手段により測定された電流電圧データとの差を演算する演算手段と、演算出力された前記演算手段の演算結果に基づいて、インクジェットノズルの不吐出の有無を判定する判定手段とからなり、
被印刷物への塗工前に上記捨て打ち部にて、全インクジェットノズルの圧電素子それぞれを駆動して捨て打ちのインク吐出をして、全インクジェットノズルの圧電素子それぞれの駆動時における電流電圧データを前記測定手段により測定し、
測定された前記電流電圧データごとに、前記基準電流電圧データとの差を前記演算手段により演算出力し、
前記演算手段の演算結果に基づいて、全インクジェットノズルそれぞれでの不吐出の有無を前記判定手段により判定する構成とした請求項3に記載の塗工装置。
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