インクジェット塗布方法および装置
【課題】インクジェットを使用したインク塗布において、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる塗布方法および装置を提供する。
【解決手段】インク滴が吐出されるノズル１１と、ノズル１１に連通する圧力室１６と、圧力室１６内のインクに圧力変化を与える圧電素子１４とを含んで構成されるノズルヘッド１０と、ノズルヘッド１０にインクを圧送する圧送機構１７と、圧送圧力を制御する圧送制御部１８とを備えたインクジェット塗布装置を用いて、基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布する塗布方法であって、インク滴を吐出しない待機時間に、圧送制御部１８を用いてノズル液面を揺動させる圧力を印加するようにしたものであり、安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッド１０の交換時期を延ばすことができる。
【解決手段】インク滴が吐出されるノズル１１と、ノズル１１に連通する圧力室１６と、圧力室１６内のインクに圧力変化を与える圧電素子１４とを含んで構成されるノズルヘッド１０と、ノズルヘッド１０にインクを圧送する圧送機構１７と、圧送圧力を制御する圧送制御部１８とを備えたインクジェット塗布装置を用いて、基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布する塗布方法であって、インク滴を吐出しない待機時間に、圧送制御部１８を用いてノズル液面を揺動させる圧力を印加するようにしたものであり、安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッド１０の交換時期を延ばすことができる。
【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よって機能液を吐出塗布し、機能性素子を製造する際の塗布方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、機能素子として種々の発光素子が使用されているが、軽量、低消費電力、高画質かつ広視野角という特徴を持つ有機ＥＬ素子が注目されている。
【０００３】
図７に一般的な有機ＥＬ素子の断面構造を示す。有機ＥＬ素子は、基板１上に、陰極３３と陽極３２の間に、少なくとも発光材料を含む有機薄膜３０１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が挟持された構造であり、発光材料の種類により、低分子材料を用いる低分子型と高分子材料を用いる高分子型に大別される。
【０００４】
低分子型の場合は、主に真空蒸着法などのドライプロセスにより有機薄膜を形成し、高分子型の場合は、主に溶媒に溶解または分散させてからインクジェット法などのウェットプロセスにより有機薄膜を形成する。低分子型で使用される真空蒸着法は、大型の設備を必要とする高真空プロセスであるため、製造コストが高く、生産性が低いなどの問題を有していた。これに対し高分子型は、大気下でインクジェット法により成膜するため、前記低分子型と比較して、設備コストが安く、大画面化が可能という利点を有している。
【０００５】
一般に、インクジェット法では、高分子材料を溶媒へ溶解させた溶液をノズルから吐出させ、基板の所定の位置へ塗布し、溶媒を乾燥させることにより成膜される。
【０００６】
図７に示すように、有機ＥＬ素子のように、複数の種類の発光層３０１Ｒ，Ｇ，Ｂを有する場合、これらに対応する溶液が塗布時において混じり合わないように、バンク３１が設けられる。
【０００７】
図８に一般的な有機ＥＬディスプレイの平面構造を示す。映像を表示するため、陰極３３または陽極３２がピクセル状にパターニングされている。バンク３１は、このようにピクセル状のこともあるが、同色の発光層に対しては境界を設けないライン状の場合もある。バンク３１の幅およびピッチは５０〜１００μｍと微細であるので、インクジェットのような精密塗布技術が必要となる。
【０００８】
図９（ａ），（ｂ）は一般的なインクジェット塗布装置（または液滴吐出装置）要部の概略構成図と動作を示す図である。
【０００９】
このインクジェット装置は、架台２と、架台２の上に設置された基板搬送ステージ３と、基板搬送ステージ３に対向するノズルヘッドとからなり、ノズルヘッド１０は基板搬送ステージ３を跨ぐ門型のガントリー４に設置されている。
【００１０】
図１０はノズルヘッドの全体構造を示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１１】
ノズルヘッド１０は、インクを吐出するノズル１１と、ノズル１１に連通する圧力室１６と、圧力室１６の一部をなす圧電素子１４と、圧力室１６にインクを供給するマニホールド部１２と、マニホールド部１２にインクを供給するインク導入口１３とからなる。このインクジェット塗布装置は、圧電素子１４に電圧を加えて変形させ、圧力室１６の容積を小さくすることで、インクに圧力を加えてインクを吐出させている。
【００１２】
次に、インクジェット塗布装置の塗布動作について説明する。
【００１３】
基板搬送ステージ３は、図９の（ａ）から（ｂ）に示すように移動し、このとき、基板搬送ステージ３に載置された基板１に向けて、ノズルヘッド１０からインクが吐出され、基板１の塗布領域５にインクが塗布される。この塗布領域５は、有機ＥＬディスプレイの場合、実質的に映像を映す発光領域であるが、乾燥ムラ対策のダミー領域を含んでもよい。塗布領域５への塗布終了後、基板１を交換するまで、ノズルヘッド１０はインク液滴の吐出を停止して待機する。
【００１４】
このような有機ＥＬ素子製造用のインクジェット塗布装置においては、ノズル液面（またはメニスカス）において溶媒が乾燥しやすく、待機時の溶液の粘度上昇や乾燥固化によって、不吐出や飛行曲がりなどの吐出不良が発生するという問題があった。
