(57)【要約】【課題】インクジェット装置を用いて大面積の基材に非常に多数の機能素子を形成する場合には、吐出動作の安定性が求められている。インクジェットヘッドを繰返し走査して塗布領域全域にインクを吐出する際に、時間的なロスが抑制されつつも吐出動作の安定性が確保できるクリーニング法が求められていた。【解決手段】主走査方向に見て、インクが塗布される塗布領域を互いが挟むように配置された第一のクリーニング部と第二のクリーニング部とを備える。インクジェットヘッドが往復移動における第一の往路において塗布領域にインクを塗布した後、続く第一の復路において塗布領域にインクの塗布を開始するまでの間に、第一のクリーニング部を用いてインクジェットヘッドのノズル面のクリーニング動作を行う。第一の復路において塗布領域にインクを塗布した後、続く第二の往路において塗布領域にインクの塗布を開始するまでの間に、第二のクリーニング部を用いてインクジェットヘッドのノズル面のクリーニング動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを有し、機能素子の材料を含むインクを基体に塗布するインクジェット装置であって、
前記インクジェットヘッドと前記基体とが主走査方向において相対的に往復移動し、前記往復移動の往路と復路の切り替え時に、前記インクジェットヘッドと前記基体とが副走査方向において相対的に移動するよう、前記インクジェットヘッドと前記基体の相対位置を制御する走査機構と、
前記主走査方向に見て、インクが塗布される塗布領域を互いが挟むように配置された第一のクリーニング部と第二のクリーニング部と、を備え、
前記インクジェットヘッドが前記往復移動における第一の往路において前記塗布領域に前記インクを塗布した後、続く第一の復路において前記塗布領域に前記インクの塗布を開始するまでの間に、前記第一のクリーニング部を用いてインクジェットヘッドのノズル面のクリーニング動作を行い、
前記第一の復路において前記塗布領域に前記インクを塗布した後、続く第二の往路において前記塗布領域に前記インクの塗布を開始するまでの間に、前記第二のクリーニング部を用いてインクジェットヘッドのノズル面のクリーニング動作を行う、
ことを特徴とするインクジェット装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドが塗布したインクを撮像可能な撮像部を備え、
前記インクジェットヘッドが、前記往復移動の往路または復路において前記塗布領域に前記インクを塗布した後、前記撮像部が塗布したインクを撮像し、
撮像した画像に基づいて、前記複数のノズルのうち前記第一のクリーニング部または前記第二のクリーニング部を用いて前記クリーニング動作を行う対象のノズルを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記走査機構は、固定された前記基体に対して前記インクジェットヘッドを前記主走査方向および前記副走査方向に移動させる機構で、
前記撮像部は、所定の位置関係を保持して前記インクジェットヘッドと連れ動く、
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記走査機構は、前記インクジェットヘッドを前記主走査方向に移動させるともに前記基体を前記副走査方向に移動させる機構で、
前記撮像部は、所定の位置関係を保持して前記インクジェットヘッドと連れ動く、
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記第一のクリーニング部または前記第二のクリーニング部は、前記複数のノズルのうち、撮像した前記画像に基づいてクリーニング動作を行う対象のノズルとして選択したノズルのみに対して、選択的にクリーニング動作を行う、
ことを特徴とする請求項２乃至４の中のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
【請求項６】
前記第一のクリーニング部または前記第二のクリーニング部は、前記複数のノズルのうち、撮像した前記画像に基づいてクリーニング動作を行う対象のノズルとして選択したノズルを含む所定のノズル群に対して、選択的にクリーニング動作を行う、
ことを特徴とする請求項２乃至４の中のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記第一のクリーニング部および前記第二のクリーニング部は、前記主走査方向における前記インクジェットヘッドの移動経路に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６の中のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記第一のクリーニング部および前記第二のクリーニング部を、前記塗布領域の横に、前記副走査方向に沿って前記塗布領域の全域にわたり配置している、
ことを特徴とする請求項１乃至７の中のいずれか１項に記載のインクジェット装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の中のいずれか１項に記載のインクジェット装置により、前記基体に機能素子の材料を含むインクを塗布する、
ことを特徴とする機能素子の製造方法。
【請求項１０】
前記インクは、有機ＥＬ素子の発光層または電子輸送層または電子注入層または正孔輸送層または正孔注入層または電極の材料を含むインクである、
ことを特徴とする請求項９に記載の機能素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大面積の基体表面にインクを塗布するために用いられるインクジェット装置に関する。特に、例えば有機ＥＬ素子のような機能素子を形成する際に好適に用いられるインクジェット装置、およびそれを用いた機能素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の機能素子を製造する際に、インクジェット装置を用いて機能素子の材料を付与してパターンを形成することが試みられている。インクジェット装置を用いたパターニングは、オンデマンドパターニングが可能であるため材料の使用効率が高いこと、非真空プロセスであり製造装置が比較的小型になること、などのメリットを有している。
