(57)【要約】【課題】長寿命で、しかもインクジェットヘッド内のインクの滞留による残留物の発生を防止することができるインクジェットヘッド等を提供する。【解決手段】本発明のインクジェットヘッドはインクタンクと、流路部と、吐出部とを備えている。流路部の一端はインクタンクに連通し、他端は吐出部に連通している。インクはインクタンクから流路部に流入するとともに、底部の吐出部から吐出される。流路部は、流動するインクに接触する疎液性層がその上に形成されている流路内壁面を有する。この疎液性層とその上を流動する液体との接触角度は９０°以上であるのが好ましい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを外側に吐出するインクジェットヘッドであって、
インクタンクと、
上面に疎液性層が形成されている流路内壁面を有し、しかも前記疎液性層の液体接触角が所定角度以上である、一端が前記インクタンクに連通している流路部と、
前記流路部の他端に形成されている吐出部と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記疎液性層が疎油性材質を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記疎液性層の油性液体に対する接触角が９０°以上であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記疎液性層の前記疎油性材質が極性を持つ化学材質を含むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記疎液性層の前記疎油性材質がフッ化物を含むことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記疎液性層が疎水性材質を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
記疎液性層の水性液体に対する接触角が９０°以上であることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記流路内壁面の面粗度が４０μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記疎液性層がポリシング層を備えたことを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記インクタンクが、前記疎液性層が形成されているタンク内壁面を備えており、前記タンク内壁面における前記疎液性層の液体接触角が所定角度以上であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記疎液性層が疎油性材質を含む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。
【請求項１２】
前記タンク内壁面の面粗度が４０μｍ未満であ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。
【請求項１３】
前記疎液性層が疎水性材質を含む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。
【請求項１４】
前記吐出部が、前記疎液性層が形成されている吐出部内壁面を備えており、前記吐出部内壁面における前記疎液性層の液体接触角が所定角度以上であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１５】
前記疎液性層が疎油性材質を含むことを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１６】
前記疎液性層が疎水性材質を含むことを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１７】
疎液性層を備え、インクを外側に吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
インクタンクを形成する工程と、
流路内壁面を有し、一端が前記インクタンクに連通している流路部を形成する工程と、
液体接触角が所定角度以上である疎液性層を前記流路内壁面に形成する工程と、
前記流路部の他端に連通している吐出部を形成する工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記疎液性層を形成する工程が、疎油性材質で前記疎液性層を形成することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記疎液性層を形成する工程が、フッ化物を前記流路内壁面に形成することを含むことを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記疎液性層を形成する工程が、常圧プラズマ（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｐｌａｓｍａ）表面処理法で前記流路内壁面に前記疎液性層を形成することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記疎液性層を形成する工程が、疎水性材質で前記疎液性層を形成することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記疎液性層を形成する工程が、前記流路内壁面をポリシングして前記疎液性層を形成することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のパネルの製造に供されるように、インクを画素領域に正確に塗布することができるインクジェットヘッドおよびこのインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ）はテレビ受像機、モニタ、ノート型パーソナルコンピュータまたは携帯電話機などの各種電子製品に広く応用されている。