(57)【要約】【課題】ノズル塗布工程において、ミストの発生しない塗布を実現し、品質の向上及び安定吐出を実現することができる、インクジェット装置を提供すること。【解決手段】ノズル１１ｄから吐出されるインク液滴１１ｅを基板に塗布前に事前に吐出するときに、表面を親水性の膜で処理された板材に吐出することにより、ミストを発生させず、安定した塗布を実現することができる。具体的には、板材はインクに対して耐溶剤性を有する樹脂材料からなっているものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを有するインクジェットヘッドと、塗布基板を載置するステージと、前記ステージに隣接して設けられるインク受けユニットと、を有するインクジェット装置において、
前記インク受けユニットは、前記ノズルから吐出するインクに対して耐溶剤性を有する樹脂材料からなり、前記樹脂材料の被インク塗布側表面は、前記インクに対して親液性を有する親液膜で覆われていること、
を特徴とするインクジェット装置。
【請求項２】
前記樹脂材料はフッ素樹脂である、請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記樹脂材料は多孔質である、請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記親液膜は金属酸化膜である、請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記金属酸化膜は、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2である、請求項４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し、例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルに対し、発光層などのインク液滴を塗布する工程に係るインクジェット装置に関するものである。とりわけ、該インクジェット装置の安定化吐出に関する予備吐出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット装置は、ノズルからインクを吐出することで、対象物にインクを塗布する。インクジェット装置は、塗布工程において、単位時間当たりに滴下しようとする液滴数に応じた周波数で、インクジェットヘッド内の圧電素子（振動板）を振動させることで、インクジェットヘッド内のインクをノズル先端から吐出させる。この塗布工程における吐出周波数としては、例えば有機ＥＬパネルの発光層を形成する場合、３０ｋＨｚ以上の高い周波数が求められる。
【０００３】
ところで、ノズルからのインクの吐出を停止してから（つまり、塗布工程を終了してから）、時間が経過するにつれてインクが乾燥していくので、ノズル近傍でのインクの粘度が高くなっていく。具体的には、外気に近いノズルの先端ほど、粘度が高くなる。  インクの粘度が高くなった場合に、塗布工程で行うような高い周波数で圧電素子を振動させると、インクを安定して吐出することが困難となる。
【０００４】
そこで従来、例えば特許文献１に記載されている技術では、塗布工程を開始する前に、粘度が高くなったインクを吐出して捨てる、ノズル回復工程（予備吐出動作）を行うことが提案されている。これにより、ノズル回復工程を行うことにより、続く塗布工程において、高い周波数でも安定して吐出動作を行うことができるようになるとされる。
【０００５】
予備吐出では、吐出されたインクは対象物に塗布するのではなく、インクを受けるオイルパン上に吐出する。インクを受けるオイルパン上には、通常、ヘッドを傷つけないように、樹脂のスポンジ状のものが用いられる。しかし、有機ＥＬ用のインクは、シクロヘキシルベンゼンやアニソールのような樹脂を腐食する有機溶剤を用いられることが多いため、耐溶剤性のあるフッ素系の樹脂が用いられるのが一般的である。
【０００６】
インクジェットヘッドとインクを受けるオイルパンの間の領域には、予備吐出したインクがフッ素系の樹脂に到達した後、跳ね返りにより空間に浮遊するインクが存在する。そのため、その浮遊するインクがミストとなり、実基板にインクを塗布するときに、浮遊インクも基板上に到達し、混色などの現象を引き起こすことがある。その対策として、特許文献２では、フラッシングユニットがワークより低い位置にすることにより、ミストを防止する技術が提案されている。