【０００３】
一方、有機ＥＬ素子をはじめとする機能素子の分野では、大面積の基体に非常に多数の機能素子を形成することが多いため、インクジェット装置には動作の安定性が求められている。インクジェット装置では、一般に数百から数千のノズルを持つインクジェットヘッドを走査しながら各ノズルを個別に制御してインクを吐出し、任意のパターンを形成する。パターン形成中に吐出不良のノズルが一つでも発生すると、そのノズルによって形成された機能素子は特性が不良となってしまう。例えば、基板上に多数の有機ＥＬ素子を配列した画像表示装置を製造する場合には、発光特性が不良の画素が形成されてしまうことになる。
【０００４】
そのため、インクジェット装置を用いて機能素子のパターンを形成する際には、各ノズルの吐出状態を安定させる必要がある。吐出が不安定になる原因の一つは、ノズル面へのゴミの付着である。インクジェット描画を行う空間には、ヘッドスキャン機構や基体搬送機構などのような可動部がある。これらの部位から発塵した微細なゴミがノズル付近、あるいはノズルを覆うように付着すると、飛翔方向が大きく曲がったり、最悪の場合には吐出しなくなったりする。他の要因として、吐出口からインクが揮発することで吐出口付近のインクの粘度が増大して吐出特性に影響を与えたり、乾燥固化することでノズルが閉塞してしまうことが挙げられる。また、ノズル付近に残留したインクや空間を飛翔している微細なインクミストが、ノズルの周囲で乾燥固化して付着し、吐出口の形状や濡れ性等の物性を変化させてしまうことも考えられる。たとえ、閉塞するには至らなかったとしても、インクの液滴の大きさや吐出方向、吐出スピードが変化すると、着弾位置がずれる等により、機能素子の特性が不均一になってしまう。
【０００５】
そこで、吐出特性の変化を防止するために、ノズルの表面に対し回復と呼ばれる動作を行ってクリーニングする方法が提案されている。例えば、特許文献１には、印字を一定時間以上行わない場合は、記録ヘッドをインク吸引手段のある待機位置に移動させて吸引し、その後に印字領域と待機位置の間でインクを噴射して擦り部材を湿潤状態にし、擦り部材で擦る装置が開示されている。
【０００６】
また、インクジェット記録装置の分野では、被記録材の記録面のゴミを捕獲する技術が提案されている。例えば、特許文献２には、被記録材の記録面をクリーニングするクリーニングローラと、クリーニングローラに付着したゴミを除去するゴミ除去ブレードを有するインクジェット記録装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−００５１５号公報
【特許文献２】特開２００１−３０１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、インクジェット装置を用いて大面積の基体上に非常に多数の機能素子を形成する場合には、インクを塗布する塗布領域をインクジェットヘッドで走査して機能素子の材料を塗布してゆく。図１０は、これを説明するための模式的な斜視図であり、１００は基体、１０１は基体１００の表面のうち機能素子を形成する面である基体表面、１０２は機能素子である。模式図であるため、８×８個の機能素子１０２が示されているにすぎないが、実際には非常に多数の機能素子が形成され得る。
【０００９】
基体表面１０１がＸＹ平面と平行だとすると、不図示のインクジェットヘッドを、基体表面１０１からＺ方向に所定の距離だけ離間させて、まず主走査方向であるＸ方向に沿って軌道１０３上を移動させて、一列分の機能素子１０２の材料を吐出する。そして、機能素子１０２を形成する領域すなわち塗布領域よりも外側まで移動すると、インクジェットヘッドを副走査方向であるＹ方向に軌道１０４に沿って所定距離移動させた後、移動方向をＸ方向マイナス側に変更する。そして、軌道１０５に沿って移動させながら別の一列分の機能素子１０２の材料を吐出する。そして、塗布領域よりも外側まで移動すると、インクジェットヘッドの移動方向を再び副走査方向であるＹ方向に変更して軌道１０６に沿って所定距離移動させる。ここでは、説明を簡単化するため、インクジェットヘッドがノズルを１個だけ有するとして説明したが、複数のノズルを有する場合には、一回の主走査で複数列分の機能素子の材料を吐出することもできる。
【００１０】
かかる移動を繰返してインクジェットヘッドを主走査方向に往復移動させて走査し、塗布領域の全域にインクを吐出してゆくが、塗布領域を挟んでその両側には、インクジェットヘッドの軌道を変更する領域、すなわち図中点線で囲まれた領域１０７が存在する。
【００１１】
インクジェットヘッドに配されたノズルは、塗布領域内では機能素子の配列に従った吐出パターンで繰返しインクを吐出してゆくが、大面積の基体上に非常に多数の機能素子を形成する場合には、塗布領域内でノズルにゴミ等が付着する可能性がある。また、走査切替えタイミングすなわち領域１０７を移動中は、走査機構等に起因したゴミが付着する可能性に加えて、インクの吐出を停止していることが原因でノズルが乾燥しやすいという問題がある。領域１０７を移動中にノズルが乾燥すると、例えば次の列の最初のうちはインクの吐出特性が不安定になり、機能素子の特性に影響が生じやすい。そのため、基体１００の縁に近い位置に配置された機能素子が、所定の特性を達成しない傾向が生じる場合も有り得る。
【００１２】
特許文献１に記載された方法は、印字を一定時間以上行わない場合に、記録ヘッドをインク吸引手段のある待機位置に移動させてクリーニングする技術であり、印字中はクリーニング部がヘッドに当接しない位置に移動する構成となっている。このため、大面積の基体を連続的に走査して描画している最中に生じる吐出特性の変化には対処することができない。
【００１３】
