(57)【要約】      （修正有）【課題】印刷ヘッドの状態をリアルタイムで検出できる技術を提供する。【解決手段】印刷装置３は、ノズルプレートが複数に分割されており、各ノズルプレート１１1〜１１Nは電荷測定装置１６1〜１６N、２６1〜２６Nが接続され、ノズルプレート１１1〜１１N毎に電荷量を測定できるようになっている。測定結果が異常値であれば、ノズル１２1〜１２Nの除電や清掃を行うことができる。測定しながら印刷すれば、ノズル１２1〜１２Nが詰まる前に清掃を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出孔を複数有する印刷ヘッドと、
処理対象物が配置される台と、
前記印刷ヘッドと前記処理対象物とを相対的に移動させる移動機構とを有し、
前記吐出孔から前記処理対象物上に吐出液を吐出する印刷装置であって、
前記印刷ヘッドには、それぞれ前記吐出孔が形成されたノズルプレートが装着され、
前記ノズルプレートには電荷測定装置が接続され、電荷量が測定可能に構成された印刷装置。
【請求項２】
前記ノズルプレートは複数に分割され、各ノズルプレート毎に一乃至複数個の前記吐出孔が形成され、
前記各ノズルプレート毎に前記電荷量が測定可能に構成された請求項１記載の印刷装置。
【請求項３】
前記電荷測定装置は、前記ノズルプレートに蓄積された電荷を電流として流し、前記電流を検出する請求項１記載の印刷装置。
【請求項４】
前記電荷測定装置は、前記ノズルプレートの電位を測定する請求項１記載の印刷装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の印刷装置を用い、前記処理対象物表面に前記吐出液を吐出する印刷方法であって、
前記電荷測定装置の検出結果から、前記印刷ヘッドの状態を判定し、
判定結果が不良の場合は、前記吐出口の詰まりを解消させる印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット方式の印刷装置にかかり、特に、ノズルの状態を検出できる印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶パネルの間にスペーサを配置する装置や、有機ＥＬ素子の有機層を形成する装置に、インクジェット方式の印刷装置が用いられている。
図８(ａ)の符号１１０は、インクジェット方式の印刷装置の印刷ヘッドを示している。
この印刷ヘッド１１０は、本体容器１１５を有しており、該本体容器１１５はインクの供給系１２１に接続されている。
【０００３】
供給系１２１には、有機ＥＬ層の原料液や、スペーサが分散された分散液等の用途に応じたインクが蓄液されており、供給系１２１から本体容器１１５内に供給されるように構成されている。
本体容器１１５の開口には、絶縁部材１１８が配置されており、絶縁部材１１８には金属製のノズルプレート１１１が取りつけられている。
【０００４】
図８(ｂ)は、ノズルプレート１１１の平面図である。ノズルプレート１１１には、貫通孔から成るノズルが複数個設けられている。符号１１２1〜１１２NはＮ個のノズルを示している。
【０００５】
本体容器１１５内には、不図示の圧電素子や熱電素子等の吐出用の素子がノズル１１２1〜１１２N毎に配置されており、吐出させたいノズル１１２1〜１１２Nを選択し、そのノズル１１２1〜１１２Nに対応する素子に電圧を印加すると、本体容器１１５内のインク１１７が部分的に加圧され、所望のノズル１１２1〜１１２Nからインク１１７が吐出される。図８（ａ）の符号１２２は、各ノズル１１２1〜１１２Nから吐出されたインク滴を示している。
【０００６】
このインク滴１２２が処理対象物に着弾すると、インクを構成する材料によって薄膜が形成されたり、インク中に分散されたスペーサが着弾位置に配置されたりする。
【０００７】
上記のようなノズル１１２1〜１１２Nは、一枚のノズルプレート１１１に、数十個から数百個形成されており、元のディジタルデータに忠実な印刷を行うためには、全ノズル１１２1〜１１２Nの吐出が常に安定していることが重要である。
【０００８】
そこで従来技術でも、各ノズル１１２1〜１１２Nの吐出状態を検査しており、図９に示すように、処理対象物とは別の位置に向けて各ノズル１１２1〜１１２Nからインク滴１２２を吐出させ、横方向に配置したストロボ１３５でストロボ光を発生させ、着弾前のインク滴１２２を照らしてカメラ１３７で撮影し、その画像から各ノズル１１２1〜１１２Nの吐出状態の良否を判断している。
そして不良のノズル１１２xが発見された場合、そのノズル１１２xの強制的な吐出や吸引が行われ、正常な状態に復帰させるようにしている。
【０００９】
しかしながら上記の方法も含め、従来技術では、ノズル１１２1〜１１２Nの吐出状態の良否をリアルタイムで検出することができず、それを解決する技術の開発が望まれている。
