JP2007160752A - Device for measuring sticking-deviation amount of ink-jet head, device for determining as to ink-jet head adequacy, method of measuring sticking-deviation amount of ink-jet head, and method of determining as to ink-jet head adequacy - Google Patents
Device for measuring sticking-deviation amount of ink-jet head, device for determining as to ink-jet head adequacy, method of measuring sticking-deviation amount of ink-jet head, and method of determining as to ink-jet head adequacy Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッドの液滴吐出特性の検査装置に関し、特に液滴の着弾ずれ量の計測装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for inspecting droplet discharge characteristics of an inkjet head, and more particularly to an apparatus for measuring the amount of landing deviation of droplets.
インクジェット記録装置などの液滴吐出装置は、インクジェットヘッドの吐出口（ノズル孔）から吐出した液滴を、被吐出面（紙などの記録媒体）に着弾させることで画像を形成している。液滴吐出装置は、高精細化及び高画質化が求められているが、吐出された液滴の着弾位置にばらつきがあると、濃度むらやカラー画質における色調ずれ等が発生し、高精細化及び高画質化が妨げられる。こうした問題を解決するためには、インクジェットヘッドの製造後にインクジェットヘッドから吐出される液滴の吐出方向ばらつきの検査を行い、液滴吐出方向のばらつきが大きなヘッドを除外する必要がある。また、液滴吐出方向のばらつきを少なくする検討を行い、ヘッド製造プロセスにフィードバックする必要がある。このため、各インクジェットヘッドの各ノズルについて液滴吐出方向を測定することが求められる。 A droplet discharge device such as an ink jet recording apparatus forms an image by landing droplets discharged from a discharge port (nozzle hole) of an ink jet head on a discharge target surface (a recording medium such as paper). Droplet ejection devices are required to have high definition and high image quality, but if the landing positions of the ejected droplets vary, uneven density or color tone shift in color image quality occurs, resulting in higher definition. In addition, high image quality is hindered. In order to solve such problems, it is necessary to inspect the variation in the ejection direction of the droplets ejected from the inkjet head after manufacturing the inkjet head, and to exclude the head having a large variation in the droplet ejection direction. In addition, it is necessary to study to reduce variations in the droplet discharge direction and feed back to the head manufacturing process. For this reason, it is required to measure the droplet discharge direction for each nozzle of each inkjet head.
一方、近年の傾向として、一般の印刷用途においては印刷物の耐光性等の観点から顔料系インクが多く用いられるようになり、また、産業用途においては樹脂成分等を含む産業用インクが用いられるようになっている。ここで、ヘッド製造プロセスの最終工程である液滴吐出特性検査（液滴吐出方向ばらつき検査を含む）においては、本来使用するインクを用いての検査が最も適当である。しかしながら、インクジェットヘッドの検査から実使用までの間の保管期間は時には１年以上にも達することがあるため、本来使用するインクを用いて検査を行うと、顔料系インクの場合には保管期間の間に顔料成分が凝集してしまう問題が発生し、樹脂成分を含むインクの場合には保管期間の間に樹脂成分がノズル孔周辺で凝固してしまう問題が発生して、製造後実使用時までにヘッドの吐出性能が劣化する問題や使用不可能となる問題が発生していた。 On the other hand, as a recent trend, pigment-based inks are often used from the viewpoint of light resistance of printed matter in general printing applications, and industrial inks containing resin components and the like are used in industrial applications. It has become. Here, in the droplet ejection characteristic inspection (including the droplet ejection direction variation inspection) which is the final step of the head manufacturing process, the inspection using the ink originally used is most appropriate. However, since the storage period from the inspection of the inkjet head to the actual use sometimes reaches one year or more, when the inspection is performed using the ink that is originally used, the storage period of the pigment-based ink In the case of ink containing a resin component, there is a problem that the resin component is solidified around the nozzle hole during the storage period. By the time, there has been a problem that the ejection performance of the head deteriorates or that it cannot be used.
このため、実使用インクではなく評価用インクでヘッドの吐出特性検査を行う方法がとられ、例えば以下の２つの方法が採用されてきた。 For this reason, a method of inspecting the ejection characteristics of the head with the evaluation ink instead of the actually used ink has been adopted. For example, the following two methods have been adopted.
（従来技術１）
特許文献１記載のように、検査用インクに染料を溶解させて有色インクとし、吐出方向検査（画像品質検査）は印字サンプルを作成して行う方法が提案されている。
(Prior art 1)
As described in
（従来技術２）
特許文献２記載のように、ヘッドのノズル面を正面から撮像できる検査装置とし、ノズル位置とノズル孔から吐出された吐出液滴そのものを記録媒体越しに観察し、吐出液滴着弾ばらつき（液滴吐出方向ばらつき）を検査する方法が提案されている。
As described in
しかし、染料インクを使用する従来技術１では、顔料インクよりは検査後のヘッド洗浄性に優れるものの、洗浄後も微量の染料成分がヘッド内部に残存してヘッド内部を汚染する危険がある。特に、産業用途では微量の不純物がインクジェット成膜後の膜特性に大きな影響を与えるため、ヘッド内部の汚染によりインクジェット技術を用いたデバイス生産の歩留りや生産したデバイスの品質安定性が損なわれてしまうという問題があった。
However, in the
他方、吐出液滴そのものを観察して着弾ばらつき検査を行う従来技術２は、ノズル位置と着弾液滴位置を比較する直接的で優れた検査方法である。しかし、ひとつのヘッド（複数のノズル）から複数の液滴を同時に吐出して、複数の着弾液滴の位置計測を順次行うと、最初の液滴の位置計測（検査）開始時から最後の液滴の位置計測（検査）終了時までの間に着弾液滴の乾燥が進んでしまう。着弾液滴の乾燥が進むと、液滴形状、液滴サイズ、及び液滴位置が変化する恐れがあり、その結果、着弾位置の測定精度が低下するという問題が生じていた。
On the other hand, the
また、ノズル毎に吐出と位置計測を繰り返すと、以下のような問題が生じていた。すなわち、ヘッドのインク吐出においては、ヘッドのノズルメニスカスの乾燥状態を一定に保ち、吐出特性を安定化するために、吐出の前に全ノズルから液滴の捨て吐出を実施している。捨て吐出から検査のための吐出までの時間が短く、一定であれば、ノズルメニスカスの乾燥も進まず、安定した吐出が可能である。ところが、ノズル毎に吐出と位置計測を繰り返すと、捨て吐出から検査のための吐出までの時間がノズルにより変化してしまい、検査開始直後のノズルと検査終了直前のノズルとでは、検査のための吐出の時にヘッドのノズルメニスカスの乾燥状態が全く異なることとなる。その結果、ヘッドのノズルメニスカスの乾燥が進んだ検査終了直前のノズルでは、液滴の吐出速度の著しい低速化、又は不吐出が発生し、所望の検査が行えないといった問題があった。 Further, when the discharge and the position measurement are repeated for each nozzle, the following problems occur. That is, in the ink ejection of the head, in order to keep the drying state of the nozzle meniscus of the head constant and stabilize the ejection characteristics, the liquid droplets are ejected from all the nozzles before ejection. If the time from the discard discharge to the discharge for inspection is short and constant, the nozzle meniscus does not dry and stable discharge is possible. However, if ejection and position measurement are repeated for each nozzle, the time from disposal ejection to ejection for inspection changes depending on the nozzle, and the nozzle immediately after the start of inspection and the nozzle immediately before the end of inspection are used for inspection. At the time of discharge, the dry state of the nozzle meniscus of the head is completely different. As a result, there has been a problem that the nozzle immediately before the end of the inspection where the nozzle meniscus of the head has been dried has significantly decreased the discharge speed of the liquid droplets or has failed to perform the desired inspection.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッド内部の汚染を防ぐことができ、常に安定した測定を行うことが可能なインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置、及びインクジェットヘッドの着弾ずれ量計測方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can prevent contamination inside the ink jet head and can always perform stable measurement, and an ink jet head landing deviation measurement device. The purpose is to provide a quantity measurement method.
上記の問題を解決するために本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、乾燥後に残渣を残さない液体をインクとして吐出するインクジェットヘッドを保持するヘッド保持手段と、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面を備えた記録用基板を保持する基板保持手段と、吐出された液滴と被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察する観察装置と、観察された着弾痕跡の位置から着弾ずれ量を求める算出装置とで構成されたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, an ink jet head landing deviation measuring device according to the present invention is composed of a head holding means for holding an ink jet head that discharges, as ink, a liquid that does not leave a residue after drying, and a substance that interacts with ink. Substrate holding means for holding the recording substrate having the discharged surface, an observation device for observing the landing trace generated by the interaction between the discharged liquid droplet and the discharged surface, and the observed landing trace It is characterized by comprising a calculation device for obtaining the landing deviation amount from the position.
この構成によれば、インクが乾燥した後に残渣が残らないため、ヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがなく、着弾ずれ量の計測によるヘッド内部の汚染を防ぐことができる。また、計測時の観察対象は液滴そのものではなく反応痕跡であるため、液滴吐出からの時間経過による計測精度の低下や、捨て吐出から検査吐出までの時間経過による吐出状態の不安定は発生せず、常に安定した着弾ずれ量の計測を行うことができる。 According to this configuration, since no residue remains after the ink is dried, impurities such as dyes, pigments, and resin components do not remain in the ink flow path including the head, and contamination inside the head by measuring the landing deviation amount. Can be prevented. In addition, since the observation target at the time of measurement is not the droplet itself but the reaction trace, the measurement accuracy decreases due to the passage of time from the droplet discharge, and the discharge state instability due to the passage of time from the discard discharge to the inspection discharge occurs. Therefore, it is possible to always measure the amount of landing deviation stably.
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、被吐出面を構成する物質がインクに溶解する物質であることを特徴とする。 In addition, the ink jet head landing deviation measuring device of the present invention is characterized in that the substance constituting the surface to be ejected is a substance that dissolves in ink.