また、特許文献２に記載されたのは、被記録材の記録面をクリーニングする方法であり、ノズルの汚れを間接的に予防する効果はあるとしても、ノズルに生じた汚れを直接除去する技術ではない。このため、この方法も大面積の基体を連続的に走査して描画している最中に生じる吐出特性の変化には対処することができない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを有し、機能素子の材料を含むインクを基体に塗布するインクジェット装置であって、前記インクジェットヘッドと前記基体とが主走査方向において相対的に往復移動し、前記往復移動の往路と復路の切り替え時に、前記インクジェットヘッドと前記基体とが副走査方向において相対的に移動するよう、前記インクジェットヘッドと前記基体の相対位置を制御する走査機構と、前記主走査方向に見て、インクが塗布される塗布領域を互いが挟むように配置された第一のクリーニング部と第二のクリーニング部と、を備え、前記インクジェットヘッドが前記往復移動における第一の往路において前記塗布領域に前記インクを塗布した後、続く第一の復路において前記塗布領域に前記インクの塗布を開始するまでの間に、前記第一のクリーニング部を用いてインクジェットヘッドのノズル面のクリーニング動作を行い、前記第一の復路において前記塗布領域に前記インクを塗布した後、続く第二の往路において前記塗布領域に前記インクの塗布を開始するまでの間に、前記第二のクリーニング部を用いてインクジェットヘッドのノズル面のクリーニング動作を行う、ことを特徴とするインクジェット装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、インクジェットヘッドを繰返し走査して大面積の塗布領域全体にインクを吐出してゆく一連の動作において、動作速度を低下させることなく一走査ごとに回復が必要なノズルに対して回復操作を行うことができる。このため、大面積の塗布領域全体に対して、安定してインクを吐出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態のインクジェット装置の模式的な側面図。
【図２】第一実施形態のインクジェット装置の模式的な平面図。
【図３】ワイピングブレードの一例を示す断面図である。
【図４】実施形態のインクジェット装置の制御ブロック図。
【図５】有機ＥＬ素子の製造工程の一部を示す図。
【図６】有機ＥＬ素子の製造工程の他の一部を示す図。
【図７】第二実施形態のインクジェット装置の模式的な斜視図。
【図８】実施例のインクジェットヘッドの駆動波形図。
【図９】実施例のインクジェットヘッドの吐出特性図。
【図１０】インクジェットヘッドの走査方法を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態のインクジェット装置、およびそれを用いた機能素子の製造方法について説明する。
図１は、第一実施形態のインクジェット装置１を側面視で見た模式的な側面図であり、図２は、インクジェット装置１を上方向から平面視した模式的な平面図である。尚、両図においては、装置内部を見やすくするために、本発明と直接関係しない外装カバー等の部材を除外して示している。
【００１８】
以下、図１及び図２を参照して、インクジェット装置１の構成を説明する。まず、機能素子の原材料となるインクを塗布する対象は基体１１で、先に図１０にて説明した基体１００に対応している。基体１１は、ステージ１０の上の所定位置にセットされ、ステージ１０は装置の基台９に固定されている。
【００１９】
２はインクジェットヘッドで、インクジェットヘッド２には、図１に示すように基体１１と対向する向きにノズル３が配置されている。ノズル３は、図２では３Ａ、３Ｂの２ノズルを示しているが、ノズルの数や配置はこの例に限られるものではない。
【００２０】
インクジェットヘッド２は走査機構により支持されており、基体１１からＺ方向に所定間隔だけ離れた高さで、ノズル３をＸＹ平面と平行な面内で走査できるように構成されている。すなわち、５は主走査方向（Ｘ方向）に沿って伸びる主走査ガイドレールであり、主走査ガイドレール５にはＸ方向に移動自在な主走査器４が載置されている。また、８は副走査方向（Ｙ方向）に沿って伸びる副走査ガイドレールであり、副走査ガイドレール８にはＹ方向に移動自在な副走査器７が載置されている。インクジェットヘッド２は主走査器４に固定されており、主走査ガイドレール５は副走査器７に固定されているため、インクジェットヘッド２はＸＹ平面と平行な面内を自在に走査することができる。
【００２１】
主走査器４には、インクジェットヘッド２の両脇に、インクジェットヘッドが塗布したインクを撮像可能な撮像部として、着弾検査カメラ６Ｌと着弾検査カメラ６Ｒが設けられている。着弾検査カメラ６Ｌと着弾検査カメラ６Ｒは、インクジェットヘッド２とともに往復移動しながら、ノズル３Ａ及びノズル３Ｂが吐出して基体１１に着弾したインク液滴を撮像する。着弾検査カメラ６Ｌと着弾検査カメラ６Ｒからは、撮像結果が制御部内の画像処理部１５に送信され、画像処理部１５はインク液滴の着弾位置や形状を計測する。
【００２２】
インクジェットヘッド２は、塗布領域にインクを塗布してゆく際、Ｘ軸のプラス方向とマイナス方向に交互に移動するが、両側に着弾検査カメラを設けたことにより、必ずどちらかのカメラでインク液滴の着弾状況を撮像することが可能である。例えば、インクジェットヘッド２がＸ軸のプラス方向に移動しながらインクを吐出するときには、後追いとなって移動する着弾検査カメラ６Ｌによりインク液滴の着弾状況を撮像することができる。逆に、インクジェットヘッド２がＸ軸のマイナス方向に移動しながらインクを吐出するときには、後追いとなる着弾検査カメラ６Ｒによりインク液滴の着弾状況を撮像できる。
【００２３】
基体１１の両側には、一走査ごとに適宜ノズルの表面をクリーニングするため、主走査方向（Ｘ方向）に沿って基体１１を挟むように第一のクリーニング部であるクリーニング部１２Ｌおよび第二のクリーニング部であるクリーニング部１２Ｒが配置されている。すなわち、クリーニング部１２Ｌおよびクリーニング部１２Ｒは、先に図１０で説明したインクジェットヘッドの軌道を変更する領域１０７に設けられている。
【００２４】
