(57)【要約】【課題】ノズル毎の吐出ばらつきによる濃度むらが発生し、品質低下させることがなく、所望の色目を実現し高品質なカラーフィルタを製造することができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】  インクジェット記録法で記録画像を形成する画像形成装置の、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるドロップによって、隔壁で囲まれた基板上の開口部に所定量を吐出させる画像形成装置であって、前記インクジェットヘッドは吐出される微小ドロップ１個当りの液量が大小異なる２種類以上のヘッドを有し、そのインクジェットヘッドの各ノズルから吐出される吐出インクの総和が、前記液量の異なりによらず、最小となるように前記開口部への吐出量を調整してなることを特徴とした画像形成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録法で記録画像を形成する画像形成装置の、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるドロップによって、隔壁で囲まれた基板上の開口部に所定量を吐出させる画像形成装置であって、
前記インクジェットヘッドは吐出される微小ドロップ１個当りの液量が大小異なる２種類以上のヘッドを有し、そのインクジェットヘッドの各ノズルから吐出される吐出インクの総和が、前記液量の異なりによらず、最小となるように前記開口部への吐出量を調整してなることを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、微少ドロップを１個以上の連続した吐出数で各ノズルからの吐出量を可変出来るマルチドロップレット方式のインクジェットヘッドであり、各ノズルからの吐出量の組み合わせ計算は各ノズルの平均的な吐出量と係数を乗じた値を用いて、各ノズルから吐出される大小異なる微小ドロップ数との組み合わせによって所定量となることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記各ノズルには、各ノズル毎にばらつきを係数で持ち、前記係数は吐出量と相関の取れた吐出量係数であり、前記係数を用いて前記開口部への総吐出量調整手段によって前記開口部への吐出量調整となることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記総吐出量調整手段は、前記開口部の各開口部に担当する前記インクジェットヘッドの各ノズルにおける吐出量の合計が目標吐出量に対して所定の範囲に入るよう誤差を少なくするよう前記係数の組み合わせ計算でなすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記組み合わせ計算は、各ノズルの平均的な吐出量と前記吐出量係数を乗じた値を用いて、各ノズルから吐出される大小異なる微小ドロップ数との組み合わせによって所定量となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
液量の小さなヘッドの最大吐出量を超えてからの吐出は吐出インクの総和が最小となる手段を解除してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記液量の小さなヘッドの最大吐出量の１段階手前の閾値を超えてからの吐出は前記吐出インクの総和が最小となる手段を解除してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精細なパターンを吐出するための吐出パターン形成方法で、フィルムベースのカラーフィルタ製造、ガラスベースのカラーフィルタ製造等の、所定の隔壁パターンに対し一定量の液滴を吐出させるための画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタの基板サイズは年々大型化が進んでいる。従来は、フォトリソグラフィー工程を繰り返す顔料分散法等が用いられてきたが、カラーフィルタのコストダウン化を図るために、近年、インクジェット装置を用いた方法が検討されている。
【０００３】
また、カラーフィルタは、表示装置の高精細化に伴って年々微細化する傾向にある。微細化にともなって、インクジェットで塗工するパターンのピッチが狭くなっていく。このため、インクジェットヘッドからのインクの吐出量を少量でかつ均一となるように高い精度で制御する必要がある。
【０００４】
また、高精細化になるにつれて、必要な解像度にするため、複数のインクジェットヘッドを積み重ねて解像度を向上させる方法が取られている。
【０００５】
また、各開口部に塗工される吐出量は、各吐出量のばらつきが小さいほどむらが低減された高品位なカラーフィルタを製造することができる。
【０００６】
しかしながら、インクジェットヘッドから吐出される最小単位である微小ドロップ１個当りの液量は、ノズル毎にばらつきを持っている場合がある。この場合、各開口部に対し同量のインク液量を吐出するとしても、ノズル毎の吐出ばらつきにより、吐出量がばらついてしまう。このばらつきにより画素間のむらとなって品位および歩留まりを低下させる原因となっていた。
【０００７】
また、たとえ画素間ムラが解消されたとしても、各開口部への吐出量の調整可能な最小単位は微小ドロップ１個当りの液量で固定されてしまうため、所望の色目を得ることが出来ない場合があった。
【０００８】
