(57)【要約】【構成】印刷方法は，それぞれの中心線を有する色成分のマトリクスがその上に規定される基板を用意するステップを含む。プリントヘッド・アセンブリは，基板の上方に配置される。プリントヘッド・アセンブリは，複数の制御可能なノズルを備える。プリントヘッド・アセンブリが色成分の中心線を横切る走査方向に基板全体を走査するように，基板およびプリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させる。プリントヘッド・アセンブリが基板全体を走査している間の選択された時間に，ノズルから基板上にインク液滴が吐出される。液滴が中心線から変位したそれぞれの位置で色成分上に着くように，液滴を吐出する時間が選択される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの中心線を有する色成分のマトリクスがその上に規定される基板を用意し，
複数の制御可能なノズルを備えるプリントヘッド・アセンブリを上記基板上方に配置し，
上記プリントヘッド・アセンブリが色成分の上記中心線を横切る走査方向に上記基板上方を走査するように，上記基板および上記プリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させ，
上記プリントヘッド・アセンブリが上記基板上方を走査している間の選択された時間に，上記ノズルから上記基板上にインク液滴を吐出し，
液滴が上記中心線の側方のそれぞれの位置で上記色成分上に着くように，液滴を吐出する時間を選択する
ステップを備えた印刷方法。
【請求項２】
基板を用意するステップは，上記基板上に，色成分を取り囲みかつ規定する突出した境界を形成することを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項３】
液滴を吐出するステップは，少なくとも一部の液滴を上記境界に接触するように向けることを含む，請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記色成分は上記走査方向を横切る方向に沿って列をなして配列され，液滴を吐出するステップは，連続して隣接する列を異なるそれぞれの色で交互に着色することを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項５】
液滴を吐出するステップは，上記プリントヘッドが色成分上方を１回通過する間に，２つ以上の液滴が各々の色成分上に付着するように上記ノズルを作動させることを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記ノズルの作動は，２つ以上の液滴を走査方向を横切る軸に沿って並んで付着させることを含む，請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記ノズルの作動は，２つ以上の液滴を走査方向に沿って連続して付着させることを含む，請求項５に記載の方法。
【請求項８】
上記ノズルの作動は，２つ以上の液滴が上記基板上の各々の色成分内で重なり合って合体するように，２つ以上の液滴を付着させることを含む，請求項５に記載の方法。
【請求項９】
２つ以上の液滴は，インクの乾燥速度に応じて決定される制限時間内に付着させる，請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記プリントヘッド・アセンブリは，各々が複数のノズルを備え，ずらして配置された複数のプリントヘッドを備え，上記ノズルの作動は，プリントヘッドの異なるノズルから２つ以上の液滴を吐出することを含む，請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
時間を選択するステップは，上記基板に対する上記プリントヘッド・アセンブリの移動を補償するように，液滴を上記中心線から変位させることを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
時間を選択するステップは，液滴と，上記基板上に既に付着しているインクおよび他の液滴のインクの少なくとも一方との間の反発作用に応答するようにそれぞれの位置を決定することを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
上記基板はガラスにより構成され，液滴を吐出するステップは，フラットパネル・ディスプレイ用のフィルタ・オーバーレイとして機能するように色成分を着色することを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
上記基板はガラスにより構成され，液滴を吐出するステップは，ＯＬＥＤ素子として機能するように，選択的に色光を発光する働きをするポリマーを吐出することを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
上記プリントヘッド・アセンブリは，各々が複数のノズルを備えた複数の印刷ユニットを備え，上記印刷ユニットは上記プリントヘッド・アセンブリに沿って配置されており，上記印刷ユニットの各々にそれぞれのクリーニング・ユニットを関連付け，上記プリントヘッド・アセンブリが上記基板上方を走査した後に，それぞれの上記クリーニング・ユニットを用いて上記印刷ユニットの各々の余分なインクを落とすステップを含む，請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
色成分のマトリクスがその上に規定される基板を用意し，
複数の制御可能なノズルを備えるプリントヘッド・アセンブリを上記基板上方に配置し，
上記プリントヘッド・アセンブリが走査方向に上記基板上方を走査するように，上記基板および上記プリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させ，
上記プリントヘッド・アセンブリが上記基板上方を走査している間の選択された時間に，上記ノズルから上記基板上にインク液滴を吐出して，上記プリントヘッドが色成分上方を１回通過する間に２つ以上の液滴を各々の色成分上に付着させ，
