(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドの各ノズルからの液滴吐出量のバラツキを低減し、信頼性の高いインクジェット装置を実現する。【解決手段】機能膜材料を含有するインクを塗布して機能膜を形成するインクジェット装置であって、所定のピッチで列状に配列されたノズルと、インクを供給するための供給口と、インクを排出するための排出口と、を有するインクジェットヘッドと；前記供給口に接続された供給配管と；前記排出口に接続された２つの排出配管とを具備するインクジェット装置を提供する。前記排出配管における前記直線部に対する前記屈曲部の断面積の最大減少率が、前記供給配管における前記直線部に対する前記屈曲部の断面積の最大減少率より小さい。【選択図】図６
2015012164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能膜材料を含有するインクを塗布して機能膜を形成するインクジェット装置であって、
所定のピッチで列状に配列されたノズルと、インクを供給するための供給口と、インクを排出するための排出口と、を有するインクジェットヘッドと、
前記供給口に接続され、直線部と屈曲部とを有する供給配管と、
前記排出口に接続され、直線部と屈曲部とを有する排出配管と、を具備し、
前記排出配管における前記直線部に対する前記屈曲部の断面積の最大減少率が、前記供給配管における前記直線部に対する前記屈曲部の断面積の最大減少率より小さい、
インクジェット装置。
【請求項２】
前記排出配管の前記最大減少率が１０％以下であり、かつ
前記供給配管の前記最大減少率が２０％以上かつ６０％以下である、
請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記排出配管を複数本有し、かつ前記複数の排出配管の最大減少率のうちの最大値が、１０％以下であるか、または
前記供給配管を複数本有し、かつ前記供給配管の最大減少率のうちの最大値が、２０％以上かつ６０％以下である、請求項２に記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記インクは、前記供給口を通して前記インクジェットヘッドに供給され、前記排出口を通して前記インクジェットヘッドから排出され、循環して再度前記供給口からインクジェットヘッドに供給される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記供給されるインクと前記排出されるインクとの水筒差により、前記インクが循環する、請求項４記載のインクジェット装置。
【請求項６】
前記供給口には正圧を、前記排出口には負圧がかかっている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記インクジェット装置は、
前記供給配管を通じてインクジェットヘッドに供給するためのインクが収容される供給タンクと、
前記排出配管を通じてインクジェットから排出されたインクを収容する排出タンクと、
前記排出タンクから前記供給タンクに前記インクを供給するための循環配管と、
をさらに有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記供給配管および前記排出配管は樹脂製のチューブからなり、前記インクジェット装置において屈曲されて配置されている、請求項１に記載のインクジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬディスプレイは、有機発光層の形成方法によって、以下の２つに大別されうる。一つは、有機発光層を蒸着により形成する方法であり、有機発光層が低分子有機材料からなる場合に用いられる。他の一つは、有機発光層を溶媒塗布法により形成する方法であり、有機発光層が低分子有機材料の場合はもちろん、高分子有機材料からなる場合にも用いられることが多い。
【０００３】
溶媒塗布法により有機発光層を形成する代表的な手段の一つに、インクジェット装置を用いて、有機発光材料を含むインクの液滴を、ディスプレイ基板の画素に吐出して、有機発光層を形成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。このとき吐出されるインクの液滴には、有機発光材料と溶媒が含まれる。
【０００４】
インクジェット装置は、複数のノズルを有するインクジェットヘッドを有し、インクジェットヘッドのノズルと基板との位置関係を制御しながら、ノズルから基板表面にインクを吐出させる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
インクジェットヘッドは、入力信号に応じて、任意のタイミングで必要な液量のインクを対象物に向けて塗布することができる。特に、圧電（ピエゾ）方式のインクジェットヘッドは、幅広い種類のインクを、高精度に制御しながら塗布することができる。一般的にピエゾ方式のインクジェットヘッドは、インク供給流路と、インク供給流路と連通しかつノズルを有する複数のインク室と、インク室内に充填されたインクに圧力を加えるピエゾ素子とで構成される。そして該圧電素子に駆動電圧を印加することで圧電素子に機械的な歪みを生じさせ、インク流路内のインクに圧力を加えることでノズルからインクを吐出する。
【０００６】
また、インク室内のインクにエアーが混入したり、ノズルが目詰まりしたりして、適切なインク吐出ができないことがある。そこで、インクジェットヘッドのインクを循環させる（インク室にインクを供給し、インク室からインクを排出する）ことで、エアー混入やノズルつまりを低減させる技術が提案されている（例えば、特許文献３〜５参照）。さらに、ピエゾ素子がインク室内に配置されたインク循環型のインクジェットヘッドも提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【０００７】
図１は、特許文献６に記載されたインク循環型のインクジェットヘッドの断面図である。図１に示されるように、特許文献６に記載されたインクジェットヘッド１は、インク室１０と、インク室１０に供給するためのインクが流れる供給流路１１と、インク室１０から排出されたインクが流れる排出流路１２とを有する。
