KR20180092275A - 잉크젯 인쇄 방법 - Google Patents

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KR20180092275A
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다카오 나구모
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후토시 오쓰카
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]인쇄 대상의 두께의 편차를 고려하여, 고정밀의 인쇄를 실현하는 것.
[해결 수단]잉크젯 인쇄 방법이, 인쇄 대상과 노즐의 거리를 측정하는 거리 측정 공정과, 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상 속도 및 비상 각도를 측정하는 속도 각도 측정 공정과, 테스트 기판에 잉크를 인쇄하고, 잉크의 착탄 위치를 구하고, 거리 측정 공정의 결과로부터의 인쇄 대상과 테스트 기판 사이의 두께차와, 속도 각도 측정 공정의 결과의 잉크의 비상 속도 및 비상 각도에 의거하여 착탄 위치로부터의 위치 어긋남인 두께 위치 어긋남을 산출하는 테스트 인쇄 공정과, 두께 위치 어긋남을 조정하여 노즐로부터 잉크를 토출하여 인쇄 대상에 인쇄를 실행하는 실인쇄 공정을 갖는다.

Description

잉크젯 인쇄 방법{INK-JET PRINTING METHOD}
본 발명은 잉크젯 인쇄 방법에 관한 것이다.
드롭 온 디멘드형의 잉크젯 헤드(이하 「헤드」라고 표현하는 경우가 있다)는, 입력 신호에 따라 필요한 때에 필요한 양의 잉크를 도포할 수 있다. 잉크젯의 기술은, 유기 EL 디스플레이나 액정 패널 등의 전자 디바이스의 제조 기술로서도 기대되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1).
잉크젯 장치에 있어서, 인쇄시에 있어서의 잉크의 착탄 위치의 어긋남은, 인쇄 품위에 크게 관련된다. 착탄 위치의 어긋남은, 인쇄 대상의 위치 어긋남, 노즐의 위치 어긋남, 노즐마다의 잉크의 비상(飛翔) 속도의 어긋남, 노즐마다의 토출 각도, 왕복 인쇄에 있어서의 헤드의 위치의 어긋남, 인쇄 대상과 헤드 사이의 거리의 변화에 의해 발생한다.
종래 기술로서, 잉크의 비상 속도, 캐리지의 이동 속도, 헤드와 인쇄 대상 사이의 거리에 대한 보정값을 미리 유지하고, 이 보정값으로 구동 신호 테이블 데이터를 보정하여 구동 신호를 생성하고, 헤드에 공급함으로써, 어긋남을 개선하는 기술이 알려져있다(예를 들면 특허 문헌 2).
일본국 특허공개 2001-121693호 공보 일본국 특허공개 평6-143724호 공보
종래 기술은, 인쇄 대상의 두께가 변화한 경우에 있어서의, 잉크의 비상 속도의 감속을 고려하고 있지 않다.
인간이 육안으로 감상하기 위한 인쇄이면, 요구되는 착탄 정밀도는 3σ로 ±15㎛ 정도이며, 두께의 변화는, 큰 문제가 되지 않는다.
그러나, 디스플레이 제조 공정 등에서 사용하는 경우, 디스플레이가 해마다 고정밀화되고 있기 때문에, 예를 들면, 300ppi의 디스플레이에서는 대략 30㎛의 셀에 액적을 착탄시킬 필요가 있다. 즉, 수㎛ 이내의 착탄 정밀도가 요구된다.
본 발명의 목적은, 인쇄 대상의 두께에 편차가 있는 경우라도 고정밀도의 인쇄가 가능한 잉크젯 인쇄 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 한 실시의 형태에 따른 잉크젯 인쇄 방법은, 인쇄 대상과 노즐과의 거리를 측정하는 거리 측정 공정과, 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상 속도 및 비상 각도를 측정하는 속도 각도 측정 공정과, 테스트 기판에 잉크를 인쇄하여 상기 잉크의 착탄 위치를 구하고, 상기 거리 측정 공정의 결과로부터의 상기 인쇄 대상과 상기 테스트 기판 사이의 두께차와, 상기 속도 각도 측정 공정의 결과의 상기 잉크의 비상 속도 및 비상 각도에 의거하여, 상기 착탄 위치로부터의 위치 어긋남인 두께 위치 어긋남을 산출하는 테스트 인쇄 공정과, 상기 두께 위치 어긋남을 조정하여 상기 노즐로부터 상기 잉크를 토출하여 상기 인쇄 대상에 인쇄를 실행하는 실인쇄 공정을 구비한다.
본 발명에 따르면, 인쇄 대상의 두께에 편차가 있는 경우라도, 고정밀도의 인쇄가 가능해진다.
