(57)【要約】【課題】本発明は、長時間安定して微粒子含有インクを吐出できるインクジェットヘッドを提供することを主目的とするものである。【解決手段】本発明は、微粒子含有インクを塗布するインクジェット装置に用いられる微粒子含有インク用インクジェットヘッドであって、微粒子含有インクを吐出するインク吐出口の口径が最小となるように微粒子含有インクが通液する内部流路が形成されていることを特徴とする微粒子含有インク用インクジェットヘッドを提供することにより、上記課題を解決するものである。【選択図】図１
2007090281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子含有インクを塗布するインクジェット装置に用いられる微粒子含有インク用インクジェットヘッドであって、
微粒子含有インクを吐出するインク吐出口の口径が最小となるように微粒子含有インクが通液する内部流路が形成されていることを特徴とする、微粒子含有インク用インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記内部流路として、インクジェットヘッド内部へ微粒子含有インクを供給する、インク供給流路と、
前記インク供給流路と連結して形成され、前記インク供給流路を通じてインクジェットヘッド内部に供給された微粒子含有インクを一時的に収納する、マニホールド部と、
前記マニホールド部と前記インク吐出口とを連結するように形成され、前記マニホールド部に収納された微粒子含有インクを前記インク吐出口へ通液する、インク吐出流路と、を有することを特徴とする、請求項１に記載の微粒子含有インク用インクジェットヘッド。
【請求項３】
前記内部流路にフィルターを有さないことを特徴とする請求項１または請求項２までのいずれかの請求項に記載の微粒子含有インク用インクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子含有インクを塗布するインクジェット装置に用いられる微粒子含有インク用インクジェットヘッドに関するものであり、より詳しくは微粒子によって閉塞されにくい微粒子含有インク用インクジェットヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、カラーフィルタと液晶駆動側基板とを対向させ、両者の間に液晶化合物を封入して薄い液晶層を形成し、液晶駆動側基板により液晶層内の液晶配列を電気的に制御してカラーフィルタの透過光または反射光の量を選択的に変化させることによって表示を行う。
【０００３】
このような液晶表示装置には、スタティック駆動方式、単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方式など種々の駆動方式があるが、近年、パーソナルコンピューターや携帯情報端末などのフラットディスプレーとして、アクティブマトリックス方式又は単純マトリックス方式の液晶パネルを用いたカラー液晶表示装置が急速に普及してきている。
【０００４】
図２は、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置パネルの一例である。液晶表示装置１０１は、カラーフィルタ２１と液晶駆動側基板であるＴＦＴアレイ基板２２とを対向させて１〜１０μｍ程度の間隙部２３を設け、この間隙部２３内に液晶Ｌを充填し、その周囲をシール材２４で密封した構造をとっている（例えば特許文献１等）。カラーフィルタ２１は、基材２５上に、着色層２７間の境界部を遮光するために所定のパターンに形成された遮光部２６と、複数の色（通常、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色）を所定順序に配列した着色層２７と、オーバーコート層２８と、透明電極膜２９とが、透明基板に近い側からこの順に積層された構造をとっている。
【０００５】
一方、ＴＦＴアレイ基板２２は、透明基板上にＴＦＴ素子を配列し、透明電極膜を設けた構造をとっている（図示せず）。また、カラーフィルタ２１及びこれと対向するＴＦＴアレイ基板２２の内面側には配向膜３０が設けられる。そして、着色層の背後にある液晶層の光透過率を制御することによってカラー画像が得られる。
【０００６】
ここで、間隙部２３の厚さ、すなわちセルギャップ（カラーフィルタと液晶駆動側基板の間隙距離）は液晶層の厚さそのものであり、色ムラやコントラストムラといった表示ムラを防止し、均一な表示、高速応答性、高コントラスト比、広視野角等の良好な表示性能をカラー液晶表示装置に付与するためには、セルギャップを一定且つ均一に維持する必要がある。
【０００７】
