(57)【要約】【課題】低コストで使用できるインクの制約が小さい装置構成が可能な、インクタンク及びインクジェット塗布装置を提供することを目的とする。【解決手段】インクジェットヘッドと流路で接続されており、該インクジェットヘッドより吐出するインクを収納した袋状のインクタンクにおいて、インクと接する部分の材料にエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂を用いる。また、インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと流路で接続されており、該インクジェットヘッドより吐出するインクを収納した袋状のインクタンクとを備えたインクジェット装置において、該インクタンクのインクと接する部分の材料にエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドと流路で接続されており、該インクジェットヘッドより吐出するインクを収納した袋状のインクタンクにおいて、インクと接する部分の材料にエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂を用いたことを特徴とするインクタンク。
【請求項２】
エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂は表面が金属層で覆われてなることを特徴とする、請求項１に記載のインクタンク。
【請求項３】
前記インクは有機溶剤を含有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のインクタンク。
【請求項４】
前記インクはデバイス作成用インクであることを特徴とする、請求項３に記載のインクタンク。
【請求項５】
前記インクはカルビトールアセテート、トルエン、及びキシレンのうち、少なくとも１つを含有していること特徴とする、請求項３又は４に記載のインクタンク。
【請求項６】
インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと流路で接続されており、該インクジェットヘッドより吐出するインクを収納した袋状のインクタンクとを備えたインクジェット塗布装置において、請求項１から５のいずれかに記載のインクタンクを用いたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット塗布装置のインクタンク及びインクジェット塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インク液滴を吐出ヘッドより吐出させるインクジェット技術は、高速で所望の位置に微細な描画が可能であることから、紙への印刷用途を中心に広く一般に使用されている。インクジェットによる塗布を行うインクジェット塗布装置は、インク液滴を吐出する吐出ヘッドと、吐出ヘッドに供給するインクを納めたインクタンクとで構成されている。
【０００３】
通常、インクジェット塗布装置においては、インクを吐出ヘッドに供給するため、また／あるいは吐出安定性を得るために、インクタンクのインクに対して与圧あるいは負圧の圧力を印加することが必要である。従来のインクタンクにおける圧力印加手段の構成図を図３に示す。以下、図に基づいて説明する。
【０００４】
インク１は剛性の高く、密閉性の良いインクタンク２に収められている。インクタンク２の下部には、インク流出口３が設けられており、インク流出口３にはインクを図示しない吐出ヘッドに供給するインク供給管４が接続されている。インクタンク２の上部には、圧力供給口５が設けられており、圧力供給口５には圧力発生手段７から所定の圧力をインクタンク２のへと供給する圧力供給管６が接続されている。
【０００５】
次に、インクへの圧力印加手法について説明する。まず、圧力発生手段７にて所定の圧力を発生させる。発生した圧力は圧力供給管６を通じてインクタンク２の中の空気層２３に伝えられる。空気層２３に圧力が印加されることにより、空気層と接しているインク１に所定の圧力が印加される。
【０００６】
しかし、このような圧力印加手法では、インクタンク２の中に空気層２３を必要とするため、インク１は空気層２３と接することとなる。そのため、以下のような課題が生じていた。
【０００７】
すなわち、インク１が有機溶剤を含む液体のように揮発性の高い材料である場合や、腐蝕性の強い材料である場合には、インク供給管４やインク流出口３といった、インク１が直接接する箇所のみならず、圧力供給口５、圧力供給管６、及び圧力発生手段７といったインク１が直接接しない箇所についても、結露防止や腐食防止といったインク暴露対策手段を講じる必要があり、装置の大型化やコストの増加を招くという問題があった。
【０００８】
また、印加する圧力として負圧を用いる場合は、空気層２３より空気を吸引してインクタンク２の外部に排出する必要がある。インク１が揮発性を有している場合、空気層２３にはインク１の揮発ガスが含まれているため、吸引した空気を排出する排出手段にコンパレータやミストトラップなど、空気中からインクの揮発ガスを除去する手段を設ける必要があり、インクの種類が限定されたり、装置の大型化やコストの増加を招いたりといった問題があった。
【０００９】