도 1은 제1의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 측면도
도 2는 액적의 감속을 나타내는 도면
도 3은 노즐면으로부터 비상하고 있는 잉크까지의 거리와 비상 속도의 관계를 나타내는 도면
도 4는 제2의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 측면도
도 5는 비상 각도의 산출 방법의 측면도
도 6은 제3의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 측면도
도 7은 제4의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 측면도
도 8은 제4의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출 장치의 평면도
도 9는 단부와 중앙부에 있어서 불균일한 바람이 착탄에 주는 영향을 보정하기 위한 보정표를 나타내는 도면
도 10은 제5의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 파형도
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
(제1의 실시의 형태)
잉크젯에 의한 인쇄에 있어서, 인쇄 대상에 착탄하는 잉크의 착탄 위치가 목표로 하는 위치로부터 어긋나는 위치 어긋남이 발생한다. 이 위치 어긋남을, 이하의 공정에서 보정한다. 즉, 거리 측정 공정과, 비상 속도 각도 측정 공정과, 테스트 인쇄 공정과, 실인쇄 공정에 의해 보정한다. 도 1의 측면도로 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서의 「공정」은, 소정의 제어 칩으로서 잉크젯 장치에 구비되어도 된다. 또는, 「공정」은, 잉크젯 장치가 구비하는 프로세서 및 메모리에 의해 실행되는 프로그램이어도 된다. 또는, 「공정」은, 잉크젯 장치를 제어하는 다른 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램이어도 된다. 따라서, 「공정」을 「부」라고 표현해도 된다.
＜거리 측정 공정＞
거리 측정 공정에서는, 제품인 실인쇄 대상(105)의 두께를 두께 측정부(117)로 측정하고, 노즐(102)의 면과 실인쇄 대상(105)의 표면의 간격 거리를 산출한다. 테스트 기판(104)의 두께가 불분명한 경우, 테스트 기판(104)의 두께도 측정한다.
실인쇄 대상(105)은, 실인쇄 공정에서 사용하는 기판이다.
테스트 기판(104)은, 테스트 인쇄 공정에서 사용하는 기판이다.
또한, 실인쇄 공정 이외에서 사용하는 기판을, 테스트 기판으로 하고 있다.
＜비상 속도 각도 측정 공정＞
비상 속도 각도 측정 공정에서는, 각도 속도 측정부(120)가, 복수의 노즐(102)로부터 토출되는 잉크의 비상 각도 및 비상 속도를 각각 측정한다.
＜테스트 인쇄 공정＞
테스트 인쇄 공정(132)에서는, 테스트 기판(104)에 테스트 인쇄를 실시한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드(101)의 아래를, 테스트 기판(104)이 왼쪽에서 오른쪽으로 빠져나간다. 이때에, 잉크젯 헤드(101)는, 테스트 기판(104)이 바로 아래를 통과할 때에, 잉크를 토출한다. 잉크젯 헤드(101)의 각 노즐(102)로부터 토출되는 잉크는, 노즐(102)마다 다른 비상 각도 및 비상 속도로, 테스트 기판(104)에 착탄한다.
또한, 테스트 기판(104)과 노즐의 거리, 잉크의 비상 각도 및 비상 속도, 테스트 기판(104)과 노즐의 상대 이동 속도로부터, 잉크의 토출의 타이밍을 계산하고, 목적으로 하는 착탄 위치에 잉크를 인쇄한다.
테스트 기판(104) 상의 잉크의 착탄 위치를 측정한다. 목적으로 하는 잉크 착탄 위치와 테스트 기판(104) 상의 잉크 착탄 위치의 초기 위치 어긋남을 구한다.
그리고, 거리 측정 공정의 결과로부터, 테스트 기판(104)과 실인쇄 대상(105)의 두께의 차를 계산한다. 이 두께차에 기인하는 잉크의 착탄 위치의 두께 위치 어긋남을, 비상 속도 각도 측정 공정에서 구한 잉크의 비상 각도와 비상 속도로부터 계산한다. 두께 위치 어긋남은, 테스트 인쇄 공정에서의 잉크의 착탄 위치와, 이하의 실인쇄 공정에서의 잉크의 착탄 위치의 어긋남의 거리이다. 두께 위치 어긋남은, 예를 들면, 후술의 도 1에 있어서의 속도 위치 어긋남(116)과 각도 위치 어긋남(115)의 합계이다.
또한, 초기 위치 어긋남이 없는 경우는 그 보정이 불필요하다. 예를 들면, 테스트 기판(104)과 노즐간 거리가 짧은 경우 등은, 초기 위치 어긋남이 거의 없고, 이 경우는, 초기 위치 어긋남의 보정은 불필요하다.
＜실인쇄 공정＞
실인쇄 공정(133)에서는, 실제의 생산 기판인 실인쇄 대상(105)에 인쇄를 행하는 공정이다. 실인쇄 공정(133)에서는, 테스트 인쇄 공정(132)에서의 초기 위치 어긋남과 두께 위치 어긋남을, 테스트 인쇄 공정(132)에서의 잉크 착탄 위치에 대해서 보정하고, 제품인 실인쇄 대상(105)에 실제로 인쇄한다.
또한, 초기 위치 어긋남이 없고, 테스트 인쇄 공정(132)에서의 잉크 착탄 위치가, 목적으로 하는 착탄 위치인 경우, 두께의 위치 어긋남만 보정한다.