液滴が色成分上に着くように液滴を吐出する時間を選択して，２つ以上の液滴を上記基板上の各々の色成分内で重ね合わせて合体させる
ステップを備えた印刷方法。
【請求項１７】
２つ以上の液滴は，インクの乾燥速度に応じて決定される制限時間内に付着させる，請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記制限時間が２００ｍｓ以下である，請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記制限時間が２０ｍｓ以下である，請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
液滴を吐出するステップは，２つ以上の液滴を走査方向を横切る軸に沿って並んで付着させることを含む，請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
液滴を吐出するステップは，２つ以上の液滴を走査方向に沿って連続して付着させることを含む，請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
上記プリントヘッド・アセンブリは１つ以上の印刷ユニットを備え，各印刷ユニットは，所与の色のインク液滴を吐出する，ずらして配置された複数のプリントヘッドを備え，各プリントヘッドはそれぞれ複数のノズルを備え，上記ノズルの作動は，上記プリントヘッドの異なるノズルから２つ以上の液滴を吐出することを含む，請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
各印刷ユニットのずらして配置された複数のプリントヘッドの各々におけるノズルは，走査方向を横切る方向にそれぞれのオフセットによって変位しており，上記それぞれのオフセットは，上記印刷ユニット全体で単調に増加するものではない，請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
それぞれの中心線を有する色成分のマトリクスがその上に規定される基板に印刷する装置であって，
複数の制御可能なノズルを備え，上記基板上方に位置するように配置されるプリントヘッド・アセンブリ，
上記プリントヘッド・アセンブリが色成分の上記中心線を横切る走査方向に上記基板上方を走査するように，上記基板および上記プリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させるように構成された並進アセンブリ，および
上記プリントヘッド・アセンブリが上記基板上方を走査している間の選択された時間に，上記ノズルから上記基板上にインク液滴を吐出するように上記プリントヘッド・アセンブリを駆動するように結合され，液滴が上記中心線から変位したそれぞれの位置で色成分上に着くように液滴を吐出する時間を選択する制御装置，
を備えた装置。
【請求項２５】
上記基板は色成分を取り囲みかつ規定する突出した境界を備え，上記制御装置は，吐出した液滴が境界に接触するように上記プリントヘッド・アセンブリを駆動する働きをする，請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
色成分は走査方向を横切る方向に沿って列をなして配列され，上記制御装置は，上記プリントヘッド・アセンブリが連続して隣接する列を異なるそれぞれの色で交互に着色するように駆動する働きをする，請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
上記制御装置は，上記プリントヘッドが色成分上方を１回通過する間に，上記ノズルが２つ以上の液滴を各々の色成分上に付着させるように，上記プリントヘッド・アセンブリを駆動する働きをする，請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
２つ以上の液滴を走査方向を横切る軸に沿って並んで付着させる，請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
２つ以上の液滴を走査方向に沿って連続して付着させる，請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
２つ以上の液滴を，上記基板上の各々の色成分内で重なり合って合体するように付着させる，請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
２つ以上の液滴を，インクの乾燥速度に応じて決定される制限時間内に付着させる，請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
上記プリントヘッド・アセンブリは，各々が複数のノズルを備え，ずらして配置された複数のプリントヘッドを備え，２つ以上の液滴はプリントヘッドの異なるノズルから吐出される，請求項２７に記載の装置。
【請求項３３】
上記制御装置は，上記基板に対する該プリントヘッド・アセンブリの移動を補償するように時間を選択するように構成される，請求項２４に記載の装置。
【請求項３４】
上記制御装置は，液滴と，上記基板上に既に付着しているインクおよび他の液滴のインクの少なくとも一方との間の反発作用に応じて時間を選択するように構成される，請求項２４に記載の装置。
【請求項３５】
上記基板はガラスにより構成され，インクは，フラット・パネル・ディスプレイ用のフィルタ・オーバーレイとして機能するように色成分を着色するように適合される，請求項２４に記載の装置。
【請求項３６】
上記基板はガラスにより構成され，インクは，電気信号に反応する色光を発光する働きをするポリマーを含む，請求項２４に記載の装置。
【請求項３７】
上記プリントヘッド・アセンブリは，各々が複数のノズルを備えた複数の印刷ユニットを備え，上記印刷ユニットは，上記プリントヘッド・アセンブリに沿って配置され，かつ複数のクリーニング・ユニットを備え，上記複数のクリーニング・ユニットは，複数の印刷ユニットとそれぞれ関連付けられ，上記プリントヘッド・アセンブリが上記基板上方を走査した後に，それぞれの上記印刷ユニットの余分なインクを落とすものである，請求項２４に記載の装置。
【請求項３８】
色成分のマトリクスがその上に規定される基板に印刷する装置であって，