【０００８】
インク室１０は、インク室１０の底面を構成し、ノズル２１が形成されたノズルプレート２０と、インク室１０の天面を構成し、ピエゾ素子３１が固定されたピエゾプレート３０と、インク室１０の側面を構成する隔壁４０とから構成される。ピエゾプレート３０には、供給流路１１からインク室１０にインクを供給するための入口孔３３と、インク室１０から排出流路１２にインクを排出するための出口孔３５とが形成されている。
【０００９】
インクは、供給流路１１からインク室１０内を通って、排出流路１２まで流れる。このため、インク室１０内には常に新しいインクが供給される。インク室１０内に常に新しいインクを供給することで、インク室１０内のインクのよどみやエアーの混入などによるインクの吐出不良を防止することができる。また、インクを供給流路１１から排出流路１２に流すことで、圧力室には常に新しいインクが供給され、ノズルが目詰まりしたりすることを防止することができる。
【００１０】
このような構造を有するインクジェットヘッド１のピエゾ素子３１に駆動電圧を加えると、ピエゾ素子３１の体積が膨張し、インク室１０内のインクに吐出方向の力が加わる。吐出方向の力が加えられたインクは、ノズル２１から吐出される。
【００１１】
図２は、循環式のインクジェットヘッド１の配管系を含めた模式図を示す。インクジェットヘッド１は、供給口４１と排出口４２とを有する。インクを供給する供給タンク４３が、供給配管４４を通して供給口４１に接続されている。排出タンク４５が、排出配管４６を通して排出口４２に接続されている。コネクター４７は、２本の排出配管４６を接続する。
【００１２】
供給タンク４３は、インクジェットヘッド１より高い位置に設置され、排出タンク４５は、インクジェットヘッド１より低い位置に設置される。供給タンク４３と排出タンク４５との水頭差でインクが流れる仕組みとなっている。また、排出タンク４５に溜まったインクは、チューブポンプ４８を介して供給タンク４３に戻され循環される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３６２８１８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６６６６９号公報
【特許文献３】特開２００８−２００９０２号公報
【特許文献４】特開２００５−１１９２８７号公報
【特許文献５】特開２００８−０８７２８８号公報
【特許文献６】特開２００９−１６０８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図３は、インクジェットラインヘッド５０をノズル２１方向から見た平面図を示す。インクジェットラインヘッド５０には、多数個のインクジェットヘッド１を配列させて構成されている。このような、多数個のインクジェットヘッド１を含むインクジェットラインヘッド５０は塗布領域の拡大にも対応することができる。
【００１５】
例えば、２０インチパネルディスプレイを製造する場合には、寸法３７０ｍｍ×４７０ｍｍの基板に機能材料を塗布しなければならず；４０インチパネルディスプレイを製造する場合には、寸法６８０ｍｍ×８８０ｍｍの基板に機能材料を塗布しなければならない。さらに、将来のディスプレイ業界では、コストダウンを図るために、１枚の基板に複数の製品をセットして生産する（多面どりする）と予想される。多面どりする基板の寸法は、１３００ｍｍ×１５００ｍｍ、または２２００ｍｍ×２５００ｍｍとなることも予想される。
【００１６】
インクジェットラインヘッド５０において、多数個のインクジェットヘッド１はできるだけ密接して配置されることが好ましい。インクジェットヘッド１を密接して配置することで、各ノズル２１のピッチ間隔が短くなり、微細パターン塗布を実現するためである。
【００１７】
インクジェットヘッド１のノズル２１面と反対側には、フレキシブル配線板（図示せず）が設置される。フレキシブル配線板は、インクの吐出を制御するための電気信号を伝送する。
【００１８】
一方で、従来の図２に示すように、インクジェットヘッド１のノズル２１面と反対側には、供給配管４１と排出配管４６とが配置される。供給配管４１と排出配管４６とは、一般的に干渉しながら密集して接続されている。そのため、供給配管４１と排出配管４６とは、フレキシブル材料のチューブで構成されている。その結果、供給配管４１と排出配管４６とは屈曲した状態で設置される（つまり、屈曲部と直線部とがある）。
【００１９】
供給配管４１と排出配管４６とが屈曲していることで、インクをノズル２１から吐出したときに、インク室１０内のインクの流れが変動することがわかった。つまり、多数個あるノズル２１からのインクの吐出量が、ノズル２１ごとに変動する現象が発生する。
【００２０】
図２に示される従来の循環式のインクジェットヘッド１を多数個設置したインクジェットラインヘッド５０でインクを吐出したときの、各ノズル２１から吐出された液滴の体積を測定した。その結果、ノズル２１毎に、吐出される液滴の体積に大きいばらつきが見られ、吐出量のばらつきは±６．５％となった。吐出量のばらつきの発生メカニズムは、特に限定されないものの、以下のように考えられる。インクをノズル２１から吐出したときに、インク室１０内のインク量が変動する。インク室１０内のインク量が変動すると、排出配管４６の断面積が小さくなる。排出配管４６の断面積が小さくなると、インク室内のインク流動が変動して、スムーズに循環しなくなると考えられる。
【００２１】
本発明は、従来のインクジェット装置により機能材料（インク）を吐出するときに生じる問題点を考慮してなされたものであり、インク吐出量のバラツキを低減し、信頼性の高いインクジェット装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るインクジェット装置は、機能膜材料を含有するインクを塗布して機能膜を形成するインクジェット装置である。本発明に係るインクジェット装置は、所定のピッチで列状に配列されたノズルと、インクを供給するための供給口と、インクを排出するための排出口と、を有するインクジェットヘッドと、前記供給口に接続され、直線部と屈曲部とを有する供給配管と、前記排出口に接続され、直線部と屈曲部とを有する排出配管と、を具備する。前記排出配管における前記直線部に対する前記屈曲部の断面積の最大減少率が、前記供給配管における前記直線部に対する前記屈曲部の断面積の最大減少率より小さい。
