JP5255320B2 - インク液滴の体積測定方法、及びそれを利用したインクジェットヘッドのノズル制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク液滴の体積測定方法、及びそれを利用したインクジェットヘッドのノズル制御方法に関する。

インクジェットヘッドは、ノズルを通じてインク液滴を印刷媒体上の所望の位置に吐出させて画像を形成する装置である。かかるインクジェットヘッドには、インクの吐出メカニズムによって熱源を利用してバブルを発生させて膨脹させることによってインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドと、圧電体の変形によりインクに加えられる圧力を利用してインクを吐出させる圧電駆動方式のインクジェットヘッドとがある。

最近には、インクジェットヘッドが画像を形成する分野以外に他の産業分野にも活発に応用されているが、その代表的な応用分野としては、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）のカラーフィルタが挙げられる。カラーフィルタは、従来は、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法などを使用して製造されたが、かかる方法は、各色相のピクセル別に所定工程が反復されねばならないので、工程の効率性が低下し、製造コストが増加するという問題点があった。かかる問題点を解決するために、最近には、製造工程を単純化させ、製造コストを低減させるインクジェットヘッドを利用した製造方法が開発されている。インクジェットヘッドを利用したカラーフィルタの製造方法は、インクジェットヘッドのノズルを通じて所定の色相、例えば赤色、緑色及び青色のインク液滴をピクセルの内部に吐出させることによって、カラーフィルタを製造する。そして、インクジェットヘッドは、前述した液晶ディスプレイ以外にも、有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）の製造時に有機発光層を形成する場合や、有機薄膜トランジスタ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＯＴＦＴ）の製造時に有機半導体物質を形成する場合などにも応用される。

一方、プリンティング作業時、インクジェットヘッドのすべてのノズルから同じ量のインクを吐出させるための多様な方法が提示されてきた（たとえば特許文献１〜３）。かかる方法として、ノズルから吐出されるインク液滴の速度を正規化する方法、ノズルから吐出されるインク液滴の質量を正規化する方法、ノズルから吐出されるインク液滴の体積を正規化する方法などがある。そして、インク液滴の量を調節するための方法として、ノズルそれぞれに印加される電圧の大きさを変化させるか、またはパルスの幅を調節する方法などが提示されてきた。

図１Ａ及び図１Ｂには、ストロボスタンドを利用してインクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク液滴の体積を正規化する従来の方法が示されている。図１Ｂは、図１Ａを９０°回転させて示したものである。図１Ａ及び図１Ｂは、インクジェットヘッドのすべてのノズルから同時にインク液滴が吐出される場合を例として挙げて示したものである。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は、ノズルを表し、１ａ，２ａ，３ａは、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からそれぞれ吐出されるインク液滴を表す。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、まず、ノズルＮ１から吐出されるインク液滴１ａの両側にそれぞれ光源２０とカメラ３０とを設置した後、前記光源２０を特定の周波数で駆動するノズルＮ１に同期させれば、カメラ３０には、停止したように見えるインク液滴１ａの重なった映像が撮られる。例えば、ノズルＮ１の駆動周波数が１ｋＨｚであり、カメラ３０のシャッタスピードが１／３０秒とすれば、カメラ３０には、約３０個のインク液滴１ａの重なった一つの映像が得られる。このように得られた映像によりノズルＮ１から吐出されるインク液滴１ａの一つの体積を求め、かかる結果からノズルＮ１に印加される電圧の大きさを変化させるか、またはパルスの幅を調節することによって、所望のインク液滴１ａの体積が得られる。そして、かかる過程は、残りのすべてのノズルＮ２，Ｎ３に反復して適用される。これにより、インクジェットヘッド１０のすべてのノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から同じ量のインク液滴１ａ，２ａ，３ａを吐出させる。

しかし、前述した方法を実際のプリンティング作業に適用させるのには限界がある。具体的には、前述した方法は、インクジェットヘッド１０のすべてのノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からインク液滴１ａ，２ａ，３ａが一定な時間の間隔で同時に吐出されなければならない。前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３により形成された印刷パターン間のピッチがノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３間のピッチと同じである場合、すなわちインクジェットヘッド１０のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３が印刷方向に対して直角で配置された状態で印刷作業が行われる場合にのみ、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から吐出されるインク液滴１ａ，２ａ，３ａの量を同一にすることができる。しかし、実際には、インクジェットヘッド１０のすべてのノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からインク液滴１ａ，１ｂ，１ｃが一定な時間の間隔で同時に吐出される場合はほとんどない。また、印刷パターン間のピッチがノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３間のピッチより狭い場合には、インクジェットヘッド１０のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３が印刷方向に対して所定角度で傾斜して配置された状態で印刷作業が行われる。