【０００７】
図３に上述の従来の液滴吐出装置の例を示す。
【０００８】
図３において、１１１はＸ軸テーブル、１１２はセットテーブル、１１３は基板、１１３Ａは基板上面、１１４はＺ軸テーブル、１１５は機能液吐出ヘッド、１１６はノズル面、１１７はフラッシングユニット、１１７Ａはフラッシング上面、１１８はエアー吸引口、１１９はミストである。
【０００９】
図３を用いて動作を説明する。図３（ａ）は、機能吐出ヘッド１１５の高さ位置を微調整する動作を示す。
【００１０】
セットテーブル１１２の往動に先立って、Ｚ軸テーブル１１４により、機能液滴吐出ヘッド１１５のノズル面１１６が基板上面１１８Ａより低い位置（フラッシング上面１１７Ａよりは高い位置）となるように、機能液滴吐出ヘッド１１５の高さ位置を微調整する。図３（ｂ）は捨て吐出の動作を示すものである。Ｘ軸テーブル１１１により、セットテーブル１１２を往動させると、セットテーブル１１２の往動方向前方に配設されたフラッシングユニット１１７が機能液滴吐出ヘッド１１５に臨む。次に、機能液滴吐出ヘッド１１５を駆動して、フラッシングユニット１１７に対して捨て吐出を行う。
【００１１】
図３（ｃ）は、基板１１３への描画動作を示す。捨て吐出後、セットテーブル１１２を往動させると共に、機能液滴吐出ヘッド１１５を所定のワークギャップとなるように上昇させ、描画動作を行う。従来の方法では、機能液滴吐出ヘッド１１５のノズル面１１６が基板上面１１３Ａよりも低い位置で捨て吐出を行うことで、捨て吐出によりミスト１１９が発生してもミスト１１９が上昇しない限り基板Ｗに付着することがないことが記載されている。また、浮遊したミスト１１９はエアー吸引口１１８で吸引することによりミスト１１９を排除することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６０−１５４０７５号公報
【特許文献２】特開２００８−０８０２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献２には、ミスト対策として、フラッシングユニット１１７が基板１１３より低い位置にし、ミスト１１９を吸引することによりミストを防止する技術が記載されている。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、ミスト１１９を減少させる効果はあるが、浮遊しているミスト１１９を完全には吸引しきれないという問題を生じることになる。
【００１４】
また、同様に低い位置にフラッシングユニットを設置しても、基板１１３上に到達するミスト１１９は少なくなるが、やはり浮遊し基板１１３上に到達する。ミスト１１９が発生する原因は、初期吐出時によるミスト１１９とフラッシングユニット１１７上に吐出されたインクが、フラッシングユニット面で跳ね返り、その跳ね返りのインクが浮遊し、ミスト１１９となる場合である。そのため、基板１１３を塗布したときに、浮遊したミスト１１９も基板１１３上に到達着弾する。
【００１５】
結果として、インクの混色が発生し、点灯したときにＲＧＢの高精細な点灯ではなく、混色により所望の色にならず白色となる場合が生じる。また、同文献には、ミストを吸引するエアー吸引口を設けることが記載されているが、吸引することによりノズル面１１６が乾燥し、逆に不吐出の原因ともなる。実際、吸引を行うことにより、ノズル面１１６が乾燥し、液滴の不吐出ノズルが増加することが実験で確かめられている。
【００１６】
本発明は、上記かかる点を課題を解決するものであり、ミストの発生が少ないインクジェット装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のインクジェット装置は、インクジェットヘッドとステージとステージに隣接するインク受けとを有し、インク受けは、インクジェットヘッドに用いられるインクに対し耐溶剤性の有る樹脂材料からなり前記樹脂材料の表面は、前記インクジェットヘッドに用いられるインクに対して親液性の膜で覆われていることを特徴とするものである。その結果、本発明のインクジェット装置は、ミストの発生を抑制でき、安定したインク塗布を行うことを可能とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、事前吐出したインクの跳ね返りによるインクのミスト発生を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るインクジェット装置の主要構成を示す図