【００２３】
本発明に係るインクジェット装置において、好ましくは、前記排出配管の前記最大減少率が１０％以下であり、かつ前記供給配管の前記最大減少率が２０％以上かつ６０％以下である。
【００２４】
本発明に係るインクジェット装置において、好ましくは、前記排出配管を複数本有し、かつ前記複数の排出配管の最大減少率のうちの最大値が、１０％以下であるか、または前記供給配管を複数本有し、かつ前記供給配管の最大減少率のうちの最大値が、２０％以上かつ６０％以下である。
【００２５】
本発明に係るインクジェット装置において、好ましくは、前記インクは、前記供給口を通して前記インクジェットヘッドに供給され、前記排出口を通して前記インクジェットヘッドから排出され、循環して再度前記供給口からインクジェットヘッドに供給される。
【００２６】
本発明に係るインクジェット装置において、好ましくは、前記インクは、前記供給されるインクと前記排出されるインクとの水筒差によって循環する。
【００２７】
本発明に係るインクジェット装置において、好ましくは、前記供給口には正圧を、前記排出口には負圧がかかっている。
【００２８】
本発明に係るインクジェット装置は、好ましくは、前記供給配管を通じてインクジェットヘッドに供給するためのインクが収容される供給タンクと、前記排出配管を通じてインクジェットから排出されたインクを収容する排出タンクと、前記排出タンクから前記供給タンクに前記インクを供給するための循環配管と、をさらに有する。
【００２９】
本発明に係るインクジェット装置は、好ましくは、前記供給配管および前記排出配管は樹脂製のチューブからなり、前記インクジェット装置において屈曲されて配置されている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、各ノズルからのインク吐出量のバラツキを低減することができるため、信頼性の高いインクジェット装置を提供することができる。そのため、例えば、ディスプレイ装置の製造において、機能層（例えば、有機ＥＬディスプレイ装置の有機発光層など）を塗布成膜する場合に、高度に均一な膜厚みを有する層を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のインクジェットヘッドの一例を示す断面図
【図２】従来の循環式インクジェットの配管系の模式図
【図３】従来のインクジェットラインヘッドのノズル面から見た平面図
【図４】実施の形態１のインクジェット装置の配管系の模式図
【図５】実施の形態１のインクジェットラインヘッドのノズル面から見た平面図
【図６】実施の形態１のインクジェットラインヘッドの、ノズル面の反対側から見た平面図（駆動回路基板収納ＢＯＸなどを省略）
【図７】実施の形態１のインクジェットラインヘッド側面図で、図６のＡ方向から見た図
【図８】実施の形態１のインクジェットラインヘッドと塗布基板との位置関係を示した図
【図９】実施の形態１のインクジェットヘッドから吐出されたインクの液滴の体積を評価するための塗布パターン
【図１０】実施の形態１において、排出配管を屈曲させたときの断面積の減少率が１５％である場合に、各ノズルから吐出されたインク液滴量の測定結果
【図１１】実施の形態１において、排出配管を屈曲させたときの断面積の減少率が１０％である場合に、各ノズルから吐出されたインク液滴量の測定結果
【図１２】実施の形態１において、供給配管の配管断面積の減少率と、吐出液滴ばらつきとの関係を示す図
【図１３】実施形態１において、排出配管の配管断面積の減少率と、吐出液滴ばらつきとの関係を示す図
【図１４】実施の形態２のインクジェット装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る好適な実施の形態のインクジェット装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
本発明のインクジェットインク装置は、機能膜材料を含有するインクを塗布して機能膜を形成するために用いられる。
【００３４】
本発明のインクジェット装置によって、比較的高粘度のインクであっても、吐出量のばらつきを抑制しつつ塗布されうる。インクの粘度は特に限定されないが、例えば約５〜２０ｍＰａ・ｓの範囲内とすることができ、以下の実施形態１および２では、約１０ｍＰａ・ｓのインクが用いられる。
【００３５】
本発明のインクジェット装置によって塗布されるインクに含まれる機能膜材料は、特に限定されないが、高分子有機材料であってもよい。高分子有機材料は、高分子系有機発光材料であってもよく、高分子系有機発光材料の例としては、ポリフェニレンビニレン（Ｐｏｌｙ  ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ（ＰＰＶ））及びその誘導体、ポリアセチレン（Ｐｏｌｙ  ａｃｅｔｙｌｅｎｅ）及びその誘導体、ポリフェニレン（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）及びその誘導体、ポリパラフェニレンエチレン（Ｐｏｌｙ  ｐａｒａ  ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｅｔｈｙｌｅｎｅ）及びその誘導体、ポリ３−ヘキシルチオフェン（Ｐｏｌｙ  ３−ｈｅｘｙｌ  ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ（Ｐ３ＨＴ））及びその誘導体、ポリフルオレン（Ｐｏｌｙ  ｆｌｕｏｒｅｎｅ（ＰＦ））及びその誘導体等が含まれる。
【００３６】
本発明のインクジェット装置は、インクジェットヘッドを流れるインクに振動を与えてノズルから吐出される。振動は、好ましくは、ピエゾ素子によって発生させられる。インクに与えられる振動の周波数は特に限定されず、製造される塗布物（例えば、有機ＥＬディスプレイの機能層）の仕様等に応じて適宜設定される。以下の実施形態１および２では、吐出周波数を１０ｋＨｚとした。