【００１５】
この問題に対し、特許文献１には圧電素子を振動させてメニスカスを揺動する方法が開示されている。このようにメニスカスを揺動することによって圧力室内でインクを攪拌させ、メニスカス近傍の濃度が上昇することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平７−１３７２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記塗布方法では、圧電素子１４を常時駆動するため、圧電素子１４の寿命が短くなるという問題があり、圧電素子１４が劣化すると、駆動電圧を印加しても所望の変形ができなくなり、所望のインク量を吐出できなくなったり、変形のタイミングがずれたりすることになって、その結果、安定な塗布ができなくなるという問題があった。
【００１８】
また、圧電素子１４が劣化するとノズルヘッド１０を交換しなければならないが、ノズルヘッド１０は、微細加工技術によって作成されており、非常に高価であるほか、ノズルヘッド１０の交換、および、その後の精密な塗布を実現するための調整には、多大な時間を要するため、その期間装置の稼働率が低下するという問題もあった。
【００１９】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、長期にわたり安定な塗布が可能となる他、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができるインクジェット塗布方法および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】
【００２０】
上記目的を達成すべく、本発明に係るインクジェット塗布方法は、インク滴がノズルから吐出される方法であって、前記インク滴を前記ノズルから吐出しない待機時間に前記ノズルに形成された前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とする。
【００２１】
このインクジェット塗布方法によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルにインクを圧送する圧送機構の圧送圧力を制御する圧送制御部を用いて、前記インク滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを圧送する圧送機構と圧送圧力を制御する圧送制御部とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記圧送制御部がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２３】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【００２４】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルにインクを供給するインクタンクの高さを制御する機構を用いて、前記インク滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを供給するインクタンクとインクタンクの高さを制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記インクタンクの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２５】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、インクタンクの高さを制御することでノズルヘッドに係る圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価となり、かつ信頼性の高い製造が可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルの高さを制御する機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの高さを制御する機構とを備えたインクジェット装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記ノズルヘッドの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２７】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。また高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、ノズルヘッドの高さを制御することでノズルヘッドにかかる圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価となり、かつ信頼性の高い製造が可能となる。また、小型のインクジェット塗布装置などでは、インクタンクの高さを調整するより、ノズルヘッドの高さを調整する方が安価で信頼性が高い塗布が可能となる。
【００２８】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、インク滴が吐出されるノズルに連通する圧力室にインクを供給するためのマニホールドと、インクタンクとの間でインクを循環させる循環機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに、本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、圧力室にインクを供給するためのマニホールドとを含んで構成されるノズルヘッドと、マニホールドにインクを供給する供給口と、マニホールドからインクを排出する排出口と、インクタンクとマニホールドの間でインクを循環させる循環機構を備えたインクジェット塗布装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記インク循環機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２９】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。また高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに圧力室内で粘度が上昇したインクの一部が、循環しているインクと交換されるため粘度の増加を防止する効果が高く、より確実に不吐出や飛行曲がりを防止することができる。