複数の制御可能なノズルを備え，上記基板上方に位置するように配置されるプリントヘッド・アセンブリ，
上記プリントヘッド・アセンブリが走査方向に上記基板上方を走査するように，上記基板および上記プリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させるように構成された並進アセンブリ，および
上記プリントヘッド・アセンブリが上記基板上方を走査している間の選択された時間に，上記ノズルから上記基板上にインク液滴を吐出して，上記プリントヘッドが色成分上を１回通過する間に２つ以上の液滴を各々の色成分上に付着させるように上記プリントヘッド・アセンブリを駆動するように結合され，２つ以上の液滴が上記基板上の各々の色成分内で重ね合わせて合体するように液滴が色成分上に着くように液滴の吐出時間を選択する制御装置，
を備えた装置。
【請求項３９】
上記制御装置は，２つ以上の液滴が，インクの乾燥速度に応じて決定される制限時間内に付着するように時間を選択する働きをする，請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
制限時間が２００ｍｓ以下である，請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
制限時間が２０ｍｓ以下である，請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
２つ以上の液滴を走査方向を横切る軸に沿って並んで付着させる，請求項３８に記載の装置。
【請求項４３】
２つ以上の液滴を走査方向に沿って連続して付着させる，請求項３８に記載の装置。
【請求項４４】
上記プリントヘッド・アセンブリは１つ以上の印刷ユニットを備え，各印刷ユニットは，所与の色のインク液滴を吐出する，ずらして配置された複数のプリントヘッドを備え，各プリントヘッドはそれぞれ複数のノズルを備え，２つ以上の液滴は，プリントヘッドの異なるノズルから吐出される，請求項３８に記載の装置。
【請求項４５】
各々の上記印刷ユニットのずらして配置された複数のプリントヘッドの各々におけるノズルは，走査方向を横切る方向のオフセットによって変位しており，それぞれのオフセットは，上記印刷ユニット全体で単調に増加するものではない，請求項４４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，一般的にインクジェット印刷に関し，特にインクジェット技術を用いたフラット・パネル・ディスプレイの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー・フラット・パネル・ディスプレイを製造するには，液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの光変調素子マトリクスに，対応する色成分（色要素）のマトリクスが重ね合わされる。各色成分が対応する光変調素子を通過する光をフィルタし，これによってディスプレイがカラー画像を表示することができる。
【０００３】
ここにおいてその開示を参照しかつ援用する米国特許第6,645,029号明細書は，インクジェット・ヘッドの複数のノズルから基板上にインクを吐出することによってカラー・フィルタを製造する方法および装置を記載している。ノズルは第１の方向に配列され，インクジェット・ヘッドは基板に対して第２の垂直方向に走査される。このようにして，第２の方向に隣接するフィルタ素子が異なる色で着色される。ノズルの吐出タイミングは，インク・ドットが第１の方向の各々のフィルタ素子の中心線に沿って着くように調整される。この技術は，混色の発生を減少させるといわれている。
【発明の開示】
【０００４】
この発明の実施形態は，色成分（色要素）（color elements）のマトリクスを印刷する方法および装置を提供する。これらの方法および装置は，カラー・フラット・パネルディスプレイ用のフィルタ・オーバーレイ，ＯＬＥＤ素子などを製造するのに特に有用であるが，同様に他の大型のインクジェット印刷用途に使用することもできる。
【０００５】
開示の実施形態では，複数のノズルを備えるプリントヘッド・アセンブリは，基板に対して，一般的には形成される色成分を横切る（垂直な）（tansverse）走査方向に走査され，走査中の選択された時間にインク液滴がノズルから吐出される。液滴を吐出する時間は，指定された色成分のそれぞれの位置であって中心線から変位した（ずれた）（displaced）位置に液滴が着く（land）ように選択されかつ制御される。この変位（位置ずれ）（displacement）は，吐出された液滴の流体力学のみならず，液滴と基板上に既に付着しているインクとの間の静電気的および流体静力学的な相互作用などの要因を補償（compensating）することによって，確実にインクを色成分全体に均一に広げるのに役立つ。
【０００６】
この開示で使用されているように，「インク」という用語は，カラー・フィルタの製造に使用されるインクのみならず，ＯＬＥＤ型ディスプレイに使用されるような，電気信号に反応して発光するポリマー材料を含むが，これに限定されない。
【０００７】
したがって，この発明の一実施形態により印刷方法が提供され，この印刷方法は，
【０００８】
それぞれの中心線（center lines）を有する色成分のマトリクスがその上に規定される基板を用意し，
【０００９】
複数の制御可能なノズルを含むプリントヘッド・アセンブリを基板の上ないしは上方（over）（「上方」と訳出）に配置し，
【００１０】
プリントヘッド・アセンブリが色成分の中心線を横切る（に直角な）（transverse）走査方向に基板全体を走査するように，基板およびプリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させ（translating），
【００１１】
プリントヘッド・アセンブリが基板上方（全体）（over）を走査している間の選択された時間に，ノズルから基板上にインク液滴（droplet of ink）を吐出し（ejecting），
【００１２】