【００３７】
（実施の形態１）
図４は、実施の形態１のインクジェット装置の概略図である。
【００３８】
インクジェット装置は、インクジェットラインヘッド１０２を具備する。インクジェットラインヘッド１０２は、多数個のインクジェットヘッド１０１を一つのブロックとして構成されている（図５参照）。
【００３９】
図５は、インクジェットラインヘッド１０２を、インクジェットヘッド１０１のノズル列１１６が配置されたノズル面から見た平面図である。図５に示されるように、インクジェットラインヘッド１０２は、配列された複数のインクジェットヘッド１０１を含む。インクジェットラインヘッド１０２において、インクジェットヘッド１０１の配列方向と、インクジェットヘッド１０１の長手方向とが直交せず、傾いて交差している。
【００４０】
インクジェットヘッド１０１はそれぞれ、８ラインのノズル列１１６を有する。ノズル列１１６には、複数のノズル１１５が列に沿って配列している。また、ノズル列１１６は、互いに平行に配置されており、かつ２ラインずつ隣接して配列されている。
【００４１】
インクジェットラインヘッド１０２は、矢印Ｘ（図５参照）方向に沿って塗布基板（図示せず）上を走査する。走査方向Ｘと、インクジェットヘッド１０１のノズル列１１６のノズル１１５の配列方向（「ノズル列１１６の方向」ともいう）とは平行ではなく、傾いて交差している。このように、ノズル列１１６の方向が走査方向Ｘに対して傾いて交差しているので、走査方向Ｘに直行する方向について、ノズルピッチ（ノズル１１５同士の間隔）を短くすることができる。例えば、約２０μｍとすることができる。
【００４２】
ノズルピッチを短くすれば、インクジェットラインヘッド１０２を走査方向Ｘに沿って走査しながら塗布基板（図示せず）にインクを塗布するときに、ノズルから吐出されたインクの着弾位置同士の間隔を短くすることができる。そのため、着弾したインク同士が互いに連結しやすくなる。その結果、膜厚みが均一な塗布膜が得られる。
【００４３】
このように、複数のノズル１１５のノズル列１１６を走査方向に対して斜めに配置することにより、塗布したときのノズルピッチの間隔を所望の距離に短く設定することが可能となる。
【００４４】
図４に示されるように、インクジェット装置は、インクジェットラインヘッド１０２を構成する各インクジェットヘッド１０１に、インクを供給するためのインク供給機構を有する。具体的には、インクジェット装置は、供給タンク１０３と、供給分配タンク１０４と、供給タンク１０３と供給分配タンク１０４とを連結する配管と、供給分配タンク１０４とインクジェットヘッド１０１とを連結する供給配管１０５とを有する。
【００４５】
供給配管１０５の一方の端部は、接続端子を介して供給分配タンク１０４に接続され、供給配管１０５の他方の端部は、インクジェットヘッド１０１の供給口に接続されている。供給タンク１０３に収容されたインクは、供給分配タンク１０４と供給配管１０５とを介して、インクジェットヘッド１０１に供給される。
【００４６】
また、図４に示されるように、インクジェット装置は、インクジェットラインヘッド１０２を構成する各インクジェットヘッド１０１から、インクを排出するためのインク排出機構を有する。具体的には、インクジェット装置は、排出タンク１０９と、排出分配タンク１０８と、排出タンク１０９と排出分配タンク１０８とを連結する配管と、排出分配タンク１０８とインクジェットヘッド１０１とを連結する配管（排出配管１０６と排出合流配管１０６’とＴ字コネクター１０７）を有する。
【００４７】
各インクジェット１０１は、その両端に２つの排出口を有しており、２つの排出口のそれぞれに、排出配管１０６が接続されている。２つの排出配管１０６は、Ｔ字コネクター１０７で合流し、合流排出配管１０６’に連結される。合流排出配管１０６’は、排出分配タンク１０８に接続している。実施の形態１のインクジェット装置は、２つの排出配管１０６を有しているが、排出配管１０６が１つであってもよく、本発明の効果が得られる。
【００４８】
さらに、図４に示されるように、インクジェット装置は、排出タンク１０９に収容されたインクを、供給タンク１０３に戻すためのインク循環機構を有する。具体的には、バッファータンク１１１と、バッファータンク１１１と排出タンク１０９とを連結し、排出用チューブポンプ１１０を具備する配管と、バッファータンク１１１と供給タンク１０３とを連結し、供給用チューブポンプ１１２を具備する配管と、を有する。
【００４９】
バッファータンク１１１には、それに収容されたインクから気体を除去するための機構が設けられていてもよい。具体的には、脱気装置１１３と、脱気装置１１３とバッファータンク１１１とを連結する一対の配管と、一対の配管のうちの一方に設けられた脱気装置用チューブポンプ１１４と、を有する。
【００５０】
排出タンク１０９のインクは、排出用チューブポンプ１１０を介して、一旦バッファータンク１１１に供給される。バッファータンク１１１に収容されたインクは、供給用チューブポンプ１１２を介して供給タンク１０３に供給される。このように、実施の形態１のインクジェット装置は、インクが循環される構成となっている。
【００５１】
図４に示されたインクジェット装置において、水頭差Ａは、インクジェットヘッド１０１のインク高さと供給タンク１０３内のインクの高さとの差である。水頭差Ｂは、インクジェットヘッド１０１のインク高さと排出タンク１０９内のインク高さとの差である。水頭差Ａと水頭差Ｂとの合計差があることで、供給側からインクジェットヘッド１０１を通して排出側にインクが流れる仕組みとなっている。
【００５２】
図６は、インクジェットラインヘッド１０２を、インクジェットヘッド１０１のノズル列１１６が配置されたノズル面とは反対側の面から見た上面図である。インクジェット装置のインクジェットラインヘッド１０２には、駆動回路基板などが設けられているが（図７参照）、それを省略して図示している。
【００５３】