クリーニング部１２Ｌおよびクリーニング部１２Ｒの上面には、図１に示すようにワイピング部材１３Ｌおよびワイピング部材１３Ｒが設けられている。ワイピング部材１３Ｌおよびワイピング部材１３Ｒは、具体的には、例えばゴムやスポンジのような多孔質体で形成されたワイピングブレードの集合体である。すなわち図１に示すワイピング部材１３Ｌは、図２に示すワイピングブレード１３Ｌ１、ワイピングブレード１３Ｌ２、・・ワイピングブレード１３ＬＮの全体を指す。同様に、図１に示すワイピング部材１３Ｒは、図２に示すワイピングブレード１３Ｒ１、ワイピングブレード１３Ｒ２、・・ワイピングブレード１３ＲＮの全体を指す。
【００２５】
図１に示すように、クリーニング部１２Ｌおよびクリーニング部１２Ｒには、ワイピングブレードにインクの溶媒に含まれる成分と同一材料の液体を供給するための液体流路１８が接続されている。ここで、インクの溶媒に含まれる成分と同一材料の液体とは、例えばインクが複数種類の溶媒を含んでいるときに、そのうちの全部または一部の溶媒のことをいう。回復用剤として用いる液体としてインクそのものを用いてもよいが、望ましくはインクの溶媒に含まれる成分と同一材料の液体を用いる。インクそのものを用いた場合に、ワイピングブレード上で色材等の成分が固化すると、クリーニング性能が低下して望ましくないからである。インクの溶媒以外でも、固着したインク残渣を溶解して取り去ることができる他種の液体を用いることも考えられるが、クリーニング時にノズル内のインクに混入する可能性もあるため、インクの溶媒に含まれる成分と同一材料の液体が望ましいのである。
【００２６】
液体流路１８は、図１に示すように回復用剤供給系１７と接続されている。回復用剤供給系１７は、インクの溶媒に含まれる成分と同一材料の液体を貯留するタンク、ポンプ、バルブ等を内蔵しており、図４に示す制御部３０内のクリーニング部制御ブロック１６からの指示に基づき、各クリーニング部に必要なだけ液体を供給する。
【００２７】
図３は、ワイピングブレードの構造の一例を示す断面図である。ワイピングブレードの先端部１３Ｗには、例えば発泡ポリエチレンのスポンジを円筒状に加工したものを用いる。図３に示すように、ワイピングブレードの先端部１３Ｗは、液体流路１８に嵌め込むように固定され、液体流路１８に開けられた孔から回復用剤である液体がワイピングブレードに供給される。
【００２８】
クリーニング部１２Ｌおよびクリーニング部１２Ｒは、制御部３０内のクリーニング部制御ブロック１６からの指示に基づき、個別のワイピングブレードをノズル３を払拭可能な高さまでＺ方向に突出させたり、ノズル３から離間するよう下げることができる。ノズル３をワイピングブレードに当接させて払拭したり、ポンプにより発生させた負圧によってノズルを吸引することにより、ノズルに付着したごみや固形物を除去してクリーニングすることができる。
【００２９】
クリーニングについては後述するが、インクを塗布するためにインクジェットヘッドで塗布領域を走査しながらノズルをクリーニングする際には、クリーニング部制御ブロック１６はクリーニング部１２Ｌ及びクリーニング部１２Ｒにその指示を送る。クリーニング部１２Ｌおよびクリーニング部１２Ｒは、指示に基づいてクリーニングすべきノズルと対向する位置にあるワイピングブレードを選択的にＺ方向に突出させ、選択されたノズルに当接させる。
【００３０】
次に、本実施形態のインクジェット装置１の制御系について説明する。図４は、インクジェット装置１の制御系を簡易的に示す制御ブロック図である。尚、図示の便宜上、図４では制御部が制御する要素のうち、一部だけを示している。
制御部３０は、インクジェット装置１の動作を制御するためのコンピュータで、内部には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えている。
【００３１】
ＲＯＭには、インクジェット装置１の動作プログラムが記憶されている。インク塗布や、クリーニング部を用いたノズルのクリーニング制御にかかる各種処理を実行するためのプログラムは、他の動作プログラムと同様にＲＯＭに記憶させておいてもよいが、ネットワークを介して外部からＲＡＭにロードしてもよい。あるいは、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を介して、ＲＡＭにロードしてもよい。
【００３２】
制御部３０のＩ／Ｏポートは外部のコンピュータをはじめとする外部機器３３やネットワークと接続されている。制御部３０は、例えば製造する機能素子の種類、位置、配列、インクの吐出条件等の機能素子の製造に必要なデータの入出力を、Ｉ／Ｏポートを介して外部のコンピュータとの間で行うことができる。
【００３３】
制御部３０は、インクジェットヘッド２、主走査器４、副走査器７、着弾検査カメラ６Ｌ、着弾検査カメラ６Ｒ、クリーニング部１２Ｌ、クリーニング部１２Ｒ、回復用剤供給系１７等と接続され、電気信号の授受を行うことができる。制御部３０は、これら各部の動作を制御し、インクジェットヘッド２の走査、ノズル３Ａ及びノズル３Ｂのインク吐出、着弾検査カメラ６Ｌ及び着弾検査カメラ６Ｒの着弾形状の撮像、ノズルのクリーニング等を含めたインクの塗布全般に関する処理を実行する。すなわち、走査制御部３１は、主走査器４及び副走査器７を制御して、インクジェットヘッド２を走査する。また、ヘッド制御部１４は、インクジェットヘッド２の各ノズルからの吐出液滴の量、液滴の飛翔速度、吐出タイミング等を制御する。また、画像処理部１５は、着弾検査カメラ６Ｌと着弾検査カメラ６Ｒによる着弾形状の撮像を制御し、撮像データに基づきインク液滴の着弾位置や形状を計測し、所定範囲内にあるかを判定する。また、クリーニング部制御ブロック１６は、クリーニング部１２Ｌ、クリーニング部１２Ｒ、回復用剤供給系１７を制御する。
【００３４】
次に、本実施形態におけるノズルのクリーニングについて説明する。本実施形態では、インクジェットヘッド２に連れ動いて移動する着弾検査カメラ６Ｌ及び着弾検査カメラ６Ｒを用いて、各ノズルから吐出されたインク液滴の着弾形状を撮像することができる。
【００３５】