液滴が中心線から変位した（位置ずれした）（displaced）それぞれの位置で色成分上に着く（land）ように，液滴を吐出する時間を選択するステップを備える。
【００１３】
開示の実施形態では，基板を用意すること（用意するステップ）は，基板上に色成分を取り囲みかつ規定する突出した境界（borders）を形成することを含み，液滴を吐出すること（吐出するステップ）は，液滴を境界に接触するように向ける（directing）ことを含む。
【００１４】
典型的には，色成分は走査方向を横切る（に垂直な）方向に沿って列（rows）をなして配列され，液滴を吐出することは，連続した隣接する列を異なるそれぞれの色で交互に着色することを含む。
【００１５】
開示の実施形態では，液滴を吐出することは，プリントヘッドが色成分上方を１回通過する間に（プリントヘッドの色成分上方（over）のシングル・パス中に），２つ以上の液滴が各々の色成分上に付着（deposit）するようにノズルを作動させることを含む。ノズルは，２つ以上の液滴を，走査方向を横切る軸に沿って並べて，または代替的もしくは追加的に，走査方向に沿って連続して付着させるように作動させてもよい。典型的には，ノズルを作動させることは，２つ以上の液滴が基板上の各々の色成分内で重なり合って合体するように，２つ以上の液滴を付着させることを含む。いくつかの実施形態では，プリントヘッド・アセンブリは，各々が複数のノズルを備えた，ずらして配置された（staggered）複数の（多数の）プリントヘッドを備え，ノズルを作動させることは，プリントヘッドの異なるノズルから２つ以上の液滴を吐出することを含む。
【００１６】
典型的には，時間を選択すること（選択するステップ）は，基板に対するプリントヘッド・アセンブリの移動を補償（相殺）（compensate）するように，液滴を中心線から変位（displacing）（位置ずれ）させることを含む。追加的または代替的には，時間を選択することは，液滴と，基板上に既に付着しているインクおよび他の液滴のインクの少なくとも一方との間の反発作用（repulsion）に応答してそれぞれの位置を決定することを含む。
【００１７】
開示の実施形態では，基板はガラスにより構成され，液滴を吐出することは，フラットパネル・ディスプレイ用のフィルタ・オーバーレイとして機能するように色成分を着色することを含む。追加的または代替的には，液滴を吐出することは，電気信号に応答して選択的に色光を発光するポリマー・インクを吐出することを含む。
【００１８】
プリントヘッド・アセンブリは，各々が複数のノズルを備えた複数の（多数の）（multiple）印刷ユニットを備え，印刷ユニットはプリントヘッド・アセンブリに沿って配置されており，上記方法は，印刷ユニットの各々にそれぞれのクリーニング・ユニットを関連付け，プリントヘッド・アセンブリが基板上方（全体）を走査した後に，それぞれのクリーニング・ユニットを用いて印刷ユニットの各々の余分なインクを落とすステップを含むことができる。
【００１９】
この発明の一実施形態によると，さらに印刷方法が提供され，その印刷方法は，
【００２０】
色成分のマトリクスがその上に規定される基板を用意し，
【００２１】
複数の（多数の）（multiple）制御可能なノズルを備えるプリントヘッド・アセンブリを基板上に配置し，
【００２２】
プリントヘッド・アセンブリが走査方向に基板上方を走査するように，基板およびプリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させ，
【００２３】
プリントヘッド・アセンブリが基板上方（全体）を走査している間の選択された時間に，ノズルから基板上にインク液滴を吐出して，プリントヘッドが色成分上方を１回通過する間に（プリントヘッドの色成分上方のシングル・パス中に）２つ以上の液滴を各々の色成分上方に付着させ，
【００２４】
液滴が色成分上に着くように液滴を吐出する時間を選択して，２つ以上の液滴を基板上の各々の色成分内で重ね合わせて合体させるステップを備える。
【００２５】
典型的には，２つ以上の液滴は，インクの乾燥速度に応じて決定される制限時間内に付着させる。開示の実施形態では，制限時間は２００ｍｓ以下であり，２０ｍｓ以下にしてもよい。
【００２６】
開示の実施形態では，プリントヘッド・アセンブリは１つ以上の印刷ユニットを備え，各印刷ユニットは，所与の色のインク液滴を吐出する，ずらして配置された（staggered）複数の（多数の）プリントヘッドを備え，各プリントヘッドはそれぞれ複数のノズルを備え，ノズルを作動させることは，プリントヘッドの異なるノズルから２つ以上の液滴を吐出することを含む。典型的には，各印刷ユニットのずらして配置された複数の（多数の）プリントヘッドの各々におけるノズルは，走査方向を横切る（に垂直な）方向のそれぞれのオフセットによって変位しており（displaced），一実施形態では，それぞれのオフセットは，印刷ユニット全体で単調に増加するものではない。
【００２７】
この発明の一実施形態によると，それぞれの中心線を有する色成分のマトリクスがその上に規定される基板に印刷する装置がさらに提供され，この印刷装置は，
【００２８】
複数の（多数の）制御可能なノズルを備え，基板上方に位置するように配置されるプリントヘッド・アセンブリ，
【００２９】
プリントヘッド・アセンブリが色成分の中心線を横切る（に垂直な）走査方向に基板上方を走査するように，基板およびプリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させるように構成された並進アセンブリ，および
【００３０】
プリントヘッド・アセンブリが基板上方（全体）を走査している間の選択された時間に，ノズルから基板上にインク液滴を吐出するようにプリントヘッド・アセンブリを駆動するように結合され，液滴が中心線から変位したそれぞれの位置で色成分上に着くように液滴を吐出する時間を選択する制御装置を備えるものである。
【００３１】
この発明の一実施形態によると，色成分のマトリクスがその上に規定される基板に印刷する装置がさらに提供され，この印刷装置は，
【００３２】
複数の（多数の）制御可能なノズルを備え，基板上方に位置するように配置されるプリントヘッド・アセンブリ，
【００３３】