【図２】板材の表面が親水性の場合と親水性でない場合のインク液滴が着弾したときの状態を示す図
【図３】従来の液滴吐出装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態では、本発明のインクジェット装置を、有機ＥＬパネルの発光層の塗布工程に用いられるインクジェット装置に適用する場合について説明するが、ノズルからインクを吐出するインクジェット装置に広く適用できるものである。
【００２１】
例えば、プリンタの記録工程に用いられるインクジェット装置等にも適用できる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
１．主要部構成：
図１に、本発明のインクジェット装置の主要部の構成を示す。
【００２４】
インクジェット装置１０は、インクジェットヘッド１１と、インクジェットヘッド１１に駆動電圧を供給することによりインク液滴１１ｅの吐出動作を制御する制御部（図示せず）と、塗布基板１２を載置するステージ１３と、インクジェットヘッド１１から吐出されたインクを受けるインク受けユニット１４を有する。
【００２５】
インク受けユニット１４には、樹脂材料からなる板材１５が設置されている。板材１５の樹脂材料は、耐溶剤性のあるフッ素樹脂からなる。たとえば、フッ素樹脂の材料として、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）が用いられる。また、樹脂材料からなる板材１５の表面は、表面処理膜１６で覆われている、表面処理膜１６の材質は、親水性である金属酸化膜ＴｉО2（酸化チタン）からなる。ＴｉО2の水接触角は約２０度である。
【００２６】
金属酸化膜の成膜方法として、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法やプラズマ溶射法などがある。ステージ１３とインク受けユニット１４は、連結されている。インク受けユニット１４にはインクを廃棄除外する排気口（図示せず）が設置されている。インクジェットヘッド１１と板材１５の間の間隔は、インクジェットヘッド１１が板材１５に接触しないように１０ｍｍに保たれている。
【００２７】
インクジェットヘッド１１は、内部空間に、圧電素子（ピエゾ素子）１１ａを有する。圧電素子１１ａの下側には、インク１１ｃが充填される圧力室１１ｂが形成されている。圧力室１１ｂは、ノズル１１ｄを介して外部に連通されている。これにより、圧電素子１１ａが上下に振動されると、これによって生じる圧力によって圧力室１１ｂ内のインク１１ｃがノズル１１ｄから外部に吐出される。なお、圧力室１１ｂ内には、図示しないインク補給部を介して、吐出された量のインクが補給されるようになっている。
【００２８】
２．動作及び効果：
次に、本実施の形態によるインク装置の動作及び効果について説明する。
【００２９】
インクジェット装置１０は、塗布工程を終了してから時間が経過するにつれて、ノズル１１ｄ内及び圧力室１１ｂ内のインク粘度が高くなる。一般には、ノズル１１ｄの先端ほど、粘度が高くなる。そのため、塗布工程終了後の再塗布における最初の吐出では、吐出されたインクは、吐出角度が大きくなったり、或いは、吐出しなかったりする場合がある。すなわち、数滴吐出する動作を行ってはじめて安定吐出が可能となる。
【００３０】
そこで、インクジェット装置１０は、塗布工程を停止した後に、次に塗布するときは、事前に吐出を行い再び塗布工程に移る。以下、具体的に説明する。
【００３１】
先ず、塗布基板１２に塗布する前に、事前にインクジェットヘッド１１からダミー吐出をインク受けユニット１４に吐出する。その後、ステージ１３を移動させながら塗布基板１２上にインクを塗布していく。事前にインクジェットヘッド１１からダミー吐出をインク受けユニット１４に吐出したとき、板材１５の表面は、ＴｉО2で覆われているため親液となり、板材１５に吐出したインクは板材１５上で跳ね返ることなく板材１５表面上に吸着することになる。
【００３２】
図２に板材１５に表面が親水性でない場合（図２（ａ））と、親水性の場合（図２（ｂ））とのインク液滴１１ｅが着弾したときの状態を示す。