また、インクのレベリング性により開口部内でむらが発生することがある。図５は、ある隔壁に対し、インクをノズルから吐出している場合の一例を示す上面図（ａ）と断面図（ｂ）である。ｍとｎの液量に差がある場合、（ｂ）に示すようにインク１０１のレベリング性により画素内段差が発生し、むらになることがあった。
【０００９】
前記画素内、画素間のむらを低減し、所望の色目を得る手段として、インクの種類と微小ドロップ数の組み合わせによって吐出量を可変させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、ノズル毎の吐出ばらつきを押さえる手段として、ノズル毎に駆動電圧値を変更できる回路を組み込み、吐出量を可変させることでむらが低減されることも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開２００１−１７１０９２号公報
【特許文献２】特開２００４−９０６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記特許文献１の方法は、インクの種類分のヘッドを使用することになる。前述したが大型で、且つ、高精細なカラーフィルタを塗工するには、解像度を上げる必要がある。この方法では、解像度を上げるためにインク１種類の場合より多数インクジェットヘッドを組み合わせる必要がある。そして、その分費用がかかるという問題がある。
【００１３】
また、前記記特許文献２に示すように、ノズル毎に駆動電圧値を変更し補正するには、各ノズルのばらつきや、隣接ノズルが同時タイミングで吐出している場合と吐出していない場合とで吐出量が異なる。また、隣接のクロストークによる影響を、全て把握する必要がある。このため、何回も吐出・測定を繰り返し行い、各ノズルの吐出ばらつきが無くなるまで作業をするため、膨大な時間や材料を使用する問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、インクの種類を複数用いず、また、ノズル毎に駆動電圧を変更することなく、さらに、ノズル毎の吐出ばらつきによる濃度むらが発生し、品質低下させることがなく、所望の色目を実現し高品質なカラーフィルタを製造することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記問題点を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、
インクジェット記録法で記録画像を形成する画像形成装置の、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるドロップによって、隔壁で囲まれた基板上の開口部に所定量を吐出させる画像形成装置であって、
前記インクジェットヘッドは吐出される微小ドロップ１個当りの液量が大小異なる２種類以上のヘッドを有し、そのインクジェットヘッドの各ノズルから吐出される吐出インクの総和が、前記液量の異なりによらず、最小となるように前記開口部への吐出量を調整してなることを特徴とした画像形成装置である。
【００１６】
次に、本発明の請求項２に係る発明は、
前記インクジェットヘッドは、微少ドロップを１個以上の連続した吐出数で各ノズルからの吐出量を可変出来るマルチドロップレット方式のインクジェットヘッドであり、
各ノズルからの吐出量の組み合わせ計算は各ノズルの平均的な吐出量と係数を乗じた値を用いて、各ノズルから吐出される大小異なる微小ドロップ数との組み合わせによって所定量となることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００１７】
次に、本発明の請求項３に係る発明は、
前記各ノズルには、各ノズル毎にばらつきを係数で持ち、前記係数は吐出量と相関の取れた吐出量係数であり、前記係数を用いて前記開口部への総吐出量調整手段によって前記開口部への吐出量調整となることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置である。
【００１８】
次に、本発明の請求項４に係る発明は、
前記総吐出量調整手段は、前記開口部の各開口部に担当する前記インクジェットヘッドの各ノズルにおける吐出量の合計が目標吐出量に対して所定の範囲に入るよう誤差を少なくするよう前記係数の組み合わせ計算でなすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
１項記載の画像形成装置である。
【００１９】
次に、本発明の請求項５に係る発明は、
前記組み合わせ計算は、各ノズルの平均的な吐出量と前記吐出量係数を乗じた値を用いて、各ノズルから吐出される大小異なる微小ドロップ数との組み合わせによって所定量となることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置である。
【００２０】
次に、本発明の請求項６に係る発明は、
液量の小さなヘッドの最大吐出量を超えてからの吐出は吐出インクの総和が最小となる手段を解除してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置。
【００２１】
次に、本発明の請求項７に係る発明は、