この構成によれば、被吐出面を構成する物質がインクに溶解する物質であるため、被吐出面に着弾したインク液滴と被吐出面との相互作用が溶解反応となる。溶解反応であるため、液滴が着弾した箇所のみにおいて被吐出面は溶解し、また、それによって生じる着弾痕跡はインクが乾燥した後も明瞭に残り、明確に着弾ずれ量の計測を行うことができる。 According to this configuration, since the material constituting the surface to be ejected is a material that dissolves in the ink, the interaction between the ink droplets landed on the surface to be ejected and the surface to be ejected becomes a dissolution reaction. Because it is a dissolution reaction, the surface to be ejected dissolves only at the spot where the droplet landed, and the trace of landing caused thereby remains clearly even after the ink has dried, and the amount of landing deviation can be clearly measured. it can.
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、用いるインクが評価用インクであり、評価用インクはインクジェットヘッドの実使用のインクの溶媒又は溶媒の主要成分であることを特徴とする。 In addition, the ink jet head landing deviation measuring device of the present invention is characterized in that the ink used is an evaluation ink, and the evaluation ink is a solvent of the actually used ink of the ink jet head or a main component of the solvent.
この構成によれば、計測後にヘッド内に評価用インクが乾燥せずに残存していても、後に実インクを充填したときに不純物として作用しないため、着弾ずれ量の計測によるヘッド内部の汚染を完全に防ぐことができる。 According to this configuration, even if the evaluation ink remains in the head after drying without being dried, it does not act as an impurity when the actual ink is filled later. Can be completely prevented.
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、インクが単一成分であることを特徴とする。 The ink jet head landing deviation measuring device of the present invention is characterized in that the ink is a single component.
この構成によれば、計測時にヘッドのノズルメニスカスよりインクが蒸発しても、沸点や粘度などインクの特性は変化しないため、常に安定して着弾ずれ量の計測を行うことができる。 According to this configuration, even if the ink evaporates from the nozzle meniscus of the head at the time of measurement, the ink characteristics such as the boiling point and the viscosity do not change, so that the landing deviation amount can always be measured stably.
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、インクが水であることを特徴とする。 Further, the ink jet head landing deviation measuring device of the present invention is characterized in that the ink is water.
この構成によれば、インクが安価で安全性の高い水であるため、安価で安全に着弾ずれ量の計測を行うことができる。 According to this configuration, since the ink is inexpensive and highly safe water, the amount of landing deviation can be measured safely at low cost.
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置は、液滴と被吐出面との反応痕跡の位置測定方法が、光学観察によるものであることを特徴とする。 In addition, the ink jet head landing deviation measuring device of the present invention is characterized in that the method for measuring the position of the reaction trace between the droplet and the surface to be ejected is based on optical observation.
この構成によれば、着弾痕跡の位置の測定を光学観察により行うため、着弾痕跡を汚損することなく、高速に着弾ずれ量の計測を行うことができる。 According to this configuration, since the position of the landing trace is measured by optical observation, it is possible to measure the landing deviation amount at high speed without fouling the landing trace.
また、本発明のインクジェットヘッド良否判定装置は、インクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置と、該計測装置で得られた着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するインクジェットヘッド合否判定装置と、該合否判定装置の結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するインクジェットヘッド良否判断装置とを備えたことを特徴とする。 In addition, the inkjet head quality determination device of the present invention includes an inkjet head landing deviation measuring device, an inkjet head pass / fail determining device that determines pass / fail of an inkjet head according to a landing deviation amount obtained by the measuring device, and the pass / fail An inkjet head quality determination device that determines the quality of the inkjet head based on the result of the determination device is provided.
この構成によれば、着弾ずれ量でインクジェットヘッドの合否を判断して、その結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するため、実際の使用においてインクが吐出されるか、着弾位置が正しいかなどをすべて含めて評価をすることができる。また、インクジェットヘッドの合否判断を元に良否の判断を行うために、不合格ヘッドの再検査を行うことが可能になるなど、厳密に不良ヘッドの判別を行うことが可能となる。 According to this configuration, whether the ink jet head is acceptable or not is determined based on the landing deviation amount, and whether the ink jet head is good or bad is determined based on the result, whether ink is ejected in actual use, whether the landing position is correct, etc. Can be evaluated. In addition, in order to make a pass / fail judgment based on the pass / fail judgment of the ink-jet head, it becomes possible to strictly determine a defective head, for example, it is possible to re-inspect a rejected head.
また、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測方法は、乾燥後に残渣を残さない液体をインクとしてインクジェットヘッドより吐出を行うステップと、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップとで構成されたことを特徴とする。 In addition, the ink jet head landing deviation measuring method according to the present invention includes a step of discharging from the ink jet head using a liquid that does not leave a residue after drying as an ink, and a discharge target surface composed of a substance that interacts with the ink. Receiving the ink droplets, observing the landing trace generated by the interaction between the ejected ink droplet and the discharge surface of the recording substrate, and obtaining the landing deviation amount from the observation result of the landing trace It is characterized by comprising.
また、本発明のインクジェットヘッド良否判定方法は、乾燥後に残渣を残さない液体をインクとしてインクジェットヘッドより吐出を行うステップと、インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップと、求まった着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するステップと、インクジェットヘッドの合否判定結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するステップとで構成されたことを特徴とする。 In addition, the inkjet head quality determination method of the present invention includes a step of discharging from an inkjet head using a liquid that does not leave a residue after drying as ink, and an ink discharged on a discharge target surface made of a substance that interacts with the ink. A step of receiving a droplet, a step of observing a landing trace caused by the interaction between the ejected ink droplet and a discharge target surface of the recording substrate, a step of obtaining a landing deviation amount from an observation result of the landing trace, It is characterized by comprising a step of determining whether or not the ink jet head is acceptable according to the obtained landing deviation amount, and a step of determining whether or not the ink jet head is acceptable based on the result of determining whether or not the ink jet head is acceptable.
本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置によれば、インクが乾燥した後に残渣が残らないため、ヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがなく、着弾ずれ量の計測によるヘッド内部の汚染を防ぐことができる。また、計測時の観察対象は液滴そのものではなく液滴着弾痕跡であるため、液滴吐出から計測までの時間経過による計測精度の低下などは発生せず、常に安定した着弾ずれ量の計測を行うことができる。 According to the ink jet head landing deviation measuring device of the present invention, no residue remains after the ink is dried, so that impurities such as dyes, pigments, and resin components do not remain in the ink flow path including the head. It is possible to prevent contamination inside the head by measuring the amount. In addition, since the observation target at the time of measurement is not the droplet itself but the droplet landing trace, there is no decrease in measurement accuracy due to the passage of time from droplet discharge to measurement, and stable landing deviation measurement is always possible. It can be carried out.
（実施の形態１）
図１は、本発明のインクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置の概略構成図である。以下、図１に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ink jet head landing deviation measuring apparatus according to the present invention. Hereinafter, a description will be given based on FIG.
インク液滴を吐出するインクジェットヘッド１（以下、インクジェットヘッドをヘッドと略する）はヘッド保持手段１１によってステージ７の上方に固定されており、ヘッド１に接続されたヘッドコントローラ５からの信号により駆動され、インク液滴をステージ７の上に固定された記録用基板６の被吐出面上に吐出する。ヘッド保持手段１１は図示しない高さ調整器に設置されており、ヘッド１のノズル面と被吐出面との距離を任意の値に固定する。なお、本発明においてインクとは、ヘッドより吐出されうる液体のことを指しており、有色であるか、無色であるか、あるいは一成分の液体か、多成分の混合液体かを問わない。
An
ステージ７は図示しないＸＹステージに設置されており、図示しない全体制御装置からの信号により任意の位置へ任意の速度で移動する。全体制御装置はヘッドコントローラ５とも接続されており、ステージ７の動きと同期して液滴の吐出を行うことが可能である。
The
カメラ１０はステージ７の上側のヘッドと干渉しない位置に、略垂直方向で記録用基板６を観察するように設置されている。カメラ１０と同心にリング照明１１が設置されており、また、カメラ１０とステージ７を挟んで反対側（下側）には透過光照明１２が設置されており、これらにより記録用基板６の撮影領域が照射される。記録用基板６の被吐出面上のインク着弾痕跡は、ＸＹステージの動作によってヘッド１の下側の位置（インク液滴吐出位置）からカメラ１０による撮影が可能な位置へ移動が可能である。
The
カメラ１０は、イメージインテンシファイアを内蔵したカメラを用い、それに光学倍率４０倍の拡大レンズ９を装着している。これにより、例えば、視野サイズは約０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍで、空間分解能は約０．１５μｍ／画素の撮像が可能である。カメラ１０は座標分解能０．１μｍのＸＹＺ移動軸を持つＸＹＺロボットに搭載されており、高精度に位置決めが可能である。カメラ１０で撮影された画像はカメラ１０と接続されている画像処理装置１３に送られ、同時にＸＹＺロボットの位置情報（以下、カメラ位置座標と記す）も画像処理装置１３に送られる。画像処理装置１３は送られてきた着弾痕跡の画像よりインク液滴着弾位置を求め、ＸＹＺロボットの位置情報と合わせて計算することで着弾ずれ量を求める。
The
ヘッド１は、インク加圧素子と、インク室と、ノズル孔を備えたノズルプレートで構成されており、信号線を介してヘッド１を駆動するヘッドコントローラ５と接続され、インク供給チューブ４を介してインク２を供給するインクタンク３と接続されている。
The
インク加圧素子は、例えばＰＺＴ材料で構成された圧電素子であり、ヘッドコントローラ５からの信号により駆動され、インク室内のインクに圧力を加える。インク室内のインクの圧力が高まることにより、ノズルプレートに開いたノズル孔からインク液滴が吐出する。ノズルプレートの外側表面（ノズル面）は撥インク処理がなされており、例えばフッ素系の材料のコーティング処理がなされている。ノズルプレート本体の材料は、ステンレスやポリイミドなどが用いられる。ノズルプレートには一列に並んだ複数のノズル孔が開いており、ヘッドコントローラ５からの信号により任意のノズル孔よりインク液滴の吐出が可能である。ヘッド１の複数のノズル孔は図１で左右方向に一列に並んでおり、ステージ７はヘッド１とステージ７が対向した状態で、ヘッド１のノズル列方向と直交方向に等速移動が可能である。
The ink pressurizing element is a piezoelectric element made of, for example, a PZT material, and is driven by a signal from the
次に、本実施の形態における着弾ずれ量の計測方法を示す。 Next, a method for measuring the landing deviation amount in the present embodiment will be described.