高い市場ニーズにより、液晶パネルは徐々に大型化する方向で発展してきており、業者における製造難度およびコストも徐々に増加してきている。市場における競争が激しくなるにつれ、価格は消費者が購入する際に考慮する要件の一つとなってきているので、大型化と低コストの目標を同時に達成するために、液晶パネルの部品に対する生産技術における革新は日増しに重要になってきている。このうち、液晶パネルのコストの大部分を占めるカラーフィルタの製造技術が、パネル製造業者と関連する製造者が研究開発に専念する重点の一つとなってきている。
【０００３】
赤・緑・青（ＲＧＢ）の三原色のフォトレジストの塗布がカラーフィルタを作製する重要な工程の一つであり、インクジェットプリント法が現在新たに応用されるフォトレジスト塗布技術であって、一回で三原色の塗布が完了する上、従来のような複雑なリソグラフィ工程は必要なくなる。インクジェットプリント法には工程の簡素化、材料コストの削減および生産効率の向上といった数多くの長所があるため、主流の製造工程となりつつある。しかしながら、インクジェットプリント法でフォトレジスト塗布を行う場合にも克服が待たれる欠点がある。例えば、画素数が多くなりにつれ、カラーフィルタ上における各画素領域も小さくなることから、もしインクの液滴が所定の画素領域に正確に吐出できなくなって、他の画素領域に飛んでしまうと、混色してしまう不具合が生じてしまう。したがって、インクジェットプリント法を採用する際に、インク滴の吐出位置およびインク滴用量を正確に調節することは、カラーフィルタの製造工程を行うのに肝要な技術の一つである。しかしインクジェットプリント法で採用する従来のインクジェットヘッドは、流路にフォトレジストまたは印刷物質が残留しやすく、インク吐出量の安定性、インク品質およびインクジェットヘッドの寿命などに影響を及ぼし、ひいては上記した精度に甚だしく影響してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、長寿命で、しかもインクジェットヘッド内のインクの滞留による残留物の発生を防止することができるインクジェットヘッドを提供するところにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、インク吐出精度の優れたインクジェットヘッドおよびこのインクジェットヘッドの製造方法を提供するところにある。
【０００６】
本発明におけるインクジェットヘッドはインクタンクと、流路部と、吐出部とを備えている。流路部の一端はインクタンクに連通し、他端は吐出部に連通している。インクはインクタンクから流路部に流入するとともに、底部の吐出部から吐出される。流路部は、流動するインクに接触する疎液性層がその上に形成されている流路内壁面を有する。この疎液性層とその上を流動する液体との接触角は通常９０°以上である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明における実施例のインクジェットヘッドの立体概略図である。
【図２】はインクジェットヘッド内部の一部構造図である。
【図３】図３はインクジェットヘッドの吐出部の配置概略図である。
【図４】図４は図２のインクジェットヘッドにおける線Ａ−Ａ’の断面図である。
【図５】図５は液体と疎液性層との液体接触角の概略図である。
【図６】図６は本発明のインクジェットヘッドの製造フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明では、カラーフィルタのインクジェットプリント法に応用されるインクジェットヘッドおよびこのインクジェットヘッドの製造方法を提供するものであり、このインクジェットヘッドではフォトレジストなどの物質の滞留による残留物の発生を防止し、優れたインク吐出精度を提供でき、しかも本発明のインクジェットヘッドの寿命は長くなるというものである。
【０００９】
