(57)【要約】【課題】インク供給タンクと、インクジェットヘッドと、その２つをつなぐインク供給チューブとを有するインクジェット印刷装置において、簡単かつ省スペースで、インクジェットヘッドの振動等で、ヘッド内の圧力が変動しない、ノズルの安定したメニスカスを維持することができ、不吐出が起きたり、着弾位置がずれたりする等の不具合がないインクジェット印刷装置を提供し、該メニスカスを安定させたカラーフィルタ印刷装置を用いた高品質の印刷物を製造ことである。【解決手段】前記インク供給チューブが、少なくとも２種類の材質のチューブを接続して設けられており、少なくとも２種類の肉厚の異なるチューブから構成されるか、又はそのインク供給チューブの１種類に、伸縮性の高いチューブが設けられ、前記伸縮性の高いチューブ、若しくは肉厚の異なるチューブが、インクジェットヘッドと直接、接続して設けられているインクジェット印刷装置。【選択図】図１
2008073997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給タンクと、インクジェットヘッドと、その２つをつなぐインク供給用のチューブとを有するインクジェット印刷装置において、
前記インク供給用のチューブが、少なくとも２種類の材質のチューブを接続して設けられていることを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項２】
前記インク供給用のチューブの１種類に、伸縮性の高いチューブが設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷装置。
【請求項３】
前記伸縮性の高いチューブが、インクジェットヘッドと直接、接続して設けられていることを特徴とする請求項１、又は２記載のインクジェット印刷装置。
【請求項４】
インク供給タンクと、インクジェットヘッドと、その２つをつなぐインク供給用のチューブとを有するインクジェット印刷装置において、
前記インク供給用のチューブが、少なくとも２種類の肉厚の異なるチューブから構成されることを特徴とするインクジェット印刷装置。
【請求項５】
前記肉厚の異なるチューブのうち、肉厚が薄い方のチューブが、インクジェットヘッドと直接、接続されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット印刷装置。
【請求項６】
ステージと、複数のインクジェット印刷装置とを配置した構造で、各々の複数色を同時に印刷するカラーフィルタ印刷装置であって、
各々色インク毎に、前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド印刷装置を並べて配置した構造で、ステージに載置した基板上の所定位置に移動しながら、各々色インクを吐出して、各々色パターンを同時に印刷することを特長とするカラーフィルタ印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット印刷装置に関する、より具体的にはカラーフィルタの着色層、有機エレクトロルミネッセンス素子等を形成するために使用するインクジェット印刷装置及びそれを用いたカラーフィルタ印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において有機エレクトロルミネッセンス素子やカラーフィルタなどのパターンを得るに際して、精細なパターン印刷に優れたインクジェット印刷装置が用いられるようになってきている。このような産業用のインクジェット印刷装置には、インク供給タンクに接続された単数もしくは複数のインク通路の内部に圧電素子を持ったインクジェットヘッドを設け、このインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出させて印字する印刷装置がある。
【０００３】
この種のインクジェットヘッドにおいて、安定したインク吐出性を得るには、ノズルのメニスカスを安定状態に保つこと必要となる。インクジェットヘッドでは、インクを満たした状態で、ノズル内の容積を大きくするように変形した後、再びその容積を収縮させることでノズル内のインクが急激に加圧され、ノズルからインクが吐出する。この場合、各々ノズル内のインク液面は同一位置で安定、すなわち、インク液面（メニスカス）が安定状態となることが必要となる。
【０００４】
インクジェットヘッドのノズルのメニスカスを安定状態に保つことが重要であり、種々の方法が採用されている。代表的な方法としては、特許文献１に記載されているように、表面にフッ素含有ポリイミド膜を成膜して、レーザー光を照射する方法や、特許文献２に記載されているようにノズルの形状を加工してエア等の巻き込みを防止し、安定したメニスカスを形成する方法が考えられているが、装置の振動等でエアを巻き込んで安定吐出できない等の問題があり、安定したメニスカスを維持するのには十分でない。