【００３０】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルを覆うキャップを備え、前記キャップ内の圧力の変動を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、を含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルを覆うキャップと、前記キャップの内部圧力を制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記キャップ内の圧力制御機構が発生する圧力変動がノズル液面を揺動させるように構成したものである。
【００３１】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。また高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、ノズル内の圧力変動はないため、ノズル内の部材に経年疲労を及ぼすことがなく、信頼性の高い塗布を実現できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図２】本発明の各実施の形態におけるノズル液面揺動の説明図
【図３】本発明の実施の形態２におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図４】本発明の実施の形態３におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図５】本発明の実施の形態４におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図６】本発明の実施の形態５におけるインクジェット装置の概略図
【図７】一般的な有機ＥＬ素子の断面の概略図
【図８】一般的な有機ＥＬ素子の平面の概略図
【図９】一般的なインクジェット塗布装置要部の構成と動作説明図
【図１０】一般的なノズルヘッドの構成図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、ここでは、有機ＥＬディスプレイの発光領域に機能液として、発光材料を溶媒に溶かしたインクをインクジェットで塗布する方法および装置を例として説明するものとする。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態の説明にあたり、図７〜図１０に例示した有機ＥＬ素子、インクジェットで塗布装置、ノズルヘッド等が前提となるので、再度これらを参照しながら説明を進めるものとする。
【００３６】
まず、図７に示したように、本実施の形態の対象となる有機ＥＬ素子の構造は、基板１上の陰極３３および陽極３２との間に、少なくとも発光材料を含む有機薄膜３０１Ｒ（３０１Ｇ，３０１Ｂも同様）を挟持した構造であり、これら有機薄膜３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂは、高分子材料を溶媒へ溶解させた溶液をノズルから吐出させ、基板１の所定の位置へ塗布し、溶媒を乾燥させることにより成膜されたものである。
【００３７】
有機ＥＬの製造に使用されるインク材料は溶質として、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体，ポリアセチレンおよびその誘導体，ポリフェニレンおよびその誘導体，ポリパラフェニレンエチレンおよびその誘導体，ポリ３−ヘキシルチオフェンおよびその誘導体，ポリフルオレンおよびその誘導体などが含まれる。
【００３８】
また、溶媒として、トルエン，キシレン，テトラリン，アニソール等の芳香族系有機溶媒，ジオキサン等のエーテル系溶媒，イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒などが含まれる。
【００３９】
このときインクの濃度は０．１〜１０％で、インクの粘度は１〜３０ｍＰａ・ｓである。
【００４０】
有機ＥＬディスプレイのように、複数の種類の発光層３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂを有する場合、これらに対応する溶液が塗布時において混じり合わないようバンク３１が設けられる。
【００４１】
次に、図８に示した有機ＥＬディスプレイの平面構造から明らかなように、映像を表示するための陰極３３または陽極３２はピクセル状にパターニングされている。バンク３１は図のようにピクセル状のこともあるが、同色の発光層に対しては境界を設けないライン状の場合もある。バンクの幅およびピッチは、５０〜１００μｍと微細であるので、インクジェットのような精密塗布技術が必要となる。
【００４２】
この有機ＥＬディスプレイに溶液を塗布するには、図９に示すインクジェット塗布装置（または液滴吐出装置）が用いられ、架台２と、架台２上に設置された基板搬送ステージ３と、基板搬送ステージ３に対向するノズルヘッド１０とからなる。ノズルヘッド１０は基板搬送ステージを跨ぐ門型のガントリー４に設置されている。
【００４３】