セルギャップの均一化に関し、特許文献２にはビーズと接着剤とを含むビーズスペーサー形成剤を用いてインクジェット方式により、ビーズと接着剤とからなるスペーサーを形成する方法が開示されている。このようなビーズと接着剤とからなるスペーサーは、高精度で均一なセルギャップを実現できる点において有用である。
一方、インクジェット方式によりこのようなスペーサーを形成する方法は任意の箇所にスペーサーを形成することができる点において有用であるが、上記インクジェット方式に用いられるインクジェットヘッド内の内部流路がビーズで閉塞されてしまい、長時間安定してビーズスペーサー形成剤を吐出できないという問題点があった。
特に、インク吐出口よりも小さい口径のフィルターを内部に有するインクジェットヘッドにおいては、当該フィルターによりビーズの凝集物等を除去することができるため、インク吐出口がビーズにより閉塞されることは防止できるが、その反面当該フィルターが閉塞され易いという問題点があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１９４２１６号公報
【特許文献２】特開２００１−８３５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、長時間安定して微粒子含有インクを吐出できる微粒子含有インク用インクジェットヘッドを提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、微粒子含有インクを塗布するインクジェット装置に用いられる微粒子含有インク用インクジェットヘッドであって、微粒子含有インクを吐出するインク吐出口の口径が最小となるように微粒子含有インクが通液する内部流路が形成されていることを特徴とする微粒子含有インク用インクジェットヘッドを提供する。
【００１１】
本発明によれば、インク吐出口の口径が最小となるように微粒子含有インクが通液する内部流路が形成されていることにより、上記内部流路が微粒子によって閉塞されることを防止できる。したがって、本発明によれば長時間安定して微粒子含有インクを吐出できる。
【００１２】
本発明においては、上記内部流路として、インクジェットヘッド内部へ微粒子含有インクを供給するインク供給流路と、上記インク供給流路と連結して形成され、上記インク供給流路を通じてインクジェットヘッド内部に供給された微粒子含有インクを一時的に収納するマニホールド部と、上記マニホールド部と上記インク吐出口とを連結するように形成され、上記マニホールド部に収納された微粒子含有インクを上記インク吐出口へ通液するインク吐出流路とを有することが好ましい。本発明の微粒子含有インクジェットヘッドがこのような構成を有することにより、例えば、複数のインク吐出口から均一な量の微粒子含有インクを吐出することが容易になるという利点があるからである。
【００１３】
また、本発明においては上記内部流路にフィルターを有さないことが好ましい。上記内部流路にフィルターを有さないことにより、微粒子含有インク中に含まれる微粒子によって、フィルターが目詰まりして上記内部流路が閉塞されることを防止できるからである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の微粒子含有インク用インクジェットヘッドによれば、長時間安定して微粒子含有インクを吐出できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の微粒子含有インク用インクジェットヘッド（以下、単にインクジェットヘッドと称する場合がある。）は、微粒子含有インクを塗布するインクジェット装置に用いられる微粒子含有インク用インクジェットヘッドであって、
微粒子含有インクを吐出するインク吐出口の口径が最小となるように微粒子含有インクが通液する内部流路が形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
次に、本発明のインクジェットヘッドについて図を参照しながら説明する。図１は、本発明のインクジェットヘッドの一例を示す概略図である。図１に示すように本発明のインクジェットヘッド１０は、微粒子含有インクが通液する内部流路として、微粒子含有インクをインクジェットヘッド内に供給するインク供給流路１と、上記インク供給流路１と連結して形成されたマニホールド部２と、上記マニホールド部２とインク吐出口４とを連結するように形成されたインク吐出流路３と、上記インク吐出流路３の一部に形成され、微粒子含有インクをインク吐出口４から吐出させるピエゾ素子６と、インクジェットヘッド内からインクジェットヘッド外へ微粒子含有インクを通液するインク戻り流路５とを有するものであり、上記インク供給流路１、マニホールド部２、インク吐出流路３、インク吐出口４、インク戻り流路５、および、ピエゾ素子６の口径が、上記インク吐出口４の口径が最小となるように形成されているものである。