さらに、使用するインクの種類によっては、インクと空気とが直接触れることでインクに化学的あるいは物理的な性質の変化が生じることや、インクに溶け込む空気量が増加することで吐出ヘッド内で気泡が発生しやすくなり、吐出安定性が低下することもあり、そのようなインクを塗布するのが困難になるという問題もあった。
【００１０】
そこで、これらを解決するインクジェット塗布装置におけるインクへの圧力印加手段として、インクを柔軟性の高い袋状インクタンクに収めてインクと空気とが直接触れない状態にして、インクタンクに外部より圧力を印加することでインクに圧力を印加する手段が開示されている（例えば、特許文献１）。この圧力印加手段の構成を図４に示す。以下、図に基づいて説明する。
【００１１】
インクタンク２１は高い柔軟性を有しており、剛性の高い加圧室２２の中に設置されている。インクタンク２１は加圧室２２を通してインク流出口３と接続されており、インク流出口３には、インクを図示しない吐出ヘッドへと供給するインク供給管４が接続されている。また、加圧室２２には圧力供給口５が設けられており、圧力供給口５には圧力発生手段７より所定の圧力を供給する圧力供給管６が接続されている。
【００１２】
次に、インクへの圧力印加手法について説明する。まず、圧力発生手段７にて所定の圧力を発生させる。発生した圧力は圧力供給管６を通じてインクタンク２の中の空気層２３に伝えられる。空気層２３に圧力が印加されることにより、インクタンク２１に圧力が印加されるが、インクタンク２１は柔軟性が高いため、印加された圧力はそのままインク１に伝えられる。
【００１３】
この手法によれば、インク１と空気層２３とはインクタンク２１により分離されているため、インクより揮発した成分が圧力供給口５、圧力供給管６、及び圧力発生手段７と接触することが無く、それらに対するインク暴露対策手段が不要となるため、装置を簡略化することが可能となる。
【００１４】
また、印加する圧力として負圧を用いる場合にも、空気層２３にはインク１の揮発ガスが含まないため、空気層２３より吸引した空気はそのまま排出することが可能であり、装置を簡略化することが可能となる。
【００１５】
さらに、インクと空気とは直接触れることが無いため、インクが空気と触れることによるインクの化学的あるいは物理的な性質の変化は生じず、インクに溶け込む空気量の増加が起きないことで吐出ヘッド内での気泡発生確率も低い状態を維持することが可能となるため、多様なインクが使用可能となる。
【００１６】
このような袋状インクタンクに用いる材料には、以下のような特性が求められる。すなわち、圧力の変動をスムーズにインクに伝える柔軟性（外部の圧力変動は内部に良く伝わり、袋内部のインク量の変動では圧力変動を生じない）、袋形状を形成・維持するための自己密着性、及びインクにより侵されない耐薬品性である。さらには、長期間にわたり中に収めているインクを外部に漏洩・蒸散さない気密性も望まれる特性である。
【００１７】
従来は、これらの特性を兼ね備えた袋状インクタンクの材料として、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂が用いられていた（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭５９−４８１６２号公報
【特許文献２】特開昭６３−１１８２５８号公報
【特許文献３】特開平７−１７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、高速で所望の位置に微細な描画を行えるというインクジェット技術の特長を生かして、最近はデバイスの作製用途にもインクジェット技術が使用されつつある。例えば、インクジェット技術を用いて、液晶のカラーフィルタや有機ＥＬを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献４及び特許文献５参照）。さらには、プラズマディスプレイパネルの作成における蛍光体層の作成、金属粒子を含む溶液を用いてパネル上の配線の作成、有機トランジスタの作成、あるいはレジストパターンの直接作成などに、インクジェット技術は利用可能である。このため、インクジェット塗布装置で用いるインクの種類も増加している。
【００１９】
インクジェット技術を用いてデバイス作成を行うときには、用いるインクの種類が従来用いていたインクに比べて大きく異なったものとなる。例えば、液晶のカラーフィルタの作成においては、インクの構成物として硬化型樹脂組成物や金属コロイドなどが用いられており、その溶媒としては有機溶剤が主流となっている。用いられる有機溶剤としては、例えばカルビトールアセテート、メタノール、アセトン、トルエン、Ｎ-メチル-２-ピロリドン、キシレン、２−メトキシエタノール等がある。
【００２０】
また、インクジェット技術をデバイス作成用途に用いる場合、インクに極少量でも不要な成分が含まれていると、製造されたデバイスの性能が大きく低下する恐れがある。例えば液晶のカラーフィルタの場合は色合いなどが変化してしまい、有機トランジスタの場合では十分な特性が得られなくなる。そのため、インクタンクはわずかにでもインクにより溶解することは許されない。
【００２１】