도 1에서는, 테스트 인쇄 공정(132)과, 실인쇄 공정(133)에 있어서 토출된 잉크가 어떻게 인쇄 대상(테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105))에 착탄하는지를 나타낸다.
도 1에 있어서, 테스트 인쇄 공정(132)과, 실인쇄 공정(133)이 세로 방향으로 나뉘어져 그려져 있는 것은, 테스트 인쇄 공정(132)시와, 실인쇄 공정(133)시에서는, 테스트 기판(104)과 실인쇄 대상(105)의 두께가 다를 수 있는 것을 나타내고 있다.
여기서, 테스트 기판(104)으로부터 법선 방향으로 노즐(102)이 존재하고, 잉크의 토출의 각도 휨이 없고, 또한, 비상 시간이 없는 경우의 잉크가 착탄하는 위치를, 이상의 잉크 착탄 위치(109)로 정의한다. 노즐(102)은, 1개로 한정하지 않고, 다수 있어도 된다. 이 경우, 각 노즐(102)에 대해서, 각 공정을 실행한다.
＜현상＞
(1)잉크의 각도 휨이 발생하는 경우
이 경우, 테스트 인쇄 공정(132)에 있어서, 각도 휨이 발생하는 잉크 착탄 위치(110)는, 이상의 잉크 착탄 위치(109)에 대해서, 어긋남이 발생한다.
(2)테스트 기판(104)과 실인쇄 대상(105)의 사이에 두께의 차(ΔG)가 있는 경우
이 경우, 테스트 인쇄 공정(132)에 있어서의 잉크 착탄 위치(110)와, 실인쇄 공정(133)에 있어서의 잉크 착탄 위치(113)의 사이에는, 각도 위치 어긋남(115)이 발생한다. 이 각도 위치 어긋남(115)은, 잉크의 비상 각도 및 인쇄 대상의 두께의 차(ΔG)에 의해 변화한다. 따라서, 이 각도 위치 어긋남(115)을 보정하기 위해서는, 잉크의 비상 각도를 기억하고, 인쇄 대상의 두께의 차(ΔG)를 고려할 필요가 있다.
(3)잉크의 각도 휨에 더하여, 잉크의 비상 속도의 저하가 발생하는 경우
이 경우, 상기 (2)의 경우의 테스트 인쇄 공정(132)에 있어서의 잉크 착탄 위치(110)보다, 더 어긋나, 잉크 착탄 위치(111)가 된다.
마찬가지로, 실인쇄 공정(133)에서는, 잉크 착탄 위치(114)가 된다. 테스트 인쇄 공정(132)에 있어서의 잉크 착탄 위치(111)와의 사이의 속도 위치 어긋남(116)은, 잉크의 비상 속도의 저하에 의해 더 커진다. 잉크의 비상 속도가 저하하면, 그 만큼, 잉크가 착탄할 때까지 시간이 걸리고, 그 사이에 인쇄 대상이 도 1의 왼쪽에서 오른쪽으로 이동해 버리기 때문이다.
＜해결책＞
상술과 같이, 순서대로, 거리 측정 공정, 비상 속도 각도 측정, 테스트 인쇄 공정(132), 실인쇄 공정(133)을 실시하여 보정한다.
이하 (1)거리 측정 공정, (2)비상 속도 각도 측정, (3)테스트 인쇄 공정(132)에 대해서, 보다 자세하게 설명한다.
(1)거리 측정 공정
거리 측정 공정에 있어서, 두께 측정부(117)는, 레이저(118)를 테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105)에 조사하고, 표면 복수점에서 테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105)의 두께를 측정한다. 예를 들면, 표면을 종횡 균등하게 5점씩 합계 25점에서 측정한다. 또한, 테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105)의 두께를 사전에 알고 있으면, 그 두께를 사용할 수 있다. 특히, 테스트 기판(104)은 공통의 것을 사용하는 경우는, 이전의 데이터를 사용하여 생략할 수 있다.
거리 측정 공정에서는, 테스트 기판(104) 또는 실인쇄 대상(105)의 표면의 높이를 측정하고, 스테이지(123)의 높이와의 차로부터, 두께를 산출한다. 거리 측정 공정은, 접촉식의 방법을 이용하여 인쇄 부위의 근방을 측정해도 된다. 또, 생산 효율 향상의 관점으로부터, 인쇄 대기 스테이지를 설치하고, 그 포지션에서 테스트 기판(104) 또는 실인쇄 대상(105)의 거리 측정 공정을 실시해도 된다.
인쇄에 있어서, 노즐(102)의 표면과 테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105)의 표면 사이의 거리는, 착탄 위치를 결정하는 요인이며, 중요하다. 이 거리는, 노즐(102)의 표면에서 스테이지(123)까지의 거리로부터, 측정한 테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105)의 두께분을 뺌으로써 산출된다. 노즐(102)의 표면에서 스테이지(123)의 표면까지의 거리는, 미리 인쇄 제어 시스템(124)의 두께 기억부(119)에 기억해 둔다. 산출한 노즐(102)의 표면과 테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105)의 표면 사이의 거리는, 두께 기억부(119)에 기억된다.