本発明のインクジェットヘッド１０を用いて吐出される微粒子含有インクは、まず、インク供給流路１に通液された後、マニホールド部２に一時的に収納される。その後、ピエゾ素子６が外部からの電圧印加によって変形されることにより、微粒子含有インクが、インク吐出流路３を通じてインク吐出口４へ向かって押出され、インク吐出口４から吐出されることになる。
【００１７】
インクジェット方式により微粒子含有インクを吐出する方法は、高精細な塗工ができるという利点を有するが、経時でインクジェットヘッド内の内部流路が閉塞されてしまうという問題点があった。特に微粒子含有インクが通液する内部流路に、インク吐出口よりも小さい口径のフィルターを有するインクジェットヘッドにおいては、上記フィルターが微粒子により閉塞されてしまうため、長時間安定して吐出をすることができないという問題があった。
【００１８】
本発明によれば、微粒子含有インクを吐出するインク吐出口の口径が最小となるように微粒子含有インクが通液する内部流路が形成されていることにより、上記内部流路が微粒子含有インク中の微粒子により閉塞されることを抑制できるため、長時間安定して微粒子含有インクを吐出できる。
【００１９】
以下、本発明の微粒子含有インク用インクジェットヘッドについて詳細に説明する。
【００２０】
１．インク吐出口
本発明における上記インク吐出口の口径は、上記内部流路の口径よりも小さくなるように形成されていれば特に限定されず、本発明のインクジェットヘッドの用途や、本発明のインクジェットヘッドを用いて吐出する微粒子含有インクの組成等に応じて任意に決定すればよい。
なかでも、本発明においては上記インク吐出口の口径が、本発明のインクジェットヘッドを用いて吐出する微粒子含有インクに含まれる微粒子の平均粒径の２．５倍〜１００倍の範囲内が好ましく、なかでも３倍〜３０倍の範囲内が好ましい。インク吐出口の口径が上記範囲内であることにより、内部流路にフィルター等の異物除去手段を有さなくても、インク吐出口が閉塞されることを抑制できるからである。本発明におけるインク吐出口の口径が上記範囲よりも狭いと、インク吐出口が微粒子によって閉塞し易くなる場合があり、また、上記範囲よりも広いと本発明のインクジェットヘッドを用いて高精細な塗工を行うことが困難となる可能性がある。
なお、本発明のインクジェットヘッドが同一口径の複数のインク吐出口を有する場合、本発明におけるインク吐出口の口径は、個々のインク吐出口の口径を指し、また、異なる口径の複数のインク吐出口を有する場合は、最小のインク吐出口の口径を指すものとする。
【００２１】
本発明における上記インク吐出口の具体的な口径としては１μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましく、なかでも１５μｍ〜４０μｍの範囲内が好ましい。
【００２２】
本発明に用いられるインクジェットヘッドが有するインク吐出口の数は１つであっても良く、または、複数であっても良いが、本発明においては複数のインク吐出口を有することが好ましい。複数のインク吐出口を有することにより、同時に複数箇所への微粒子含有インクを吐出することが可能となるからである。また、本発明のインクジェットヘッドが複数のインク吐出口を有する場合、上記それぞれの口径は同一であっても良く、または、異なっていても良い。
【００２３】
２．内部流路
本発明のインクジェットヘッドにおける上記内部流路の態様は、所望の精度で一定量の微粒子含有インクを吐出できる態様であれば特に限定されない。なかでも本発明においては上記内部流路として、インクジェットヘッド内部へ微粒子含有インクを供給するインク供給流路と、上記インク供給流路と連結して形成され、上記インク供給流路を通じてインクジェットヘッド内部に供給された微粒子含有インクを一時的に収納するマニホールド部と、上記マニホールド部と上記インク吐出口とを連結するように形成され、上記マニホールド部に収納された微粒子含有インクを上記インク吐出口へ通液するインク吐出流路とを有することが好ましい。上記インク供給流路、マニホールド部、および、インク吐出流路を有することにより、例えば、本発明のインクジェットヘッドが複数のインク吐出口を有する場合に、複数のインク吐出口から均一な量の微粒子含有インクを吐出することが容易になるからである。
【００２４】