一般的に、インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴の量は、インクの性質、インクジェットヘッドの構造などによっても変わるが、その他にも同時に吐出するノズルの数、他のノズルとの相対的な吐出タイミングによるノズル間のクロストークなどによっても変わる。したがって、同じノズルに同じ駆動波形を印加しても、同時に吐出する他のノズルの数や吐出タイミングが変われば、吐出されるインク液滴の量も変わる。したがって、図１Ａ及び図１Ｂに示した方法を利用してすべてのノズルから吐出されるインク液滴の量を同一にしても、実際のプリンティング作業時には、各ノズルから吐出されるインク液滴の量が変わる。かかるインク液滴の量の変化は、一般的な画像形成プリンティングでは特に問題とならないが、カラーフィルタプリンティングのようにインクの量を精密に制御する必要のあるプリンティングでは大きい問題となりうる。

特開２００３−２６５９９８号公報 特開平９−２３４８６２号公報 特開２００６−２４００４８号公報

本発明の目的は、前記のような問題点を解決するためのものであって、実際のプリンティング作業時にインクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク液滴の体積を測定し、それを利用してインクジェットヘッドのノズルを制御する方法を提供するところにある。

前記目的を達成するために、本発明の具現例によれば、インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴の体積を測定する方法において、前記インクジェットヘッドにより複数個のインク液滴で構成されたプリンティングパターンを反復的に形成するステップと、前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影するステップと、前記写真撮影されたインク液滴の体積を測定するステップと、を含むインク液滴の体積測定方法が開示される。

前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、その体積及び吐出速度が同一である。

前記プリンティングパターンは、前記インクジェットヘッドの所定のノズルからインク液滴が順次に吐出されることによって形成される。そして、前記プリンティングパターンは、一定な周期で反復的に形成される。

前記インク液滴の体積は、光源及びカメラを備えたストロボスタンドを利用して測定される。この場合、前記光源を互いに対応する吐出順序を有するインク液滴に同期させた後、前記カメラに撮られた映像から前記インク液滴の体積を測定できる。

前記インク液滴の体積は、高速カメラを利用して測定されることもある。

本発明の他の具現例によれば、インクジェットヘッドの各ノズルから複数個のインク液滴で構成されたプリンティングパターンを反復的に形成するステップと、前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影するステップと、前記写真撮影されたインク液滴の体積を測定するステップと、前記測定されたインク液滴の体積を利用して、前記プリンティングパターンに対応するノズルの駆動波形を決定するステップと、を含むインクジェットヘッドのノズル制御方法が開示される。

前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、その体積及び吐出速度が同一である。

前記ノズルの駆動波形は、前記ノズルに印加される電圧の大きさ及びパルスの幅のうち少なくとも一つを調節することによって決定される。

前記ノズルの駆動波形を決定するステップは、前記プリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定した後、前記測定された体積の平均値を求めるステップと、前記インク液滴の平均体積値が所望の目標体積値に一致するように、前記プリンティングパターンに対応するノズルの駆動波形を調節するステップと、を含む。

前記ノズルの駆動波形を決定するステップは、前記プリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定するステップと、前記インク液滴の体積の和が所望の目標体積の和に一致するように、前記プリンティングパターンに対応するノズルの駆動波形を調節するステップと、を含む。

本発明によるインクジェットヘッドのノズル制御方法によれば、インクジェットヘッドが同じプリンティングパターンを反復して形成する場合に、前記プリンティングパターンそれぞれを構成するインク液滴の量を均一にする。

以下、添付された図面を参照して、本発明による望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を指し、図面上で各構成要素の大きさや厚さは、説明の明瞭性のために誇張されうる。以下では、便宜上、カラーフィルタを製造するための印刷作業を一例として挙げて説明する。

図２は、実際のカラーフィルタの製作のために、インクジェットヘッドが印刷方向に移動しつつ、ピクセル内にインク液滴を吐出させつつ印刷作業を行う形態の一例を示す図面である。

図２に示すように、基板（図示せず）上には、ブラックマトリックス１５０により区画された複数のピクセルＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２が所定の間隔で形成されている。そして、かかるピクセルＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２内にインクジェットヘッド１１０のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からインク液滴を吐出させることによって、印刷作業を行う。図２は、隣接したピクセル間のピッチ（例えば、ピクセルＰ１１とＰ２１との間隔）が隣接したノズル間のピッチ（例えば、ノズルＮ１とＮ２との間隔）より狭いため、インクジェットヘッド１１０が印刷方向に対して所定の角度で傾斜した状態で印刷作業を行う形態を示す。すなわち、前記インクジェットヘッド１１０は、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３が印刷方向に対して傾斜して配置された状態で印刷方向に沿って移動しつつ印刷作業を行う。