(2)비상 속도 각도 측정
다음에 비상 속도 각도 측정에 대해 설명한다. 비상 속도와 비상 각도는, 예를 들면, 하기 방법으로 측정 가능하다.
비상 각도는, 어느 시간 간격으로 잉크의 비상 위치를 2장 이상의 사진에 기억하고, 이동한 인쇄 대상에 대한 법선 방향의 거리와, 수평 방향의 거리로부터 산출할 수 있다.
비상 속도는, 어느 시간 간격으로 잉크의 비상 위치를 2장 이상의 사진에 기억하고, 시간과, 이동한 거리로부터 산출할 수 있다. 측정한 비상 각도와 비상 속도는, 각도 속도 기억부(121)에 기억된다.
(3)테스트 인쇄 공정(132)
테스트 인쇄 공정(132)은 상기에서 설명했다. 여기에서는, 잉크의 각도 위치 어긋남(115)과 잉크의 비상 속도에 의한 속도 위치 어긋남(116)의 계산을 이하에서 설명한다. 또한, 이하의 계산은, 보정값 산출부(122)에 의해 실행된다.
＜각도 위치 어긋남(115)＞
실인쇄 공정(133)에 있어서의 비상 각도에 의해 어긋나는 각도 위치 어긋남(115(xa))은, 다음의 (식 1-1)에 의해 산출된다.
Figure pat00001
여기서, x0는 테스트 인쇄 공정(132)에서의 초기 위치 어긋남을, Δxa는 테스트 인쇄 공정(132)과 실인쇄 공정(133)의 사이에 있어서의 비상 각도에 의한 각도 위치 어긋남(115)을, G는 테스트 인쇄 공정(132)의 헤드와 테스트 기판(104) 사이의 거리를, ΔG는 테스트 기판(104)과 실인쇄 대상(105)의 두께의 차를 나타낸다. θ는 잉크의 각도 휨이 있는 경우의 비상 각도이며, 테스트 기판(104)으로부터 노즐(102)의 면을 향한 법선과, 잉크의 비상 방향에 의해 형성되는 각도이다.
예를 들면, 비상 각도(θ)=50mrad, 거리(G)=1㎜, 두께의 편차(ΔG)=0.1㎜인 경우, (식 1-1)에 의해, xa=55㎛로 산출된다.
＜속도 위치 어긋남(116)＞
실인쇄 공정(133)에 있어서의 비상 속도에 의해 어긋난 착탄 위치(xv)는, 다음의 (식 1-2)에 의해 산출된다.
Figure pat00002
여기서, Δxv는 테스트 인쇄 공정(132)과 실인쇄 공정(133)에 있어서의 비상 속도에 의한 속도 위치 어긋남(116)을, vf는 잉크의 비상 속도를, vs는 인쇄 대상(테스트 기판(104), 실인쇄 대상(105))의 이동 속도를 나타낸다. G와 ΔG는, 상기 (식 1-1)과 같다.
vf=5m/s, vs=100㎜/s, 거리(G)=1㎜, 두께의 편차(ΔG)=0.1㎜인 경우, (식 1-2)에 의해, xv=20㎛로 산출된다.
도 2에, 비상 중의 잉크가 받는 힘을 나타낸다. 도 2를 참조하면서, 잉크의 비상 속도의 감속을 고려하는 경우에 대해 설명한다.
잉크는, 비상 중, 중력에 의한 가속과 공기 저항에 의한 감속을 받는다. 잉크가 받는 힘은, 다음의 (식 1-3)에 의해서 표시된다.
Figure pat00003
여기서, m은 액적의 질량, a는 가속도, g는 중력가속도, D는 공기로부터 받는 항력을 나타낸다.
항력(D)은, 다음의 (식 1-4)에 의해 표시된다.
Figure pat00004
여기서, ρ는 공기의 밀도 , vf는 잉크의 비상 속도, S는 잉크(액적)의 단면적, Cd는 저항 계수를 나타낸다.
레이놀드 수(Re)는, 다음의 (식 1-5)로 표시된다.
Figure pat00005
여기서, r은 잉크의 반경을 나타낸다. 공기 중을 잉크가 비상하는 경우의 레이놀드 수는 1000을 크게 밑돈다. 이 경우의 저항 계수(Cd)는, 레이놀드 수부터 다음의 (식 1-6)으로 표시된다.
Figure pat00006
공기로부터 받는 항력(D)은, (식 1-4)에 (식 1-5) 및 (식 1-6)을 대입하고, 다음의 (식 1-7)과 같이 산출된다. 즉, 항력(D)은, 잉크의 비상 속도(vf)의 함수이다.
Figure pat00007
그리고, (식 1-7)을 (식 1-3)에 대입하여, 다음의 (식 1-8)을 얻는다.
Figure pat00008
그리고, 가속도(a)를 dv／dt로 바꿔 쓰고, 다음의 (식 1-9)을 얻는다.