図６に示されるように、供給分配タンク１０４に供給配管１０５が接続コネクター１１７を介して接続している。また、排出分配タンク１０８に２つの排出配管１０６が接続コネクター１１８を介して接続している。
【００５４】
図７は、インクジェットラインヘッド１０２の側面図である。具体的には、図６におけるＡ方向から見たインクジェットラインヘッド１０２の側面図である。図７に示されるように、駆動回路基板収納ＢＯＸ１１９の内部に、インクジェットヘッド１０１のインク吐出制御を行うための制御基板１２０が収納されている。フレキシブル基板１２１は、インクジェットヘッド１０１のインクの吐出を行うピエゾ（図示せず）の電圧印加用の接続端子（図示せず）と制御基板１２０とを電気接続している。フレキシブル基板１２１は、インクジェットヘッド１０１のピエゾ素子を駆動するための制御基板１２０の信号を伝送する。
【００５５】
フレキシブル基板１２１は、インクジェットヘッド１０１のピエゾ素子と制御基板１２０とに、はんだ接合またはＡＣＦ（異方性導電粒子）接合されている。ノズル列１１６毎にフレキシブル基板１２１が設けられるので、１つのインクジェットヘッド１０１に４枚のフレキシブル基板１２１が設けられる。
【００５６】
図７に示されるように、供給配管１０５や排出配管１０６は、狭い空間内に配置されている。つまり、供給配管１０５や排出配管１０６は屈曲されて配置されている。つまり、供給配管１０５や排出配管１０６は、屈曲部と直線部とを有する。直線部は、配管が曲がっていない部位であり、屈曲部は、配管が曲がっている部位である。この屈曲部の断面積の減少率が、インクの吐出の安定性に影響する。
【００５７】
本発明のインクジェット装置において供給配管１０５及び排出配管１０６は、互いに同じ流路断面積を有することが好ましく；例えば、実施の形態１では、いずれも外径６ｍｍ、内径４ｍｍの配管とした。供給配管１０５及び排出配管１０６の材質は、共にフッ素樹脂であることが好ましい。
【００５８】
一方で、本発明のインクジェット装置において、排出配管１０６の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率は、供給配管１０５の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率よりも小さくする。ここでいう「断面積の減少率」は、一の配管における、直線部の断面積に対する、屈曲部の断面積の最大減少率に相当する。
【００５９】
配管の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率は、以下のようにして求めることができる。頂角が１２０°を有する三角柱の治具に沿って配置することで、配管を１２０°に屈曲させる。屈曲した配管にインクを流す。配管から流出するときのインク圧力Ｘを一定になるようにする。インク流量を測定して、屈曲した配管の断面積αを求める。一方、屈曲していない配管に同じインクを流す。屈曲していない配管から流出するときのインク圧力Ｘを、前述と同様の圧力Ｘとして、かつ一定になるようにする。インク流量を測定して、屈曲していない配管の断面積βを求める。断面積αと断面積βとから、断面積の減少率を計算する。
【００６０】
インク流量は配管の断面積に比例するので、屈曲させた場合と屈曲させていない場合とでインク圧力を同じにしたとき、インク流量の比から断面積の減少率を計算してもよい。インク流量は、断面積が最小の部分に大きく影響されるので、上記の方法で得られる断面積の減少率は、非屈曲部の断面積に対する屈曲部の最小断面積の減少率に近似する。
【００６１】
配管を１２０°に屈曲させた理由は、通常のインクジェット装置のインクジェットヘッドに設けられた供給配管または排出配管の、最も鋭角に屈曲した部位（つまり、断面積の減少率が最大となる部位）を模擬するためである。なお、屈曲角度が１００°から１５０°の範囲では、屈曲部の断面積の減少率はほとんど変化しない。
【００６２】
上記方法で測定した、排出配管１０６の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率は１０％以下であることが好ましい。また、上記方法で測定した、供給配管１０５の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率は１０％超であることが好ましく、２０％以上６０％以下であることがより好ましい。
【００６３】
供給配管１０５と排出配管１０６の屈曲部の断面積の減少率は、その材料の硬度で調整されうる。つまり、排出配管１０６の硬度を、供給配管１０５を構成する材料の硬度よりも低くすればよい。実施の形態１のインクジェット装置では、排出配管１０６の硬度を約９０とし、供給配管１０５の硬度を約６４とした。硬度の評価試験はＪＩＳＫ６２５３による。
【００６４】
（塗布方法）
以下、実施の形態１におけるインクジェット装置による具体的なインクジェット塗布方法を、図４から図９を参照して説明する。
【００６５】
インクジェットラインヘッド１０２を含むインクジェット装置による塗布は、図８に示されるように、インクジェットラインヘッド１０２に対して塗布基板１２２を走査して相対移動させつつ、ノズル１１５からインクを吐出して行う。
【００６６】
図４に示されるように、水頭差（Ａ＋Ｂ）により、供給タンク１０３のインクは、インクジェットヘッド１０１を通して排出タンク１０９に流れる。まず、インクは供給タンク１０３から供給分配タンク１０４に供給される。供給分配タンク１０４のインクは、供給配管１０５を通して各インクジェットヘッド１０１に分配され、インクジェットヘッド１０１に供給される。
【００６７】
さらに各インクジェットヘッド１０１から２つの排出配管１０６を通してインクが排出される。２つの排出配管１０６を流れるインクは、Ｔ字コネクター１０７で合流し、排出分配タンク１０８に排出される。さらに、排出分配タンク１０８から排出タンク１０９に排出される。
【００６８】
排出タンク１０９のインクは、インクを排出するための排出用チューブポンプ１１０を介して一旦バッファータンク１１１に供給される。さらに、バッファータンク１１１のインクは、供給用チューブポンプ１１２を介して供給タンク１０３に供給され、インクが循環される。インクを循環した状態で、各インクジェットヘッド１０１に吐出波形を供給し、ノズル１１５からインクを吐出する。