ところが、ＰＥ樹脂やＰＥＴ樹脂は有機溶剤に対する耐薬品性が十分でなく、前述の有機溶剤を始めとした多くの有機溶剤に対しては、わずかなりとも溶解してしまう。そのため、デバイス作成用途においてはＰＥ樹脂やＰＥＴ樹脂を用いたインクタンクを用いることができず、結果として袋状インクタンクを用いることができなかった。
【００２２】
このように、インクジェット塗布装置に用いるインクタンクにおいて、低コストの装置構成が可能となる袋状インクタンクであり、かつ、使用できるインクの制約が小さく、デバイス作成用途に使用可能な、袋状インクタンクが無かった。
【００２３】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、デバイス作成用途に使用可能で、低コストで使用できるインクの制約が小さい装置構成が可能な、インクタンク及びインクジェット塗布装置を提供することを目的とする。
【特許文献４】特開昭５９−７５２０５号公報
【特許文献５】特開平１０−１２３７７号公報
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するために、本発明のインクタンクでは、インクジェットヘッドと流路で接続されており、該インクジェットヘッドより吐出するインクを収納した袋状のインクタンクにおいて、インクと接する部分の材料にエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂を用いることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、高い耐薬品性を備えながら高い柔軟性を備えた袋状インクタンクを得ることができ、低コストで使用できるインクの制約が小さい装置構成が可能となる。
【００２６】
また、本発明のインクタンクでは、エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂は表面が金属層で覆われてなることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、インクタンクを構成するエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂の表面が金属層で覆われているため、インクタンクの柔軟性を損なうこと無く、インクタンクの気体遮断性及び遮光性を確保することができ、さらに多様なインクの使用が可能となる。
【００２８】
また、本発明のインクタンクでは、収納しているインクが有機溶剤を含有していることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のインクタンクでは、収納しているインクがデバイス作成用であることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明のインクタンクでは、収納しているインクがカルビトールアセテート、トルエン、及びキシレンのうち、少なくとも１つを含有していること特徴とする。
【００３１】
また、本発明のインクジェット塗布装置では、インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと流路で接続されており、該インクジェットヘッドより吐出するインクを収納した袋状のインクタンクとを備えたインクジェット塗布装置において、前記インクタンクを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、高い耐薬品性を備えながら高い柔軟性を備えた袋状インクタンクを得ることができるため、低コストで使用できるインクの制約が小さい装置構成が可能となり、インクジェット技術をデバイス作成用途に用いることが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００３４】
（実施の形態）
本発明の実施の形態について、図４に基づいて説明する。本発明の装置の構成は、従来例の構成と同じであるため、説明を省略する。
【００３５】
まず、本実施の形態にて用いる袋状インクタンクについて説明する。図５は、袋状インクタンクの構造を示した図である。袋状インクタンクは、２枚のシート状樹脂１００の外周部１０１を熱溶着により接着することで袋状にしたものである。外周の一端にはインク流出口を備えた樹脂製のインク流出部１０２が設けられており、熱溶着によりシート状樹脂と接着されている。熱溶着による接着を用いるのは、熱溶着による接着は作成が容易であることと、接着剤による接着が困難なためである。すなわち、接着剤を用いて接着するためには、接着剤がインクによって侵されないことと、接着剤とシート状樹脂やインク流入流出部との接着力が十分であることの２点が求められるが、この２点の両立が困難なためである。
【００３６】
インクタンクの基材として以下に挙げる材料を用いて袋状インクタンクを作成し、インクタンクとしての性能を評価した。評価に用いるインクとしては、擬似溶媒として、カルビトールアセテート、メタノール、トルエン、キシレンの混合液を用いた。
（実施例１）
単層：エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂
（厚さ：７０μｍ）
（実施例２）
外層：ナイロン樹脂  （厚さ：５μｍ）
内層：エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂
（厚さ：７０μｍ）