Figure pat00009
그리고, (식 1-9)를 vf에 대해 풀면, 다음의 (식 1-10)을 얻는다.
Figure pat00010
여기서, vf0는 잉크의 비상 속도의 초속을 나타낸다. 그리고, (식 1-10)을 시간 적분함으로써, 노즐(102)의 면으로부터 비상하고 있는 잉크까지의 거리(Z)에 대해서, 다음의 (식 1-11)을 얻는다.
Figure pat00011
도 3에, 노즐(102)의 면으로부터 비상하고 있는 잉크까지의 거리(Z)와, 비상 속도(vf)의 관계를 측정한 실험 결과의 그래프를 나타낸다. 이 관계는, (식 1-10), (식 1-11)에 의해 얻을 수 있다.
이 실험 결과로부터, 노즐(102)의 면으로부터 토출된 잉크의 비상 속도(vf)는, 노즐(102)의 면으로부터의 거리(Z)에 거의 비례하여 감속하는 것이 판명되었다.
그래서, 이 관계에 의거하여, 비상 속도(vf)는, 다음의 (식 1-12)로 표시할 수 있다.
Figure pat00012
여기서, vf0는, 잉크의 비상 속도의 초속, A는 잉크의 밀도와 체적에 의해 결정하는 계수, Z는 노즐(102)의 면으로부터 비상 중의 잉크까지의 거리를 나타낸다.
잉크의 비상 개시부터 인쇄 대상에 착탄할 때까지의 비상 속도의 평균(vfave)은, 다음의 (식 1-13)으로 산출된다.
Figure pat00013
여기서, 분자는 실인쇄 공정(133)에서의 노즐(102)의 면으로부터 인쇄 대상까지의 거리를 나타내고, 분모는 잉크의 비상 개시부터 착탄할 때까지의 시간을 나타낸다. (식 1-13)을, 다음의 (식 1-14)로 변형한다.
Figure pat00014
그리고, (식 1-14)의 vfave를, (식 1-2)의 vf에 대입하고, 다음의 (식 1-15)를 얻는다.
Figure pat00015
vf0=5m/s, vs=100㎜/s, G=1㎜, ΔG=0.1㎜, A=-2600(실험에서 구한 값)의 경우, xv=22.1㎛로 산출된다.
디스플레이 패널과 같이 고정밀도 인쇄가 필요한 경우는, 어긋남의 차 2㎛가 큰 영향을 주기때문에, 이 감속을 고려한 (식 1-15)에 의해 산출할 필요가 있다.
실인쇄 공정(133)에 있어서, 착탄 위치(x)는, 다음의 (식 1-16)이 나타내는 바와 같이, 비상 각도에 의한 각도 위치 어긋남(115)의 Δxa와 비상 속도에 의한 속도 위치 어긋남(116)의 Δxv의 합계가 된다.
Figure pat00016
여기서 보정 계수 Cf를, 다음의 (식 1-17)과 같이 정의한다.
Figure pat00017
보정 계수 Cf(각도 위치 어긋남(115Δxa)과 속도 위치 어긋남(116Δxv)을 실인쇄 공정(133)에서 사용한다.
(제2의 실시의 형태)(각도 측정)
도 4에, 제2의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 측면도를 나타낸다.
제1의 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 잉크의 비상 화상을 카메라로 촬영하여 잉크의 비상 각도를 산출하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은, 다수의 노즐(102)을 측정하는데 시간이 걸리는데다, 잉크의 비상 화상을 촬영하는 카메라와 조명을, 인쇄기에 설치할 필요가 있다. 그래서, 착탄 위치의 측정으로부터 잉크의 비상 각도를 산출한다. 이로 인해, 설비 코스트의 삭감 및 생산 택트의 향상을 도모한다. 이하, 설명한다.
가동 스테이지 또는 두께 차이의 인쇄 대상을 이용하여, 잉크젯 헤드(101)의 노즐(102)의 면으로부터 인쇄 대상까지의 거리를 바꾸고, 스테이지를 정시킨 상태에서 착탄을 실시한다. 채취한 착탄 결과와, 노즐(102)로부터 테스트 기판(104)까지의 사이의 거리를, 다음의 (식 2-1)에 대입함으로써, 잉크의 비상 각도(θx)를 산출한다.
Figure pat00018
여기서, G1은 노즐(102)로부터 인쇄 대상 A까지의 거리, G2는 노즐(102)로부터 인쇄 대상 B까지 거리, x1은 인쇄 대상 A에 있어서의 위치 어긋남량, x2는 인쇄 대상 B에 있어서의 위치 어긋남량을 나타낸다.