このインクジェット塗布装置に装着されるノズルヘッドは図１０に示す構造であり、ノズルヘッド１０は、インクを吐出するノズル１１と、ノズル１１に連通する圧力室１６と、圧力室１６の一部をなす圧電素子１４と、圧力室１６にインクを供給するマニホールド部１２と、マニホールド部１２にインクを供給するインク導入口１３とからなる。
【００４４】
インクジェット塗布装置は、圧電素子１４に電圧を加え変形させ、圧力室１６の容積を小さくすることで、インクに圧力を加え、インクを吐出させている。
【００４５】
ノズルヘッドが有するノズルは、直径２０〜５０μｍ、１００〜５００μｍのピッチで１００〜１０００穴並んでいる。一般にノズルを塗布方向に対して傾けることで、バンクピッチに対応した塗布を実現している。
【００４６】
次に、このインクジェット装置の塗布動作について説明する。
【００４７】
基板搬送ステージ３は図９の（ａ）から（ｂ）に示すように移動する、このとき、基板搬送ステージ３上に載置された基板１に向けて、ノズルヘッド１０からインクが吐出され、基板１の塗布領域５にインクが塗布される。基板搬送ステージ３の速度は２０〜４００ｍｍ／ｓである。また、インクの吐出周波数は、１０００〜５００００Ｈｚである。
【００４８】
基板１の塗布領域５は、有機ＥＬディスプレイの場合、実質的に映像を映す発光領域であるが、乾燥ムラ対策のダミー領域を含んでもよい。塗布領域５への塗布終了後、基板１を交換するまで、ノズルヘッド１０はインク液滴の吐出を停止し待機する。この時間を待機時間と呼び、本実施の形態は、この待機時間中の動作に特徴がある。
【００４９】
以下、図１を参照して、本発明のインクジェット塗布方法および装置の実施の形態１を説明する。
【００５０】
実施の形態１におけるインクジェット塗布装置は、図１の概略図に示すごとく構成されている。図１における（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５１】
なお、下記の各実施の形態において、ノズルヘッド１０については図１０にて説明したものと同様であるので、同一部分については同一符号を付し、その説明は省略する。また、既に説明した部材と同一機能の部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態においては、図１０に示す構成に加えてノズルヘッド１０にインクを圧送する圧送機構１７と、圧送圧力を制御する圧送制御部１８とを備えている。なお、１９はインクタンクである。
【００５３】
圧送機構としては、ポンプやシリンダを使用することができ、インク滴を吐出しない待機時間に圧送制御部１８を用いてノズル液面を揺動させる圧力を印加する。印加する圧力は、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、振幅が１００〜１０００００Ｐａで、周期が０．０１〜１００ｓで印加する。
【００５４】
このとき、ノズル液面（メニスカス）４０の状態を図２に示す。圧力振幅が小さいときは、図２（ａ）に示すように、ノズル液面の揺動によるノズル内面４１とノズル液面４０の接触位置４２は移動しない。ところが、圧力振幅が大きいときは、図２（ｂ）に示すように、ノズル液面の揺動によりこの接触位置４２は移動する。
【００５５】
ここで、図２（ａ）に示すように、接触位置４２が移動しない場合、ノズル液面の揺動によって粘度が高くなったインクが攪拌されるので、待機後塗布を再開したときの吐出安定性を向上する効果はあるものの、接触位置４２が乾燥しやすくなるため、図２（ｂ）に示すように、ノズル液面の揺動が前記接触位置４２を移動させる圧力振幅で揺動させることが望ましい。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【００５７】
なお、前記ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図３を参照して本発明の実施の形態２におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図３は実施の形態２におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５９】
本実施の形態においては、図１０に示す構成に加えて、ノズルヘッド１０にインクを供給するインクタンク１９とインクタンクの高さを制御するタンク高さ制御機構５０とを備えている。タンク高さ制御機構５０としては、モータによる駆動機構や、空圧式エアシリンダによる駆動機構や、カムによる駆動機構などが使用できる。
【００６０】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間にインクタンク１９の高さを制御するタンク高さ制御機構５０を用いてノズル液面を揺動させる。インクタンク１９の高さは、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、高低差１０〜１００００ｍｍ、周期が０．０１〜１００ｓで変化させる。高低差が小さい場合は図２（ａ）のように、高低差が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。
【００６２】
また、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、インクタンク１９の高さを制御することによりノズルヘッド１０に加わる圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価で信頼性の高い製造が可能となる。
【００６３】
なお、ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００６４】
（実施の形態３）
図４を参照して本発明の実施の形態３におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図４は実施の形態３におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００６５】