制御部３０は、毎回の走査において機能素子を作成するために吐出されたインク液滴の着弾位置や形状を着弾検査カメラ６Ｌ及び着弾検査カメラ６Ｒを用いて撮像させることができる。また、制御部３０は、基体１１上の機能素子を作成する領域の外にテストパターンを毎回の走査中に描画させ、テストパターンにおけるインク液滴の着弾位置や形状を着弾検査カメラに撮像させてもよい。この場合には、機能素子を作成する領域とテストパターンを描画する領域の両方を合わせて塗布領域として扱う。
【００３６】
着弾したインク液滴を撮像したデータは、着弾検査カメラ６Ｌ及び着弾検査カメラ６Ｒから制御部３０の画像処理部１５に入力されて画像処理され、各ノズルのインク液滴の着弾位置や形状が所定の範囲内にあるか判定される。
【００３７】
インク液滴の着弾位置や形状が所定の範囲から逸脱するノズルが検出された場合には、次の主走査を開始する前に、制御部３０は当該ノズルに対してクリーニング処理を実行する。すなわち、制御部３０内のクリーニング部制御ブロック１６は、当該ノズルに対応するワイピングブレードを、ノズル３を払拭可能な高さまでＺ方向に突出させる。
【００３８】
具体的には、図２の模式図に右向きの点線で示すように、インクジェットヘッド２をＸ軸のプラス方向に走査する経路（第一の往路）において、ノズル３Ａとノズル３Ｂによって吐出される液滴は、後追いする着弾検査カメラ６Ｌにより着弾を撮像される。例えば、ノズル３Ａの着弾位置や着弾形状が所定の範囲内にない場合には、次にインクジェットヘッド２をＸ軸のマイナス方向に走査するまでの間に、クリーニング部１２Ｒを用いてノズル３Ａをクリーニングする。具体的には、ワイピングブレード１３Ｒ１とワイピングブレード１３Ｒ３を突出させ、ノズル３ＡがＸ軸のプラス方向に移動時とマイナス方向に移動時の２回にわたりノズル３Ａを払拭させ、クリーニングする。また、仮にノズル３Ｂをクリーニングする場合には、ワイピングブレード１３Ｒ２とワイピングブレード１３Ｒ４を突出させ、ノズル３ＢがＸ軸のプラス方向に移動時とマイナス方向に移動時の２回にわたり払拭させる。
【００３９】
次に、左向きの点線で示すようにインクジェットヘッド２をＸ軸のマイナス方向に走査する経路（第一の復路）において、ノズル３Ａとノズル３Ｂによって吐出される液滴は、後追いする着弾検査カメラ６Ｒにより着弾を撮像される。着弾位置や着弾形状を検査した結果、クリーニングが必要なノズルが検出された場合には、クリーニング部１２Ｌを用いてＸ軸のマイナス方向に走査する経路（第二の往路）までの間に当該ノズルをクリーニングする。クリーニング部１２Ｌにおいても、ノズルがＸ軸のマイナス方向に移動する時とプラス方向に移動する時の２回にわたりノズルをワイピングブレードで払拭させ、クリーニングする。
【００４０】
本実施形態では、インクジェットヘッドを走査する度に、後追いする着弾検査カメラにより液滴の着弾位置や着弾形状を検査し、各ノズルにクリーニングが必要か否かを判定する。クリーニングが必要なノズルが検出された場合には、当該ノズルに対して選択的にワイピングブレードを当接させ、ゴミ、固形物、高粘度になったインク等を払拭してクリーニングする。払拭は、ノズルをＸ軸のプラス方向に移動時とマイナス方向に移動時の２回行い、ノズル上にインクや溶媒が偏在しないようにする。
【００４１】
本実施形態では、機能素子を形成するためにインクジェットヘッドを走査してゆく過程で、インクの吐出を行わない領域をインクジェットヘッド２が移動中にノズルをクリーニングする。これにより、連続した走査の最中にノズルから異物を除去し、かつノズルが乾燥するのを抑制することが可能である。
【００４２】
次に、本実施形態のインクジェット装置１を用いて基体１１に機能素子を製造する方法について述べる。尚、以下の説明では機能素子としてトップエミッション型の有機ＥＬ素子を挙げ、その製造方法を説明するが、本発明の実施はこの例に限るものではなく、他の型の有機ＥＬ素子や、有機ＥＬ素子以外の機能素子を製造してもよい。
【００４３】
まず、インクジェット装置１にセットする基体１１を準備する。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、基体１１を準備する手順を説明するための各工程を模式的に示した図である。各図は、図示の便宜のため、有機ＥＬ素子の一素子に相当する領域の断面を模式的に示している。
【００４４】
まず、図５（ａ）に示すように、基板４１を準備する。基板４１は、ガラス等の無機材料や、樹脂等の有機材料が用いられる。典型的には板状の部材であるが、基体として機能し得るものであれば形態が限られるわけではなく、たとえば変形可能なフィルムであってもよい。
【００４５】
次に、基板４１上に図５（ｂ）に断面構造を示す構造体を形成する。すなわち、基板４１上に接続電極４６とＴＦＴ４７を設け、その上に絶縁層４２を形成する。そして、絶縁層４２の中央部にスルーホールをあけて金属材料を充填し、プラグ４３を形成する。さらに、ＣＭＰ等の平坦化処理を行い、絶縁層４２およびプラグ４３の上面を平坦化させる。
【００４６】
次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁層４４を形成する。絶縁層４４は、有機ＥＬ素子のバンク部分を作成するために設けられる層である。絶縁層４４は、ＳｉＯ２をはじめとする無機酸化物、あるいは例えばポリイミド、アクリル等の樹脂で形成される。
【００４７】
次に、図５（ｄ）に示すように開口部を有するマスク４５を例えばフォトリソグラフィーを用いて絶縁層４４の上に配置する。そして、例えばリアクティブイオンエッチング４８により、絶縁層４４をエッチングしてプラグ４３が露出した開口部を形成する。
【００４８】
開口部を形成した後にマスク４５を除去することにより、図５（ｅ）に示すように、バンク４９が形成された基体１１が準備できる。その際、リアクティブイオンエッチングの条件や、マスク４５を除去する条件を適宜選択することにより、絶縁層４２やプラグ４３を侵食することなく絶縁層４４をパターニングしてバンク４９を形成することができる。パターニング後、材料の残渣を除去するために、ＵＶオゾン処理やＯ２プラズマ処理を行っても良い。
【００４９】