また、本発明のインクジェットヘッドは、上記内部流路としてインクジェットヘッド内からインクジェットヘッド外へ微粒子含有インクを通液するインク戻り流路を有することが好ましい。このようなインク戻り流路を有することにより、インクジェットヘッド内へ供給される微粒子含有インクの量と、インクジェットヘッド外へ吐出される微粒子含有インクの量とを常に一定のバランスに保つことができるため、本発明のインクジェットヘッドを用いて吐出される微粒子含有インクの吐出量が変動することを防止することができるからである。
【００２５】
上記、インク供給流路、マニホールド部、インク吐出流路、および、インク戻り流路の具体的態様としては、口径が上記インク吐出口の口径よりも大きければ特に限定されるものではなく、本発明のインクジェットヘッドの用途等に応じて適宜決定すればよい。
【００２６】
さらに、本発明のインクジェットヘッドは、上記内部流路の少なくとも一部が撥液化処理されていることが好ましい。上記内部流路が撥液化処理されていることにより、当該撥液化処理された部位に微粒子が付着することを防止できるため、本発明のインクジェットヘッドの内部流路が閉塞されることをさらに抑制できるからである。
【００２７】
本発明のインクジェットヘッドが上記内部流路として、上記インク供給流路、マニホールド部、インク吐出流路とを有する場合は、上記インク吐出流路、および、上記マニホールド部の少なくとも一方が撥液化処理されていることが好ましく、上記吐出流路および上記マニホールド部の両方が撥液化処理されていることがさらに好ましい。上記吐出流路は上記内部流路のなかでも比較的口径が小さいため、微粒子により閉塞され易い。したがって、上記吐出流路が撥液化処理されていることにより効果的に内部流路が閉塞されることを抑制できるからである。
また、上記マニホールド部は、上記内部流路のなかでも比較的容積が大きいことから、微粒子含有インクの滞留時間が長くなるため微粒子が付着しやすい。したがって、上記マニホールド部が撥液化処理されていることにより、インクジェットヘッドが閉塞されることをさらに抑制できるからである。
【００２８】
本発明のインクジェットヘッドは、上記内部流路のすべてが撥液化処理されていることが最も好ましい。インクジェットヘッド内で微粒子含有インクが接液する内部流路のすべてが撥水化処理されていることにより、インクジェットヘッドの閉塞抑制効果を最も発現できるからである。
【００２９】
本発明に用いられる上記撥液化処理としては、本発明のインクジェットヘッドを用いて吐出する微粒子含有インクの組成等に応じて任意に決定すればよい。なかでも本発明においては、フッ素樹脂コーティングや、フッ素樹脂を用いてインクジェットヘッドの任意の箇所を作成する方法が好適に用いられる。
【００３０】
３．インクジェットヘッド
本発明のインクジェットヘッドには、通常、微粒子含有インクを上記吐出口から押出す加圧装置が用いられる。このような加圧装置としては、一定量の微粒子含有インクを吐出できるものであれば特に限定されないが、本発明においてはピエゾ素子が好適に用いられる。
【００３１】
本発明に用いられるピエゾ素子としては、外部電圧の印加に伴う変形により吐出流路の容積を低下させて、微粒子含有インクをインク吐出口から吐出する機能を有するものであれば特に限定されず、一般的にインクジェットヘッドに用いられる圧電素子を用いることができる。本発明においてはこのようなピエゾ素子を上記インク吐出流路の一部として形成する態様が好適に用いられる。
【００３２】
また、本発明のインクジェットヘッドは、上記内部流路にフィルターを有さないことが好ましい。フィルターを有さないことにより、微粒子含有インク中に含まれる微粒子によってフィルターが目詰まりすることによって、上記内部流路が閉塞されることを防止できるからである。
なお、本発明において「フィルターを有さない」とは、内部流路にインク吐出口の口径よりも小さい口径を有するフィルターを有さないことのみを意味するものではなく、インク吐出口の口径よりも大きい口径を有するフィルターをも有さないということを意味するものである。
【００３３】
４．用途
本発明のインクジェットヘッドは、任意の溶媒中に微粒子が含まれる微粒子含有インクを塗工するインクジェット装置に用いられるものである。なかでも、本発明のインクジェットヘッドは、粒径がインク吐出口の０．０１倍〜０．４倍の範囲内、特に０．０３倍〜０．３倍の範囲の微粒子を含有する微粒子含有インクを吐出するインクジェット装置に好適に用いられる。微粒子の粒径が上記範囲内であることにより、内部流路にフィルター等を有していなくても、微粒子により内部流路やインク吐出口が閉塞されることを抑制できるからである。より具体的には、０．１μｍ〜１０μｍの範囲内、特に１μｍ〜８μｍの範囲内の微粒子を含有する微粒子含有インクを吐出するインクジェット装置に好適に用いられる。
【００３４】