プリントヘッド・アセンブリが走査方向に基板上方を走査するように，基板およびプリントヘッド・アセンブリの少なくとも一方を並進させるように構成された並進アセンブリ，および
【００３４】
プリントヘッド・アセンブリが基板上方（全体）を走査している間の選択された時間に，ノズルから基板上にインク液滴を吐出して，プリントヘッドが色成分上方を１回通過する間に２つ以上の液滴を各々の色成分上に付着させるようにプリントヘッド・アセンブリを駆動するように結合され，２つ以上の液滴が基板上の各々の色成分内で重ね合わせて合体するように液滴が色成分上に着くように液滴を吐出する時間を選択する制御装置を備えるものである。
【００３５】
この発明は，図面と併せて，以下のこの発明の実施形態の詳細な説明からより完全に理解できるであろう。
【実施例】
【００３６】
図１は，この発明の一実施形態による，基板２２上に色成分（色要素）（color elements）のマトリクスを印刷する装置２０を示す概略図である。複数（多数）の印刷ユニット２８を備えるプリントヘッド・アセンブリ２６は，基板２２の上方に（over）配置される。各印刷ユニットは，図面を参照して以下で詳述するように，着色インク（colored inks）などのインクを基板２２上に吐出（イジェクト）（eject）して色成分（色要素）２３を形成するように構成された複数（多数）のインクジェット・ノズルを備えている。印刷処理が完了すると，例えば，従来のフラット・パネル・ディスプレイのカラー・フィルタ・オーバーレイとして，またはＯＬＥＤ型フラット・パネル・ディスプレイとして，基板を使用することができる。
【００３７】
並進アセンブリ（translation assembly）は，プリントヘッド・アセンブリ２６に，任意にＹ方向とされる走査方向に基板２２上方（over）を走査（scan）させる。この実施形態では，並進アセンブリは，基板２２がその上に取り付けられる空気テーブルなどの並進ステージ２４を備えている。この種の例示的な空気浮上（air float）コンベア・システムは，この明細書で参照し，援用する米国特許第6,810,297号公報に記載されている。（空気浮上は，基板２２を加熱して，インクの乾燥を促進し，基板への接着を向上させるために使用してもよい。）選択的に，並進ステージはさらに，基板をＸ方向に並進させるように構成される。これによって，連続したＹ方向走査中に，基板のさまざまな部分がインクジェット・ノズルでカバーされる。代替的または追加的には，並進アセンブリは，プリントヘッド・アセンブリを移動させてもよい。例えば，並進アセンブリの構成要素や，プリントヘッド・アセンブリへのインクの取付と供給，基板２２の搬送に使用される構成要素など，この発明の理解に不可欠ではない機械的要素は，便宜上図面から省略される。
【００３８】
制御コンソール３０は，プリントヘッド・アセンブリ２６の基板２２上方（over）の走査を制御するとともに，印刷ユニット・ノズルからのインク液滴（ink droplets）の吐出（ejection）を駆動する。吐出タイミングは，液滴が各色成分２３上の所望の位置に着く（land）ように正確に制御される。この目的に用いられる方法は，以下でさらに説明する。選択的に，装置２０は，基板上に付着した（deposited）インク液滴のアライメントの精度を検査するために，小型デジタル・カメラなどの光学検査ユニット（図示略）を備える。例えば，制御コンソールはプリントヘッド・アセンブリに，１つ以上の所定の目標位置に，典型的には基板の縁の近傍に，一列のテスト・スポット（a line of test spots）を印刷するように命令することがある。光学検査ユニットが，スポットの実際の位置と目標位置の間の偏差を検出した場合，コンソール３０は，その偏差を補正するために，インク吐出のタイミングおよび／またはその他のパラメータを調整することができる。発明者らは，以下にさらに説明するように，各色成分２３に付着した複数（多数）の液滴のセルフアライメントを促進する技術を開発した。発明者らは，これらの技術を用いると，多くの場合，プリントヘッド・ユニット２８によるインク吐出の平均シフト，スケーリングおよびローテーションなど，包括的な平均偏差（global average deviations）を測定および補正することによって，個々の色成分または色成分の集合の印刷の局所的測定および補正を必要とすることなく，基板全体にわたって満足な印刷結果が得られることを発見した。代替的には，偏差の局所的測定および補正を必要に応じて用いてもよい。
【００３９】
図２は，この発明の一実施形態によるプリントヘッド・アセンブリ２６の概略底面図であり，基板２２に臨む面側のアセンブリを示す。アセンブリ２６は複数（多数）の印刷ユニット２８を備え，各印刷ユニットはインク吐出ノズル３４を持つ複数（多数）のプリントヘッド３２を備えている。典型的な実施形態では，各印刷ユニットは，図に示すように，走査（scan）（Ｙ）方向に並んで配列された１０個のプリントヘッドを備える。各印刷ユニットのプリントヘッド３２は，図に示すようにずらして配置されており（staggered），したがってノズル３４が横（transverse）（Ｘ）方向に相互にオフセットされている（ずれている）。その結果，横方向におけるプリントヘッド・ユニットの有効ピッチ（スポット間距離）は非常に細かく，実際の液滴直径より小さくすることができる。インクは，以下にさらに説明するように，スポットが重なり合った濃いスワース（帯状のもの）（swath）となって基板２２に印刷される。（各ユニットにおけるプリントヘッドの実際の数とＸ方向のオフセット量は，スポット・サイズ，所望の重なり程度，液滴吐出のシーケンスおよびノズル３４間の間隔に応じて決定される。プリントヘッドの他の配列を図４Ｂに示し，以下に説明する。）ここに示す構成では，従来技術のいくつかのシステムのように，基板上の色成分のピッチに合わせるためにプリントヘッドに角度をつける必要性がないので，プリントヘッド３２はＸ方向に平行に固定される。
【００４０】