前記インクジェットヘッド１１０のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれにより、ピクセルＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２内に所定のピクセルパターンが反復的に印刷される。ここで、前記ピクセルパターンは、その対応するノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から吐出された所定の個数のインク液滴により印刷される。図２には、ピクセルパターンそれぞれが５個のインク液滴により印刷される場合が一例として示されている。

前記インクジェットヘッド１１０は、印刷方向に対して傾斜した状態で印刷方向に移動しつつノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれからインク液滴を吐出させることによって、印刷作業を行う。この過程で、まず、ノズルＮ１から５個のインク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅが順次に吐出され、このように吐出されたインク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅによりピクセルＰ１１内に所定のピクセルパターンが印刷される。そして、かかるピクセルパターンは、インクジェットヘッド１１０が印刷方向に所定距離ほど移動しつつ、ピクセルＰ１２内に反復的に印刷される。すなわち、前記インクジェットヘッド１１０が印刷方向に移動しつつ、ノズルＮ１から５個のインク液滴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが順次に吐出され、このように吐出されたインク液滴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅにより、ピクセルＰ１２内にピクセルＰ１１内に形成されたピクセルパターンと同じピクセルパターンが反復して印刷される。ここで、インク液滴１１ａと１２ａ、インク液滴１１ｂと１２ｂ、インク液滴１１ｃと１２ｃ、インク液滴１１ｄと１２ｄ、インク液滴１１ｅと１２ｅは、吐出順序において互いに対応するインク液滴である。これにより、前記ノズルＮ１に対応するピクセルＰ１１，Ｐ１２内には、同じピクセルパターンが印刷方向に沿って反復的に印刷される。そして、かかるピクセルパターンの反復印刷過程は、残りのノズルＮ２，Ｎ３などにより同一に行われる。図２において、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、ノズルＮ２から吐出されてピクセルＰ２１内に所定のピクセルパターンを印刷するインク液滴を表し、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、ノズルＮ２から吐出されてピクセルＰ２２内に同じピクセルパターンを反復印刷するインク液滴を表す。そして、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅは、ノズルＮ３から吐出されてピクセルＰ３１内に所定のピクセルパターンを印刷するインク液滴を表し、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅは、ノズルＮ３から吐出されてピクセルＰ３２内に同じピクセルパターンを印刷するインク液滴を表す。

なお本実施形態では、固定された基板上でインクジェットヘッド１１０が印刷方向に移動しつつ印刷作業を行う場合が説明されるが、その他にも、インクジェットヘッドが固定された状態で移動する基板上に印刷作業を行うことによってカラーフィルタを製作することも可能である。

図３は、図２に示したような実際のカラーフィルタの製作過程で、インクジェットヘッドのノズルからインク液滴が吐出される順序を示す図面である。

図３に示すように、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からインク液滴１１ａ，２１ａ，１１ｂ，３１ａ，２１ｂ，１１ｃ，…，１２ａ，２２ａ，１２ｂ，３２ａ，…が順次に吐出される。この過程で、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれに対応するプリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が一定な周期で反復的に形成される。ここで、前記プリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、その対応するノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から順次に吐出される複数個のインク液滴で構成される。具体的には、ノズルＮ１の場合には、まず、インク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅが順次に吐出されることによって、ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１が形成される。次いで、所定時間の間隔をおいた後、インク液滴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅが順次に吐出されることによって、プリンティングパターンＰ１が反復的に形成される。そして、ノズルＮ２の場合には、インク液滴２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅが順次に吐出されることによって、ノズルＮ２に対応するプリンティングパターンＰ２が形成された後、所定時間の間隔をおいてインク液滴２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅが順次に吐出されることによって、プリンティングパターンＰ２が反復的に形成される。そして、これと同様に、ノズルＮ３からプリンティングパターンＰ３が反復的に形成される。

このように、インクジェットヘッド１１０の各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から所定個数のインク液滴で構成されたプリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が反復的に形成される。ここで、プリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれを構成するインク液滴は、その体積及び吐出速度が変わりうる。例えば、ノズルＮ１により形成されたプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、異なる体積及び吐出速度を有する。そして、ノズルＮ１により反復形成されたプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅも、異なる体積及び吐出速度を有する。これは、インク液滴が吐出される時点それぞれでノズルＮ１の周囲に組成された印刷条件が異なるためである。すなわち、ノズルＮ１と同時に吐出される他のノズルの数または他のノズルとの相対的な吐出タイミングのような周辺印刷条件が、インク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅがそれぞれ吐出される時点で異なりうるため、インク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、異なる体積及び吐出速度を有する。