ここで、着弾ずれ量とは、設計上の液滴の着弾位置と実際の液滴の着弾位置との違い（ずれ）を数値化したものであり、ずれの距離のみならず、ずれの方向についても含むことが可能である。例えば、ずれ量としてＸ方向及びＹ方向の各々の数値として表すことが可能である。あるいは、ベクトルとして示すことも可能である。 Here, the landing deviation amount is a numerical value of the difference (deviation) between the designed droplet landing position and the actual droplet landing position, and not only the deviation distance but also the deviation direction. Can also be included. For example, the displacement amount can be expressed as a numerical value in each of the X direction and the Y direction. Alternatively, it can be shown as a vector.
また、ずれ量と、ヘッドのノズル面と被吐出面との距離とより、ヘッドのノズル面における設計上の液滴の吐出される方向と実際の液滴の吐出される方向との違いを、角度として求めることもできる。 In addition, the difference between the designed droplet ejection direction and the actual droplet ejection direction on the nozzle surface of the head, based on the amount of deviation and the distance between the nozzle surface of the head and the ejection surface, It can also be obtained as an angle.
評価用インク２は、乾燥後に残渣を残さない液体を用い、例えば、純水、アルコール水溶液、混合有機溶剤など、液体の中に固形分が溶け込んでいない、又は固形分が分散していない液体を用いることができる。通常、ヘッドは複雑なインク流路構造を持つため、染料や顔料、樹脂成分などが残渣として残っていた場合、それらを完全に洗浄除去することは実質不可能である。評価用インク２が乾燥後に残渣を残さない液体であるために、着弾ずれ量計測を行っても、乾燥を行うことのみでヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがない。そのために、残渣に起因して発生するノズル詰まりや、極微量の不純物混入による産業用途での製品品質の劣化を防止することができる。
The
本実施の形態において評価用インク２は、実際に使用するインク（実使用インク）に合わせて粘度を１６．７ｃＰに調整したジエチレングリコール水溶液であり、蒸留水２０体積％とジエチレングリコール８０体積％で混合した液を用いる。評価用インク２の粘度は実使用インクに合わせることが重要であり、水−ジエチレングリコール系溶液で１ｃＰ〜３６ｃＰ程度の評価用インクを作成することができるため、ヘッドのアプリケーション別に使い分けることが望ましい。
In this embodiment, the
また、ヘッドの内部に気泡が残留していると、着弾ずれ量計測時に吐出方向ばらつきの増大や不吐出の原因になり、本来のヘッド特性の検査を行うことができない場合がある。そのため、評価用インクは残留した気泡が溶け込みやすくなるように、溶存空気が５ｐｐｍ以下になるように脱気を行う。さらに、インク充填の後はヘッドの内部に残留した気泡がインク中に溶け込んだ後に吐出を行うことが適当であるため、ヘッド内部にインクを充填した後３０分以上経過してから着弾ずれ量の計測を行うのが適当である。 In addition, if bubbles remain in the head, it may cause an increase in ejection direction variation and non-ejection when measuring the amount of landing deviation, and the original head characteristics may not be inspected. Therefore, the evaluation ink is degassed so that the dissolved air is 5 ppm or less so that the remaining bubbles are easily dissolved. Further, after the ink is filled, it is appropriate to discharge after bubbles remaining inside the head are dissolved in the ink. Therefore, after the ink is filled into the head, the amount of landing deviation is 30 minutes or more. It is appropriate to take measurements.
記録用基板６は、表面の被吐出面が評価用インク２との相互作用により痕跡を残す物質で構成された基板を用いる。ここで相互作用とは、化学反応のみならず物理反応なども含めた、評価用インク２と被吐出面を構成する物質との反応を指している。例えば、溶解反応、発色反応、衝突の衝撃による粉体の四散などである。
As the
本実施の形態において記録用基板６は、１００ｍｍ角のガラス基板上にポリビニルアルコール層が設けられた基板を用いる。これは、ガラス基板にポリビニルアルコール１０重量％水溶液をスピンコートにて塗布した後に、５０℃のオーブンにて１０分間の乾燥を行って作製される。作製されたポリビニルアルコール層の厚さは約２μｍであり、ポリビニルアルコール層の表面が被吐出面となる。ポリビニルアルコールは水に易溶である。
In this embodiment, the
ヘッド１は、複数個のノズルが図１で左右方向に一列となるように設置される。また、ヘッド１のノズル面から記録用基板６の被吐出面までの距離は０．５ｍｍとする。これは、実際にヘッド１を産業用途又は民生用途で使用する場合のヘッドのノズル面から基板までの距離とほぼ同じに設定するためである。また、計測時は液滴吐出速度を９．０ｍ／ｓ（液滴がヘッド１のノズル面から吐出されて０．５ｍｍの距離を飛翔する間の平均速度）に設定する。これは、実際にヘッド１を産業用途又は民生用途で使用する場合の代表的な液滴吐出速度と同じに設定するためである。
The
ステージ７はヘッド１のノズル列方向と直交方向に等速移動が可能である。そこで、ヘッド１の液滴吐出周波数を１Ｈｚ、ステージ７のノズル列方向と直交方向の移動速度を０．３ｍｍ／ｓに設定し、ステージ７をノズル列方向と直交方向に移動させながら、記録用基板６の被吐出面に各ノズル３００滴の液滴を吐出して計測用サンプルを作成する。液滴が被吐出面に着弾して、液滴と被吐出面を構成する物質とが相互作用することで、被吐出面の着弾位置に着弾痕跡を形成する。これにより、記録用基板６の被吐出面には各ノズルについてステージ送り方向０．３ｍｍピッチで３００滴の液滴の着弾痕跡ができる。
The
液滴の着弾痕跡は、吐出体積が１〜１０ｐＬのときにφ約２０〜５０μｍ程度である。また、吐出体積が１０ｐＬ程度の一般的なインクジェットヘッドでは、最大１５μｍ程度の着弾ずれを生じる。ここで、カメラ１０は、視野サイズが約０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍであり、設計上の液滴の着弾位置が視野の中心となるように移動する。液滴の着弾痕跡の大きさと、着弾ずれ量の合計がカメラの視野サイズより小さいため、カメラ視野内に液滴の着弾痕跡を発見することができる。カメラ１０は１ノズル当り３００滴の着弾痕跡を順次撮像し、撮影された画像とカメラ位置座標が情報処理装置１３に送られる。
The droplet landing trace is about φ20 to 50 μm when the discharge volume is 1 to 10 pL. Further, in a general ink jet head having a discharge volume of about 10 pL, landing deviation of about 15 μm at maximum occurs. Here, the
次に、ジエチレングリコール水溶液のインクをポリビニルアルコール層の被吐出面に吐出して生じる着弾痕跡について説明する。図２は液滴が被吐出面に着弾してから乾燥するまでの様子を示す断面図である。以下、図に基づいて説明する。 Next, landing marks generated by discharging an ink of diethylene glycol aqueous solution onto the discharge surface of the polyvinyl alcohol layer will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state from when a droplet has landed on a surface to be ejected until drying. Hereinafter, a description will be given based on the drawings.
図２（ａ）は、記録用基板６の被吐出面に着弾した直後の液滴２３の様子を示す図である。被吐出面に着弾した液滴２３は、接触角がインクと被吐出面との関係で定まるある一定の角度となるまで、等方的に均一に被吐出面上を濡れ広がる。濡れ広がると同時に、図２（ｂ）に示すように、塗布されているポリビニルアルコール層２１が液滴２３であるジエチレングリコール水溶液に溶解して行く。ポリビニルアルコールは水への溶解度が高いため、比較的高速に溶解は進む。次いで、図２（ｃ）に示すように、被吐出面で濡れ拡がった液滴２３は、着弾液滴の濡れ拡がり領域が変化することなく（液体乾燥のピン止め効果）、乾燥を始め、溶媒成分である水及びジエチレングリコールが蒸発して着弾液滴の体積が減少し始める。さらに乾燥が進むと、図２（ｄ）に示すように、液滴最外周領域２４に溶質であるポリビニルアルコール２２が集まり、他の領域よりも約４μｍ程度高い輪染み（いわゆるコーヒーリング）を形成して、吐出液滴の着弾痕跡を恒久的に残す。
FIG. 2A is a diagram illustrating a state of the
輪染みが生じる原因は、液滴の乾燥において、液滴の単位表面積当りに割り当てられる開放空間の違いのために、液滴２３の最外周領域２４での溶媒の乾燥がその他の領域よりも著しく速い上に、液滴２３内部での液体の対流の速度が溶質の拡散速度より速いためである。液滴の最外周領域２４の溶媒の乾燥が速いため、それを補うように液滴２３内部で液体の対流が発生して、溶媒２２は液滴の中心領域から最外周領域２４へと流れる。その流れと共に溶質２２は液滴の最外周領域２４へと移動するが、液滴の最外周領域２４では溶媒の蒸発が速いため、溶質濃度が上昇する。最外周領域２４で溶質濃度が上がれば、中心領域と濃度差が発生するため、溶質は濃度の低い中心領域へと拡散して行く。しかし、液体の対流の速度は溶質の拡散速度より速いため、液滴の中心領域と最外周領域２４とでの溶質の濃度差が解消されず、結果として多量の溶質が最外周領域２４に残存して、輪染みが形成される。例えば、本実施例では液滴内の対流に乗って移動する溶質の移動度はおよそ数ｍｍ／秒〜分であるのに対して、溶質の濃度勾配による拡散にかかる移動度は数ｍｍ／時間である。
The cause of the ring stain is that the drying of the solvent in the outermost
次に、輪染みの検出による着弾位置算出方法について説明する。輪染みの箇所では他の領域よりも約４μｍ程度高くなっているため、リング照明１１で照射することで輪染みの箇所がリング状の反射光を発する。これをカメラ１０で観測することで、図３に示すようなリング状の明るい箇所（以下、リング状像と呼ぶ）のある画像が得られる。画像は情報処理装置１３に送られ、情報処理装置１３は得られた画像より中心位置の算出を行い、カメラ位置座標情報と勘案して着弾位置座標を算出する。
Next, a landing position calculation method based on detection of ring stain will be described. Since the ring-stained portion is approximately 4 μm higher than the other regions, the ring-stained portion emits ring-shaped reflected light when irradiated with the
リング状像のある画像より中心位置の算出を行う方法としては、２値化処理にて明るい箇所の形状を求めた後に、その形状の重心位置を算出する方法がある。ある形状の画像について重心位置を求める方法は一般的であるため省略する。 As a method of calculating the center position from an image having a ring-shaped image, there is a method of calculating the center of gravity of the shape after obtaining the shape of a bright spot by binarization processing. Since a method for obtaining the position of the center of gravity for an image having a certain shape is common, it is omitted.