図１は本発明における一実施例のインクジェットヘッド１０の立体概略図である。図中において、インクジェットヘッド１０はインク注入口１２を備えており、そして矢印はインクの流れる経路を示している。インクがインク注入口１２からインクジェットヘッド１０内に流入した後、中央から、異なる流路に沿って両側に流れる。各インク流動経路には対応する出口が設けられている。図２はインクジェットヘッド１０内部の一部構造図である。インクジェットヘッド１０は複数の流路部３０と、対応する複数の吐出部４０とを備えており（まず図３に示すものを参照されたい）、吐出口シート６０が吐出部４０の下方に対応して設けられている。流路部３０は、インクの流路を提供できるように溝構造であるのが好ましい。本実施例の流路部３０は各々個別に、しかも両側に分けられて設けられており、同じ側の流路部３０は平行に間隔を持って配列されている一方で、異なる側の流路部３０は位置がずれるように設けられている。吐出部４０は実際には、インクを流路部３０から吐出するように各流路部３０の底部に形成されている開口部である。図３はインクジェットヘッド１０の流路部３０底部外に対応する吐出部４０の配置概略図である。図から理解できるように、本例における複数の吐出部４０は直線状に配列されているが、吐出部４０はその他の配列方式でもよく、本例の実施例は本発明の範囲を限定するためのものではない。また、本発明のインクジェットヘッド１０が応用されるインクジェット装置において、インクジェットヘッド１０の下方には、表面に複数の孔があり、各孔が各吐出部４０に対応して配設されている吐出口６０が設けられている（図１に示すとおり）。
【００１０】
図４は図２のインクジェットヘッド１０における線Ａ−Ａ’の断面図である。図からは、インクジェットヘッド１０内部のインクタンク２０、流路部３０、吐出部４０および吐出口シート６０の断面構造が理解できる。インクジェットヘッド１０のハウジングが囲んで形成する空間はインクタンク２０および流路部３０をそれぞれ構成している。インクタンク２０はインク注入口１２の対応する箇所および流路部３０上方に位置するチャンバであり、流路部３０は互いに隔絶している通路である（図２に示すとおり）。インクタンク２０は流路部３０の一端に連通し、吐出部４０は流路部３０の他端に連通している。吐出部４０は流路部３０の底部に形成されている。本発明で使用するインク物質はインク注入口１２からインクタンク２０内に注入されて、インクは流路部３０を通過するとともに底部の吐出部４０、そして吐出口シート６０を経てインクジェットヘッド１０の外へ吐出される。図２および図４を同時に参照されたい。流路部３０は実質的に流路内壁面３０１に囲まれてなる。図４に示すように、流路内壁面３０１は、流動するインクに接触する疎液性層１００がその上に形成されている。本発明のインクタンク２０、流路部３０および吐出部４０の材質は一般的には、例えばステンレスといった金属材質である。しかしながら、金属を含まない炭素含有材質で本発明のインクジェットヘッドを構成しても良い。
【００１１】
一実施例において、疎液性層１００は疎油性材質であって、塗布またはスパッタリングの方式で流路内壁面３０１を被覆するのが好ましい。図５を参照されたい。疎液性層１００と油性液体との間が液体接触角θｃをなしている。ここにおける接触角の定義はこの液体表面の接線と固体表面とが接触するときに形成される角度であり、しかも液体側に近い挟み角である。液体表面と固体表面との角度が大きくなるほど、液体の内作用力が液体および固体表面の作用力に対して大きくなることを表わしている。この例においては、図５に示すように、疎油性を持つ疎液性層１００と油性液体との液体接触角θｃは通常９０°以上となる。この例について言えば、油性液体は疎液性層１００を有する流路内壁面３０１上にて流路内壁面３０１に広がらずに、水滴状に集まる傾向にある。本実施例の疎液性層１００にて採用する疎油性材質は、例えば一般的なものでいえば、分子間の炭素−フッ素結合力が強いテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）といったフッ化物という具合に極性の高い化学材質であるのが好ましい。この例においては、テフロン（登録商標）を流路内壁上に塗布している。他の例においては、常圧プラズマ（ＡＰ  ｐｌａｓｍａ）表面処理技術で四フッ化炭素（ＣＦ４）を非金属材質である流路内壁面上にスパッタリングして、疎液性層１００としている。
【００１２】
他の実施例においては、疎液性層１００は疎水性材質であり、塗布またはその他の方式で流路内壁面３０１上を被覆してもよい。本実施例における疎液性層１００と水性液体との接触角θｃは通常９０°以上である。上記した実施例に類似して、この例について言えば、水性液体は疎液性層１００の流路内壁面３０１上にて流路内壁面３０１に広がらずに、水滴状に集まる傾向にある。本実施例にて採用する疎水性材質は一般的には、例えばポリエステル／ポリプロピレン／ポリアクリロニトリルといった極性を持たないか、または極性の低い化学物質であり、一般的な材質ではポリプロピレンあって、この材質と水性液体（例えば水）との間には水素結合が発生せず、水性液体はこの材質を寄せ付けず且つ自身が水素結合を生じるので、水性液体はこの材質の表面上で水滴状に集まることになる。
【００１３】
より詳細には、図４を参照されたい。本実施例におけるインクジェットヘッド１０のインクタンク２０はタンク内壁面２０１を備えており、吐出部４０は吐出部内壁面４０１を備えている。タンク内壁面２０１および吐出部内壁面４０１にも、その上に疎液性層１００が形成されている。タンク内壁面２０１および吐出部内壁面４０１上の疎液性層１００の液体接触角θｃは所定角度以上である。簡単に言えば、もし本発明のインクジェットヘッド１０に油性液体（インク）を使用する場合には、タンク内壁面２０１および吐出部内壁面４０１上に形成される疎液性層１００は疎油性材質となり、油性液体との接触角θｃは通常９０°以上となる。もし本発明のインクジェットヘッド１０に水性液体（インク）を使用する場合には、タンク内壁面２０１および吐出部内壁面４０１上に形成される疎液性層１００は疎水性材質となり、水性液体との接触角は通常９０°以上となる。しかしながら、その他の実施例において、タンク内壁面および吐出部内壁面は疎液性層を備えずともよく、需要の違いに応じて変更してもよい。