インクジェットプリンタの吐出状態を検査する技術は、下記先行技術文献に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１３１５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、その目的は、印刷ヘッドの状態をリアルタイムで検出できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、吐出孔を複数有する印刷ヘッドと、処理対象物が配置される台と、記印刷ヘッドと前記処理対象物とを相対的に移動させる移動機構とを有し、前記吐出孔から前記処理対象物上に吐出液を吐出する印刷装置であって、前記印刷ヘッドには、それぞれ前記吐出孔が形成されたノズルプレートが装着され、前記ノズルプレートには電荷測定装置が接続され、電荷量が測定可能に構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記ノズルプレートは複数に分割され、各ノズルプレート毎に一乃至複数個の前記吐出孔が形成され、前記各ノズルプレート毎に前記電荷量が測定可能に構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記電荷測定装置は、前記ノズルプレートに蓄積された電荷を電流として流し、前記電流を検出する印刷装置である。
また、本発明は、前記電荷測定装置は、前記ノズルプレートの電位を測定する印刷装置である。
また、本発明は上記いずれかの印刷装置を用い、前記処理対象物表面に前記吐出液を吐出する印刷方法であって、前記電荷測定装置の検出結果から、前記印刷ヘッドの状態を判定し、判定結果が不良の場合は、前記吐出口の詰まりを解消させる印刷方法である。
【００１２】
本発明は上記のように構成されており、電流や電圧の測定値が既定値よりも小さい場合はノズルからインクが吐出されていないと判断でき、既定値よりも大きい場合は、インクの吐出ミスが生じることになるので、いずれの場合にもノズル詰まりの解消やクリーニング等の清掃を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の印刷装置はノズルの状態を、印刷しながら検出することができる。そのため、測定値異常が発生したら、そのノズルは不良であるとし、実際に不良品が発生する前に、除電やクリーニングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１(ａ)は、本発明の印刷装置３の平面図、同図(ｂ)は側面図である。
この印刷装置３は、印刷部３２と清掃部３３とに分けられる。
印刷部３２には台４０が設けられており、台４０上には、Ｙ軸方向とＸ軸方向にそれぞれ伸びるガイドレール４１1、４１2、４２1〜４２4が配置されている。
【００１５】
Ｘ軸方向に伸びるガイドレール４２1〜４２4は、Ｙ軸方向に伸びるガイドレール４１1、４１2上に、それに沿って移動可能に取りつけられており、更に、Ｘ軸方向に伸びるガイドレール４２1〜４２4には、ヘッド保持体４３ａ、４３ｂが、そのガイドレール４２1〜４２4に沿って移動可能に取りつけられている。
そしてＸ軸方向のガイドレール４２1〜４２4を移動させ、その間隔を変更すると、ヘッド保持体４３ａ、４３ｂがＸ軸及びＹ軸と成す角度が変わる。
【００１６】
ヘッド保持体４３ａ、４３ｂには、複数の印刷ヘッド１０がそれぞれ取りつけられている。ここでは、ヘッド保持体４３ａ、４３ｂは二個であり、複数個の印刷ヘッド１０が千鳥状に取りつけられているが、本発明はそれに限定されない。
台４０上には成膜対象物５が配置されている。印刷ヘッド１０は、成膜対象物５に対し、所定距離だけ上方に配置されている。
【００１７】
各印刷ヘッド１０には、ノズル(吐出孔)１２がそれぞれ複数個列設されている。隣接するノズル１２の間隔は一定であるが、Ｘ軸方向のガイドレール４２1〜４２4間の間隔を変更し、ヘッド保持体４３ａ、４３ｂのＸ軸及びＹ軸に対する角度が変更されると、ノズル１２とノズル１２の間の、Ｘ軸方向の距離とＹ軸方向の距離が変更される。例えば、Ｘ軸に垂直な方向から角度θだけ傾いたときのＹ軸方向の距離は、傾いていないときに比べ、ｓｉｎ（π／２−θ)(＝ｃｏｓ(θ))倍になる。
【００１８】
図２(ａ)は、本発明の印刷ヘッド１０の断面図である。
該印刷ヘッド１０は、本体容器１５を有しており、その開口には、絶縁部材１８が配置され、該絶縁部材１８上には、複数の金属製ノズルプレート１１1〜１１Nが配置されている。
【００１９】
図３(ａ)は、印刷ヘッド１０の平面図であり、ノズルプレート１１1〜１１N毎に、ノズル１２1〜１２Nが一個ずつ形成されている。
【００２０】