しかし、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から反復的に形成された複数のプリンティングパターンＰ１同士，Ｐ２同士，Ｐ３同士は、それぞれ同一である。具体的には、反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、その体積及び吐出速度が同一になる。例えば、ノズルＮ１により形成されたプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅのうち、最初に吐出されたインク液滴１１ａは、ノズルＮ１により反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅのうち、最初に吐出されたインク液滴１２ａとその体積及び吐出速度が互いに同一になる。これは、インク液滴１１ａが吐出される時点でノズルＮ１の周囲に組成された印刷条件が、インク液滴１２ａが吐出される時点でノズルＮ１の周囲に組成された印刷条件と同一であるためである。そして、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴１１ｂと１２ｂ、１１ｃと１２ｃ、１１ｄと１２ｄ、１１ｅと１２ｅは、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。また、ノズルＮ２により吐出されることによって、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴２１ａと２２ａ、２１ｂと２２ｂ、２１ｃと２２ｃ、２１ｄと２２ｄ、２１ｅと２２ｅは、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。そして、ノズルＮ３により吐出されることによって、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴３１ａと３２ａ、３１ｂと３２ｂ、３１ｃと３２ｃ、３１ｄと３２ｄ、３１ｅと３２ｅは、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。

本発明は、図３に示したように、インクジェットヘッド１１０の各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３により所定個数のインク液滴で構成されたプリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が一定な周期で反復的に形成される場合、前記プリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を構成するインク液滴の体積を測定する方法、及びこのように測定された結果を利用してインクジェットヘッドの各ノズルを制御する方法を提供する。具体的には、本発明によれば、反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影することによって、その体積を測定できる。この場合、前記インク液滴の写真撮影は、ストロボスタンドを利用することによって行われる。

図４ないし図７には、光源１２０とカメラ１３０とを備えるストロボスタンドを利用してプリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を求める方法が示されている。ここで、前記光源としては、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などが使われる。

前述したように、各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３により反復的に形成される複数のプリンティングパターンＰ１同士，Ｐ２同士，Ｐ３同士は、それぞれ同一である。具体的には、図３に示すように、ノズルＮ１の場合、反復的に形成されるプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴１１ａと１２ａ、１１ｂと１２ｂ、１１ｃと１２ｃ、１１ｄと１２ｄ、１１ｅと１２ｅは、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。したがって、図４に示したように、互いに対応するインク液滴のうち、最初に吐出されるインク液滴１１ａ，１２ａは、一定な時間の間隔を有してノズルＮ１から吐出される。したがって、前記光源を前記インク液滴１１ａ，１２ａに同期させれば、前記カメラから前記インク液滴１１ａと１２ａが重なって表現された一つの映像が得られる。かかる映像から、ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１を構成する最初のインク液滴の体積Ｖ_１ａが測定される。

次いで、図５に示すように、互いに対応するインク液滴のうち、二番目に吐出されるインク液滴１１ｂと１２ｂも、一定な時間間隔を有してノズルＮ１から吐出される。したがって、前記光源を前記インク液滴１１ｂと１２ｂに同期させれば、前記カメラから前記インク液滴１１ｂと１２ｂとが重なって表現された一つの映像が得られ、かかる映像から、ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１を構成する二番目のインク液滴の体積Ｖ_１ｂが測定される。前記のような過程を他のインク液滴にも反復すれば、前記ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１を構成する三番目、四番目及び五番目のインク液滴の体積Ｖ_１ｃ，Ｖ_１ｄ及びＶ_１ｅが測定される。

このように、ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴それぞれの体積を測定した後、前記インク液滴の平均体積値（Ｖ_１＝（Ｖ_１ａ＋Ｖ_１ｂ＋Ｖ_１ｃ＋Ｖ_１ｄ＋Ｖ_１ｅ）／５）を求める。そして、このように得られたインク液滴の平均体積値Ｖ_１を所望の目標体積値Ｖ_ｔに一致させるように、前記ノズルＮ１の駆動波形を決定する。ここで、前記ノズルＮ１の駆動波形は、前記ノズルＮ１に印加される電圧の大きさ及びパルスの幅のうち少なくとも一つを調節することによって決定される。

また、ノズルＮ２の場合にも、反復的に形成されるプリンティングパターンＰ２を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴２１ａと２２ａ、２１ｂと２２ｂ、２１ｃと２２ｃ、２１ｄと２２ｄ、２１ｅと２２ｅは、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。図６に示すように、互いに対応するインク液滴のうち、最初に吐出されるインク液滴２１ａ，２２ａは、一定な時間の間隔を有してノズルＮ２から吐出される。したがって、前記光源を前記インク液滴２１ａ，２２ａに同期させれば、前記カメラから前記インク液滴２１ａと２２ａとが重なって表現された一つの映像が得られ、かかる映像から、ノズルＮ２に対応するプリンティングパターンＰ２を構成する最初のインク液滴の体積Ｖ_２ａが測定される。