あるいは、リング状像は円形状に非常に良くフィットしており、リング状像の真円度は１μｍ以下であるため、リング状像を円近似してその円形状の中心を中心位置とすることも可能である。 Alternatively, the ring-shaped image fits very well into a circular shape, and the roundness of the ring-shaped image is 1 μm or less, so the ring-shaped image is approximated by a circle and the center of the circular shape is the center position. Is also possible.
このように、光学的な検出を行うことで、着弾痕跡を汚損することなく、高速に着弾ずれ量の計測を行うことができる。 Thus, by performing optical detection, it is possible to measure the amount of landing deviation at high speed without fouling the landing trace.
着弾位置座標と設計上の液滴の着弾位置との違いが着弾ずれ量である。各ノズル３００滴の着弾痕跡について着弾ずれ量を求めることにより、各ノズル毎の着弾ずれ量の分布やノズルの違いによる着弾ずれ量の違いなどが求まる。 The difference between the landing position coordinates and the designed droplet landing position is the landing deviation amount. By determining the landing deviation amount for the landing traces of 300 droplets of each nozzle, the distribution of the landing deviation amount for each nozzle, the difference in the landing deviation amount due to the difference in nozzles, and the like can be obtained.
なお、本装置による着弾ずれ量計測においては、被吐出面の溶質の乾燥後の形状変化再現性の点から、着弾液滴の乾燥過程は常に同じ条件であることが好ましく、例えば温湿度制御されたクリーンルーム環境（恒温恒湿環境）温度２３℃±１℃及び相対湿度６０％±５％環境で一定時間（例えば、３０分放置）の自然乾燥を行う方法がとられる。さらに好ましくは、輪染み（コーヒーリング）は着弾液滴を速く乾燥させることでより顕著に発現すること、及び、工程の高効率化の観点から、減圧下（例えば、１０ｋＰａ環境）で溶媒乾燥を行うことや高温（例えば、８０℃）で溶媒乾燥を行うことが望ましい。 In the landing deviation measurement by this apparatus, it is preferable that the drying process of the landing droplet is always under the same conditions from the viewpoint of reproducibility of the shape change after drying of the solute on the surface to be discharged. A clean room environment (constant temperature and humidity environment) is naturally dried for a certain period of time (for example, left for 30 minutes) at a temperature of 23 ° C. ± 1 ° C. and a relative humidity of 60% ± 5%. More preferably, the ring stain (coffee ring) is more remarkably expressed by quickly drying the landing droplets, and from the viewpoint of increasing the efficiency of the process, the solvent drying is performed under reduced pressure (for example, 10 kPa environment). It is desirable to carry out or to dry the solvent at a high temperature (for example, 80 ° C.).
以上で着弾ずれ量の計測方法の説明を終える。 This is the end of the description of the method for measuring the amount of landing deviation.
本実施の形態においては、記録用基板の利用効率を高める設定条件で計測を行っているが、より実使用に近い環境で計測することも可能である。例えば、ヘッド１のノズル面から記録用基板６の被吐出面までの距離を１．０ｍｍ以上に設定し、ステージ移動速度を実使用時と同等又はそれ以上の高速、例えば３００ｍｍ／ｓに設定し、ヘッド１の吐出周波数を実使用時に準じたもの、例えば３ｋＨｚに設定すれば、ヘッドと基板との間での気流の影響をも含めた、実使用に近い条件でインクジェットヘッドの着弾ずれ量の計測を行うこともできる。
In the present embodiment, the measurement is performed under setting conditions that increase the utilization efficiency of the recording substrate, but it is also possible to perform measurement in an environment closer to actual use. For example, the distance from the nozzle surface of the
また、より厳しい条件での計測として、着弾ずれ量計測時に吐出速度を例えば４．０ｍ／ｓ程度の低速に設定して計測することも可能である。吐出速度を実使用時よりも低速に設定して計測することで、ノズル周辺にキズ等があり吐出方向がばらつく場合に、吐出速度が速い場合よりもずれ量が大きく現れるため、より厳しい条件で各ノズルからの吐出液滴の着弾位置ずれ量を計測することが可能である。特に産業用途においては、経時変化によって実使用インクの粘度が上がってしまい、それによって吐出速度が遅くなって行くこともあるため、吐出速度が低速化したときの着弾ずれ量の確認は重要となる。 Further, as a measurement under more severe conditions, it is possible to set the discharge speed to a low speed of, for example, about 4.0 m / s when measuring the amount of landing deviation. By setting the discharge speed to a lower speed than when actually used and measuring it, if there are scratches around the nozzle and the discharge direction varies, the amount of deviation will appear larger than when the discharge speed is high. It is possible to measure the landing position deviation amount of the discharged droplets from each nozzle. Especially in industrial applications, it is important to check the amount of landing deviation when the discharge speed decreases because the viscosity of the actual ink increases due to changes over time and the discharge speed may decrease accordingly. .
本発明においては、乾燥後に残渣を残さない液体を着弾ずれ量計測用の評価用インクとして利用しているが、評価用インクと実使用インクとの検査データ換算テーブルを予め持っておき、評価用インクを用いて吐出特性などの測定を行うことで、着弾ずれ量計測用の評価用インクを利用して実使用時のインク吐出特性を求めることも可能である。これにより、インク吐出特性の検査後についてもヘッド内部に残渣が残る恐れがなく、また、インク吐出特性の検査と着弾ずれ量の計測を連続して行うことも可能となる。 In the present invention, the liquid that does not leave a residue after drying is used as the evaluation ink for measuring the landing deviation amount. However, an inspection data conversion table for the evaluation ink and the actual use ink is prepared in advance, By measuring the ejection characteristics using ink, it is also possible to obtain the ink ejection characteristics during actual use using the evaluation ink for measuring the landing deviation amount. As a result, there is no possibility that a residue will remain in the head even after the inspection of the ink ejection characteristics, and it is also possible to continuously perform the inspection of the ink ejection characteristics and the measurement of the landing deviation amount.
さらには、評価用インクには、実使用インクの主溶媒又は混合溶媒を用いることが望ましい。これは、評価用インクが実使用インクの主溶媒又は混合溶媒であれば、仮にヘッド乾燥が不十分であっても、後に実使用インクを充填したときに実使用インクの変質等を起こすことがなくなるためである。これにより、測定工程から実使用まで安全にヘッドを保守することができるようになり、インクジェット技術を利用した生産工程において工程歩留り低下やヘッドの短寿命化をより一層防ぐことが可能となる。 Furthermore, it is desirable to use the main solvent or mixed solvent of the actually used ink as the evaluation ink. This is because if the evaluation ink is the main solvent or mixed solvent of the actually used ink, even if the head drying is insufficient, the actually used ink may be altered later when it is filled with the actually used ink. This is because it disappears. As a result, the head can be safely maintained from the measurement process to actual use, and it is possible to further prevent the process yield from being reduced and the head from being shortened in the production process using the ink jet technology.
また、評価用インクとして一成分の液体を用いれば、インクが大気に開放されている箇所であるノズルメニスカスにてインクの乾燥が生じても、評価用インクの物性は全く変化しないため、常に安定した状態で検査を行うことが可能となる。例えば、二成分の液体で構成されたインクの場合、それぞれの成分の蒸発速度の違いによって、インクが大気に開放されている箇所であるノズルメニスカスでは蒸発速度の速い成分がより多く蒸発してしまい、その結果、ノズルメニスカスでインクの成分の比率が変化してしまう恐れがある。インクの成分の比率がノズルメニスカスで変化すると、液の表面張力や粘度が変化してしまうため、液滴速度や吐出される液滴量が変化して、着弾ずれ量が本来の値と変化する可能性がある。評価用インクとして一成分の液体を用いれば、このような危険性を防ぐことが可能となる。 In addition, if a one-component liquid is used as the evaluation ink, the physical properties of the evaluation ink do not change at all even when the ink is dried at the nozzle meniscus, which is a place where the ink is open to the atmosphere. Inspection can be performed in the state. For example, in the case of ink composed of two component liquids, due to the difference in the evaporation speed of each component, more components with a high evaporation speed are evaporated at the nozzle meniscus where the ink is open to the atmosphere. As a result, the ratio of ink components may change at the nozzle meniscus. If the ratio of ink components changes at the nozzle meniscus, the surface tension and viscosity of the liquid change, so the droplet speed and the amount of ejected droplets change, and the landing deviation changes from the original value. there is a possibility. If a one-component liquid is used as the evaluation ink, such a risk can be prevented.