【０００５】
図３は、従来のインクジェット印刷装置のインク供給装置の一事例を説明する側断面図である。以下に説明する。
【０００６】
インクジェット印刷装置において使用されるインク２は、インク供給タンク１に貯蔵されており、インク供給タンクからサブタンクへと通じるチューブ５を通って大気開放部４のサブタンク３へと送られる。その後、インク２はサブタンクからインクジェットヘッドへと通じるチューブ６を通って、インクジェットヘッド８へと送られる。サブタンクでの液面高さとインクジェットヘッドとの水頭差７を確保して、各インク吐出口のインク面がメニスカス面となる状態でインク供給が行われる。
【０００７】
このインク供給経路のチューブ５、６は、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦性等に優れ異物の発生が少ないＰＦＡチューブやＰＴＦＥチューブ等のフッ素樹脂チューブを使うのが一般的である。しかし、上記フッ素樹脂チューブは、ＡＳＴＭのＤ４１２による試験方法での伸長度が１８０〜２５０％であり、伸縮性が無いため、若しくはチューブの材質が硬いため、装置上でのインクジェットヘッドの振動等で、ヘッド内の圧力が変動し、ノズルのメニスカスが流動化することで、安定したメニスカスを維持することができず、各々ノズル毎に不吐出が起きたり、着弾位置がずれたりする等の不具合が生じる問題がある。
【０００８】
そこで、ポンプを利用したインクジェット印刷装置が提案されている。図４は、従来の
ダイヤフラムポンプを用いたインクジェット印刷装置のインク供給装置の一事例を説明する側断面図である。図４を用いて説明する。
【０００９】
インクジェット印刷装置において使用されるインク１１は、インク供給タンク１０に貯蔵されており、吸引側チューブ１２を通ってダイヤフラムポンプ１３へと通じる。ダイヤフラムポンプ１３は、インクを強制吸引する吸引側チューブ１２とし、インクジェットヘッド１６側がインクを強制送出する送出側のチューブ１５とする。また、インク送出手段にはダイヤフラムポンプの駆動させるサーボモータ１４が接続されていて、このサーボモータの動作によってインクの吐出を正確に行うためのダイヤフラムポンプが駆動制御されており、インク１１は送出側のチューブ１５を通ったのち、直接インクジェットヘッド１６へと送られる。
【００１０】
圧力センサ１８は、インクジェットヘッド１６とダイヤフラムポンプ１３の送出側との間に設けられており、インク圧力を常時検知している。そして、図中の圧力計からサーボモータへのデータ経路１９を介して、この圧力計のセンサで検知したインク圧力をデータとして、サーボモータに送り出されるように接続されている。
【００１１】
このようなポンプを使用した場合も、インク供給タンク１０とインクジェットヘッド１６とをつなぐチューブの経路１２、１５は、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦性等に優れ異物の発生が少ないＰＦＡチューブやＰＴＦＥチューブ等のフッ素樹脂チューブを使うのが一般的である。しかし、このようなポンプを使用した場合でも、装置上でのインクジェットヘッドの振動等で、インクジェットヘッド内の圧力が変動し、ノズルのメニスカスが流動することで、安定したメニスカスを維持することができず、不吐出が起きたり、着弾位置がずれたりする等の不具合が生じる場合がある。
【００１２】
従来のインクジェット印刷装置でのインク供給装置は、インクジェットヘッド８、１６へインク１、１１を送り出す送出側のチューブ６、１５に硬いチューブを用いるために、インクジェットヘッドの振動が影響して、インクジェットヘッド内の圧力が変動し、ノズルのメニスカスが流動することで、安定したメニスカスを維持することができず、各々ノズル毎に不吐出が起きたり、着弾位置がずれたりする等の不具合が生じる問題がある（図３、図４参照）。
【００１３】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００２−１９６３号公報