【００１４】
他の実施例において、本発明におけるインクジェットヘッド１０の流路部３０の流路内壁面３０１上にはポリシング層が形成されている。言い換えれば、本例にて研磨で形成されているポリシング層を疎液性層としているということである。ポリシング層の面粗度は４０μｍ未満であるのが好ましい。表面粗度が小さいほど、この表面は滑らかであるということを表わしている。より滑らかであるポリシング層を有する流路内壁面３０１ほど、外界物質が付着しにくくなる。一般的に言えば、このポリシング層の形成は、流路内壁面３０１上に物理的、化学的またはその他の方式のポリシング作業を実行して、流路内壁面３０１の面粗度を小さくするものである。異なる実施例においては、更に流路内壁面３０１上にポリシング層を形成した後、ポリシング層上に更に疎液性層１００を塗布する、つまりインクジェットヘッドにそれぞれポリシングおよび塗布（またはスパッタリング）を行って、より優れた疎液効果を実現することもできる。
【００１５】
図６は本発明のインクジェットヘッドの製造方法のフローチャートである。図６に示すように、まず、工程１００１を行って、インクを収容するインクタンクを形成して、一端がインクタンクに連通してインクを流動させる流路部を形成する。実際には、インクジェットヘッドが有するハウジングが囲んで形成する収容空間がインクタンクおよび流路部をそれぞれ形成するとともに、この工程で形成される流路部は流路内壁面を有している。続いて、工程１００３を行って、流路内壁面上に疎液性層を形成する。一般的には、この工程では、疎液性層は塗布またはスパッタリングの方式で流路内壁面上に形成するのが好ましい。
【００１６】
一実施例において、疎液性層を形成する工程１００３は疎油性材質でこの疎液性層を形成している。この実施例における疎液性層の油性液体に対する液体接触角は通常９０°以上でよい。疎油性材質は極性の高い化学材質であるのが好ましい。一般的な疎油性材質としては、例えば、分子間の炭素−フッ素結合力が強いテフロン（登録商標）といったフッ化物である。しかしながら、その他の種類の疎油性材質を採用しても良い。他の実施例において、疎液性層を形成する工程１００３は疎水性材質を流路内壁面に塗布してこの疎液性層を形成している。この実施例における疎液性層の水性液体に対する液体接触角は通常９０°以上である。疎水性材質は、例えばポリエステル／ポリプロピレン／ポリアクリロニトリルといった極性を持たないか、または極性の低い化学物質であり、一般的な材質ではポリプロピレンである。
【００１７】
より詳しく言えば、本実施例におけるインクジェットヘッドを製造する工程は、流路内壁面にポリシング工程を行って、流路内壁面の面粗度を小さく、好ましくは４０μｍ未満とする工程１００２を更に含む。ポリシング後の流路内壁面にはポリシング層が形成されるが、この実施例において、まず流路内壁面上にポリシング層を形成した後、ポリシング層上に更に疎液性層を塗布するものであり、それぞれポリシングおよび塗布（またはスパッタリング）を行って、より優れた疎液効果を実現している。しかしながら、他の実施例においては、工程１００３において、疎液性層とされるポリシング層を形成するものを含む。また、本実施例におけるインクジェットヘッドの製造方法は、流路部の他端に吐出部を形成する工程１００５を更に含む。実際には、吐出部はインクを吐出するために流路部の一端に形成されている開口部である。ところで、工程１００５および工程１００１、工程１００３には絶対的な実行順序はなく、例えば、本実施例の工程１００５は工程１００１の前に実行しても、または工程１００１と同時に実行されてもよいということに注意されたい。
【００１８】
本発明は上記実施例に述べるように、本発明で提供するインクジェットヘッドは、内部にインクなどの物質が付着しにくい特性を備え、残留物がインクジェットヘッド内に残留するのを防止する疎液性層を備えることで、ひいては優れた印刷精度と長寿命を提供するものである。本発明は上記関連する実施例によりすでに説明されているが、上記実施例は単に本発明を実施する範例に過ぎない。言及すべきは、開示されている実施例は本発明の範囲を限定するものではないということである。反対に、特許請求の範囲の技術的思想および範囲に含まれる修正および均等な配置はいずれも本発明の範囲内に含まれるものである。
【符号の説明】
【００１９】
１０      インクジェットヘッド
１２      インク注入口
１００    疎液性層
２０      インクタンク
２０１    タンク内壁面
３０      流路部
３０１    流路内壁面
４０      吐出部
４０１    吐出部内壁面
６０      吐出口シート
θｃ      液体接触角
【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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