図２に示すようにずらして並べるデザインのため，プリントヘッド３２は既製のインクジェット・プリントヘッドを備えるものでよい。そのようなプリントヘッドの例としては，リコーＥｌドロップ・オン・デマンド９６（リコー・プリンティング・システムズ・アメリカ社，シミ・バレー，カリフォルニア州），スペクトラＳＸ−１２８（ディマティックス社スペクトラ・プリンティング事業部，レバノン，ニューハンプシャー州）およびザール（Ｘａａｒ）ＸＪ５００（Xaar plc社，ケンブリッジ，英国）などが挙げられる。プリントヘッド・アセンブリ２６は，全部で何万ものノズル３４を備えており，これらのノズルは正確に制御されたタイミングおよび／またはドロップ（液滴）量および／またはドロップ速度で「オン・デマンド・ドロップ（drop on demand）」を吐出するようにコンソール３０によって個別に制御される。タイミングは，以下に説明するように，とりわけ，プリントヘッド３２のＹ方向における相対オフセット量や，所望の色成分２３内に正確に液滴を付着させる必要性を補償（compensate）するように制御される。
【００４１】
図２に示す実施形態では，印刷ユニット２８はモジュールとしてグループ化されており，各モジュールは各原色（赤，緑，青）用の１つの印刷ユニットを備えている。プリントヘッド・アセンブリ２６が基板２２上方（全体）（over）を走査しながら，各色のノズルは適切な時間に作動して，異なる色成分を印刷する。コスト削減，包装およびプリントヘッドをクリーニングする際の利便性の理由から，とりわけ，印刷ユニットは，図に示すように，Ｘ軸に沿って離間して配置される。この場合，基板の全面をカバーするために，２つ以上のＹ方向の走査路（走査パス，スキャン・パス）（scan passes）を使用する。すなわち前後の走査路の間でプリントヘッド・アセンブリをＸ方向にオフセットさせ，１回目の走査の際に印刷ユニット間に残った隙間を，２回目の走査時に印刷ユニットがカバーすることができる。一実施形態では，プリントヘッド・アセンブリと走査パターンは，基板の３分の１がＹ方向の３回の連続的走査路のそれぞれによりカバーされるように設計される。処理能力を向上させるため，１回目および３回目の走査路は一の方向であり，２回目の走査路は反対方向にするとよい。追加的または代替的には，連続的な複数の走査路において，プリントヘッド・ユニットのノズルは，各色成分内に２つ以上のインクの層を付着させるために，基板の同じ領域をカバーするように作動させる。この方式の多層印刷は，色成分の均一性を向上させることができる。
【００４２】
図２に示すように印刷ユニット２８が離間して配置されるときには，クリーニング・モジュール３６が印刷ユニット間に介装（interleaved）される。各クリーニング・モジュールはワイパー・ブレード（wiper blade）３８を備える。典型的には，クリーニング・モジュールは，所定回数の走査の後，または異常なプリントヘッド動作が起こった場合に，フラッシング（flushing）およびクリーニング（cleaning）の手順の一部として，プリントヘッド上に蓄積しているかも知れない余分なインクを落とすように作動する。このクリーニング手順の間，各ブレード３８は，典型的には，対応する印刷ユニット２８上を摺動して余分なインクをふき取り，例えばステージ２４の端に位置する「スピツーン（spittoon：インクつぼ）」（図示略）内に落とす。余分なインクはプリントヘッドから吐出される液滴の方向や速度に悪影響を与える可能性があるので，この種のクリーニングは，最適な印刷解像度を維持するのに役立つ。クリーニング手順に続いて，必ずしも必要ではないが，各走査後もしくは各パネルの印刷完了後，または数回の走査またはパネル印刷の完了後に，印刷品質検査が行われる。
【００４３】
図３は，この発明の一実施形態に従って基板２２上に印刷された色成分（色要素）（color elements）４０のマトリクスの簡略図である。この実施形態の色成分は，フラット・パネル・ディスプレイで用いられる色成分のマトリクスで共通に見られるように，赤，緑および青のＸ方向に沿う列が配列される。より一般的には，色成分は実質的に，当該技術で知られた「ジグザグ（zigzag）」および「ブーメラン（boomerang）」形状などの任意の適切な多角形形状を有する。色成分は，一般に「ブラック・マトリクス（black matrix）」と呼ばれる境界４２によって隣のものと隔てられる。一実施形態によれば，色成分の境界を描くために，「バンク・マトリクス（bank matrix）」として知られる，透明の仮想境界（phantom border）が設けられる。これらの境界が基板２２上に設けられて，基板表面上にわずかに突出することによって，印刷装置２０によってインクが注入される凹部が規定される（画定，境界を定める）（define）。代替的には，ここに記載の装置および方法は，この種の境界に依存することなく，コンソール３０のプログラムで幾何学的にあらかじめ定義された色成分を付着させるのに使用することができる。
【００４４】
典型的には，境界４２によって規定された色成分は，そのＹ方向（Y-direction dimension）への走査を横切る（垂直な）（transverse）Ｘ方向に伸びている。（言い換えれば，色成分の長さ方向（long dimension）は，プリントヘッド３２の長さ方向（long dimension）と一致し，走査方向に垂直（transverse）である。）実施形態では，隣接する色成分の中心間距離は，Ｘ方向が２１０〜６００μｍ，Ｙ方向が７０〜２００μｍである。代替的には，装置２０は，より多くの，またはより少ない色成分のマトリクスを印刷するように適応される。
【００４５】
図２および図３に基づいて，プリントヘッド・アセンブリ２６が基板２２上方を走査する場合，赤の印刷ユニット２８における各プリントヘッド３２のノズル３４は，プリントヘッドが赤の色成分４０の列を通過するときに液滴を吐出するように起動されることがわかる。緑および青のプリントヘッド・ユニットのノズルは，それに応じてそれぞれの列をの上で起動されることになる。プリントヘッドが（異なる色の）他の列を走査するときには，対応しない色のノズルは遮断される。この期間の間に，各ノズルのインクが補充され，必要に応じてノズルの保守手順（例えば，ノズルの仮想操作）が実行される。
【００４６】