（実施例３）
外層：アルミニウム  （厚さ：７μｍ）
内層：エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂
（厚さ：５０μｍ）
実施例２、３における外層と内層は、接着剤を用いることなく互いの基材がプレス加工等によって一体化されている。
（比較例１）
単層：テトラフルオロエチレン樹脂  （厚さ：５０μｍ）
（比較例２）
単層：テトラフルオロエチレン樹脂  （厚さ：１００μｍ）
（比較例３）
外層：ナイロン樹脂  （厚さ：５μｍ）
内層：中密度ポリエチレン樹脂  （厚さ：６０μｍ）
各インクタンクにおいて、耐薬品性、耐圧性、負圧安定性、及び気密性について評価を行った。評価方法を以下に示す。
【００３７】
（耐薬品性）インクタンクがインクにより侵されないかの評価である。インクによって侵されたか否かを、実験前後でインクタンクの重量を０．０１％の精度で測定・比較することで判断する。
【００３８】
インクタンクの中に、擬似溶媒を２０ｍｌ充填し、温度４０℃の環境下で１０日間放置し、擬似溶媒充填前と放置後のインクタンク単体の重量を精密電子天秤（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ社製  ＭＣ−５）にて測定を行い、重量の変動比率を求めた。ここで、放置後のインクタンクの重量としては、擬似溶媒を抜き取った後にブローした状態での測定（袋の膨潤を調査）と、さらに６０℃の乾燥炉内に２時間放置した後の測定（袋の溶解を調査）の２種類を行った。
【００３９】
（耐圧性）インクタンクの袋形状の形成及び維持にかかわる、接着箇所の自己密着性の評価である。密着性が弱い場合は溶着部で剥離が発生する等の問題が生じ、液漏れへと繋がる。
【００４０】
各インクタンクの内部に１０ｋＰａの空気を充填して５分間加圧状態を維持し、その後に空気を放出するといったサイクルを２０回繰り返した場合の、インクタンクの接着部の剥離、亀裂等の有無について調べた。
（負圧安定性）袋外部の圧力の変動をスムーズにインクに伝える、柔軟性の評価である。
【００４１】
例えば、材料として柔軟性の高いＰＥ樹脂を用いた許容容量が２２ｍｌである袋状インクタンクの場合、インクタンクに２２ｍｌのインクを充填し、加圧室２２の負圧を−４ｋＰａとした状態でインクを徐々に抜いていったときの、インクタンク２１内のインクの量とインクにかかる圧力との関係は、図１のようになる。すなわち、インクタンク内の液体の量が３ｍｌ〜１７ｍｌの範囲であれば、インクタンクが柔軟性を有効に発揮して、インクタンク内の液体の量にかかわらず、インクにかかる圧力はほぼ一定値となる。
【００４２】
一方、材料の柔軟性が低いとインクタンクがインクの減少による変形に追従しきれなくなり、時には特異的な圧力を発生することがある。この様子を図２に示す。箇所Ａにおいて、特異的なインクタンク内の圧力低下が発生している。この特異的な圧力が加圧方向であった場合は、インクジェット塗布装置の塗布部でインク漏れや吐出誤動作が発生し、減圧方向であった場合はインクジェット塗布装置の塗布部で吐出孔からの気泡の噛み込みによる吐出誤動作が発生する。吐出誤動作の回復作業はヘッド部のメンテナンス作業を伴うため、大幅にタクトが増加する。
【００４３】
そこで、各インクタンクにおける負圧安定性を評価した。各インクタンクに２２ｍｌの擬似溶媒を充填し、加圧室２２の負圧を−４ｋＰａとした状態で擬似溶媒を徐々に抜いていったときの、インクタンク２１内の擬似溶媒の量と圧力を測定し、圧力の安定範囲（擬似溶媒の量が３ｍｌ〜１７ｍｌ）における、急激な圧力変化の発生回数を計測した。（測定回数１００回）
（気密性）長期間にわたりインクを中に収めている状態で、インクを外部に漏洩・蒸散さないかの評価である。各インクタンクの中に擬似溶媒を２０ｍｌ充填し、温度４０℃の環境下で１０日間放置し、放置前と放置後の全体重量（インクタンクと擬似溶媒の重量の合計の重量）の測定を行って、全体重量の変動比率を求めた。
各実施例及び比較例での評価の結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2007106428.tif 000002
【００４５】
比較例３は測定が不可能なまで膨潤してしまい、全く使用に耐えない。比較例２は十分な耐薬品性と耐圧性を備えているが、柔軟性に欠けるため負圧安定性が非常に悪い。比較例１は比較例２を薄くしたものであり、柔軟性の向上が見られるが、まだ負圧安定性に課題が残っている。さらに、樹脂が薄く、かつ自己密着性が弱いため、耐圧性に欠けており、インクタンクの剥離が起きてしまっている。
【００４６】
これらの一方、本発明に基づく実施例１〜３は、耐薬品性、耐圧性、負圧安定性、及び気密性のいずれの特性も良好な結果を示している。以上から明らかなように、耐薬品性、耐圧性、及び負圧安定性の全ての特性を満足するのは、インクと接するインクタンクの内層にエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂を用いた場合のみである。このため、エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂を用いることにより、接液性、耐圧性、負圧安定性を全て満足する袋状インクタンクを得ることができる。