また、本発明のインクジェットヘッドは、液晶表示装置に用いられるカラーフィルタのビーズスペーサを形成するインクジェット装置に用いられることが好ましい。このような用途に用いられる場合、微粒子含有インクに含まれる微粒子としては、一般的にカラーフィルタのビーズスペーサーとして用いられるビーズが用いられる。
【００３５】
上記ビーズとしては、ガラス、シリカ、金属酸化物（ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3）などの無機化合物の多孔質体や非多孔質体、中空体等や、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリル、ナイロン、シリコーン樹脂などのプラスチック類等を用いることができる。またこのようなビーズの表面は、ビーズ組成物層中に含有される樹脂との接着性を良好なものとするため、表面処理が施されたもの等であってもよい。
【００３６】
上記ビーズの形状は球状であることが好ましい。またビーズの粒径は１．０μｍ〜８．０μｍ程度、中でも２．５μｍ〜５．５μｍ程度であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明の微粒子含有インク用インクジェット装置に用いられる微粒子含有インクには、樹脂が含まれていても良い。このような樹脂としては、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。
【００３８】
また、本発明のインクジェットヘッドを用いるインクジェット装置には、インクジェットヘッドへ微粒子含有インクを給液する給液系に、インク吐出口の口径よりも小さい口径を有する直前フィルターを設けても良い。このような上記給液系にこのような直前フィルターを設けることにより、本発明のインクジェットヘッドの内部流路が閉塞されることをより効果的に防止できるからである。上記直前フィルターの設置位置はインクジェットヘッドにより近い位置に設置することが好ましい。また、上記直前フィルターの口径としては、微粒子含有インク中に含まれる微粒子の粒径の２．５倍〜１００倍の範囲内、なかでも３倍〜１０倍の範囲内のものであることが好ましい。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４０】
以下、実施例を示すことにより、本発明についてさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００４１】
本発明のインクジェットヘッドの構造について微粒子含有インクの送液経路順に説明する。供給タンクから加圧によりチューブを介して、微粒子含有インクをインクジェットヘッド内に送液するインク供給流路（口径４ｍｍ）を通じてインクジェットヘッド内に供給する。供給された微粒子含有インクは、上記インク供給流路に連結して形成されたマニホールド部（口径２．５×４ｍｍ）に一時的に収納される。上記マニホールド部の下部には２０００×５００μｍ角の複数に分割されたインク吐出流路があり、上記インクと吐出流路は口径１００μｍのインク吐出口と連結されている。また、上記インク吐出流路中に微粒子含有インクに圧力を伝えるピエゾ素子が設けられている。ピエゾ素子が設けられているインク吐出流路の口径は、０．７×０．１ｍｍである。上記マニホールド部に収納された微粒子含有インクは、上記ピエゾ素子によりインク吐出流路に押出され、インク吐出口から吐出される。
なお、ピエゾ素子が設けられていないインク吐出流路の口径は１００μｍとなっている。さらに、上記供給タンク間に上記インク吐出口より小さく、ビーズ粒径の３倍以上となる２５μｍ径のフィルターを設置する。
【００４２】
上記インクジェットヘッドを用いて下記組成を有する微粒子含有インクを吐出したところ、再凝集したビーズや異物によるヘッド内流路での詰りが生じなかった。
【００４３】
＜微粒子含有インクの組成＞
ビーズ      ：積水化学製ミクロパール粒径４μｍ                １．０質量％
熱硬化型樹脂：アクリル樹脂（グリシジルメタクリレート）      ２０．０質量％
溶媒        ：ブチルカルビトールアセテート                  ７９．０質量％
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの一例を示す概略図である。
【図２】従来のカラーフィルタを説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  …インク供給流路
２  …マニホールド部
３  …吐出流路
４  …インク吐出口
５  …インク戻り流露
６  …ピエゾ素子
【図１】
2007090281.tif 000003
【図２】
2007090281.tif 000004