그러나, 가동 스테이지 또는 두께 차이의 인쇄 대상을 이용하여 잉크젯 헤드(101)의 노즐(102)의 면으로부터 인쇄 대상까지의 거리를 바꾸는 것이 곤란한 경우가 있다. 다음에, 그 경우의 대책 방법을, 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 5에 있어서, 노즐의 어긋남(Δxn)은, 노즐(102)이, 노즐의 설계 위치(208)로부터 얼마나 어긋나 있는지를 나타낸다. 노즐의 어긋남(Δxn)과, 착탄 위치의 측정에 의해 얻어진 잉크의 비상 각도에 의거하는 착탄 위치 어긋남(Δxa)과, 노즐로부터 인쇄 대상(207)까지의 거리 G를, 다음의 (식 2-2)에 대입함으로써, 잉크의 비상 각도(θx)를 산출한다. 또한, 착탄 위치 어긋남(Δxa)은, 복수의 노즐(102)로부터의 평균 잉크의 착탄 위치를 기준으로, 상기 기준과 잉크의 착탄 위치의 거리를 어긋남량으로 한다. 이 어긋남량으로부터, 노즐(102)로부터 토출되는 잉크의 비상 각도를 산출할 수 있다. 여기서, 복수의 노즐(102)은, 같은 잉크젯 헤드(101)의 노즐이며, 도 5의 도면에 수직 방향으로 배치된 노즐이다. 도 5와 같은 배치 관계인 다른 노즐이다.
Figure pat00019
착탄 위치의 재현성이 높은 인쇄기에 있어서, (식 2-2)에 의해 산출한 잉크의 비상 각도는, 식 (2-1)에 의해 산출한 잉크의 비상 각도와 거의 일치하는 것을 확인했다. 예를 들면, Δxn=3㎛, Δxa=10㎛, G=0.5㎜인 경우, 잉크의 비상 각도(θx)는, 14mrad로 산출된다.
이 실시의 형태는, 실시의 형태 1의 공정의 일부로서 실시된다. 또, 이 실시의 형태는, 테스트 인쇄 공정에서의 도포 결과에 의해 실시할 수 있다. 테스트 인쇄 공정이란, 따로 행해도 된다.
(제3의 실시의 형태)(속도 측정)
도 6에, 제3의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 측면도를 나타낸다.
제1의 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 잉크의 비상 화상을 카메라로 촬영하여 잉크의 비상 각도를 산출하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은, 다수의 노즐(102)을 측정하는데 시간이 걸리는데다, 잉크의 비상 화상을 촬영하는 카메라와 조명을 인쇄기에 설치할 필요가 있다. 그래서, 착탄 위치의 측정으로부터 잉크의 비상 속도를 산출한다. 이로 인해, 설비 코스트의 삭감 및 생산 택트의 향상을 도모한다. 이하, 설명한다.
인쇄 대상(301)이 저속의 스피드(vs1)로 이동하고 있는 경우, 잉크는, 잉크 착탄 위치(305)에 착탄한다. 위치 어긋남(Δx1)은, 인쇄 대상이 저속시의 잉크 착탄 위치(305)와, 인쇄 대상이 정지 중의 잉크 착탄 위치(302) 사이의 거리이다. 위치 어긋남(Δx2)은, 인쇄 대상이 고속시의 잉크 착탄 위치(306)와, 인쇄 대상이 정지 중의 잉크 착탄 위치(302) 사이의 거리이다.
잉크의 비상 속도를 vf0, 노즐(102)면부터 인쇄 대상까지의 거리를 G로 하면, 잉크의 비상 시간(tf0)은, 다음의 (식 3-1)로 산출할 수 있다.
Figure pat00020
도 6의 우측 도면에 있어서, 인쇄 대상의 이동 스피드가 저속시인 위치 어긋남을 Δx1, 인쇄 대상의 저속시의 이동 스피드를 vs1로 표시하면, Δx1는, 다음의 (식 3-2)으로 산출할 수 있다.
Figure pat00021
인쇄 대상의 이동 스피드가 고속시인 위치 어긋남을 Δx2, 인쇄 대상의 고속시의 이동 스피드를 vs2로 표시하면, Δx2는, 다음의 (식 3-3)으로 산출할 수 있다.
Figure pat00022
(식 3-3)과 (식 3-2)의 차분은, 다음의 (식 3-4)로 산출할 수 있다.
Figure pat00023
(식 3-4)에, (식 3-1)을 대입함으로써, 다음의 (식 3-5)가 얻어진다.
Figure pat00024
그리고, (식 3-5)를 액적의 비상 시간(vf0)의 산출식으로 변형하면, 다음의 (식 3-6)이 된다.
Figure pat00025
이로 인해, 다른 인쇄 대상에 착탄한 잉크의 어긋남량으로부터 잉크의 비상 속도(vf0)를 구할 수 있다.
예를 들면, G=0.5㎜, 인쇄 대상의 고속시의 스피드(vs2)=200㎜/s, 인쇄 대상의 저속시의 스피드(vs1)=100㎜/s, 고속시의 위치 어긋남량(Δx2)=40㎛, 저속시의 위치 어긋남량(Δx1)=30㎛인 경우, 비상 속도(vf0)=5m/s가 된다.