前記液量の小さなヘッドの最大吐出量の１段階手前の閾値を超えてからの吐出は前記吐出インクの総和が最小となる手段を解除してなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の画像形成装置は以上の構成から成るので微小ドロップ１個当りの液量が大小異なるインクジェットヘッドの各ノズル係数と隣接ノズルによるクロストークの係数情報とを反映し、再度クロストークが発生しない組み合わせを選択することができる。
【００２３】
そして、その組み合わせを選択し、吐出パターンデータに反映することにより、ノズルのばらつきにより生じていたむらを抑制することができる。
【００２４】
また、基板内の隔壁に乗り上げることなく、画素内を均一に液量を満たせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の画像形成装置を実施の形態に沿って以下に図面を参照にしながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の画像形成装置の全体構成の一実施例の概略を示す概略図である。
【００２７】
本発明の画像形成装置のインクジェットヘッドユニット２は、インクジェットヘッドが複数個整列して並んでいる。そして、カラーフィルタを作製する際には、Ｒ、Ｇ、Ｂの吐出を行う必要があるため、前述した複数個並んでいるインクジェットヘッドの組み合わせが各色配置されている。さらに、インクジェットヘッドは主走査方向に移動し、画像描画を行う。
【００２８】
本発明の画像形成装置の基板置き台３は、副走査方向に移動可能であり、さらにθ方向に回転可能である。θ方向に回転可能なため、基板置き台３の上に置かれた基板の隔壁とインクジェットヘッドユニット２を平行に合わせることができ、副走査方向に動作させることで画像描画を行うことができる。
【００２９】
また、基板置き台３には図には示していないが吸着機構を備えており、基板置き台３におかれた基板を固定することが可能である。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置のインクジェットヘッド１は、図２に示すような多相分割駆動のインキ吐出部を用いることもできる。この場合、複数列に整列配置されたインキ吐
出口を備える。そして、列ごとに順次繰り返し吐出が行なわれる。
【００３１】
また、図２に示すように、３相のインキ吐出口の列からなる（以下、各列をＡ相、Ｂ相、Ｃ相という。）インクジェットヘッドについて以下に説明する。
【００３２】
このインクジェットヘッドは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相に対応するバッファ（以下、ラインバッファという。）を備えていて、各相のラインバッファは相互に情報を転送することができる。
【００３３】
また、このインクジェットヘッドから吐出されるまでの簡単な動作フローを図４に示す。まず、Ａ相ラインバッファが、吐出パターン情報を受けとり、その転送された情報のうちＡ相に関する情報に基づいてＡ相インキ吐出口から吐出を開始する。
【００３４】
また、Ａ相インキ吐出口から吐出が開始すると同時に、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファからＢ相ラインバッファに転送する。そして、Ａ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｂ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＢ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。
【００３５】
また、Ｂ相インキ吐出口から吐出開始と同時に、吐出パターン情報をＢ相ラインバッファからＣ相ラインバッファに転送する。そして、Ｂ相インキ吐出口から吐出終了後、Ｃ相インキ吐出口は、転送された吐出パターン情報のうちＣ相に関する情報に基づいて吐出を開始する。
【００３６】
さらに、Ｃ相インキ吐出口から吐出終了後、ラインカウンターにて設定回数ライン吐出を行ったかどうかの判定を行い、設定回数の吐出が行なわれていなければ、吐出パターン情報をＡ相ラインバッファに転送する。そして、再び、Ａ相インキ吐出口は吐出パターン情報に基づいて吐出開始する。以下、上述した動作をライン数分繰り返し行い、所望の印刷パターンを作成する。
【００３７】
次に、図３は本発明の画像形成装置に用いられているインクジェットヘッド１の一実施例を説明する説明図である。
【００３８】
図３に示すように本発明の画像形成装置に用いられているインクジェットヘッドは、微小ドロップ１個当りの液量が６ｐｌ（ピコリットル）である１５０ｄｐｉのヘッドを背面貼り合わせして３００ｄｐｉとしたものと、微小ドロップ１個当りの液量が３ｐｌである１５０ｄｐｉのヘッドを背面貼り合わせして３００ｄｐｉとしたものである。この２種類の３００ｄｐｉのヘッドを組み合わせて６００ｄｐｉを実現している。
【００３９】
なお、実際の６００ｄｐｉのノズルの組み合わせは６ｐｌの１番ヘッドが第１ヘッド、３ｐｌの１番ヘッドが第２ヘッド、６ｐｌの２番ヘッドが第３ヘッド、３ｐｌの２番ヘッドが第４ヘッドという具合に２つの液量の、ヘッドのピッチをずらして入れ込む事で６００ｄｐｉを実現している。
【００４０】
本発明の画像形成装置の吐出パターン情報に基づいてインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出する制御手段として、インクジェットヘッドコントローラー４が挙げられる。
【００４１】