絶縁部材１８には、孔が形成されており、その孔に対し、各ノズル１２1〜１２Nは連通する位置に配置され、各ノズル１２1〜１２Nによって、容器本体１５の内部と外部が通じるように構成されている。
【００２１】
各印刷ヘッド１０には、インク(吐出液)の供給装置３９が接続されいる。図２(ｂ)に示すように、本体容器１５内には、供給装置３９から供給されたインク１７が充満している。
【００２２】
本体容器１５内には、上述したように、不図示の圧電素子や熱電素子等の吐出用の素子がノズル１２1〜１２N毎に配置されており、吐出させたいノズル１２1〜１２Nを選択し、そのノズル１２1〜１２Nに対応する素子に電圧を印加すると、選択したノズル１２1〜１２Nから処理対象物５表面にインクが吐出される。
【００２３】
図２(ｂ)は、の符号２２は、各ノズル１１1〜１１Nから吐出されたインク滴を示している。インク滴２２は、処理対象物５の表面に着弾する。
【００２４】
図４、図５は、本発明の印刷装置３によって印刷を行う処理対象物５の一例を示している。
この処理対象物５はカラーフィルタであり、供給系３９にはスペーサが分散液中に分散されたインクが配置されており、そのインクを吐出して所望位置に着弾させ、スペーサを配置する。
【００２５】
この処理対象物５は、図４に示すように、その表面にＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応した赤、緑、青の窓部５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂが規則正しく配置されている。各色の窓部５５Ｒ、５５Ｇ、５５Ｂは、ＢＭ(ブラックマトリクス)線５６によって区分けされている。
【００２６】
ＢＭ線５６は、ここでは縦横に延設され、格子状に形成されており、ＢＭ線５６の横方向Ｘと縦方向Ｙの交差する位置が、スペーサを配置するために適した吐出位置Ａx,yになっている。
図４及び後述する図５では、添字のｘ＝１〜４、ｙ＝１，２であり、Ａ1,1からＡ4,2の８個の吐出位置が示されている。
【００２７】
ヘッド保持体４３ａ、４３ｂは、上述したように、Ｘ軸方向のガイドレール４２1〜４２4に沿って移動するように構成されており、処理対象物５の吐出位置Ａx,yの間隔に応じてヘッド保持体４３ａ、４３ｂの処理対象物５に対する角度が調節されており、印刷ヘッド１０から吐出したインク滴２２が吐出位置Ａx,yに着弾し、その位置にスペーサが配置されるようにされている。
【００２８】
図５の符号５０は、着弾後、分散液が乾燥除去されて吐出位置Ａx,y(ｘ＝１〜４，ｙ＝１，２)上に配置された一乃至複数個のスペーサを示しており、
各吐出位置Ａx,yに所定個数のスペーサ５０が配置されると、その処理対象物５は未処理の処理対象物と交換され、上記のような手順により、吐出液が吐出され、スペーサ５０が配置される。スペーサ５０は、直径４μｍ〜５μｍの球形の樹脂粒子や無機粒子である。
【００２９】
ところで、インク滴２２がノズルプレート１１1〜１１Nから分離するときには各インク滴２２は微小な電荷(１０-14クーロン／１個)を帯びる。そして各ノズルプレート１１1〜１１Nは、インク滴２２とは逆極性の電荷を帯びる。
【００３０】
この印刷装置３では、各ノズルプレート１１1〜１１N間に絶縁板１３1〜１３N-1が配置されており、各ノズルプレート１１1〜１１N同士は絶縁されている。そして、各ノズルプレート１１1〜１１Nには、それぞれ電荷測定装置が接続され、ノズルプレート１１1〜１１N毎に帯電した電荷量を測定できるように構成されている。
【００３１】
図３(ａ)の符号１６1〜１６Nと同図(ｂ)の符号２６1〜２６Nは異なる方式の電荷測定装置の一例を示している。
先ず、図３(ａ)の電荷測定装置１６1〜１６Nを説明すると、この電荷測定装置１６1〜１６Nは、抵抗１７1〜１７Nと、増幅器１８1〜１８Nと、電流計１９1〜１９Nとをそれぞれ有している。
【００３２】
電流計１９1〜１９Nの内部には不図示のスイッチが設けられており、そのスイッチを閉じると、各ノズルプレート１１1〜１１Nは抵抗１７1〜１７Nと増幅器１８1〜１８Nと電流計１９1〜１９Nによって接地電位に接続され、各ノズルプレート１１1〜１１Nに蓄積された電荷量により、抵抗１７1〜１７Nを通って電流が流れる。
その電流は増幅器１８1〜１８Nで増幅され、電流計１９1〜１９Nで測定される。
【００３３】
各ノズルプレート１１1〜１１Nは、絶縁板１３1〜１３Nによって相互に絶縁されているから、ノズルプレート１１1〜１１N間では電荷の移動はない。従って、抵抗１７1〜１７Nを流れる電流は、各ノズルプレート１１1〜１１Nにそれぞれ蓄積された電荷量に比例しており、電流計１９1〜１９Nにより、各ノズルプレート１１1〜１１Nに蓄積された電荷が、ノズルプレート１１1〜１１N毎に電流値として測定される。
【００３４】