バンク４９は、複数の有機ＥＬ素子を１次元あるいは２次元に配列する場合に、各有機ＥＬ素子を空間的に分離するとともに電気的に絶縁する壁として機能させることができる。バンク４９の開口は、インクジェット装置１のノズルから有機ＥＬ素子の材料を含むインクを吐出する際に、液滴を着弾させるべき目標位置となる。
以上により、基体１１が準備できたら、基体１１をインクジェット装置１のステージ１０の所定位置にセットする。
【００５０】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、有機ＥＬ素子の積層構造を形成する手順を、インクジェット装置１によるインクの塗布を含めて説明するために、各工程を模式的に示した図である。各図は、図示の便宜のため、有機ＥＬ素子の一素子に相当する領域の断面を模式的に示しているが、インクの塗布に関しては、図１０で説明した走査手順で多数の有機ＥＬ素子を形成する領域全体をインクジェットヘッド６で走査しながら行う。その際、全てのノズルの全ての走査経路における吐出を安定させるため、上述したクリーニング制御の処理を行うことは、もちろんである。
【００５１】
まず、図６（ａ）に示すように、インクジェット装置１のノズル３から、バンク４９で囲まれた領域に下部電極の材料を含んだインク５１を塗布する（下部電極材料付与工程）。インク５１としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ等の導電性微粒子を溶媒に分散した液を用いる。バンク開口底面のプラグ４３と絶縁層４２の露出面を覆うのに十分で、かつバンク４９で貯留可能な量のインク５１を付与する。
【００５２】
必要に応じた数の液滴を付与した後、乾燥させ、一旦インクジェット装置１から基体１１を取り外して１００℃〜２００℃の適宜の温度で焼成し、図６（ｂ）に示すように下部電極５２を形成する。
【００５３】
次に、基体１１を再びインクジェット装置１にセットし、図６（ｃ）に示すように、バンク４９で囲まれた領域にインク５３を付与し、機能層である発光層や正孔注入層を順次形成してゆく。もちろん、形成する層ごとに、含まれる材料が異なるインクを用いる。各層を形成するのには、層ごとに異なるインクジェットヘッドを用いるのが好適である。
【００５４】
第一機能層として発光層５４を形成するには、所望の発光色に応じた蛍光性有機化合物若しくは燐光性有機化合物を、キシレン等の有機系溶媒に溶解させた第一の有機溶媒系インクを、塗布し乾燥させる（発光材料付与工程）。
【００５５】
また、発光層用の有機溶媒系インクには、ゲスト材料、ホスト材料などの複数の材料が含まれていてもよい。インクに含まれる発光材料としては、高分子材料、中分子材料または低分子材料などが挙げられ、塗布型に用いられ得る発光材料であれば特に限定されない。例えば、ポリフルオレン、ポリフルオレンの共重合体、ポリフェニレンビニレンなどの高分子材料、オリゴフルオレンなどの中分子材料が挙げられる。また、フルオレン系、ピレン系、フルオランテン系、アントラセン系などの縮合多環化合物、イリジウムを含む金属錯体などの低分子材料も挙げられる。発光層５４は、好適には、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体などの高分子系材料を含み得る。赤色の発光層を形成するには、例えばゲスト材料として赤色燐光発光イリジウム金属錯体を、ホスト材料としてポリフルオレンを含有する赤色発光層用インクを用いる。また、緑色の発光層を形成するには、例えばゲスト材料としてフルオランテン系の縮合多環化合物を、ホスト材料としてのポリフルオレンを含有する緑色発光層用インクを用いる。また、青色の発光層を形成するには、例えばゲスト材料としてピレン系の縮合多環化合物を、ホスト材料としてのオリゴフルオレンを含有する青色発光層用インクを用いる。
【００５６】
発光層用のインクを塗布する際には、下部電極５２を覆うのに十分で、かつバンク４９で貯留可能な量の有機溶媒系インクを付与する。必要に応じた数の液滴を付与した後、乾燥させ発光層５４を形成する。
【００５７】
第二機能層として正孔注入層５５を形成するには、第二の有機溶媒系インクとして、例えば、正孔注入材料のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ液を付与する（正孔注入層形成工程）。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ液は好適に利用できるが、正孔注入層用のインクは特にこれに限定されるわけではなく、例えば、下記の高分子系材料をキシレン等の有機系溶媒で溶解させた液を塗布乾燥させても形成することができる。高分子系材料として、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体などがあげられる。
正孔注入層用のインクを塗布する際には、発光層５４を覆うのに十分で、かつバンク４９で貯留可能な量の有機溶媒系インクを付与する。必要に応じた数の液滴を付与した後、乾燥させ正孔注入層５５を形成する。
【００５８】
こうして機能層の形成が完了したら、例えばスパッタ成膜により機能層およびバンク４９を覆うように透明導電膜で被覆し、図６（ｄ）に示すように、上部透明電極５６を形成する（上部透明電極形成工程）。
以上により、インクジェット装置１を用いて、特性のばらつきが少ない多数の有機ＥＬ素子が配列された有機ＥＬ装置を、簡易に製造することができる。
【００５９】
［第二実施形態］
図７を参照しながら、第二実施形態のインクジェット装置７１について説明する。図７は、第二実施形態のインクジェット装置７１の一部を、模式的に示した斜視図である。
第二実施形態は、第一実施形態と基本的には共通するが、インクジェットヘッドが微細なピッチで配列された多数のノズルを備える点と、個別のノズル毎にではなく複数のノズルを単位とするノズル群ごとにワイピングブレードが設けられている点が異なる。
【００６０】