【００３３】
図２（ａ）のように板材１５の表面が親水性でない場合は、着弾後跳ね返りが発生するが、（図２（ｂ））のように親水性の場合、着弾後基板に吸着し、濡れ広がるため跳ね返りが発生しない。その結果、板材１５上部の空間にはミストの発生がないため、ステージ１３が移動しながら塗布基板１２にインクを塗布するときにも、塗布基板１２にミストが着弾することがない。
【００３４】
また、フッ素樹脂を使用することにより、インクの溶媒により膨潤が起こらないので、インクジェットヘッド１１と板材１５の隙間を小さくしても使用中に接触することがないという効果もある。また、板材１５の材質としてセラミックを採用した場合に比べて、粉塵の発生が少ない。また、板材１５として布を使用した場合に比べて、繊維クズの発生が少ない。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、インクジェットヘッド１１のノズル１１ｄから吐出されるインク液滴１１ｅが事前吐出によって吐出しても、ミストの発生が少なく混色のない塗布基板１２への塗布を実現することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、インク塗布工程において、事前に吐出するインク受けユニット上の板材に気孔を有する樹脂材料を用いる。これにより、よりインクの跳ね返りを防止することができる。
【００３７】
１．主要部構成：
本実施の形態は、実施の形態１の図１と主要部の構成は同じである。図１と異なる点は、板材１５の樹脂材料が気孔を有することである。
【００３８】
２．動作及び効果：
先ず、塗布基板１２に塗布する前に、事前にインクジェットヘッド１１からダミー吐出をインク受けユニット１４に吐出する。その後、ステージ１３を移動させながら塗布基板１２上にインクを塗布していく。
【００３９】
事前にインクジェットヘッド１１からダミー吐出をインク受けユニット１４に吐出したとき、板材１５の表面は、ＴｉО2で覆われているため親水性となり、板材１５に吐出したインクは板材１５上で跳ね返ることが少ない。すなわち、板材１５には気孔があるため、気孔がない板材より剛性が低くなり、跳ね返り少なくなる。
【００４０】
また、板材１５の樹脂材料は、気孔を有するため板材１５に吸着したインクは、気孔内に浸透していくことになる。インクが浸透していくことにより、インクは板材１５の上に盛り上がらないので、インクジェットヘッドを同じ位置で打ち続けることが可能となる。
【００４１】
その結果、板材１５上部の空間にはミストの発生が少ないため、ステージ１３が移動しながら塗布基板１２にインクを塗布するときにも塗布基板１２にミストが着弾することがない。
【００４２】
以上の説明のように、本実施の形態によれば、インクジェットヘッド１１のノズル１１ｄから吐出されるインク液滴１１ｅが事前吐出によって吐出しても、ミストの発生がなく混色のない塗布基板１２への塗布を実現することができる。
【００４３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、インク塗布工程において、事前に吐出するインク受けユニット上の板材である樹脂材料の表面を、金属酸化膜であるＳｉＯ2（シリカ）で処理した板材を用いる。これによりインクの跳ね返りを防止することができる。
【００４４】
１．主要部構成：
本実施の形態は、実施の形態１の図１と主要部の構成は同じである。実施の形態１との相違点は、板材１５の樹脂材料の表面処理膜１６がＴｉО2ではなく、金属酸化膜であるＳｉＯ2であることである。
【００４５】
なお、ＳｉＯ2の水接触角は、約３０度となり、ＴｉО2の２０度より若干、劣るが、同様の効果を有する。また、ＴｉО2に比べてＳｉＯ2は、低価格であり、コストメリットもある。
【００４６】
２．動作及び効果：
上述の実施の形態１及び２との違いを以下に説明する。
【００４７】
本実施の形態のインクジェット装置は、事前にインクジェットヘッド１１からダミー吐出をインク受けユニット１４に吐出したとき、板材１５の表面が、ＳｉＯ2で覆われているため、親水性となり、板材１５に吐出したインクは板材１５上で跳ね返ることない。その結果、板材１５上部の空間にはミストの発生がないため、ステージ１３が移動しながら塗布基板１２にインクを塗布するときにも塗布基板１２にミストが着弾することがない。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、インクジェットヘッド１１のノズル１１ｄから吐出されるインク液滴１１ｅが事前吐出によって吐出しても、ミストの発生がなく