本実施の形態においては、ノズルヘッド１０の高さを制御するヘッド高さ制御機構６０を備えている。ヘッド高さ制御機構６０としては、モータによる駆動機構、空圧式エアシリンダによる駆動機構、カムによる駆動機構などが使用できる。
【００６６】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間にノズルヘッド１０の高さを制御するヘッド高さ制御機構６０を用いてノズル液面を揺動させる。ノズル１１の高さは、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、高低差１０〜１００００ｍｍ、周期が０．０１〜１００ｓで変化させる。高低差が小さい場合は図２（ａ）のように、高低差が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【００６８】
さらに、ノズルヘッド１０の高さを制御することにより、ノズルヘッド１０に加わる圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価で信頼性の高い製造が可能となる。また、小型のインクジェット装置などでは、インクタンクの高さを調整するより、ノズルヘッドの高さを調整する方が安価で信頼性が高い塗布が可能となる。
【００６９】
なお、前記ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００７０】
（実施の形態４）
図５を参照して本発明の実施の形態４におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図５は実施の形態４におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００７１】
本実施の形態においては、マニホールド部１２にインクを供給する供給口７１と、マニホールド部１２からインクを排出する排出口７２と、インクタンク１９とマニホールド１２の間でインクを循環させる循環機構７３を備えている。インクタンク１９とマニホールド１２の間でインクを循環させる循環機構７３としては液送用のポンプが使用される。
【００７２】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間に循環機構７３が印加する圧力の変動を用いてノズル液面を揺動させる圧力を印加する。印加する圧力は、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、振幅が１００〜１０００００Ｐａで、周期が０．０１〜１００ｓで印加する。
【００７３】
圧力振幅が小さい場合は図２（ａ）のように、圧力振幅が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子１４を使用しないので、圧電素子１４の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッド１０の交換時期を延ばすことができる。
【００７５】
さらに、圧力室内で粘度が上昇したインクの一部が、循環しているインクと交換され、インクタンク１９で大量のインクによって希釈されるため、粘度の増加を防止する効果が高く、より確実に不吐出や飛行曲がりを防止することができる。
【００７６】
なお、ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００７７】
（実施の形態５）
図５を参照して本発明の実施の形態４におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図５は実施の形態４におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００７８】
本実施の形態においては、ノズルヘッド１０のノズル１１を覆うキャップ８１と、キャップ８１の内部圧力を制御する圧力制御機構８２とを備えている。キャップ８１の内部圧力を制御する圧力制御機構８２としては、ポンプやシリンダが使用できる。
【００７９】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間にキャップ８１の圧力制御機構８２を用いてノズル液面を揺動させる。キャップ８１内の圧力はインク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、振幅が１００〜１０００００Ｐａで、周期が０．０１〜１００ｓで変化するように制御する。圧力振幅が小さい場合は図２（ａ）のように、圧力振幅が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子１４を使用しないので、圧電素子１４の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッド１０の交換時期を延ばすことができる。
【００８１】
さらに、ノズル１１内の圧力変動はないため、ノズル１１内の部材に経年疲労を及ぼすことがなく、信頼性の高い塗布を実現できる。
【００８２】
なお、ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のインクジェット塗布方法および装置は、液滴吐出ヘッドを用いてデバイスを製造する製造方法および製造装置に広く適用可能であり、特に有機ＥＬの製造に有効である。
【符号の説明】
【００８４】
１０ ノズルヘッド
１１ ノズル
１２ マニホールド部
１４ 圧電素子
１６ 圧力室
１７ 圧送機構
１８ 圧送制御部
１９ インクタンク
５０ タンク高さ制御機構
６０ ヘッド高さ制御機構
７３ 循環機構