次いで、図７に示すように、互いに対応するインク液滴のうち、二番目に吐出されるインク液滴２１ｂと２２ｂも、一定な時間の間隔を有してノズルＮ２から吐出される。したがって、前記光源を前記インク液滴２１ｂと２２ｂとに同期させれば、前記カメラから前記インク液滴２１ｂと２２ｂとが重なって表現された一つの映像が得られ、かかる映像から、ノズルＮ２に対応するプリンティングパターンＰ２を構成する二番目のインク液滴の体積Ｖ_２ｂが測定される。そして、前記のような過程を他のインク液滴に対して反復すれば、前記ノズルＮ２に対応するプリンティングパターンＰ２を構成する三番目、四番目及び五番目のインク液滴の体積Ｖ_２ｃ，Ｖ_２ｄ及びＶ_２ｅが測定される。

このように、ノズルＮ２に対応するプリンティングパターンＰ２を構成するインク液滴それぞれの体積を測定した後、前記インク液滴の平均体積値（Ｖ_２＝（Ｖ_２ａ＋Ｖ_２ｂ＋Ｖ_２ｃ＋Ｖ_２ｄ＋Ｖ_２ｅ）／５）を求める。そして、このように得られたインク液滴の平均体積値Ｖ_２を所望の目標体積値Ｖ_ｔに一致させるように、前記ノズルＮ２の駆動波形を決定する。ここで、前記ノズルＮ２の駆動波形は、前記ノズルＮ２に印加される電圧の大きさ及びパルスの幅のうち少なくとも一つを調節することによって決定される。かかる過程を残りの他のノズルＮ３にも反復して適用することによって、インクジェットヘッドのノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれに印加されるべき駆動波形を決定する。

このように決定された駆動波形を前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３に印加すれば、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から形成されるプリンティングパターンは、いずれも同じ量のインクを有する。したがって、インクジェットヘッドのノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３に前述したように決定された駆動波形を印加してカラーフィルタを製作すれば、カラーフィルタのピクセルの内部に均一な厚さのインク層を形成できる。

以上では、インク液滴の平均体積値を利用してノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の駆動波形を決定する場合が説明されたが、インク液滴の体積の和を利用してノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の駆動波形を決定することもできる。すなわち、ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１を構成するインク液滴の体積の和（Ｖ_１ｓｕｍ＝Ｖ_１ａ＋Ｖ_１ｂ＋Ｖ_１ｃ＋Ｖ_１ｄ＋Ｖ_１ｅ）を求めた後、この値Ｖ_１ｓｕｍを所望の目標体積の和Ｖ_ｔｓｕｍに一致させるように、前記ノズルＮ１の駆動波形を決定する。かかる過程を他のノズルにも反復して適用することによって、ノズルそれぞれに印加されるべき駆動波形が決定される。

上記の実施形態では、ストロボスタンドを利用してプリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を構成するインク液滴の体積を測定する場合が説明された。しかし、その他にも前記インク液滴の体積を他の方法で測定することも可能である。例えば、高速カメラで互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみの映像を撮影することによって、プリンティングパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を構成するインク液滴それぞれの体積を求めることができる。

図８は、カラーフィルタの製作のために、インクジェットヘッドが印刷方向に移動しつつ、ピクセル内に印刷作業を行う他の実施形態を示す図面である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心に説明する。

図８に示すように、基板（図示せず）上には、ブラックマトリックス１５０により区画された複数のピクセルＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２が所定の間隔で形成されている。そして、かかるピクセルＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２内にインクジェットヘッド１１０のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からインク液滴を吐出させることによって、印刷作業を行う。一方、図８では、隣接したピクセル間のピッチ（例えば、ピクセルＰ１１とＰ２１との間隔）が隣接したノズル間のピッチ（例えば、ノズルＮ１とＮ２との間隔）と同一であるため、インクジェットヘッド１１０が印刷方向に対して直角である状態で印刷作業を行う。すなわち、前記インクジェットヘッド１１０は、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３が印刷方向に対して直角に配置された状態で印刷方向に沿って移動しつつ印刷作業を行う。