図７は、インクジェットヘッド２をＸ軸のマイナス方向に走査しながら、Ｙ方向に微細なピッチで配列された多数のノズルから基体１１上にインク液滴６０を吐出している状態を模式的に示している。基体１１の上には、インク液滴が着弾したドット６１が多数形成されており、インクジェットヘッド２を後追いする着弾検査カメラ６Ｒによりこれら多数のドットは撮像されている。インク液滴の着弾を撮像したデータは、着弾検査カメラ６Ｒから制御部３０に入力され、画像処理部１５により処理されて各ノズルのインク液滴の着弾位置や形状が所定の範囲内にあるか判定される。
【００６１】
図の例では、基体１１上に行列状に形成されたドットのうち、Ｘ軸と平行なドット列６２の位置がＹ軸方向マイナス側にシフトしている。また、Ｘ軸と平行なドット列６３のドット形状が、本来の形状から変形している。
【００６２】
第二実施形態のインクジェット装置７１では、個別のノズル毎にではなく複数のノズルを単位とするノズル群ごとにワイピングブレードが設けられている。このため、所定の範囲内にないノズルを含むノズル群に対応するワイピングブレードを突出させ、この群に含まれるノズル全てをクリーニングする。微細なピッチで配列された多数のノズルを有するインクジェットヘッドの場合には、１ノズルごとにワイピングブレードを設けるよりも、群ごとにワイピングブレードを設ける方が、機構が簡単でクリーニング動作の信頼性がむしろ高くなるからである。１つのワイピングブレードが担当するノズルの数は、ノズルの配列ピッチや総ノズル数に応じて、適宜設定すればよい。
【００６３】
図７の例では、ドット列６２を吐出したノズルを含むノズル群をクリーニングするため、ワイピングブレード１３Ｌ−Ａを突出させる。また、同時にドット列６３を吐出したノズルを含むノズル群をクリーニングするため、ワイピングブレード１３Ｌ−Ｂも突出させる。
【００６４】
本実施形態においても、機能素子を形成するためにインクジェットヘッドを走査してゆく過程で、インクの吐出を行わない領域をインクジェットヘッド２が移動中にノズルをクリーニングする。これにより、連続した走査の最中にノズルから異物を除去し、かつノズルが乾燥するのを抑制することが可能である。インクジェット装置７１を用いて、例えば、特性のばらつきが少ない多数の有機ＥＬ素子が配列された有機ＥＬ装置を、簡易に製造することができる。
【００６５】
［他の実施形態］
本発明の実施形態は、上述した実施形態に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
例えば、第一実施形態ではノズル３Ａをクリーニングする際にワイピングブレード１３Ｒ１とワイピングブレード１３Ｒ３を突出させたが、場合によってはいずれか一方だけでもよい。すなわち、場合によっては、ノズル３ＡがＸ軸のプラス方向に移動時とマイナス方向に移動時の２回にわたり払拭させなくとも、どちらか一方向だけでもよい。その場合には、ワイピングブレードの配置数を半数に削減することも可能である。また、ワイピングブレードの配置は、インクジェットヘッドが主走査ラインを切替えるために図１０の軌道１０４や軌道１０６に沿って副走査方向（Ｙ軸マイナス方向）に移動している際に当接するように配置することも可能である。
【００６６】
また、走査方法は図１０に示した方法には限らず、例えば往路と復路で隣接した列を走査するのではなく、いわゆるインターレースのように隣接列を飛び越して走査してもよい。
また、上記実施形態では基体を基台に固定し、インクジェットヘッドをＸＹ両方向に移動させて走査したが、走査機構はこれに限らない。要は、基体とインクジェットヘッドの相対位置を制御して相対的に走査が可能ならばよいので、例えば主走査方向はインクジェットヘッドを移動させ、副走査方向は基体を移動させて走査する機構であってもよい。その場合には、必ずしもＹ方向に沿って基体の全域にわたりクリーニング部を設ける必要はなく、インクジェットヘッドの移動経路上に配置すればよい。また、着弾検査カメラは、インクジェットヘッドと所定の位置関係を保持して主走査方向にのみ移動可能に支持すればよい。
【００６７】
また、機能素子として有機ＥＬ素子を製造する場合には、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層、電極等をはじめとする各層の材料を含むインクの塗布において本発明を実施することができる。もちろん、有機ＥＬ素子以外の機能素子の製造にも広く適用が可能で、たとえば大面積の帯電防止膜や反射防止膜を形成する際にも好適に実施することができる。
【実施例１】
【００６８】
以下に、第二実施形態の具体的実施例を説明する。
図７に示したインクジェット装置７１を用いて、図６（ｃ）のプロセスすなわちバンクで囲まれた領域に有機ＥＬ素子の発光材料を含むインクを付与する工程を実施した。予め、図５（ｅ）に示す構造体をガラスを材料とする基板４１の上に作成し、基体１１としてインクジェット装置７１にセットした。
【００６９】
インクジェットヘッドは、ＰＺＴ素子の変位によってインクを押し出す圧電式のヘッドを用い、ノズル数は８０とした。８０個のノズルのうち、１から４０までの回復はワイピングブレード１３Ｌ−Ａで行い、４１から８０までの回復はワイピングブレード１３Ｌ−Ｂで行った。
【００７０】
インク滴の吐出はヘッド制御部１４によって制御される。本装置では各ノズルを個別に制御することが可能で、印加電圧およびパルスタイミングによってインク液滴６０の量、飛翔速度およびスキャン方向の着弾位置を調整することができる。
本実施例においては、有機ＥＬ素子の発光部材料を、バンク材料で囲まれた領域に配置する工程に上記インクジェット描画プロセスを用いた。
発光部には、下記高分子系材料をキシレンで溶解させた材料を塗布した。
発光部の高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体などが挙げられる。ワイピング用剤には発光部インクの主溶媒であるキシレンを用いた。
【００７１】
ワイピングブレード１３Ｌ−Ａおよびワイピングブレード１３Ｌ−Ｂには発泡ポリエチレンのスポンジを円筒状に加工したものを用いた。図３に示される通り、ワイピングブレードの先端部１３Ｗは液体流路１８に嵌め込むように固定され、液体流路１８に開けられた孔からキシレンをワイピングブレードの先端部１３Ｗへ押し出す構造とした。