【特許文献２】特開２００２−１６０３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、以上の事情に鑑みて創作されたものであり、課題とするところは、簡単かつ省スペースで、インクジェットヘッドの振動等で、ヘッド内の圧力が変動しない、ノズルの安定したメニスカスを維持することができ、不吐出が起きたり、着弾位置がずれたりする等の不具合がないインクジェット印刷装置を提供し、該インクジェットヘッドのメニスカスを安定させたカラーフィルタ印刷装置を用いた高品質の印刷物を製造ことである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１に係る発明は、インク供給タンクと、インクジェットヘッドと、その２つをつなぐインク供給用のチューブとを有するインクジェット印刷装置において、前記インク供給用のチューブが、少なくとも２種類の材質のチューブを接続して設けられてい
ることを特徴とするインクジェット印刷装置である。
【００１６】
本発明の請求項２に係る発明は、前記インク供給用のチューブの１種類に、伸縮性の高いチューブが設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷装置である。
【００１７】
本発明の請求項３に係る発明は、前記伸縮性の高いチューブが、インクジェットヘッドと直接、接続して設けられていることを特徴とする請求項１、又は２記載のインクジェット印刷装置である。
【００１８】
本発明の請求項４に係る発明は、インク供給タンクと、インクジェットヘッドと、その２つをつなぐインク供給用のチューブとを有するインクジェット印刷装置において、前記インク供給用のチューブが、少なくとも２種類の肉厚の異なるチューブから構成されることを特徴とするインクジェット印刷装置である。
【００１９】
本発明の請求項５に係る発明は、前記肉厚の異なるチューブのうち、肉厚が薄い方のチューブが、インクジェットヘッドと直接、接続されていることを特徴とする請求項４記載のインクジェット印刷装置である。
【００２０】
本発明の請求項６に係る発明は、ステージと、複数のインクジェット印刷装置とを配置した構造で、各々の複数色を同時に印刷するカラーフィルタ印刷装置であって、各々色インク毎に、前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド印刷装置を並べて配置した構造で、ステージに載置した基板上の所定位置に移動しながら、各々色インクを吐出して、各々色パターンを同時に印刷することを特長とするカラーフィルタ印刷装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、インク供給タンクとインクジェットヘッドとをつなぐインク供給用チューブに、少なくとも伸縮性のあるチューブ、又は肉厚の異なるチューブを含む、２種類以上のチューブを接続して設けることで、インクジェットヘッドの振動の影響を防止して、インクジェットヘッド内の圧力が安定し、インクジェットヘッドのメニスカスを安定させることができ、各々ノズル毎に不吐出が起きたり、着弾位置がずれたりする等の不具合が防止され、高品質の印刷物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のインクジェット印刷装置およびカラーフィルタ印刷装置を一実施形態に基づいて以下説明する。
【００２３】
図１は、本発明のインクジェット印刷装置のインク供給装置の一実施例を説明する側断面図である。以下に説明する。
【００２４】
インクジェット印刷装置において使用されるインク２は、インク供給タンク１に貯蔵されており、インク供給タンクからサブタンクへと通じるチューブ５を通って、大気開放部４のサブタンク３へと送られる。その後、インク２はサブタンクからインクジェットヘッドへと通じるチューブ６を通って、該チューブ６と接続された、サブタンクからインクジェットヘッドへと通じるチューブと肉厚の異なるチューブ９、又は伸縮性の高いチューブ１７を通って、インクジェットヘッド８へと送られる。サブタンク３での液面高さとインクジェットヘッド８との水頭差７を確保して、各インク吐出口のインク面がメニスカス面となる状態でインク供給が行われるようにすることで、インクジェットヘッドの各インク吐出口でのインク面をメニスカス安定状態とすることができ、インクを適正な流量のドロップレットとすることができる。
【００２５】
このインク供給経路のチューブ５、６、９、１７は、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦性等に優れ異物の発生が少ないＰＦＡチューブやＰＴＦＥチューブ等のフッ素樹脂チューブを使うのが一般的である。装置上でのインクジェットヘッドの振動等で、インクジェットヘッド内の圧力が変動しノズルのメニスカスの流動を防止する対応では、本発明のようにインクジェットヘッド８とサブタンク３との間のみ、わずかでも伸縮性の高いチューブ１７、又は肉厚の異なるチューブ９を介することで、ヘッド内の圧力が変動してもその圧力変動を伸縮性の高いチューブ１７、又は肉厚の異なるチューブ９が吸収することができ、ノズルのメニスカスは流動しにくくなり、安定したメニスカスを維持することができ、高品質な印刷を行うことができる。