【００６９】
インクジェットヘッド１０１のノズル１１５からインクが吐出されたときに、インクジェットヘッド１０１内のインクは乱流しながら流動する。インクの乱流によるノズルからのインク吐出量のばらつきを効果的に抑制するためには、インクジェットヘッド１０１の排出側のインク流れの変動を抑制することが好ましい。
【００７０】
インクジェットヘッド１０１の排出側のインク流れの変動を抑制することで、ノズルからのインク吐出量のばらつきを抑えることができる理由を以下に考察する。配管内にインクが流れている場合、一般的に、配管内にあるインクの密度（単位体積あたりのインク量）と、配管の固有振動数との間に相関がある。配管に流れるインクの密度が低下すると、配管の固有振動数が増加する。一方、配管内にあるインクの密度が増加すると、配管の固有振動数が減少する。
【００７１】
（排出配管）
本実施形態のインクジェット装置において、排出配管１０６の断面積が屈曲により減少すると、インクジェットヘッド１０１内からのインクの排出量が減少する。そのため、排出配管１０６内のインクの量、すなわちインクの密度が減少する。その結果、インク排出配管１０６の固有振動数が増加し、インク排出配管１０６内のインクの流速に影響を及ぼす。結果として、インクジェットヘッド１０１内のインクの流動に影響を及ぼす。そのため、各ノズル１１５の吐出するタイミングによっては、吐出液滴量が変化する。
【００７２】
（供給配管）
一方で、供給配管１０５の断面積が屈曲により減少した場合、断面積が減少したとしても、水頭差によって、供給タンク１０３から常に一定のインクが供給配管１０５に供給される。そのため、インク供給配管１０５内のインクの密度が大きく変化することはない。そのため、インク供給配管１０５の固有振動数が増加することはなく、結果としてインクジェットヘッド１０１内のインクの流動には影響を及ぼさない。
【００７３】
インク供給管１０５とインク排出配管１０６とでインクの流動に及ぼす影響が異なる理由は、以下の通りである。インク排出配管１０６の上流には、インクジェットヘッド１０１があり、ノズルを通してインクが吐出される。そのため、インク排出配管が屈曲すると、インク排出管へのインクの供給がより不足しやすい。一方で、供給配管１０５の場合は、供給配管１０５に屈曲があったとしても水頭差により常にインクが供給される。そのため、インク密度は若干の変化するものの、大きい変化はない。ただし、さらに、大きく断面積が変化すると、密度の変化が生じる。むしろ、供給配管１０５は、インクの流圧に従って、ある程度屈曲した方が、インクの流れが安定する。
【００７４】
ただし、供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率が６０％を超えるとインクジェットヘッド１０１へのインクの供給が不足して、インクジェットヘッド内でのインクの流動が乱され、各ノズル１１５からのインクの吐出液滴量が変化する。
【００７５】
また、供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率が小さすぎると（例えば、２０％より小さいと）、供給配管１０５にインクが十分に供給されるが、インクジェトヘッド１０１がインクを連続吐出したときに供給配管１０５のインクジェットヘッド１０１近傍部でのインクの流速が高まる。インクジェットヘッド１０１近傍部でのインクの流速が高まると、供給配管１０５内のインクの密度が減少した状態となる。そのためインク供給配管１０５の固有振動が増加し、インクジェットヘッド１０１内のインクの流動に影響を及ぼし、結果として各ノズル１１５の吐出するタイミングによっては、吐出液滴量が変化する。
【００７６】
以上のように、本発明に係る実施の形態１のインクジェット装置において、供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率が２０％以上かつ６０％以内であり、排出配管１０６の屈曲部の断面積の減少率が１０％以内であることにより、狭い空間内に高密度に配管を配置しても、インク室内のインクの流れが大きく変動することなく、インクの変動を抑えることができる。各ノズル１１５からのインク吐出量のばらつきを低減することができる。
【００７７】
なお、２本の排出配管１０６は、同じ配管（同じ材質、かつ同じ径）としているが、排出配管１０６が１本であっても、同様の結果が得られると推定される。また、上記で説明したように、供給配管１０５と供給口に正圧がかかり、排出配管１０６と排出口に負圧がかかっている場合（実施にお形態２参照）に、インク吐出量のばらつきをより効果的に低減することができる。
【００７８】
［実施の形態１の実験例］
実施の形態１のインクジェット装置によって、塗布基板１２２にインクを塗布して、インクジェットヘッド１０１のノズルから吐出されたインク液滴の体積を評価した。塗布基板１２２をインクジェットラインヘッド１０２に対して走査しつつ、ノズル１１５からインクを吐出した。インクを吐出するための駆動周波数を１０ｋＨｚとした。
【００７９】
塗布基板１２２の材質はガラスであり、インクが塗布される面が撥水材料で被覆されており、着弾したインク液滴が濡れ広がらないようにした。塗布基板１２２の被塗布面のサイズは、３７０ｍｍ×４７０ｍｍとした。
【００８０】
塗布基板１２２へのインクの塗布は、各ノズル１１５から吐出された液滴が合一しないように、図９に示すように、走査方向Ｘの液滴間の間隔を３１７．７μｍとし、走査方向Ｘに対する垂直方向の液滴間の塗布ピッチを２１．１８μｍとした。操作方向に１０回の吐出を１パターンとして、パターンを繰り返した。
【００８１】
インクジェットラインヘッド１０２における各ノズル１１５のインクの吐出量を測定する測定方法には、重量法、レーザー顕微鏡、３次元光干渉粗さ計による測定方法などがある。重量法は、１つのノズル１１５に対して、一定時間インクを吐出させ、インクの重量を化学天秤などの高精度なはかりで測定する方法である。インクジェットヘッド１０１の駆動周波数より一定時間の吐出回数がわかるため、一回あたりの吐出量がわかる。重量法は、インクの吐出量そのものを測定することができる。レーザー顕微鏡や３次元光干渉粗さ計による方法は、１つのノズル１１５からインクを吐出し、インクを乾燥させ、乾燥後の体積を測定する方法である。