各ノズルプレート１１1〜１１Nのうち、いずれか１個又は複数個のノズルプレート１１xの測定値が規定の範囲外である異常値を示した場合、そのノズルプレート１１xのノズル１２xは、ノズルの詰まりが生じる直前の状態か、既に詰まってしまったと考えられる。
【００３５】
この印刷装置３では、印刷部３２の側方に清掃部３３が配置されている。ガイドレール４２1〜４２4は清掃部３３上まで延設され、印刷ヘッド１０は、印刷部３２上の位置と清掃部３３上の位置との間を移動できるように構成されており、異常値を示したときは印刷ヘッド１０を清掃部３３に移動させ、異常値を示したノズル１２xから強制滴にインクを吐出させ、ノズル詰まりを解消させる。
【００３６】
清掃部３３に布や吸引装置を設けておき、測定値異常のノズル１２xを清掃してもよい。
また、各ノズル１２1〜１２Nの電荷量を測定しながら印刷を行うようにすると、電荷量の増減が分かるので、ノズル１２1〜１２Nが詰まる前に清掃を行うことができる。
【００３７】
次に、図３(ｂ)の電荷測定装置２６1〜２６Nを説明する。
この電荷測定装置２６1〜２６Nは、抵抗２７1〜２７Nと、増幅器２８1〜２８Nと、電圧計２９1〜２９Nを有している。
【００３８】
各ノズルプレート１１1〜１１Nは、抵抗２７1〜２７Nと、不図示のスイッチとによって接地電位に接続されており、スイッチを閉じ、各ノズルプレート１１1〜１１Nに蓄積された電荷で抵抗２７1〜２７Nに電流を流し、抵抗抵抗２７1〜２７Nに生じた電圧を電圧計２８1〜２８Nで増幅し、電圧計２９1〜２９Nで測定するように構成されている。
【００３９】
この電荷測定装置２６1〜２６Nでも、測定値が規定範囲外の異常値を示した場合、そのノズルプレート１１xのノズル１２xは異常と判断し、印刷ヘッド１０を清掃部３３に移動させ、異常値のノズル１２xの清掃を行うことができる。
【００４０】
また、電荷測定装置１６1〜１６N、２６1〜２６Nによって異常と判断されたノズルプレート１１xは、例えば蓄積された電荷とは逆極性の電圧を印加し、除電を行うことができる。又は接地することにより蓄積された電荷を放電できる。
【００４１】
また、上記例では、ノズルプレート１１1〜１１N毎に電荷測定装置１６1〜１６N、２６1〜２６Nを接続したが、ノズルプレート１１1〜１１Nよりも少数の電荷測定装置の接続先を切り替えて測定してもよい。
更にまた、本発明はスペーサを含有するインクを吐出する場合に限定されるものではなく、他の種類の処理対象物５を印刷することができる。
【００４２】
図６は、有機ＥＬ表示装置のパネルとなる処理対象物５であり、ガラス基板６１上に透明導電膜６２と誘電体膜６３とが積層されており、誘電体膜６３には、孔６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂが形成されている。図７は、この処理対象物５の平面図である。
【００４３】
この処理対象物５では、供給系３９に、液体の有機ＥＬ材料をインクとして配置し、上記のような印刷ヘッド１０のノズル１１1〜１１Nから、赤色、緑色、又は青色の発光層を形成するためのインクを、赤色、緑色、又は青色に対応した孔６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂ内に吐出し、発光層を形成することができる。
【００４４】
有機ＥＬ材料のインクでも、ノズルプレート１１1〜１１Nから分離される際に各ノズルプレート１１1〜１１Nが帯電するため、電荷測定装置１６1〜１６Nによって電荷量が測定され、良／不良が判断される。
【００４５】
なお、上記実施例では、処理対象物５が台４０上で静止し、印刷ヘッド１０が移動して印刷を行ったが、処理対象物５が移動してもよい。例えば、処理対象物５がＸ軸方向に移動し、印刷ヘッド４０がＹ軸方向に移動して印刷を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の印刷塗布装置の一例  (ａ)：平面図、(ｂ)：側面図
【図２】(ａ)、(ｂ)：その印刷ヘッドを説明するための断面図
【図３】(ａ)：電流を測定する電荷測定装置、(ｂ)：電圧を測定する電荷測定装置
【図４】処理対象物の一例
【図５】スペーサが配置された処理対象物
【図６】他の処理対象物の例
【図７】その平面図
【図８】(ａ)：従来の印刷ヘッドの断面図、(ｂ)：そのノズルプレートの平面図
【図９】吐出状態の測定方法を説明するための図
【符号の説明】
【００４７】
３……印刷装置
５……処理対象物
１０……印刷ヘッド
１１1〜１１N……ノズルプレート
１２1〜１２N……ノズル
１６1〜１６N、２６1〜２６N……電荷測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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