前記インクジェットヘッド１１０のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれにより、ピクセルＰ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２内に所定のピクセルパターンが反復的に印刷される。前記ピクセルパターンは、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれから吐出された所定個数のインク液滴により印刷される。具体的には、まず、ノズルＮ１からインク液滴１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’，１１ｄ’，１１ｅ’が順次に吐出され、このように吐出されたインク液滴１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’，１１ｄ’，１１ｅ’により、ピクセルＰ１１内に所定のピクセルパターンが印刷される。そして、これと同時にノズルＮ２からインク液滴２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’，２１ｅ’が順次に吐出され、このように吐出されたインク液滴２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’，２１ｅ’により、ピクセルＰ２１内に所定のピクセルパターンが印刷される。そして、ノズルＮ３からインク液滴３１ａ’，３１ｂ’，３１ｃ’，３１ｄ’，３１ｅ’が順次に吐出され、このように吐出されたインク液滴３１ａ’，３１ｂ’，３１ｃ’，３１ｄ’，３１ｅ’により、ピクセルＰ３１内に所定のピクセルパターンが印刷される。

次いで、ノズルＮ１により印刷されたピクセルパターンは、インクジェットヘッド１１０が印刷方向に所定距離ほど移動しつつ、ピクセルＰ１２内に反復的に印刷される。このとき、ノズルＮ１から５個のインク液滴１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’，１２ｄ’，１２ｅ’が順次に吐出され、このように吐出されたインク液滴１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’，１２ｄ’，１２ｅ’により、ピクセルＰ１２内には、ピクセルＰ１１内に印刷されたピクセルパターンと同じピクセルパターンが反復して印刷される。ここで、インク液滴１１ａ’と１２ａ’、インク液滴１１ｂ’と１２ｂ’、インク液滴１１ｃ’と１２ｃ’、インク液滴１１ｄ’と１２ｄ’、インク液滴１１ｅ’と１２ｅ’は、それぞれ吐出順序において互いに対応するインク液滴である。これにより、前記ノズルＮ１に対応するピクセルＰ１１，Ｐ１２内には、同じピクセルパターンが印刷方向に沿って反復的に印刷される。そして、かかるピクセルパターンの反復印刷過程は、残りのノズルＮ２，Ｎ３などにより同一に行われる。図８において、２２ａ’，２２ｂ’，２２ｃ’，２２ｄ’，２２ｅ’は、ノズルＮ２から吐出されてピクセルＰ２２内に所定のピクセルパターンを印刷するインク液滴を表し、３２ａ’，３２ｂ’，３２ｃ’，３２ｄ’，３２ｅ’は、ノズルＮ３から吐出されてピクセルＰ３２内に所定のピクセルパターンを印刷するインク液滴を表す。

なお本実施形態では、固定された基板上にインクジェットヘッド１１０が印刷方向に移動しつつ印刷作業を行う場合が説明されたが、その他にもインクジェットヘッドが固定された状態で移動する基板上に印刷作業を行うことによってカラーフィルタを製作することも可能である。

図９は、図８に示したような実際のカラーフィルタの製作過程で、インクジェットヘッド１１０のノズルからインク液滴が吐出される順序を示す図面である。

図９に示すように、ノズルＮ１からインク液滴１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’，１１ｄ’…が順次に吐出され、ノズルＮ２からインク液滴２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’…が順次に吐出され、ノズルＮ３からインク液滴３１ａ’，３１ｂ’，３１ｃ’，３１ｄ’…が順次に吐出される。そして、インク液滴１１ａ’，２１ａ’，３１ａ’は、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から同時に吐出され、１１ｂ’，２１ｂ’，３１ｂ’も、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から同時に吐出される。この過程で、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれに対応するプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’が一定な周期で反復的に形成される。ここで、前記プリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’は、対応するノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から順次に吐出される複数個のインク液滴で構成される。具体的には、ノズルＮ１の場合には、まず、インク液滴１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’，１１ｄ’，１１ｅ’が順次に吐出されることによって、ノズルＮ１に対応するプリンティングパターンＰ１’が形成される。次いで、所定時間の間隔をおいた後、インク液滴１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’，１２ｄ’，１２ｅ’が順次に吐出されることによって、プリンティングパターンＰ１’が反復的に形成される。そして、ノズルＮ２の場合には、インク液滴２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’，２１ｄ’，２１ｅ’が順次に吐出されることによって、ノズルＮ２に対応するプリンティングパターンＰ２’が形成された後、所定時間の間隔をおいてインク液滴２２ａ’，２２ｂ’，２２ｃ’，２２ｄ’，２２ｅ’が順次に吐出されることによって、プリンティングパターンＰ２’が反復的に形成される。そして、これと同様に、ノズルＮ３からプリンティングパターンＰ３’が反復的に形成される。