【００８２】
本実験例においては、インクジェットラインヘッド１０２における各ノズル１１５のインクの吐出量を、３次元光干渉粗さ計を用いて測定した。
【００８３】
図１０は、排出配管１０６の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率を１５％とし、供給配管１０５の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率を約３０％とした場合に、各ノズル１１５から吐出されたインクの液滴量を評価した結果である。５０個のノズルから吐出されたインク量のデータが示される。各ノズル１１５から吐出されるインク液滴の体積ばらつきは、±６．５％であることがわかった。体積ばらつきは、式：3σ/n×100で算出した。σは標準偏差、nは平均値である。
【００８４】
図１１は、排出配管１０６の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率を１０％とし、供給配管１０５の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率を約３０％とした場合に、各ノズル１１５から吐出されたインクの液滴量を評価した結果である。５０個のノズルから吐出されたインク量のデータが示される。各ノズル１１５から吐出されるインク液滴の体積ばらつきは、±１．８％であった。
【００８５】
ディスプレイの画素の機能層（有機ＥＬ画素の発光層など）を成膜する場合、吐出されるインク液滴の体積ばらつきが±５％以上であると、ムラとして認識されうる。そのため、インク液滴の体積ばらつきを±５％より小さくすることが必要である。
【００８６】
インク排出配管１０６の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率と、インク供給配管１０５の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率とを、種々変化させたときの、吐出されるインク液滴の体積ばらつきを表１に示す。
【００８７】
各配管の屈曲部の断面積の減少率は、各配管における最大減少率を示している。つまり、１つの配管で、断面積の減少率が最も大きい屈曲部での減少率を示している。配管を流れるインク流量は、断面積が最小の配管部分で決定される。また、以下の例において２本の排出管は同じ減少率であったが；２本の排出管の減少率が異なっている場合には、インク液滴の体積ばらつきは、より大きい減少率を示す屈曲部に支配される。配管を流れるインク流量は、断面積が最も小さい配管部分で決定されるためである。同様に、複数本の供給配管または排出配管が設置されている場合に、インク液滴の体積ばらつきは、最大の減少率を示す屈曲部に支配される。
【表１】
2015012164.tif 000003
【００８８】
表１に示された供給配管および排出配管の減少率は、前述の通り、配管を１２０°に屈曲させたときの屈曲部の断面積の減少率である。
【００８９】
図１２は、インク供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率を３０％に設定しつつ、インク排出配管１０６の屈曲部の断面積の減少率を５〜２０％の範囲で変化させたときの、吐出されるインク液滴の体積ばらつきを表１のデータから抽出した結果を示す（表１におけるＮｏ３，８〜１０を参照）。インク排出配管１０６の屈曲部の断面積の減少率が１０％を超えた場合、体積ばらつきが不連続に大きくなることがわかる。すなわち、１０％と１５％との間に臨界的な変化がある。
【００９０】
図１３は、インク排出配管１０６の屈曲部の断面積の減少率を１０％に設定しつつ、インク供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率を１０〜７０％の範囲で変化させたときの、吐出されたインク液滴の体積ばらつきを表１のデータから抽出した結果を示す（表１におけるＮｏ１〜７を参照）。インク供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率が６０％を超えた場合、インクが供給不足となり体積ばらつきが大きくなることがわかる。
【００９１】
一方、インク供給配管１０５の屈曲部の断面積の減少率が１０％であると、体積ばらつきは増加する傾向にある。これは、インクジェトヘッド１０１がインクを連続吐出したときにインク供給配管１０５のインクジェットヘッド１０１近傍部でのインクの流速が増加し、そのためインク供給配管１０５内のインクの密度が減少し、インク供給配管１０５の固有振動が増加したためであると考えられる。結果として、インクジェットヘッド１０１内のインク流動部に影響を及ぼし、ノズル１１５からの液滴吐出量がばらつくためと考えられる。
【００９２】
以上のように、実施の形態１のインクジェット装置において、配管の屈曲部の断面積の減少率を、インク供給配管１０５では２０％以上６０％以下、インク排出配管１０６では１０％以下とすることにより、高密度に配管を設置することができ、かつインク室内のインクの流れが大きく変動することなく、インクの変動を抑えることができる。結果として各ノズル１１５からのインク吐出量のバラツキを低減することができる。
【００９３】
（実施の形態２）
以下、本発明に係る実施の形態２のインクジェット装置について図面を参照しつつ説明する。
【００９４】
図１４は、実施の形態２のインクジェット装置の概略図である。実施の形態２のインクジェット装置において、実施の形態１のインクジェット装置と主要部の構成は同じである。
【００９５】
実施の形態１のインクジェット装置２の構成が、実施の形態１のインクジェット装置の構成と異なる点は、供給タンク１０３からのインクジェットヘッド１０１へのインク供給が、水頭差Ａではなく、圧力を供給する方式（図示せず）で行われることと、インクジェットヘッド１０１から排出タンク１０９へのインク排出が、水頭差Ｂではなく、ポンプを用いた減圧方式（図示せず）で行われることである。