【００７２】
図８に示したのは、本実施例で用いたインクジェットヘッドの吐出時の駆動波形である。図示したのは駆動電圧が３０Ｖのものである。ノズルごとに吐出の特性がわずかに異なるため、発光部の描画を行う前に吐出観察を行い、各ノズルの吐出速度および吐出量が一定となるように調整する。
【００７３】
図９は、本実施例における吐出速度と駆動電圧との関係を示したものである。吐出速度を５ｍ／ｓｅｃに設定し、各ノズルの吐出速度が５±０．１ｍ／ｓｅｃとなるように駆動電圧を調整した。
【００７４】
発光部材料を撃ち込むバンクは、３８４０列×２１６０行あり、各バンクに１ドットずつ描画した。駆動ノズル数が８０なので、全体を描画するためには往復合わせて１１８スキャン必要になり、スキャン速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとすれば、ヘッドの加減速も合わせると全体の描画に約５４０秒かかることになる。
この間に回復を全く行わない場合、インクミストやゴミのノズル面への付着、ノズル開口部におけるインク成分の固化、あるいは経時変化によって吐出状態が不安定化し、着弾位置がずれていく。
【００７５】
対象の有機ＥＬパネルの画素ピッチは２３０μｍである。このピッチで並ぶバンクの中へ発光部を形成するインク滴を撃ち込み規定の発行強度を得るためには、スキャン方向（Ｘ方向）とスキャン方向と直行する方向（Ｙ方向）との着弾位置ずれの二乗平均が１１．２μｍ以下でなければならない。
【００７６】
Ｘ方向は吐出のタイミング補正によって位置を制御可能である。これに対しＹ方向はタイミング補正によって着弾位置を調整することができない。このため着弾バジェットをＹ方向±１０μｍに対しＸ方向は±５μｍに設定した。
前述のように、本実施例においては吐出速度を５ｍ／ｓｅｃ、ヘッドのスキャン速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとした。描画時の基材とヘッドとのＧａｐを２００μｍとしたため、例えばスキャン方向の着弾ずれが５μｍの場合、吐出タイミングを２５μｓｅｃずらせばよいことになる。
事前に計測した着弾画像から、上記の手法で各ノズルの着弾位置を調整し、発光部の描画を行った。
【００７７】
本実施例における着弾の結果を表１に示す。
［実施例１の着弾結果］
【表１】
2019147139.tif 000003
【００７８】
回復を全く行わなかった場合には、発光部を形成するインクの着弾はＸとＹの二乗平均が１４．７となり、規定値を上回った。これらの素子による発光強度は１．５％程度のばらつきを持っていた。
これに対しヘッドスキャンのたびに回復を行った場合、全体のＸとＹの二乗平均は１１．１となり、規定値に収まった。これらの素子による発光強度ばらつきは０．７％にとどまった。スキャンごとに回復を行うことで吐出及び着弾位置が安定化することが確認された。
【００７９】
さらに、回復動作をヘッドの往復切り替えの際に行うことで無駄なシーケンスを省くことができ、通常の「回復なし」の場合と同等の時間でパターニングを完了することができた。
なお、着弾ずれの平均値が極めて小さいのは、着弾が＋方向と−方向の両方に振れるためであり、全体のばらつき具合は標準偏差σで表現してある。
【実施例２】
【００８０】
実施例１と同様の構成で、回復対象のノズルを以下のように決定した。
着弾検査カメラ６Ｌ及び着弾検査カメラ６Ｒによってバンク内に着弾したインク滴の位置を計測し、着弾位置ずれの大きなノズル（ＸとＹの二乗平均＞７．６）を含むノズル群に回復動作を行いながらノンストップで描画を行った。回復動作は、上記ＸとＹの二乗平均が７．６を超えるノズルがあった場合に、往復のどちらかに関わらず行った。
【００８１】
本実施例における着弾の結果を表１に示す。
［実施例２の着弾結果］
【表２】
2019147139.tif 000004
【００８２】
本実施例においては、必要のないノズル（ＸとＹの二乗平均＜７．６）の回復を行わないことで、吐出の安定しているノズルを払拭せずに使用し続けることができた。このため、スキャンごとに全体を回復する場合に比べて安定した着弾を実現することができた。
ＸとＹの二乗平均は、描画ドット全体で９．８であり、標準偏差σは２．２であった。これらの素子による発光強度ばらつきは０．５％にとどまった。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・インクジェット装置／２・・・インクジェットヘッド／３、３Ａ、３Ｂ・・・ノズル／４・・・主走査器／５・・・主走査ガイドレール／６Ｌ、６Ｒ・・・着弾検査カメラ／７・・・副走査器／８・・・副走査ガイドレール／９・・・基台／１０・・・ステージ／１１・・・基体／１２Ｌ、１２Ｒ・・・クリーニング部／１３Ｌ、１３Ｒ・・・ワイピング部材／１３Ｌ１、１３Ｌ２、１３ＬＮ、１３Ｒ１、１３Ｒ２、１３ＲＮ・・・ワイピングブレード／１４・・・ヘッド制御部／１５・・・画像処理部／１６・・・クリーニング部制御ブロック／１７・・・回復用剤供給系／１８・・・液体流路／３０・・・制御部／３１・・・走査制御部／４９・・・バンク／５１・・・インク／５２・・・下部電極／５３・・・インク／５４・・・発光層／５５・・・正孔注入層／７１・・・インクジェット装置
【図１】
2019147139.tif 000005
【図２】
2019147139.tif 000006
【図３】
2019147139.tif 000007
【図４】
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【図５】
2019147139.tif 000009
【図６】
2019147139.tif 000010
【図７】
2019147139.tif 000011
【図８】
2019147139.tif 000012
【図９】
2019147139.tif 000013
【図１０】
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