さらに、評価用インクとして水を用いることが可能である。評価用インクとして水を用いることにより、その他の液体を用いる場合よりも安価で、かつ安全に評価を行えることができるようになる。また、水は一成分の液体であるため、ノズルメニスカスでインクの乾燥が起きることによる誤差の発生を防ぐことが可能となる。その上、雰囲気の水分量（湿度）についても容易に高精度で測定して制御することが可能であるため、液滴の乾燥を任意に制御することが可能となり、非常に安定した計測を行うことが可能となる。 Further, water can be used as the evaluation ink. By using water as the evaluation ink, evaluation can be performed safely and cheaper than when other liquids are used. Further, since water is a one-component liquid, it is possible to prevent an error from occurring due to ink drying at the nozzle meniscus. In addition, the moisture content (humidity) of the atmosphere can be easily measured and controlled with high accuracy, so that the drying of the droplets can be arbitrarily controlled, and extremely stable measurement is performed. It becomes possible.
本実施の形態において、被吐出面には、ポリビニルアルコールのほかに有色の水溶性染料を用いることも可能である。有色の水溶性染料を用いた場合も液滴最外周領域に溶質が集まるため、ポリビニルアルコールを用いた場合と同様のリング状の着弾痕跡が残る。記録用基板６上に一様に染色されているバックグラウンドに対して、インク着弾箇所の液滴最外周領域は染料成分が濃化して光の吸収が大きい領域となり、液滴着弾箇所の中心領域は染料成分がほとんどなくなって光の吸収が小さい領域となるため、光学的に明瞭な差異が発生する。
In the present embodiment, it is also possible to use a colored water-soluble dye in addition to polyvinyl alcohol on the surface to be ejected. Even when a colored water-soluble dye is used, the solute collects in the outermost peripheral region of the droplet, so that a ring-shaped landing trace similar to the case where polyvinyl alcohol is used remains. With respect to the background that is uniformly dyed on the
さらに、染料のみを記録用基板に塗布することが困難な場合は、染料をポリビニルアルコール等の水溶性物質に混合して塗布することが好ましい。この場合、染料の濃化による光学特性変化と形状変化による光学特性変化が同時に発現するため、光学的検出をより容易に安定的に行える。 Further, when it is difficult to apply only the dye to the recording substrate, the dye is preferably mixed with a water-soluble substance such as polyvinyl alcohol. In this case, since the optical characteristic change due to the concentration of the dye and the optical characteristic change due to the shape change appear simultaneously, the optical detection can be performed more easily and stably.
なお、本実施の形態による着弾ずれ量の計測においては、実際の液滴の着弾位置と設計上の液滴の着弾位置との違いを求めているが、ノズル間の相対的な着弾位置のずれを求めることも可能である。例えば、１番目のノズルを基準とし、２番目以降のノズルと１番目のノズルとの位置関係について、設計上の値と着弾痕跡から得られる値との違いをずれ量とすることができる。あるいは、一列に並んだ全ノズルの着弾痕跡を直線近似して、近似直線上にノズル間隔と同じ間隔でノズルの数と同じだけの点を考え、その各点と各着弾痕跡との間の距離をずれ量とすることができる。 In the landing deviation measurement according to the present embodiment, the difference between the actual droplet landing position and the designed droplet landing position is obtained, but the relative landing position deviation between the nozzles is calculated. Is also possible. For example, with respect to the positional relationship between the second and subsequent nozzles and the first nozzle with reference to the first nozzle, the difference between the design value and the value obtained from the landing trace can be used as the deviation amount. Or, the landing traces of all the nozzles arranged in a line are linearly approximated, and the points on the approximate line are the same as the number of nozzles at the same interval as the nozzle interval, and the distance between each point and each landing trace Can be the amount of deviation.
次に、ヘッド洗浄乾燥装置について説明する。図４はヘッド洗浄乾燥装置を示した図である。ヘッド１はヘッド保持手段１１に固定されており、ヘッド１のノズル面は流入口を備えた着脱可能なキャップ３５により覆われている。ヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口は、チューブを介して洗浄液３２を溜めた洗浄液タンク３３、及び乾燥用気体の供給源３４がつながっており、洗浄液３２又は乾燥用気体をヘッド１及び／又はキャップ３５に供給することができる。ヘッド１のインク排出口はチューブを介して廃液タンク３６へとつながっている。廃液タンク３６はパイプを通じてさらに、廃液タンク３６内部の気体を外部に排出する排気ポンプ３７につながっている。排気ポンプ３７を動作させることで、廃液タンク３６内部を負圧にすることができ、それにより、ヘッド１のインク排出口から液及び／又は気体を排出することができる。ヘッド１より排出された液は廃液タンク３６に溜められ、ヘッド１より排出された気体は排気ポンプ３７より外部に排出される。なお、ヘッド洗浄乾燥装置は、ヘッド着弾ずれ量計測装置に組み入れることも可能である。
Next, the head cleaning / drying apparatus will be described. FIG. 4 is a view showing a head cleaning / drying apparatus. The
洗浄液は乾燥後に残渣を残さない液であり、かつ、インクを溶解する液であり、また、インクジェットヘッド内部の乾燥時の温度において、洗浄液の蒸気圧がインクの蒸気圧よりも高い液体を用いる。例えば、インクとして水溶液を用いた際には、アルコールや、水を可溶する有機溶剤などを用いることができる。 The cleaning liquid is a liquid that does not leave a residue after drying, and is a liquid that dissolves the ink. In addition, a liquid whose vapor pressure of the cleaning liquid is higher than the vapor pressure of the ink at the drying temperature inside the inkjet head is used. For example, when an aqueous solution is used as the ink, an alcohol or an organic solvent that can dissolve water can be used.
洗浄液が乾燥後に残渣を残さない液体であるために、ヘッド内部の洗浄を行っても、乾燥を行うことのみでヘッドを含むインク流路に染料や顔料、樹脂成分等の不純物が残留することがない。そのために、残渣に起因して発生するノズル詰まりや、極微量の不純物混入による産業用途での製品品質の劣化を防止することができる。 Since the cleaning liquid is a liquid that does not leave a residue after drying, impurities such as dyes, pigments, and resin components may remain in the ink flow path including the head only by performing the cleaning even if the inside of the head is cleaned. Absent. For this reason, it is possible to prevent nozzle clogging caused by the residue and deterioration of product quality in industrial applications due to mixing of trace amounts of impurities.
また、洗浄液がインクを溶解するため、洗浄によりヘッド内部に残存するインクは洗浄液に溶けて行き、ヘッド内部にインクは残存しなくなる。 Further, since the cleaning liquid dissolves the ink, the ink remaining in the head by the cleaning dissolves in the cleaning liquid, and the ink does not remain in the head.
さらに、ヘッド内部の乾燥時の温度において、洗浄液はインクよりも蒸気圧が高いために、洗浄液の方がインクよりも蒸発速度が速くなり、洗浄液で洗浄したヘッドは洗浄液で洗浄していないヘッドよりも短時間で内部の乾燥が終わる。 Furthermore, since the cleaning liquid has a higher vapor pressure than the ink at the drying temperature inside the head, the cleaning liquid has a higher evaporation rate than the ink, and the head cleaned with the cleaning liquid is more than the head not cleaned with the cleaning liquid. The drying of the inside is completed in a short time.
また、洗浄液に純水を用いる。洗浄液として純水を用いることにより、その他の液体を用いる場合よりも洗浄工程を安価かつ安全に行うことができるようになる。すなわち、洗浄液として有機溶剤を用いる際には有機ドラフトなどの対策が必要となるが、洗浄液が純水であれば特別な装置を必要としない。また、ヘッドを加熱して乾燥する場合には、洗浄液として有機溶剤を用いる際には装置に防爆対策を施す必要がある。さらに、純水は容易かつ安価に高純度品を入手可能であるため、容易かつ安価にヘッド内部を高清浄に洗浄することができる。さらに、洗浄液として純水を用いると、洗浄液のリサイクル性が良いため、廃棄物の環境負荷を小さくすることができるという効果がある。 Also, pure water is used as the cleaning liquid. By using pure water as the cleaning liquid, the cleaning process can be performed cheaper and more safely than when other liquids are used. That is, when an organic solvent is used as the cleaning liquid, measures such as an organic draft are required, but no special apparatus is required if the cleaning liquid is pure water. Further, when the head is heated and dried, it is necessary to take an explosion-proof measure on the apparatus when using an organic solvent as the cleaning liquid. Furthermore, since pure water is easily and inexpensively available as a high-purity product, the inside of the head can be easily and inexpensively cleaned with high purity. Furthermore, when pure water is used as the cleaning liquid, the recyclability of the cleaning liquid is good, so that there is an effect that the environmental load of waste can be reduced.
なお、評価用インクの種類によっては、着弾ずれ量計測後に洗浄工程を省略することも可能である。洗浄工程を省略することで、着弾ずれ量計測からヘッド洗浄乾燥が完了するまでの工程が少なくでき、着弾ずれ量計測から乾燥完了までに要する時間を短くすることができる。 Depending on the type of ink for evaluation, the cleaning step can be omitted after the landing deviation amount is measured. By omitting the cleaning step, it is possible to reduce the number of steps from the landing deviation measurement to the completion of head cleaning and drying, and the time required from the landing deviation measurement to the completion of drying can be shortened.
乾燥用気体は洗浄液が蒸発可能な気体であり、例えばドライ窒素やドライ空気を用いることが可能である。 The drying gas is a gas capable of evaporating the cleaning liquid, and for example, dry nitrogen or dry air can be used.