【００２６】
前記伸縮性の高いチューブ１７、又は肉厚の異なるチューブ９は、サブタンク３からインクジェットヘッド８のインク供給経路のどの場所にでも接続できるが、インクジェットヘッド８に近い方がインクジェットヘッドの圧力変動を吸収できるため、より効果的である。
【００２７】
前記伸縮性の高いチューブ１７としては、ゴムチューブやシリコーンチューブが挙げられ、伸長度が３００〜７００％のものであれば良いが取り扱いや、異物やチューブ折れによる影響を考慮すると、シリコーンチューブで伸長度３００〜４５０％のものが望ましい。さらに、伸縮性の高いチューブ１７には、肉厚の異なるチューブ９も含まれる。
【００２８】
前記肉厚の異なるチューブ９は、伸縮性の高いチューブ１７の材質を変更しなくても、チューブの肉厚を変えることで代用できる。前記肉厚の異なるチューブ９は、サブタンク３からインクジェットヘッド８までの供給経路内のチューブ６の一部を伸長度が３００〜７００％になるように肉厚を薄くすれば良いが、加工性や取り扱いを考慮すると、３００〜４５０％のものが望ましい。
【００２９】
この水頭差を利用した吐出方法では、大気に触れている液面が乾燥してタンク内周面に固形物として付着して蓄積しやすくなり、その付着物がインクジェットヘッド側に送り出されて、ノズル詰まり等の吐出不良を起こす等の問題がある。
【００３０】
そこで、ポンプを利用したインクジェット装置が提案されている。図２は、本発明のダイヤフラムポンプを用いたインク供給装置を説明する側断面図である。図２を用いて一実施例を説明する。
【００３１】
インクジェット印刷装置において使用されるインク１１は、インク供給タンク１０に貯蔵されており、吸引側チューブ１２を通ってダイヤフラムポンプ１３の供給源側へと通じる。ダイヤフラムポンプ１３は、インク供給源側がインクを強制吸引する吸引側チューブ１２とし、インクジェットヘッド１６側がインクを強制送出する送出側のチューブ１５とする。また、インク送出手段にはダイヤフラムポンプの駆動させるサーボモータ１４が接続されていて、このサーボモータの動作によってインクの吐出を正確に行うためのダイヤフラムポンプが駆動制御されており、インクは送出側のチューブ１５を通ったのち、違う種類の伸縮性のあるチューブ１７を経由しインクジェットヘッド１６へと送られる。
【００３２】
圧力計１８のセンサは、インクジェットヘッド１６とダイヤフラムポンプ１３の送出側との間に設けられており、インク圧力を常時検知している。そして、図中の圧力計からサーボモータへのデータ経路１９を介して、この圧力センサの検知したインク圧力をデータとして、サーボモータに送り出されるように接続されている。
【００３３】
このようなポンプを使用した場合も、インク供給タンク１０とインクジェットヘッド１６とをつなぐ経路１１、１５、１７は、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦性等に優れ異物の発生が少ないＰＦＡチューブやＰＴＦＥチューブ等のフッ素樹脂チューブを使うのが一般的である。しかし、このようなポンプを使用した場合でも、装置上でのインクジェットヘッドの振動等で、ヘッド内の圧力が変動し、ノズルのメニスカスの流動を防止する対応では、そのため、伸縮性の高いチューブ１７をポンプ１３とインクジェットヘッド１６との間に介することで、インクジェットヘッド内の圧力が変動してもその圧力変動を伸縮性の高いチューブ１７が吸収することができ、ノズルのメニスカスは流動しにくくなり、安定したメニスカスを維持することができ、高品質な印刷を行うことができる。
【００３４】
本発明のカラーフィルタ印刷装置は、各々色インク毎に、本発明のインクジェットヘッド印刷装置を並べて配置した構造で、例えばＲ色インク用、Ｇ色インク用、Ｂ色インク用のインク供給装置を配置した構造である。カラーフィルタ印刷装置のインク供給装置では、ステージに載置した基板上の所定位置に移動しながら、各々ノズルより各々色インクを吐出して、同時に、各々色パターンを印刷することを特長とする。本発明のカラーフィルタ印刷装置は、インク供給装置のインクジェットヘッドとサブタンクとの間のみ、わずかでも伸縮性の高いチューブ、又は肉厚の異なるチューブを介在させることで、ヘッド内の圧力が変動してもその圧力変動を伸縮性の高いチューブ１７、又は肉厚の異なるチューブ９が吸収することができ、ノズルのメニスカスは流動しにくくなり、安定したメニスカスを維持することができ、高品質な多色印刷を同時に行うことができる。