前記インクジェットヘッドコントローラー４は、インクジェットヘッドを駆動し、インクジェットヘッドパラメータ情報と吐出パターンが格納されている。そして、インクジェットヘッドパラメータ情報は、インクジェットヘッドを駆動させるための情報である。
【００４２】
前記吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの位置情報を引数として、特定のノズルの吐出についての情報が格納されている。また、塗工を行うさいにインクジェットヘッドコントローラーから各ノズルに吐出パターン情報が転送され、描画を行うことが可能である。
【００４３】
また、前記インクジェットヘッドコントローラーのインクジェットヘッド４を駆動させるためのインクジェットヘッドパラメータ情報には、インクジェットヘッド毎に最適の電圧値のパラメータを設定できる。そして、全てのインクジェットヘッドの駆動電圧に同じ値を設定すると、インクジェットヘッドから吐出される液滴の量が個体差により変わるため、基板内を均一に描画することができなくなる。
【００４４】
また、描画を行うための吐出パターン情報は、インクジェットヘッドの配列位置から所望の印刷パターンを得るための吐出のパターンを算定し、吐出パターン情報に変換する。さらに、吐出パターン情報には、画像の配列（ストライプ配列、セル配列、モザイク配列であるかの情報配列パターンが含まれる）が含まれており、インクジェットヘッドが吐出パターン情報から得た情報を利用し、所望の画像配列にずれを生じることなく吐出することができる。
【００４５】
前記吐出パターン情報には、基板面数、基板寸法、画像寸法、隔壁寸法の情報と、インクジェットヘッドの位置情報（ヘッドの位置ずれ情報を含む）をパラメータ情報として設定する。
【００４６】
そして、これらのパラメータ情報から、各インクジェットヘッドの実際の位置を想定する。また、吐出パターン情報の生成時に、実際のインクジェットヘッドの位置を基に、ノズルから吐出されるインクが基板の隔壁に当たらないときのみの吐出を有効とし、隔壁に当たるときは吐出しないといった吐出パターン情報を生成する。
【００４７】
また、不吐出ノズルのある場合は、不吐出ノズルの位置情報により隔壁に当たらない位置に配置されていたときは、吐出を有効ではないと判断し吐出パターン情報を生成する。
【００４８】
また、有効と判断されたノズルは基板内の液量が均一になるためのノズルから吐出する量の情報を有している。この液滴の量は、目標の座標を任意に指定し、ノズル毎に液量を増量もしくは減量させることが可能であり、隔壁毎の総液量を均一にすることが可能である。
【００４９】
次に、各ノズル固有の吐出ばらつき、隣接する隣接ノズル（この場合の隣接は同じ相の隣接を指す）との吐出量差により生じた係数等をまとめたものを表１に示す。
【００５０】
【表１】
2008289997.tif 000003
【００５１】
表１により、理想総吐出量は２３４ｐｌに対し、実際の吐出量は２４５．８ｐｌと理想と比較して１１．８ｐｌ多く吐出されている。また、ノズル毎の液量差が２７．３ｐｌあることが分かる。この理想との差が各開口部でこのように生じてしまうことと、画素内段差が発生してしまうことにより、むらが生じてしまい、品質として問題となる。
【００５２】
このため、係数を反映したものを基に隣接する隣接ノズルとの吐出量差により生じた係数を再度影響しないよう、極力理想値に吐出ドロップ数を調整したものを表４に示す。
【００５３】
【表２】
2008289997.tif 000004
【００５４】
表４はノズル毎に幾通りも吐出ドロップ数を組み合わせて算出した結果の一例である。理想吐出量との差は０．８ｐｌ、ノズル毎液量差は最大で２．２ｐｌとなり本発明の有効性が分かる。
【００５５】
また、液量の分配量を自由にコントロールし、且つ、隣接ノズルの影響を無くし、総液量を理想液量に対し極力近くしていくことにより、むらが無く塗工することが可能である。また、ノズルのばらつきも全て吸収されたものが塗工される。
【００５６】
上述のようにして、インクジェットヘッドの位置情報および隔壁に対して使用する各ヘッドのノズル数とノズルばらつきの係数に関する情報を基に吐出パターン情報を作成し、この吐出パターン情報を用いて画像形成装置で印刷した結果、従来開口部内にむらがでていたものが、むらなく基板内均一に液滴を吐出し、所望の色目を実現し、短時間で高精度な印刷物を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の画像形成装置の全体構成の一実施例の概略を示す概略図である。
【図２】本発明の画像形成装置に用いられているインクジェットヘッドを説明するための説明図である。
【図３】本発明の画像形成装置に用いられているインクジェットヘッドを説明するための他の説明図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドから吐出されるまでの動作のフローチャーである。
【図５】従来のインクジェットヘッドのノズルからインキを吐出する場合を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…インクジェットヘッド
２…ヘッドユニット
３…基板置台
４…ヘッドコントローラー光源
【図１】
2008289997.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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