이 실시의 형태는, 실시의 형태 1의 공정의 일부로서 실시된다. 또, 이 실시의 형태는, 테스트 인쇄 공정에서의 도포 결과에 의해 실시할 수 있다. 테스트 인쇄 공정과는, 따로 행해도 된다.
(제4의 실시의 형태)(바람의 영향)
제4의 실시 형태에서는, 바람의 영향 대책에 대해 설명한다.
도 7에, 제4의 실시의 형태에 관련되는 잉크젯 토출시의 측면도를 나타낸다.
잉크젯 헤드(101)의 노즐(102)로부터 토출된 잉크(401)는, 인쇄 대상의 이동에 의해 발생하는 바람의 영향으로, 인쇄 대칭의 이동 방향(404)으로 어긋난 위치에 착탄한다.
바람의 영향에 의한 두께 어긋남량은, 인쇄 대상(403)과 잉크젯 헤드(101)의 상대 위치, 즉, 장소에 따라 정해진다. 왜냐하면, 인쇄 대상(403)이 잉크젯 헤드(101)의 하부에 침입할 때에, 난류풍(406)이 발생하고, 잉크젯 헤드(101)의 하부를 인쇄 대상(403)이 연속적으로 이동할 때에 층류풍(405)이 발생하기 때문이다.
또, 인쇄 대상(403)에 수평인 방향으로도 바람의 치우침이 발생한다. 도 8에, 제4의 실시의 형태에 따른 잉크젯 장치의 평면도를 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 인쇄 대상(403)의 단부와 중앙부에 있어서의 불균일한 압력과, 잉크젯 헤드(101)에 의해, 단부에 있어서 난류풍(407)이 발생한다. 여기서, 단부란, 평면에서 볼 때, 인쇄 대상(403)과 잉크젯 헤드(101)가 상대 이동하는 방향에 수직 방향인 단부이다. 도 8에서는, 좌우단이다.
도 9에, 단부와 중앙부에 있어서 불균일한 바람이 착탄에 주는 영향을 보정하기 위한 보정표를 나타낸다.
이 보정표는, 잉크젯 헤드(101)의 각 위치와, 인쇄 대상(403)의 수평 방향에 있어서의 각 위치에 의해 특정되는 위치마다의 장소 어긋남량을 나타낸다. 이 장소 어긋남량은, 시뮬레이션 해석에 의해 산출할 수 있다.
실인쇄 초기는 앞쪽에 상당하고, 실인쇄 후기는 안쪽에 상당한다. 따라서, 실인쇄 초기의 장소 어긋남량은, 실인쇄 후기의 장소 어긋남량보다 크다.
또, 이 장소 어긋남량은, 복수 늘어선 상기 노즐의 단부는, 잉크젯 헤드의 끝에 상당하고, 복수 늘어선 상기 노즐의 중앙부는, 잉크젯 헤드의 중앙에 상당한다. 따라서, 이 장소 어긋남량은, 복수 늘어선 상기 노즐의 단부가, 복수 늘어선 상기 노즐의 중앙부 보다 크다.
기판 두께의 측정 결과와, 도 9의 보정표에 의거하여, 각 인쇄 위치에 있어서의 보정량을 결정함으로써, 바람에 의한 어긋남을 보정할 수 있다. 잉크젯 헤드(101), 인쇄 대상(403)의 형상, 또는, 이동 속도가 변경될 때마다, 보정표는 갱신될 필요가 있다.
이 보정은, 실시의 형태 1의 실인쇄 공정에서의 보정에서 사용된다.
(제5의 실시의 형태)(파형)
도 10에, 제5의 실시의 형태에 관한 잉크젯 토출시의 파형도를 나타낸다. 세로축이 노즐에 걸리는 인가 전압(V)이고, 횡축이 시간(t)이다.
실시의 형태 1에서, 잉크의 속도를 고려하지만, 과도하게 잉크의 속도가 느린 노즐인 경우, 충분하지 않다. 과도하게 잉크의 속도가 느리다란, 평균 속도의 절반보다 작은 속도이다. 이 경우, 단순하게 입력하는 파형의 형상을 변경하는 방법이 있다. 그러나, 노즐(102)마다의 체적이 불균일해질 가능성이 높다.
그래서, 파형의 면적을 바꾸지 않고, 파형의 상승 및 하강의 시간을, 도 10에 나타내는 바와 같이, 비상 속도 소 파형(502)에서 비상 속도 대 파형(501)까지 조정함으로써, 이 문제를 해결한다.
또한, 비상 속도 소 파형(502)과 비상 속도 대 파형(501)은, 인가 전압이 일정한 라인으로부터 아래의 오목부의 면적이 동일하다. 면적이 동일하므로, 잉크량이 바뀌지 않는다.
구체적으로는 우선, 동일 파형 및 동일 전압으로 각 노즐(102)의 비상 속도를 측정한다.