次にヘッドの洗浄乾燥工程について説明する。ヘッドの洗浄工程では、まずヘッド１をキャップ３５で覆い、次いでヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口よりヘッド１の内部に洗浄液を導入する。キャップ３５よりヘッド１には導入される洗浄液は、ヘッド１のノズル孔よりヘッド１の内部に導入される。洗浄液は、ヘッド１内部に存在するインクを押し出し、気泡などと共にヘッド１のインク排出口より排出され、廃液タンクに溜められる。続いてのヘッド乾燥工程では、ヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口よりヘッド内部に乾燥用気体を導入する。これにより、ヘッド内部に残る液は押し出されヘッド１のインク排出口より排出される。さらに乾燥用気体を導入することで、ヘッド１の内部に残る液は乾燥用気体中に蒸発して行き、ヘッド１の内部の乾燥が行われる。
Next, the head cleaning and drying process will be described. In the head cleaning process, the
本実施の形態では、評価用インク２として水とジエチレングリコールの混合溶液を用いているため、洗浄液はジエチレングリコール水溶液と任意の割合で混合できる洗浄液が望ましい。そこで、本実施の形態では純水を用いる。ヘッド及びインク流路の体積のおよそ１０００倍の体積量の洗浄液を用いて洗浄を行う。本実施の形態ではヘッドとインク流路の合計の容量は約３ｍＬであるため、１ヘッドにつき約３Ｌの蒸留水を約１時間かけてヘッド内部及びインク流路に流す（ヘッド洗浄工程）。このとき、ヘッド内部の評価用インクの洗浄液への置換性については、洗浄液の量だけではなく、洗浄液がヘッド内部にとどまって評価用インクと混ざり合う（溶解拡散する）時間も考慮する必要がある。十分な溶解拡散には１０分以上の洗浄時間が必要で、望ましくは３０分以上、さらに望ましくは１時間以上かけて洗浄するのが良い。洗浄時間が１時間以上であれば、複雑な内部構造のヘッドであっても、評価用インクが洗浄液中に十分に溶解拡散するため、良好な洗浄を行うことができる。
In this embodiment, since a mixed solution of water and diethylene glycol is used as the
ヘッド内部を純水で洗浄した後に乾燥用気体としてドライ窒素をヘッド１のインク流入口より導入して、ヘッド１のインク排出口及びノズル孔よりヘッド内部に残る純水を排出する。その上でさらにドライ窒素を導入することにより、ヘッド１の内部に残る純水をドライ窒素中に蒸発させて、ヘッド乾燥工程は終了する。
After the inside of the head is washed with pure water, dry nitrogen is introduced as a drying gas from the ink inlet of the
本実施例では、安価なドライ窒素を導入して、洗浄液である水の揮発を促す方法をとったが、より安価なドライ空気を用いても良く、ヘッドの生産性が向上する。このとき、水の２３℃での蒸気圧は２．７８ｋＰａであり、十分に揮発性が高く、２３℃のドライ窒素を０．５Ｌ／分の流量で導入することにより、およそ２４時間でヘッドの乾燥工程が完了する。 In this embodiment, a method of introducing inexpensive dry nitrogen and promoting the volatilization of water as a cleaning liquid is employed. However, cheaper dry air may be used, and the head productivity is improved. At this time, the vapor pressure of water at 23 ° C. is 2.78 kPa, which is sufficiently volatile, and by introducing dry nitrogen at 23 ° C. at a flow rate of 0.5 L / min, the head pressure is approximately 24 hours. The drying process is complete.
また、２３℃での蒸気圧が０．０１ｋＰａ以上の洗浄液であれば、乾燥用気体を用いたヘッド乾燥工程が可能であるが、洗浄液として蒸気圧が評価用インクよりも高い液を用いることで、ヘッド乾燥時間を短くすることができる。本実施の形態においては、例えば洗浄液としてエチルアルコール（蒸気圧７．０ｋＰａ）やジエチルエーテル（蒸気圧６５ｋＰａ）を用いることが可能である。 In addition, if the cleaning liquid has a vapor pressure at 23 ° C. of 0.01 kPa or more, a head drying process using a drying gas is possible, but a liquid having a higher vapor pressure than the evaluation ink can be used as the cleaning liquid. The head drying time can be shortened. In the present embodiment, for example, ethyl alcohol (vapor pressure 7.0 kPa) or diethyl ether (vapor pressure 65 kPa) can be used as the cleaning liquid.
さらに、ヘッド乾燥工程で導入する乾燥用気体の温度を加熱することで、ヘッド乾燥時間を短縮することが可能である。例えば、５０℃に加熱したドライ窒素を用いると、５０℃における純水の蒸気圧は２３℃における蒸気圧の約５倍であるため、ヘッド内部に残る純水がドライ窒素に蒸発していく速度が非常に速くなり、複雑な構造を持つヘッドであっても乾燥時間は２３℃での乾燥に比べて半分以下となる。 Furthermore, the head drying time can be shortened by heating the temperature of the drying gas introduced in the head drying step. For example, when dry nitrogen heated to 50 ° C. is used, the vapor pressure of pure water at 50 ° C. is about five times the vapor pressure at 23 ° C., so the speed at which pure water remaining inside the head evaporates into dry nitrogen. However, even with a head having a complicated structure, the drying time is less than half that of drying at 23 ° C.
有色インク又は固形分含有インクを用いて着弾ずれを計測する、従来の装置及び計測方法では、計測後にインクをそのまま残して実使用まで保管すると、インクに含まれる固形成分や分散樹脂成分が凝集してコンタミとなって、ヘッドのノズル詰まりを起こす恐れがあった。特に、産業用インクは非常に不安定で（早期の粘度変化、固形成分の凝集によるインク物性変化）、インクの寿命自体が非常に短いため、インクをヘッド内に残して保管するのは困難である。 In conventional devices and measuring methods that measure landing deviation using colored ink or solid content-containing ink, if the ink is left as it is after measurement and stored until actual use, the solid component and dispersed resin component contained in the ink aggregate. This could cause contamination of the nozzles of the head. In particular, industrial ink is very unstable (early viscosity change, ink physical property change due to aggregation of solid components) and the ink life itself is very short, so it is difficult to leave the ink in the head and store it. is there.
そのため、計測後にヘッドを洗浄して乾燥させて保管する必要があるが、通常、ヘッドは複雑なインク流路構造を持つため、染料や顔料、樹脂成分を完全に洗浄除去することは実質不可能である。その結果、ヘッド内には着弾ずれの計測で用いたインクの残渣（いわゆる非揮発成分、固形成分）が残り、それが原因でノズル詰まりが発生するだけでなく、極微量の不純物混入により性能が大きく影響される産業用途では製品品質への影響が顕著となる。 Therefore, it is necessary to wash the head after measurement, dry it, and store it. However, since the head usually has a complicated ink flow path structure, it is practically impossible to completely remove dyes, pigments and resin components. It is. As a result, the ink residue (so-called non-volatile components and solid components) used in the measurement of landing deviation remains in the head, which causes not only nozzle clogging but also performance due to extremely small amounts of impurities. In industrial applications that are greatly affected, the impact on product quality is significant.
上記のように、本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置、及び、ヘッド洗浄乾燥装置を用いると、製造されたヘッドについて、評価用インクを用いた着弾ずれ量計測を行い、気体導入によるヘッド乾燥工程を行うことで、実使用において安定した品質が実現可能な着弾ずれ量計測を行うことができる。 As described above, when the head landing deviation measuring device and the head cleaning / drying apparatus of the present invention are used, the landing deviation measurement using the evaluation ink is performed on the manufactured head, and the head drying step by introducing gas is performed. By performing the above, it is possible to measure the amount of landing deviation that can realize stable quality in actual use.
なお、ステージ７はＸＹの２軸のステージであったが、これに限定されるものではなく、１軸のステージや多軸のステージが利用可能である。
The
次に、本発明のヘッド良否判定装置について説明する。本実施の形態の装置構成は、第１の実施の形態におけるヘッド着弾ずれ量計測装置とヘッド洗浄乾燥装置とが一体となったものであり、ほぼ同じ装置構成であるため、同一箇所については説明を省略する。本実施の形態において、第１の実施の形態におけるヘッド着弾ずれ量計測装置の全体制御装置は、画像処理装置１３と接続されており、全体制御装置は画像処理装置１３より計測ヘッドの全ノズルの着弾ずれ量を得る。全体制御装置は着弾ずれ量よりヘッドの合否を判断して、その結果を元にヘッドの良否を判断する。また、ヘッド洗浄乾燥装置は、キャップ３５の流入口より洗浄液以外にインクをも流入可能な構成となっている。
Next, the head quality determination device of the present invention will be described. The apparatus configuration of the present embodiment is a unit in which the head landing deviation measuring device and the head cleaning / drying apparatus in the first embodiment are integrated, and since they have almost the same apparatus configuration, the same portions will be described. Is omitted. In the present embodiment, the overall control device of the head landing deviation measuring device in the first embodiment is connected to the
次に、本装置のヘッドの良否判定方法について述べる。手順を図５に示す。 Next, a method for determining the quality of the head of this apparatus will be described. The procedure is shown in FIG.
ヘッドの良否を判定するために、まずヘッド着弾ずれ量計測装置を用いて着弾ずれ量を計測する。この結果に基づいて、ヘッドの合否判定を行う。ヘッドの合否判定は、例えば着弾ずれ量を各ノズルについて３００回繰り返して計測し、すべてのノズルについて着弾ずれ量の絶対値が最大で５μｍ以下（吐出角度で表現すれば、０．５７３°以下）であればそのヘッドは合格であるとし、それを越えるノズルが１つでも存在するヘッドは不合格であるとして行う。あるいは、着弾ずれ量を各ノズルについて３００回繰り返して計測し、着弾ずれ量の絶対値が２０μｍ以下であり、各ノズル間の相対的なずれ量が５μｍ以下であればそのヘッドは合格であるとし、それ以外であれば不合格であるとして行う。 In order to determine the quality of the head, first, the landing deviation amount is measured using a head landing deviation amount measuring device. Based on this result, the pass / fail judgment of the head is performed. For example, the pass / fail judgment of the head is performed by repeatedly measuring the landing deviation amount 300 times for each nozzle, and the absolute value of the landing deviation amount is 5 μm or less at maximum for all nozzles (0.573 ° or less in terms of ejection angle). If so, it is determined that the head is acceptable, and a head that has at least one nozzle exceeding it is regarded as unacceptable. Alternatively, the landing deviation amount is measured 300 times for each nozzle, and if the absolute value of the landing deviation amount is 20 μm or less and the relative deviation amount between the nozzles is 5 μm or less, the head is passed. Otherwise, it is judged as rejected.