【００９６】
供給配管１０５の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率を２０％以上６０％以内とし、排出配管１０６の直線部の断面積に対する屈曲部の断面積の減少率を１０％以内とした。
【００９７】
以下、実施の形態２におけるインクジェット装置において実行される具体的な塗布方法について説明する。
【００９８】
実施の形態２のインクジェット装置による塗布基板１２２に対する塗布方法は、図８に示されるように塗布基板１２２をインクジェットラインヘッド１０２に対して走査しつつ、ノズル１１５からインクを吐出する。以下のように、インクを循環させながら、各インクジェットヘッド１０１のインクに吐出波形の圧力を供給し、ノズル１１５からインクを吐出する。
【００９９】
図１４に示されるように、供給タンク１０３のインクが加圧され、及び排出タンク１０９内のインクが減圧されることで、供給タンク１０３のインクはインクジェットヘッド１０１を通して排出タンク１０９に流れる。
【０１００】
供給タンク１０３から供給分配タンク１０４に供給されたインクは、供給分配タンク１０４と供給配管１０６を通して各インクジェットヘッド１０１に分配される。
【０１０１】
各インクジェットヘッド１０１に供給されたインクは、２つの排出配管１０６を通して、インクが排出される。２つの排出配管１０６を流れるインクは途中で合流し、排出分配タンク１０８に排出される。さらに、排出分配タンク１０８から排出タンク１０９にインクが排出される。
【０１０２】
排出タンク１０９のインクは、インクを排出するための排出用チューブポンプ１１０を介して、バッファータンク１１１に供給される。バッファータンク１１１のインクは、バッファータンク１１１から供給用チューブポンプ１１２を介して供給タンク１０３に供給され、インクが循環される。
【０１０３】
インクジェットインクを吐出したときに、インクジェットヘッド１０１内のインクは流動するが、排出配管１０６の屈曲部の断面積の減少率が１０％以内であるため、排出側のインク流れが、大きく変動することなく、吐出量に大きく影響を及ぼさない。
【０１０４】
［実施の形態２の実験例］
実施形態２のインクジェット装置によって、実施の形態１と同様にして、塗布基板１２２にインクを塗布した。実施の形態１と同様の塗布パターンで塗布を行い、各ノズルから吐出されたインク液滴の体積を測定した。体積ばらつきを評価した結果、体積ばらつきが±２％であることがわかった。実施形態１と同様な効果が得られた。
【０１０５】
以上のように、実施の形態２のインクジェット装置において、配管の屈曲部の断面積の減少率が、供給配管１０５では２０％以上６０％以内、インク排出配管１０６では１０％以内であることにより、高密度の配管の設置を達成することができ、かつインク室内のインクの流れが大きく変動することなく、インクの変動を抑えることができる。結果として各ノズル１１５からのインク吐出量のバラツキを低減することができる。
【０１０６】
実施の形態２のインクジェット装置による塗布によれば、膜厚の均一性を確保することができるため、輝度ムラのない高品質の有機ＥＬディスプレイを提供することができる。
【０１０７】
（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上述の実施の形態１および２の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【０１０８】
例えば、実施の形態１および２においては、インクジェットヘッドにおいて複数のノズルがライン状に配置された列を走査方向に対して斜めに配置して、走査方向に直交する方向のノズル間のピッチを約２０μｍ（例えば、２１．１８μｍ）として設計した。これは、ノズルから吐出されたインクが着滴位置において互いに連結するようにするためである。したがって、走査方向に直交する方向のノズル間のピッチは、１０μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましいが、特に限定する必要はない。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明によって、各ノズルからのインク吐出量のバラツキを低減したインクジェット装置が提供される。本発明のインクジェット装置による塗布によれば、塗布成膜された膜の厚み均一性を確保することができる。そのため、高度な厚み均一性が求められる機能層の成膜などに好適に用いられる。具体的には、輝度ムラのない高品質の有機ＥＬディスプレイの有機ＥＬ素子の機能層の成膜に用いられ、具体的には、有機ＥＬ素子の発光層などの塗布成膜に用いられるインクジェット装置などに好適に用いられる。
【０１１０】
さらには、プリンタの記録工程やカラーフィルター製造に用いられるインクジェット装置等に広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０１  インクジェットヘッド
１０２  インクジェットラインヘッド
１０３  供給タンク
１０４  供給分配タンク
１０５  供給配管
１０６  排出配管
１０６’  合流排出配管
１０７  Ｔ字コネクター
１０８  排出分配タンク
１０９  排出タンク
１１０  排出用チューブポンプ
１１１  バッファータンク
１１２  供給用チューブポンプ
【図１】
2015012164.tif 000004
【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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【図１０】
2015012164.tif 000013
【図１１】
2015012164.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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