このように、インクジェットヘッド１１０の各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から、所定個数のインク液滴で構成されたプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’が反復的に形成される。ここで、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３からインク液滴が同時に吐出される場合であっても、プリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’それぞれを構成するインク液滴が異なる体積及び吐出速度を有する。例えば、ノズルＮ１により形成されたプリンティングパターンＰ１’を構成するインク液滴１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’，１２ｄ’，１２ｅ’は、異なる体積及び吐出速度を有する。これは、ノズルＮ１によりプリンティングパターンＰ１’が形成された後、一定時間の間にはインク吐出がなされないが、かかる吐出時間の遅延が以後に吐出されるインク液滴１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’，１２ｄ’，１２ｅ’の体積及び吐出速度に影響を及ぼすためである。

しかし、この場合にも、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれにより反復的に形成された複数のプリンティングパターンＰ１’同士，Ｐ２’同士，Ｐ３’同士は、それぞれ同一である。すなわち、前記反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、その体積及び吐出速度が同一になる。例えば、ノズルＮ１により形成されたプリンティングパターンＰ１’を構成するインク液滴１１ａ’，１１ｂ’，１１ｃ’，１１ｄ’，１１ｅ’のうち、最初に吐出されたインク液滴１１ａ’は、ノズルＮ１により反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１’を構成するインク液滴１２ａ’，１２ｂ’，１２ｃ’，１２ｄ’，１２ｅ’のうち、最初に吐出されたインク液滴１２ａ’とその体積及び吐出速度が互いに同一になる。これは、インク液滴１１ａ’が吐出される時点での印刷条件が、インク液滴１２ａ’が吐出される時点での印刷条件と同一であるためである。そして、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴１１ｂ’と１２ｂ’、１１ｃ’と１２ｃ’、１１ｄ’と１２ｄ’、１１ｅ’と１２ｅ’も、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。また、ノズルＮ２により吐出されることによって、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴２１ａ’と２２ａ’、２１ｂ’と２２ｂ’、２１ｃ’と２２ｃ’、２１ｄ’と２２ｄ’、２１ｅ’と２２ｅ’は、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。そして、ノズルＮ３により吐出されることによって、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴３１ａ’と３２ａ’、３１ｂ’と３２ｂ’、３１ｃ’と３２ｃ’、３１ｄ’と３２ｄ’、３１ｅ’と３２ｅ’は、互いに同じ体積及び吐出速度を有する。

本発明は、図９に示したように、インクジェットヘッド１１０の各ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３により、所定個数のインク液滴で構成されたプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’が一定な周期で反復的に形成される場合にも適用される。本発明によれば、反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影することによって、その体積を測定できる。この場合、前記インク液滴の写真撮影は、ストロボスタンドを利用することによって行われる。

図９に示したように、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれにより、所定個数のインク液滴で構成されたプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’が反復的に形成される場合には、所定のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３に対応するプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を構成するインク液滴それぞれの体積を測定することによって、前記プリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’に対応するノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の駆動波形を調節できる。ここで、反復的に形成されたプリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影することによって、前記プリンティングパターンＰ１’，Ｐ２’，Ｐ３’を構成するインク液滴それぞれの体積を測定できる。このとき、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、ストロボスタンドまたは高速カメラにより撮影される。これについては前述したので、その詳細な説明は省略する。

そして、測定されたインク液滴の体積からインク液滴の平均体積値を求めた後、その平均体積値が目標体積値に一致するように、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれの駆動波形を決定する。ここで、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３の駆動波形は、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３に印加される電圧の大きさ及びパルスの幅のうち少なくとも一つを調節することによって決定される。一方、インク液滴の体積の和を求めた後、その体積の和が目標体積の和に一致するように、ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３それぞれの駆動波形を決定することもできる。

このように決定された駆動波形を前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３に印加すれば、前記ノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３から形成されるプリンティングパターンは、いずれも同じ量のインクを有する。したがって、インクジェットヘッドのノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３に前述したように決定された駆動波形を印加してカラーフィルタを製作すれば、カラーフィルタのピクセルの内部に均一な厚さのインク層を形成できる。

以上では、カラーフィルタの製作を一例として挙げて説明されたが、本発明は、これに限定されず、インクジェットヘッドの各ノズルから複数個のインク液滴で構成されたプリンティングパターンを反復的に形成する場合にはいずれも適用可能である。例えば、本発明は、ＯＬＥＤの製造で有機発光層をプリンティングする場合や、ＯＴＦＴの製造で有機半導体物質をプリンティングする場合などにも適用できる。

以上、本発明の望ましい実施形態が詳細に説明されたが、本発明の範囲は、これに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない。