【００３５】
ここでは、本発明について、ダイヤフラムポンプを用いたカラーフィルタの製造方法での実施例を以下説明する。
【実施例１】
【００３６】
実施例１では、最初に、基板上に隔壁のパターン（以下、カラーフィルタにおいてはブラックマトリックスと記す）を作製した。ブラックマトリックスは、フォトリソグラフィー法を用いて作製した。基板として無アルカリガラスを用いた。基板上に、フッ素樹脂を含む感光性樹脂組成物を全面に、膜厚２μｍの薄膜状に塗布した。その後、格子状のパターンを有するフォトマスクを用いて露光、その後、アルカリにて現像を行い、この基板をオーブンに入れ熱硬化処理を行うことで、ガラス基板の片面にブラックマトリックスを作製した。
【００３７】
次いで、カラーフィルタ用の吐出インクとして、各々色毎に顔料をインクの全固形分の合計質量に占める割合が５０質量％で必要な分光特性となるように調合し、溶剤をインクに占める全固形分濃度が３０質量％となるように調合した。
【００３８】
次いで、インクジェット印刷装置では、使用されるインクは、供給タンクに貯蔵されており、供給タンクはチューブを通過してダイヤフラムポンプの供給源側へと配管されている。チューブとしては、ニチアス社製ＰＦＡチューブを用いた。ダイヤフラムポンプは、インク供給源側がインクを強制吸引する吸引側とし、インクジェットヘッド側がインクを強制送出する送出側とした。また、インク送出手段にはダイヤフラムポンプの駆動させるサーボモータが接続されていて、このサーボモータの動作によってインクの吐出を正確に行うためのダイヤフラムポンプが駆動制御されており、インクはニチアス社製ＰＦＡチューブを通ったのち、伸縮性の高いサンゴバン株式会社製ＴｙｇｏｎＲ−３６０３チューブを経由しインクジェットヘッドへと送られる（図２参照）。
【００３９】
インクジェット印刷装置の圧力センサは、インクジェットヘッドとダイヤフラムポンプの送出側との間に設けられており、インク圧力を常時検知している。そして、この圧力センサは検知したインク圧力をデータとして、上記インク送出手段におけるサーボモータに
送り出されるように接続されている。
【００４０】
次いで、前記インクジェット印刷装置を用いて、カラーフィルタの製造を実施した。印字開始の信号が出されると、インクジェットヘッドがガラス付与したブラックマトリックス上へと移動する。次いで、吐出データに基づいて、ダイヤフラムポンプが駆動を行い、インクジェットヘッドからインクを送出することにより、高品質なカラーフィルタを得ることができた。
【００４１】
本発明の比較例を実施した。以下比較例の実施例２を説明する
【実施例２】
【００４２】
実施例２では、インク供給タンクからインクジェットヘッドまで、従来の伸縮性の低いＰＦＡチューブのみで構成されたインクジェット印刷装置を用いたために、インクジェットヘッドがガラスに付与したブラックマトリックス上へと移動する際に、そのＰＦＡチューブの振動によりインクジェットヘッドのメニスカス面が流動し、不吐出が発生するため、不吐出部分が色抜けしたカラーフィルタができた（図４参照）。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の水頭差を利用したインクジェットヘッド印刷装置を説明する側断面図である。
【図２】本発明のポンプを利用したインクジェットヘッド印刷装置を説明する側断面図である。
【図３】従来の水頭差を利用したインクジェットヘッド印刷装置を説明する側断面図である。
【図４】従来のポンプを利用したインクジェットヘッド印刷装置を説明する側断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…インク供給タンク
２…インク
３…サブタンク
４…サブタンクの大気開放部
５…インク供給タンクからサブタンクへと通じるチューブ
６…サブタンクからインクジェットヘッドへと通じるチューブ
７…インクジェットヘッドとサブタンクとの水頭差
８…インクジェットヘッド
９…サブタンクからインクジェットヘッドへと通じるチューブと肉厚の異なるチューブ
１０…インク供給タンク
１１…インク
１２…吸引側のチューブ
１３…ポンプ
１４…サーボモータ
１５…送出側のチューブ
１６…インクジェットヘッド
１７…伸縮性の高いチューブ
１８…圧力計
１９…圧力計からサーボモータへのデータ経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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