所与の印刷ユニットの隣接するノズルからの液滴は，通常，すべて１秒未満で色成分内に付着（堆積）して，Ｘ方向に重なり合う。液滴はこのようにして液体インクの濃いスワースを形成し，これが合体して色成分全体にわたって均一な流体層が形成される。一般に，色成分内の液滴の付着（デポジション：deposition）間の時間は，インクの乾燥速度（すなわち，揮発性成分の蒸発速度）によって制限される。良好に合体させるには，隣接する液滴が十分に乾燥して基板に接着する前に，連続する液滴の各々を付着させることが望ましい。インク特性に応じて，通常，隣接する液滴を互いに２００ｍｓ以内に付着させる必要があり，隣接する液滴の付着間の最適な最大時間は２０ｍｓ以下である。隣接する液滴の付着の遅れが長くなると，分散と乾燥が不均一になり，欠陥が生じる可能性がある。したがって，この発明の実施形態では，隣接する液滴の付着のタイミングが基板２２上のインク液滴の蒸発速度に応じて決定されるように，装置２０が設計されかつプログラムされる。
【００４７】
図４Ａは，この発明の一実施形態に従った１つの色成分４０の簡略化された詳細図であり，色成分の境界４２内のインク液滴４４の付着（デポジション）を示す。各液滴４４は，典型的には，２０〜５０ｐｌ（ピコリットル）のインクからなる。３３ｐｌのインク液滴は，例えば，空気中（ノズルと基板表面間の通過中）において約３０μｍの直径で６０μｍの高さの寸法を有する。境界４２が，たとえば（Ｘ方向の）幅が３００μｍの凹部を規定すると仮定すると，走査方向に直角な軸に沿って中心間が３４μｍ離隔する，およそ９個の液滴が十分に重なり合って凹部の幅をカバーすることになる。
【００４８】
ノズル３４による液滴吐出のタイミングは，Ｙ方向において，液滴４４が意図的に色成分の中心線の片側（one side）に付着するように制御される。具体的には，この例において，液滴は，中心線の片側に着き（land），走査運動によって中心線を超えて広がるように意図される。液滴の着地点（landing point）（ひいては吐出タイミング）を決定することの重要性の考察は，以下でさらに説明される。色成分のＹ方向大きさが液滴の量に対して十分に小さい場合，図４Ａに示すように，一列の液滴で各色成分の全面に広がるのに充分である。代替的には，Ｙ方向に幅広な色成分では，各ノズル３４が色成分４０ごとに２つ以上の連続した液滴を吐出する必要がある。例えば，発明者らは，一列の３３ｐｌ液滴でもＹ方向の幅が約１００μｍ以下の色成分をカバーするのに十分であるが，例えば色成分が約１２０μｍの幅であるときは２列の液滴の方がより良い成果が得られることを見い出した。
【００４９】
発明者らはさらに，図４Ａに示すように密に離間配置された液滴は，隣接する液滴が上述の制限時間内に付着する限り，基板上で互いに並ぶ傾向があることを発見した。その結果，ノズルの吐出タイミングを較正（calibrating）および調整する（adjusting）際，各ノズルのタイミングを個々に較正および調整するのではなく，プリントヘッド全体のタイミングを較正して，平均偏差要因（average deviation factors）（例えば，シフト，スケーリングおよびローティション）を補償すれば充分である。代替的には，非常に精度を高くするには，各ノズルに対してタイミング補正を決定しかつ適用してもよい。
【００５０】
図４Ｂは，この発明の他の実施形態による印刷ユニット２８のうちの一つの概略底面図である。この実施形態では，印刷ユニットは複雑なパターンでずらし配置された（staggered）１０個のプリントヘッド３２を備えている。このパターンでは，図２に示す単純なずらし配置パターン（stagger pattern）とは違って，（最初のプリントヘッドのノズルに対する）ノズル３４のオフセット（量）（ずれ，ずれ量）は，印刷ユニット全体にわたって単調に増加するものではない。各プリントヘッド３２からの液滴吐出のタイミングは，プリントヘッド・アセンブリ２６の走査速度に関連して，液滴４４が，図４Ｂの下部に示すような，単一のインクの濃いスワースを形成するように制御される。複雑なずらし配置パターンは，各液滴の付着（depositon）と（他のプリントヘッドからの）隣接する液滴の付着との間の経過時間を，確実に，インクの乾燥速度によって課せられる制限時間以内にするのに好都合である。
【００５１】
図５Ａ〜５Ｃは，この発明の一実施形態に従った一対の色成分（色要素）（color elements）４０ａ，４０ｂの概略断面図であり，成分（要素）（elements）４０ｂ上にインク液滴を付着させる連続的な段階を示している。これらの図は，（Ｙ方向の）走査が右へ移動する，Ｙ−Ｚ平面の断面を示す。
【００５２】
色成分の印刷に備えて，境界（borders）４２が，典型的にはガラスからなる基層５０上に形成される（deposited）。境界は，典型的には，ブリュワー・サイエンス社（Brewer Science）（ミズーリ州ローラ）が供給するＰＳＫ（商標）２０００ブラック・マトリクス樹脂などの不透明な黒色色素（black pigment）を含有する適切なポリマーにより構成されており，約１．２〜１．４μｍの厚さで基層上に形成される。代替的には，例えば，透明な「バンク・マトリクス（bank matrix）」境界など，さまざまな種類と厚さの境界を使用することができ，上記のように，あらかじめ形成される境界なしで色成分を印刷することもできる。
【００５３】
図５Ａ〜５Ｃに示す例では，色成分４０ａが既に印刷されており，乾燥したインク５２で満たされていると仮定する。図５Ａ〜５Ｃから分るように，インク５２の形成には，インクの少なくとも２つのコート（coats）（コーティング）が含まれていて，インクは境界４２を上回る高さになる。インクは，例えば，従来技術で知られたフォトレジスト材料と同じ組成のブリュワー・サイエンス社のカラーフィルタ樹脂から構成される。樹脂は，典型的には，平坦性（leveling）を向上させるために，ＢＹＫ（登録商標）−３５８Ｎアクリル系添加剤（ビックケミー社（BYK Chemie），ウェーゼル，ドイツ）などの揮発性添加剤を添加することによって改良される。代替的には，インクは，例えば，ＯＬＥＤ素子の形成に用いられるような，電気信号に反応して光を発するポリマー樹脂により構成される。
【００５４】