비상 속도가 다른 노즐(102)과 비교하여 느린 노즐(102)에 대해서는, 진폭이 비교적 작고 또한 상승 및 하강이 비교적 빠른 비상 속도 대 파형(501)을 사용한다. 한편, 비상 속도가 상대적으로 빠른 노즐(102)에 대해서는, 진폭이 비교적 크고 또한 상승 및 하강이 비교적 느린 비상 속도 소 파형(502)을 적용한다. 또한, 비상 속도가 상대적으로 빠른 노즐(102)이란, 평균 속도의 2배보다 빠른 노즐이다.
또한, 실시의 형태 1의 실인쇄 공정에서, 이와 같이, 잉크젯 토출시의 파형을 변경한다.
이로 인해, 전노즐(102)의 비상 속도를 균일화할 수 있다. 비상 속도 대 파형(501)으로부터 비상 속도 소 파형(502)까지의 사이는, 예를 들면, 255단계로 전환하는 것이 가능하다.
＜주기＞
상술한 실시 형태는, 본 발명의 설명을 위한 예시이며, 본 발명의 범위를 실시 형태로만 한정하는 취지는 아니다. 당업자는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 다른 여러가지 형태로 본 발명을 실시할 수 있다.
본원의 잉크젯 헤드는, 산업용 잉크젯 헤드에의 적용에 적합이다.
101:잉크젯 헤드 102:노즐
104:테스트 기판 105:실인쇄 대상
109:잉크 착탄 위치 110:잉크 착탄 위치
111:잉크 착탄 위치 113:잉크 착탄 위치
114:잉크 착탄 위치 115:각도 위치 어긋남
116:속도 위치 어긋남 117:두께 측정부
118:레이저 119:두께 기억부
120:각도 속도 측정부 121:각도 속도 기억부
122:보정값 산출부 123:스테이지
124:인쇄 제어 시스템 132:테스트 인쇄 공정
133:실인쇄 공정 207:인쇄 대상
208:설계 위치 301:인쇄 대상
302:잉크 착탄 위치 305:잉크 착탄 위치
306:잉크 착탄 위치 401:잉크
403:인쇄 대상 404:이동 방향
405:층류풍 406:난류풍
407:난류풍 501:비상 속도 대 파형
502:비상 속도 소 파형

Claims (12)

  1. 인쇄 대상과 노즐의 거리를 측정하는 거리 측정 공정과,
    상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상(飛翔) 속도 및 비상 각도를 측정하는 속도 각도 측정 공정과,
    테스트 기판에 잉크를 인쇄하여 상기 잉크의 착탄 위치를 구하고, 상기 거리 측정 공정의 결과로부터의 상기 인쇄 대상과 상기 테스트 기판 사이의 두께차와, 상기 속도 각도 측정 공정의 결과의 상기 잉크의 비상 속도 및 비상 각도에 의거하여, 상기 착탄 위치로부터의 위치 어긋남인 두께 위치 어긋남을 산출하는 테스트 인쇄 공정과,
    상기 두께 위치 어긋남을 조정하여 상기 노즐로부터 상기 잉크를 토출하여 상기 인쇄 대상에 인쇄를 실행하는 실인쇄 공정을 구비하는 잉크젯 인쇄 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실인쇄 공정은, 상기 테스트 인쇄 공정에서의 상기 잉크의 착탄 위치에 대해서, 상기 두께 위치 어긋남을 조정하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 테스트 인쇄 공정에서의 상기 잉크의 착탄 위치가, 상기 테스트 인쇄 공정에서의 목적으로 하는 잉크의 착탄 위치로부터 위치 어긋나 있는 경우는, 초기 위치 어긋남으로서, 상기 실인쇄 공정에서 추가로 조정하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 두께 위치 어긋남은, 상기 잉크의 비상 각도에 의해 발생하는 각도 위치 어긋남과, 상기 잉크의 비상 속도에 의해 발생하는 속도 위치 어긋남의 합계인, 잉크젯 인쇄 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 속도 각도 측정 공정은, 상기 잉크의 착탄 위치에 의거하여, 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상 각도를 산출하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    복수의 상기 노즐로부터의 평균 잉크의 착탄 위치를 기준으로, 상기 기준으로부터의 상기 잉크의 착탄 위치의 어긋남량으로부터, 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상 각도를 산출하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 속도 각도 측정 공정은, 잉크 착탄 위치에 의거하여, 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상 속도를 산출하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    인쇄 대상과 노즐의 상대속도를 변화시킨, 2개의 잉크 착탄 위치에 의거하여, 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 비상 속도를 산출하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 실인쇄 공정에서는, 또한, 인쇄 대상의 위치에 대한 잉크의 착탄 위치마다의 장소 어긋남량에 의거하여, 잉크의 착탄 위치를 보정하는, 잉크젯 인쇄 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 장소 어긋남량은, 상기 실인쇄의 초기가, 상기 실인쇄의 후기보다 큰, 잉크젯 인쇄 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 장소 어긋남량은, 복수 늘어선 상기 노즐의 단부가, 복수 늘어선 상기 노즐의 중앙부 보다 큰, 잉크젯 인쇄 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 실인쇄 공정에서, 또한, 토출 파형의 상승 및 하강의 시간을 조정하는, 잉크젯 인쇄 방법.
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