本発明は、インクジェットヘッド関連の技術分野に適用可能である。

ストロボスタンドを利用してインクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク液滴の体積を正規化する従来の方法を示す図面である。 ストロボスタンドを利用してインクジェットヘッドのノズルから吐出されるインク液滴の体積を正規化する従来の方法を示す図面である。 カラーフィルタの製作のために、インクジェットヘッドが印刷方向に移動しつつ、ピクセル内に印刷作業を行う形態の一例を示す図面である。 図２に示したような実際のカラーフィルタの製作過程で、インクジェットヘッドのノズルからインク液滴が吐出される順序を示す図面である。 本発明の実施形態によって、ストロボスタンドを利用して図３に示したプリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定する形態を示す図面である。 本発明の実施形態によって、ストロボスタンドを利用して図３に示したプリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定する形態を示す図面である。 本発明の実施形態によって、ストロボスタンドを利用して図３に示したプリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定する形態を示す図面である。 本発明の実施形態によって、ストロボスタンドを利用して図３に示したプリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定する形態を示す図面である。 カラーフィルタの製作のために、インクジェットヘッドが印刷方向に移動しつつ、ピクセル内に印刷作業を行う形態の他の例を示す図面である。 図８に示したような実際のカラーフィルタの製作過程で、インクジェットヘッドのノズルからインク液滴が吐出される順序を示す図面である。

符号の説明

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ インク液滴

１１０ インクジェットヘッド
１５０ ブラックマトリックス
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ ノズル
Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ３１，Ｐ３２ ピクセル

Claims (15)

1. インクジェットヘッドから吐出されるインク液滴の体積を測定する方法において、
   前記インクジェットヘッドにより複数個のインク液滴で構成されたプリンティングパターンを反復的に形成するステップと、
   前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影するステップと、
   前記写真撮影されたインク液滴の体積を測定するステップと、
   を含み、
   前記プリンティングパターンは、一定な周期で反復的に形成されることを特徴とするインク液滴の体積測定方法。
2. 前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、その体積及び吐出速度が同じであることを特徴とする請求項１に記載のインク液滴の体積測定方法。
3. 前記プリンティングパターンは、前記インクジェットヘッドの所定のノズルからインク液滴が順次に吐出されることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のインク液滴の体積測定方法。
4. 前記インク液滴の体積は、光源及びカメラを備えたストロボスタンドを利用して測定されることを特徴とする請求項１に記載のインク液滴の体積測定方法。
5. 前記光源を互いに対応する吐出順序を有するインク液滴に同期させた後、前記カメラに撮られた映像から前記インク液滴の体積を測定することを特徴とする請求項４に記載のインク液滴の体積測定方法。
6. 前記インク液滴の体積は、高速カメラを利用して測定されることを特徴とする請求項１に記載のインク液滴の体積測定方法。
7. インクジェットヘッドの各ノズルから複数個のインク液滴で構成されたプリンティングパターンを反復的に形成するステップと、
   前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴のみを写真撮影するステップと、
   前記写真撮影されたインク液滴の体積を測定するステップと、
   前記測定されたインク液滴の体積を利用して、前記プリンティングパターンに対応するノズルの駆動波形を決定するステップと、を含み、
   前記プリンティングパターンは、一定な周期で反復的に形成されることを特徴とするインクジェットヘッドのノズル制御方法。
8. 前記反復的に形成されたプリンティングパターンを構成するインク液滴のうち、互いに対応する吐出順序を有するインク液滴は、その体積及び吐出速度が同じであることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
9. 前記プリンティングパターンは、インクジェットヘッドの対応するノズルからインク液滴が順次に吐出されることによって形成されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
10. 前記インク液滴の体積は、光源及びカメラを備えたストロボスタンドを利用して測定されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
11. 前記光源を互いに対応する吐出順序を有するインク液滴に同期させた後、前記カメラに撮られた映像から前記インク液滴の体積を測定することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
12. 前記インク液滴の体積は、高速カメラを利用して測定されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
13. 前記ノズルの駆動波形は、前記ノズルに印加される電圧の大きさ及びパルスの幅のうち少なくとも一つを調節することによって決定されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
14. 前記ノズルの駆動波形を決定するステップは、
    前記プリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定した後、前記測定された体積の平均値を求めるステップと、
    前記インク液滴の平均体積値が所望の目標体積値に一致するように、前記プリンティングパターンに対応するノズルの駆動波形を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
15. 前記ノズルの駆動波形を決定するステップは、
    前記プリンティングパターンを構成するインク液滴の体積を測定するステップと、
    前記インク液滴の体積の和が所望の目標体積の和に一致するように、前記プリンティングパターンに対応するノズルの駆動波形を調節するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドのノズル制御方法。
    

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