【００４７】
さらに、実施例３ではエチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂層の外側に接着剤層を設けずにアルミニウム層を設けているが、いずれの実験後においても樹脂層とアルミニウム層の剥離は見られなかった。その一方で、実施例３は実施例１及び実施例２と比較して気密性は一段と向上している。
【００４８】
インクの飽和蒸気圧が高く、気密性が一段と求められる場合には、インクタンクの外層として金属膜層を設けたインクタンクを用いるのが良い。インクタンクの外層に金属膜層を設けることにより、気体遮断性が向上し、インクタンクの気密性が向上する。さらに、金属膜層は遮光性に優れているため、インクタンクの外層に金属膜層を設けることにより、遮光性の優れたインクタンクを得ることができる。例えばレジスト液のような感光性の高い液をインクとして用いる際には、インクタンクの遮光性は非常に有効である。
【００４９】
しかしながら、従来のＰＥ樹脂やＰＥＴ樹脂を用いたインクタンクにおいて金属膜層を設ける場合には樹脂層と金属膜層との間に接着層を必要とするが、該接着層は袋の剛性を上げてしまうため負圧安定性を損なってしまう。エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる含フッ素樹脂は金属材料との密着性がよいため接着層を設ける必要が無く、外層に金属膜層を設けたとしても負圧安定性は悪くならない。
【００５０】
この実施例１、実施例２、及び実施例３の構成の袋状インクタンクを実際のインクジェット方式の塗布装置に適用して、カルビトールアセテートやトルエンを始めとした有機溶剤を含有したインクを用いたデバイスの作成事例として液晶のカラーフィルタの作成を行ったところ、いずれのインクタンクを用いた場合も、突発的な吐出誤動作やインクタンクの異常等は発生せず、安定した塗布工程を実現することができた。さらに作成したパネルについても、色のムラなどは無かった。
【００５１】
また、実施例３の構成の袋状インクタンクを実際のインクジェット方式の塗布装置に適用して、カルビトールアセテート、トルエン、キシレンを始めとした有機溶剤を含有したインクを用いたデバイスの作成事例として有機ＥＬ表示パネル及びプラズマディスプレイパネルの作成を行ったところ、この場合も突発的な吐出誤動作やインクタンクの異常等は発生せず、安定した塗布工程を実現することができた。
【００５２】
また、実施例３の構成の袋状インクタンクを実際のインクジェット方式の塗布装置に適用して、カルビトールアセテート、トルエン、キシレンを始めとした有機溶剤を含有したインクを用いたデバイスの作成事例としてパネルの配線描画及びレジストパターンの作成を行ったところ、吐出誤動作が無く、インクの感光劣化も見られずに、安定して微細パターンの描画を実現できた。
【００５３】
さらに、実施例３の構成の袋状インクタンクを実際のインクジェット方式の塗布装置に適用して、トルエンやキシレンを始めとした有機溶剤を含有したインクを用いたデバイスの作成事例として有機トランジスタの作成を試みたところ、多数の描画においても吐出誤動作やインクタンクの劣化が見られないままに、所定の形状を安定して作成できた。
【００５４】
本実施の形態においては、インク流出部はインク流出口のみを備えた構造であるが、インク流出口がインク流入口を兼ね備えたインクタンク構造であっても良い。そのようなインクタンクにおいては、インクタンクの中に収められているインクの量が減少した際には、インクの流出を停止し、インク流入出口よりインクを補充することが可能である。
【００５５】
あるいは、インク流出口とは別にインク流入口を備えた構造であっても良い。そのようなインクタンクにおいては、インクタンクの中に収められているインクの量が減少した際には、インク流入口よりインクを補充することが可能である。
【００５６】
以上で、実施の形態についての説明を終わる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
インクジェットを用いた生産装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ポリエチレン樹脂で形成された袋状インクタンクを用いた際の、インクタンク内のインク量とインクに発生している圧力との関係を示した図である。
【図２】テトラフルオロエチレン樹脂で形成された袋状インクタンクを用いた際の、インクタンク内のインク量とインクに発生している圧力との関係を示した図である。
【図３】剛性の高いインクタンクを用いた際の、液体圧力印加手段の構成を示した図である。
【図４】袋状インクタンクを用いた際の、液体圧力印加手段の構成を示した図である。
【図５】袋状インクタンクを示した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  インク
２  剛性の高いインクタンク
２１  袋状インクタンク
２２  加圧室
２３  空気層
４  インク供給管
【図１】
2007106428.tif 000003
【図２】
2007106428.tif 000004
【図３】
2007106428.tif 000005
【図４】
2007106428.tif 000006
【図５】
2007106428.tif 000007