ところが、前記のヘッド合否判定ではヘッド内に気泡が入り込んでいるときなど、一時的な原因による不良であっても不合格と判断されてしまう。しかし、本実施の形態のヘッド着弾ずれ量計測装置を用いたヘッドの検査（合否判定）にて、不合格と判断されたヘッドのうち、不良原因がノズル孔の形状異常又はノズル孔周辺の傷といった致命的な不良であるヘッドは約２０％にすぎず、残りの約８０％のヘッドはヘッド内部に存在する塵埃や気泡といった一時的な要因で生じたヘッド異常吐出により不合格と判断されたヘッドである。 However, in the above-mentioned head pass / fail determination, even if a defect due to a temporary cause occurs, such as when air bubbles enter the head, it is determined to be unacceptable. However, among the heads that are judged to be unacceptable in the head inspection (pass / fail judgment) using the head landing deviation measuring device of the present embodiment, the cause of failure is an abnormal nozzle hole shape or damage around the nozzle holes. Only about 20% of the heads were fatal failure, and the remaining about 80% of the heads were judged to be unacceptable due to abnormal head ejection caused by temporary factors such as dust and bubbles present inside the head. Head.
これは、ヘッドの製造工程の一部であるノズルプレートの検査工程において、厳密な基準を設けた形状検査及び傷検査を行い、合格したノズルプレートのみを使用してヘッド製造及びヘッド製造工程管理を行っているため、ノズルに起因する不良が少ないためである。したがって、本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置を用いた１回のヘッド合否判定のみで良好ヘッドと不良ヘッドとに分けてしまうと、本来のノズルに起因する着弾ずれ以外に多くの改善可能なヘッドを不良ヘッドとしてしまう危険性がある。 In the nozzle plate inspection process, which is part of the head manufacturing process, shape inspection and flaw inspection with strict standards are performed, and head manufacturing and head manufacturing process management are performed using only the nozzle plates that have passed. This is because there are few defects caused by the nozzles. Therefore, if the head is divided into a good head and a defective head by only one head pass / fail determination using the head landing deviation measuring device of the present invention, many improvement heads other than the landing deviation caused by the original nozzles can be obtained. There is a risk that the head becomes a defective head.
そこで、不合格と判定されたヘッドについて、ヘッド内部の洗浄を行い、再度ヘッドを検査する手法を行う。すなわち、ヘッドの合否判定工程で不合格と判断されたヘッドについては、不合格回数を数え、不合格回数が規定の回数以上であれば、最終的に不良ヘッドと判定する。一方、不合格回数が規定回数未満のヘッドについては、ヘッド内部の再洗浄を行った後に、再度ヘッドの合否判定を行う。ヘッドの合否判定にて合格となったヘッドは最終的に良好ヘッドであると判定する。以上で、本装置のヘッドの良否判定方法の説明を終える。 Therefore, a method of cleaning the inside of the head and inspecting the head again is performed for the head determined to be unacceptable. That is, for the head that is determined to be rejected in the head pass / fail determination step, the number of failures is counted, and if the number of failures is equal to or greater than the prescribed number, the head is finally determined as a defective head. On the other hand, for a head with the number of rejects less than the prescribed number, the pass / fail determination of the head is performed again after the inside of the head is re-cleaned. The head that has passed the pass / fail determination of the head is finally determined to be a good head. This is the end of the description of the head quality determination method of the apparatus.
ヘッドの再洗浄については以下の手順にて行う。まずヘッド１をキャップ３５で覆い、次いでヘッド１のインク供給口及びキャップ３５の流入口よりヘッド１の内部にインクを導入する。キャップ３５よりヘッド１には導入されるインクは、ヘッド１のノズル孔よりヘッド１の内部に導入される。導入されたインクは、ヘッド１の内部に存在するインクを押し出し、ヘッド１のインク排出口より排出される。このとき、ヘッド１の内部に存在した塵埃や気泡もインクと共にインク排出口から排出されて行く。これにより、ヘッド１の再洗浄が行われる。再洗浄が終了した後は、ヘッド１の内部にインクが充填された状態となるため、そのまま再度ヘッドの検査を行うことができる。
Follow the procedure below to re-clean the head. First, the
１０００個のヘッドについて、実施の形態１に示す条件にて着弾ずれ量の計測を行い、ヘッドの検査を各ヘッドに付き１回行ったところ、約２０％が不合格と判定された。それら不合格ヘッドについて、ヘッド内部の再洗浄を行った後に再度ヘッドの検査を行うと、１回目のヘッドの検査にて不合格と判定されたヘッド（全体の約８０％）のうち、約９５％が復活して合格となった。必要に応じて不合格判定の規定の回数をさらに大きく設定すれば、一時的な原因によるヘッドの良否判定の誤判定をさらに減らすことが可能である。
With respect to 1000 heads, the amount of landing deviation was measured under the conditions shown in
このように、本発明のヘッド良否判定装置によれば、一時的な原因によるヘッドの良否判定の誤判定を減らすことができ、ヘッドの生産歩留りが向上する。 As described above, according to the head quality determination device of the present invention, it is possible to reduce the erroneous determination of the quality determination of the head due to a temporary cause, and the head production yield is improved.
（実施の形態２）
本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置を用いた、別のアプリケーション用ヘッドの着弾ずれ量計測について説明する。本実施の形態の装置構成は、第１の実施の形態と同じであるため説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, the landing deviation amount measurement of another application head using the head landing deviation amount measuring apparatus of the present invention will be described. Since the apparatus configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
本実施の形態にて計測するヘッドは、産業用途で用いられるものであり、デバイスの作成を行うのに用いる。デバイスの作成において、用いるインクの溶媒には有機溶剤が用いられている。 The head to be measured in the present embodiment is used for industrial purposes and is used to create a device. In the production of a device, an organic solvent is used as a solvent for ink to be used.
そのため、評価用インク２は実使用インクの溶媒であって、粘度及び表面張力は実インクとほぼ等しく、エーテル系有機溶剤が７０体積％とケトン系有機溶剤が２０体積％と芳香族系有機溶剤が１０体積％の混合比で作成した混合有機溶剤を用いる。この評価用インク２が蒸発乾燥した後には、残渣が残らない。また、記録用基板６は、ポリカーボネイト樹脂基板を用いており、被吐出面はポリカーボネイト樹脂基板表面となる。ポリカーボネイト樹脂は有機溶剤により侵されやすく、相互作用によりポリカーボネイト樹脂表面に白濁やひび割れを生じる。
Therefore, the
ヘッド１のノズル面と被吐出面との間隙は０．３ｍｍであり、これは、実際にヘッド１を産業用途で使用する場合のヘッド１のノズル面と被吐出面との間隙である。また、計測時は液滴吐出速度を１２．０ｍ／ｓ（液滴がヘッド１のノズル面から吐出されて０．５ｍｍの距離を飛翔する間の平均速度）に設定する。これは、実際にヘッド１を産業用途で使用する場合の代表的な液滴吐出速度と同じに設定するためである。
The gap between the nozzle surface of the
実施の形態１と同様に、ヘッド１の液滴吐出周波数を１Ｈｚ、ステージ７のノズル列方向と直交方向の移動速度を０．３ｍｍ／ｓに設定し、ステージ７をノズル列方向と直交方向に移動させながら、記録用基板６の被吐出面に各ノズル３００滴の液滴を吐出して計測用サンプルを作成する。液滴が被吐出面に着弾して、液滴と被吐出面を構成する物質とが相互作用することで、被吐出面の着弾位置に着弾痕跡を形成する。これにより記録用基板６の被吐出面には、各ノズルについてステージ送り方向０．３ｍｍピッチで３００滴の液滴痕跡ができる。
As in the first embodiment, the droplet discharge frequency of the
液滴の着弾痕跡は、吐出体積が１〜２０ｐＬのときにφ約２０〜７０μｍ程度であり、最大１５μｍ程度の着弾ずれを生じる。カメラ１０は、視野サイズが約０．１５ｍｍ×０．１５ｍｍであり、設計上の液滴の着弾位置が視野の中心となるように移動する。そのため、カメラ視野内に液滴の着弾痕跡を発見することができる。
The droplet landing trace is about φ 20 to 70 μm when the discharge volume is 1 to 20 pL, and causes a landing deviation of about 15 μm at the maximum. The
次に、混合有機溶剤のインクをポリカーボネイト樹脂基板の被吐出面に吐出して生じる着弾痕跡について、液滴が被吐出面に着弾してから乾燥するまでの様子を示して説明する。 Next, a description will be given of the landing trace generated by discharging the mixed organic solvent ink onto the discharge target surface of the polycarbonate resin substrate, from the time the droplets land on the discharge target surface to the time of drying.
ポリカーボネイト樹脂基板の表面上に着弾した液滴は、接触角がインクと被吐出面との関係で定まるある一定の角度となるまで、等方的に均一に被吐出面上を濡れ広がる。濡れ広がると同時に、着弾液滴の有機溶剤が被吐出面のポリカーボネイト成分を溶解及び化学分解して行く。ポリカーボネイト樹脂は有機溶剤によって著しく侵されやすいため、着弾液滴で濡れている領域のポリカーボネイト樹脂表面は、急速に変質してひび割れが生じ、透明のポリカーボネイト樹脂基板の液滴が存在する箇所のみが白濁する。その後、着弾液滴が乾燥した後も、吐出液滴の着弾痕跡はポリカーボネイト樹脂基板の表面に白濁痕として恒久的な記録を残す。 The droplets that have landed on the surface of the polycarbonate resin substrate wet and spread isotropically and uniformly on the surface to be ejected until the contact angle becomes a certain angle determined by the relationship between the ink and the surface to be ejected. At the same time as wetting and spreading, the organic solvent in the landing droplets dissolves and chemically decomposes the polycarbonate component on the surface to be ejected. Polycarbonate resin is extremely susceptible to attack by organic solvents, so the surface of the polycarbonate resin wetted by landing droplets is rapidly altered and cracked, and only transparent polycarbonate substrate droplets are clouded. To do. Thereafter, even after the landing droplets are dried, the landing marks of the discharged droplets leave a permanent record as white cloudy marks on the surface of the polycarbonate resin substrate.