混色のない塗布基板１２への塗布を実現することができる。
【００４９】
（実施例）
実施の形態１において、表面処理膜１６としてフッ素樹脂からなる板材１５の表面をスパッタリング法により膜厚１μｍのＴｉＯ2膜を形成した。
【００５０】
フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥのスポンジを用いた。板材１５の厚さは１０ｍｍのものを用い、孔径は１〜１０μｍで、気孔率は約７０％のものを使用した。また、板材１５の皮膜面硬度は２５度で、密度は０．３ｇ／ｃｍ3である。また、インクジェットヘッド１１と板材１５間の距離を１０ｍｍとして、事前吐出し塗布基板１２に塗布してミストの付着確認を行った。
【００５１】
条件は、吐出周波数は３０ｋＨｚで３秒吐出した。インクの吐出速度は、飛翔観測装置にて測定し、７〜９ｍ／ｓであった。ミストの基板への着弾状態の観察は、光学顕微鏡を用い、対物レンズとモニタ倍率含め１００倍で測定した。測定領域は、１．７ｍｍ×１．３ｍｍで評価した。測定領域１．７ｍｍ×１．３ｍｍの領域を１０ｍｍピッチで４０箇所の測定位置を決めて個数を測定した。
【００５２】
ミストの個数は、直径が１０μｍ以上の個数を数えた。表面処理膜１６がない場合は、塗布基板１２上にミストの付着が領域測定領域１．７ｍｍ×１．３ｍｍ内で平均８個に対して、表面処理膜１６を形成することにより、ミストの付着の発生を平均２個以下に抑えることができた。
【００５３】
実施の形態２において、板材１５として、気孔率７０％を超えた場合、表面処理膜１６を処理しなくても、ミスト防止する効果があることがわかった。すなわち、板材１５の樹脂材料として気孔有し、表面処理膜１６として親水性の膜を形成することにより、よりミストを防止する効果があることがわかる。
【００５４】
（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、本発明は上記１乃至３の実施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。
【００５５】
例えば、本実施の形態１乃至３における表面処理膜１６は、ＴｉＯ2膜、ＳｉＯ2膜に限定されることなく、インクの溶媒に対して親液性であれば同様の効果を得ることができる。また、フッ素樹脂の材料として、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）としたが、ＰＦＡ（４フッ化エチレンペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体）ＰＶＤＦ（ポロビニリデンフロライド）などフッ素樹脂材料であれば、同様の効果がある。
【００５６】
また、本実施の形態１乃至３において、インク受けユニット１４とステージ１３は連結した構成であるが、連結せず別々に分離していても問題はない。また、本実施の形態１乃至３において、インクジェットヘッド１１と板材１５の間の間隔を１０ｍｍとしたが、インクジェットヘッド１１が板材１５に接触しない程度であれば、できるだけ間隔が狭い方がミストの発生は少ないが、特に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のインクジェット装置は、ミストの発生を抑え混色のない塗布を実現できるといった効果を有し、有機ＥＬパネルの発光層などの塗布工程に用いられるインクジェット装置や、プリンタの記録工程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】
【００５８】
１０    インクジェット装置
１１    インクジェットヘッド
１１ａ  圧電素子
１１ｂ  圧力室
１１ｃ  インク
１１ｄ  ノズル
１１ｅ  インク液滴
１２    塗布基板
１３    ステージ
１４    インク受けユニット
１５    板材
１６    表面処理膜
【図１】
2012218333.tif 000003
【図２】
2012218333.tif 000004
【図３】
2012218333.tif 000005