選択的に，インクの接着性（adhesion）と均質性（homogeneity）を向上させるために，色成分の印刷前に，中間層（図示略）が基層５０および境界４２の上に形成される（deposited）。しかしながら，発明者らは，ここに記載の技術を用いる場合，中間層が必要ないことを発見した。むしろ，インク液滴が色成分の縁のすべてにおいて境界４２に接触する限り，境界は，境界と基層との間の界面にインクを引き込み，それによって，均質なインクのカバレージ（範囲）（ink coverage）を保証する，一種の「テント・ペグ（tent peg）」のように働く。このため，図４Ａ，図４Ｂおよび図５Ｂに示すように，インク液滴が境界とわずかに重なり合うことが望ましい。
【００５５】
図５Ａ〜５Ｃの走査方向における色成分４０ａ，４０ｂの幅は，図に示すように，幅全体をカバーするために２列の液滴４４が必要になっているものである。典型的には，ノズル３４の吐出タイミングは，図５Ａに示すように，液滴が，色成分４０ｂの横方向（Ｘ方向）の中心線５４のいずれかの側（either side）に付着するように制御される。
【００５６】
さらに，発明者らは，１つの色成分（例えば，これらの図における成分４０ａ）に以前に付着したインク５２と，隣接する色成分（成分４０ｂ）に付着した新しいインクとの間に反発作用があることを発見した。したがって，液滴４４は中心線５４に関して対称的に付着させるのではなく，反発作用を相殺する（compensate）ために，図５Ａに示すように，横方向に位置をずらす（変位させる）（displaced）。液滴４４間の相対間隔は，液滴間の相互反発力を相殺するために，典型的には，連続する液滴の吐出間の時間を減少させることによって調整することもできる。
【００５７】
液滴４４が基層５０に付着した直後に，図５Ｂに示すように，液滴は横に広がり（spread），色成分４０ｂのすべての側縁で境界４２に接触する。この広がる段階（spreading stage）は，典型的には，約０．１秒の液滴付着（droplet deposition）の間に完了する。その後，液滴４４が乾燥して，図５Ｃに示すように，厚さがほぼ均一なインク層５６が形成される。乾燥中にインクの揮発性成分が蒸発して，インク体積が縮まる。上述のように，均一性（uniformity）を向上させるため，追加のインク層が層５６上に引き続き印刷される。
【００５８】
したがって，まとめると，ノズル３４の吐出タイミングは，次の要因を考慮して調整される。
【００５９】
吐出ドロップの長さおよび基板２２に対するプリントヘッド・アセンブリ２６の移動に因る液滴の走査方向への伸長性（elongation）。
【００６０】
隣接する色成分に既に付着したインクに因る反発力（または，これに代えて，隣接する成分が印刷されていない場合の反発力の欠如）。
【００６１】
境界４２の配置，形状（geometry）。
【００６２】
色成分サイズおよび隣接する色成分の状況の所与の条件の下での最適な滴下位置は，原則から計算するか，さまざまな条件下の試験的な付着に基づいて経験的に決定することができる。
【００６３】
図６および図７は，この発明の一実施形態による色成分４０のマトリクスの図式的な詳細図であり，上記に概説された原則に基づいて，ノズル３４によるインク液滴４４の付着位置を示す。図６は，色成分（色要素）４０ｃ，４０ｄ，４０ｅおよび４０ｆを示しており，ノズル３４の走査中，１つの液滴４４が各色成分上にＹ方向に付着する。図７は，色成分（色要素）４０ｇ，４０ｈ，４０ｊおよび４０ｋを示しており，それぞれのノズルが，各々の走査中，各色成分上にＹ方向に２つの連続した液滴４４を付着させる。いずれの場合も，液滴の位置は，現在の列のいずれかの側（either side）の色成分４０におけるインク５２の有無に依存していることがわかる。図７では，各色成分内の２つの液滴の相互接近性（mutual proximity）も調整される。液滴は，液滴に作用するさまざまな力を考慮して，中心をはずれて（off center）付着するように意図される。
【００６４】
上述の実施形態は，特にディスプレイ用途のカラーフィルタの印刷に関するものであるが，この発明の原則は，同様に他の大型のインクジェット印刷用途で使用することができる。したがって，上述の実施形態は例示であり，この発明は上に詳細に示し説明した実施形態に限定されないことがわかるであろう。むしろ，この発明の範囲は，上述のさまざまな特徴の組み合わせおよび副次的組み合わせ（subcombinations）のみならず，前述の説明を読むことによって当業者が想到するような，従来技術に開示されていない変更形態および修正形態の両方を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の一実施形態による色成分のマトリクスを印刷する装置を示す概略図である。
【図２】この発明の一実施形態によるプリントヘッド・アセンブリの概略底面図である。
【図３】この発明の一実施形態に従って印刷された色成分のマトリクスのの図式的な詳細図である。
【図４Ａ】この発明の一実施形態に従った単一色成分の図式的な詳細図であり，色成分上へのインク液滴の付着を示す。
【図４Ｂ】この発明の他の実施形態によるプリントヘッド・アセンブリの概略底面図である。
【図５Ａ】この発明の一実施形態による，一対の色成分の概略断面図であり，一つの成分上にインク液滴を付着させる連続的な段階におけるものを示している。
【図５Ｂ】この発明の一実施形態による，一対の色成分の概略断面図であり，一つの成分上にインク液滴を付着させる連続的な段階におけるものを示している。
【図５Ｃ】この発明の一実施形態による，一対の色成分の概略断面図であり，一つの成分上にインク液滴を付着させる連続的な段階におけるものを示している。
【図６】この発明の一実施形態による色成分のマトリクスの図式的な詳細図であり，色成分上のインク液滴を付着させる位置を示す。
【図７】この発明の他の実施形態による色成分のマトリクスの図式的な詳細図であり，色成分上にインク液滴を付着させる位置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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