次に、白濁痕の検出による着弾位置算出方法について説明する。樹脂基板の表面が侵されることで生じた白濁痕は、カメラ１０と同軸のリング照明１１で照らすと、ポリカーボネイト樹脂基板の本来の表面状態とは光の反射率が全く異なって観察される。すなわち、
図６に示すように、着弾液滴が基板表面を侵した白濁痕４１の部分は粗面化されているため、落射照明の反射率が小さくなる。一方、着弾液滴が触れていない基板部分は鏡面であるため落射光をよく反射する。このため、カメラ１０で撮影した画像の中で、着弾痕跡である白濁痕４１とそれ以外の箇所ではコントラスト差が大きく現れる。得られた画像を画像処理装置１３で処理することにより、容易に液滴着弾箇所を知ることができる。すなわち、画像より白濁痕４１の中心位置の算出を行い、カメラ位置座標情報と勘案して着弾位置座標を算出する。
Next, a method for calculating the landing position by detecting the white cloud mark will be described. When the surface of the resin substrate is eroded, white turbid traces are observed with a
As shown in FIG. 6, the portion of the white
白濁痕４１を観察して得られた画像より、着弾位置座標を求める方法としては、２値化処理にて暗い箇所の形状を求めた後に、その形状の重心位置を算出する方法がある。ある形状画像の重心位置を求める方法は一般的であるため省略する。
As a method for obtaining the landing position coordinates from the image obtained by observing the clouding
あるいは、白濁痕４１は円形状に良くフィットしており、白濁痕４１の真円度は１μｍ以下であるため、白濁痕４１を円近似してその円の中心を中心位置とすることも可能である。
Alternatively, the
着弾位置座標と設計上の液滴の着弾位置との違いが着弾ずれ量である。各ノズル複数滴の着弾痕跡について着弾ずれ量を求めることにより、各ノズルの着弾ずれ量の分布やノズルの違いによる着弾ずれ量の違いなどが求まる。あるいは、実施の形態１にて開示しているように、ノズル間の相対的な着弾位置のずれを求めることも可能である。 The difference between the landing position coordinates and the designed droplet landing position is the landing deviation amount. By obtaining the landing deviation amount for the landing traces of the plurality of droplets of each nozzle, the distribution of the landing deviation amount of each nozzle, the difference in the landing deviation amount due to the difference in the nozzles, and the like can be obtained. Alternatively, as disclosed in the first embodiment, it is also possible to obtain a relative landing position shift between nozzles.
以上で着弾ずれ量の計測方法の説明を終える。 This is the end of the description of the method for measuring the amount of landing deviation.
本実施の形態の着弾痕跡は、樹脂基板の表面に形成された白濁痕であるため、実施の形態１における輪染みよりも長期保存性に優れている。また、痕跡箇所とそれ以外の箇所で光の反射率が大きく異なるため、落射照明のみで十分な検出が可能である。そのため、本実施の形態に示した計測のみを行う場合には、ヘッド着弾ずれ量計測装置において透過光照明１２を省略することも可能である。
Since the landing trace of the present embodiment is a cloudiness trace formed on the surface of the resin substrate, the long-term storage stability is superior to the ring stain in the first embodiment. Further, since the reflectance of light is greatly different between the trace portion and the other portions, sufficient detection is possible only by the epi-illumination. Therefore, when only the measurement shown in the present embodiment is performed, the transmitted
以上で実施の形態２の説明を終える。 This is the end of the description of the second embodiment.
本発明のヘッド着弾ずれ量計測装置は本実施の形態によって限定されるものではなく、本装置に搭載する評価用インク及び記録用基板の組合せは様々に適用することができる。例えば、実際に使用するインクの主溶媒、混合溶媒、あるいは洗浄乾燥性を考慮したその他の液体を評価用インクとして使用することも可能であり、それら適用する評価用インクと相互作用（化学反応を含む）を起こして光学的変化（形状変化を含む）を起こすような物質を適切に選び、記録用基板の被吐出面を作成すれば、どのような組合せであってもよい。 The head landing deviation measuring device of the present invention is not limited by the present embodiment, and various combinations of the evaluation ink and the recording substrate mounted on the device can be applied. For example, it is possible to use the main solvent, mixed solvent, or other liquid in consideration of cleaning and drying properties as the ink for evaluation, and the interaction (chemical reaction) with the evaluation ink to be applied. Any combination may be used as long as a material that causes an optical change (including a shape change) is appropriately selected and a discharge target surface of the recording substrate is created.
例えば、酢酸や蟻酸、酢酸エステル系、酢酸エーテル系の有機酸を評価用インクとして用いて、基板表面に形成された銅等の金属薄膜を被吐出面として用いると、有機酸が金属薄膜を腐食又は溶解して着弾痕跡を発現させることができるため、明瞭に着弾ずれ量を測定することが可能となる。あるいは、水系の評価用インクを用いて、硫酸銅薄膜結晶を記録用基板表面に形成して被吐出面として用いると、着弾液滴の水と被吐出面の硫酸銅が着弾領域で硫酸銅の水和物を安定に作って白色から青色へと変色し、光学特性が異なる部分を着弾痕跡として残すことができる。このように着弾痕跡として色が変化する場合、色情報により高いコントラストが得やすくなるため、色情報を含めて画像処理を行うことにより、明瞭に着弾ずれ量を測定することが可能となる。あるいは、水系の評価用インクを用いて、吸水性ポリマーをガラス基板に積層して被吐出面として用いると、着弾位置で吸水性ポリマーが膨張して、形状で着弾痕跡を残すことができる。このように着弾痕跡が形状の変化で現れる場合、光学的に検出可能となるばかりでなく、物理的な接触でも検出が可能となるため、例えば遮光環境で測定が必要な場合においても明瞭に着弾ずれ量を測定することが可能となる。 For example, when an organic acid such as acetic acid, formic acid, acetate ester, or ether acetate is used as the ink for evaluation and a metal thin film such as copper formed on the substrate surface is used as the discharge surface, the organic acid corrodes the metal thin film. Alternatively, it is possible to express landing traces by melting, and thus it is possible to clearly measure the amount of landing deviation. Alternatively, when a copper sulfate thin film crystal is formed on the surface of a recording substrate using a water-based evaluation ink and used as a discharge surface, the water of the landing droplet and the copper sulfate of the discharge surface are made of copper sulfate in the landing area. A hydrate can be made stably and discolored from white to blue, leaving portions with different optical properties as landing traces. When the color changes as the landing trace in this way, it becomes easy to obtain a high contrast with the color information. Therefore, it is possible to clearly measure the landing deviation amount by performing image processing including the color information. Alternatively, when a water-absorbing polymer is laminated on a glass substrate using a water-based evaluation ink and used as a surface to be ejected, the water-absorbing polymer expands at a landing position, and a landing trace can be left in a shape. In this way, when an impact trace appears due to a change in shape, not only can it be detected optically, but also it can be detected by physical contact. The amount of deviation can be measured.
１ インクジェットヘッド
２ 評価用インク
３ インクタンク
４ インク供給チューブ
５ ヘッドコントローラ
６ 記録用基板
７ ステージ
８ 着弾痕跡
９ レンズ
１０ カメラ
１１ インクジェットヘッド保持治具
２１ ポリビニルアルコール塗布層
２２ 液中に溶解したポリビニルアルコール
２３ 着弾した液滴
２４ 着弾液滴最外周領域
３２ 洗浄液
３３ 洗浄液タンク
３４ 乾燥用気体供給源
３５ キャップ
４１ 着弾液滴が侵した部分
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記インクジェットヘッドを保持するヘッド保持手段と、
インクと相互作用する物質で構成された被吐出面を備えた記録用基板と、
前記記録用基板を保持する基板保持手段と、
インクジェットヘッドより吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察する観察装置と、
観察された着弾痕跡の位置から着弾ずれ量を求める算出装置とを備えた、
インクジェットヘッド着弾ずれ量計測装置。 An ink jet head that discharges, as ink, a liquid that does not leave a residue after drying;
A head holding means for holding the inkjet head;
A recording substrate having an ejection surface composed of a substance that interacts with ink;
Substrate holding means for holding the recording substrate;
An observation device for observing the landing traces generated by the interaction between the ink droplets ejected from the inkjet head and the ejection surface of the recording substrate;
A calculation device for calculating the amount of landing deviation from the position of the observed landing trace,
Ink jet head landing deviation measuring device.
インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、
吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、
着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップとを備えた、
インクジェットヘッド着弾ずれ量計測方法。 Discharging from the inkjet head as a liquid that does not leave a residue after drying; and
Receiving ink droplets ejected on a surface to be ejected composed of a substance that interacts with ink;
Observing a landing mark generated by the interaction between the ejected ink droplet and the surface to be ejected of the recording substrate;
A step of obtaining an amount of landing deviation from the observation result of the landing trace,
Ink jet head landing deviation measurement method.
インクと相互作用する物質で構成された被吐出面にて吐出されたインク液滴を受けるステップと、
吐出されたインク液滴と記録用基板の被吐出面との相互作用により生じた着弾痕跡を観察するステップと、
着弾痕跡の観察結果より着弾ずれ量を求めるステップと、
求まった着弾ずれ量に応じてインクジェットヘッドの合否を判定するステップと、
インクジェットヘッドの合否判定結果を元にインクジェットヘッドの良否を判断するステップとを備えた、
インクジェットヘッドの良否判定方法。
Discharging from the inkjet head as a liquid that does not leave a residue after drying; and
Receiving ink droplets ejected on a surface to be ejected composed of a substance that interacts with ink;
Observing a landing mark generated by the interaction between the ejected ink droplet and the surface to be ejected of the recording substrate;
A step of calculating the amount of landing deviation from the observation result of the landing trace,
Determining whether or not the ink jet head is acceptable according to the calculated landing deviation amount;
And a step of judging the quality of the inkjet head based on the result of the pass / fail judgment of the inkjet head,
A method for determining the quality of an inkjet head.
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