８２ 圧力制御機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット装置によって機能液を吐出塗布し、機能性素子を製造する際の塗布方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、機能素子として種々の発光素子が使用されているが、軽量、低消費電力、高画質かつ広視野角という特徴を持つ有機ＥＬ素子が注目されている。
【０００３】
図７に一般的な有機ＥＬ素子の断面構造を示す。有機ＥＬ素子は、基板１上に、陰極３３と陽極３２の間に、少なくとも発光材料を含む有機薄膜３０１（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が挟持された構造であり、発光材料の種類により、低分子材料を用いる低分子型と高分子材料を用いる高分子型に大別される。
【０００４】
低分子型の場合は、主に真空蒸着法などのドライプロセスにより有機薄膜を形成し、高分子型の場合は、主に溶媒に溶解または分散させてからインクジェット法などのウェットプロセスにより有機薄膜を形成する。低分子型で使用される真空蒸着法は、大型の設備を必要とする高真空プロセスであるため、製造コストが高く、生産性が低いなどの問題を有していた。これに対し高分子型は、大気下でインクジェット法により成膜するため、前記低分子型と比較して、設備コストが安く、大画面化が可能という利点を有している。
【０００５】
一般に、インクジェット法では、高分子材料を溶媒へ溶解させた溶液をノズルから吐出させ、基板の所定の位置へ塗布し、溶媒を乾燥させることにより成膜される。
【０００６】
図７に示すように、有機ＥＬ素子のように、複数の種類の発光層３０１Ｒ，Ｇ，Ｂを有する場合、これらに対応する溶液が塗布時において混じり合わないように、バンク３１が設けられる。
【０００７】
図８に一般的な有機ＥＬディスプレイの平面構造を示す。映像を表示するため、陰極３３または陽極３２がピクセル状にパターニングされている。バンク３１は、このようにピクセル状のこともあるが、同色の発光層に対しては境界を設けないライン状の場合もある。バンク３１の幅およびピッチは５０〜１００μｍと微細であるので、インクジェットのような精密塗布技術が必要となる。
【０００８】
図９（ａ），（ｂ）は一般的なインクジェット塗布装置（または液滴吐出装置）要部の概略構成図と動作を示す図である。
【０００９】
このインクジェット装置は、架台２と、架台２の上に設置された基板搬送ステージ３と、基板搬送ステージ３に対向するノズルヘッドとからなり、ノズルヘッド１０は基板搬送ステージ３を跨ぐ門型のガントリー４に設置されている。
【００１０】
図１０はノズルヘッドの全体構造を示す図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１１】
ノズルヘッド１０は、インクを吐出するノズル１１と、ノズル１１に連通する圧力室１６と、圧力室１６の一部をなす圧電素子１４と、圧力室１６にインクを供給するマニホールド部１２と、マニホールド部１２にインクを供給するインク導入口１３とからなる。このインクジェット塗布装置は、圧電素子１４に電圧を加えて変形させ、圧力室１６の容積を小さくすることで、インクに圧力を加えてインクを吐出させている。
【００１２】
次に、インクジェット塗布装置の塗布動作について説明する。
【００１３】
基板搬送ステージ３は、図９の（ａ）から（ｂ）に示すように移動し、このとき、基板搬送ステージ３に載置された基板１に向けて、ノズルヘッド１０からインクが吐出され、基板１の塗布領域５にインクが塗布される。この塗布領域５は、有機ＥＬディスプレイの場合、実質的に映像を映す発光領域であるが、乾燥ムラ対策のダミー領域を含んでもよい。塗布領域５への塗布終了後、基板１を交換するまで、ノズルヘッド１０はインク液滴の吐出を停止して待機する。
【００１４】
このような有機ＥＬ素子製造用のインクジェット塗布装置においては、ノズル液面（またはメニスカス）において溶媒が乾燥しやすく、待機時の溶液の粘度上昇や乾燥固化によって、不吐出や飛行曲がりなどの吐出不良が発生するという問題があった。
【００１５】
この問題に対し、特許文献１には圧電素子を振動させてメニスカスを揺動する方法が開示されている。このようにメニスカスを揺動することによって圧力室内でインクを攪拌させ、メニスカス近傍の濃度が上昇することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平７−１３７２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記塗布方法では、圧電素子１４を常時駆動するため、圧電素子１４の寿命が短くなるという問題があり、圧電素子１４が劣化すると、駆動電圧を印加しても所望の変形ができなくなり、所望のインク量を吐出できなくなったり、変形のタイミングがずれたりすることになって、その結果、安定な塗布ができなくなるという問題があった。
【００１８】
また、圧電素子１４が劣化するとノズルヘッド１０を交換しなければならないが、ノズルヘッド１０は、微細加工技術によって作成されており、非常に高価であるほか、ノズルヘッド１０の交換、および、その後の精密な塗布を実現するための調整には、多大な時間を要するため、その期間装置の稼働率が低下するという問題もあった。
【００１９】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、長期にわたり安定な塗布が可能となる他、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができるインクジェット塗布方法および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】
【００２０】
上記目的を達成すべく、本発明に係るインクジェット塗布方法は、インク滴がノズルから吐出される方法であって、前記インク滴を前記ノズルから吐出しない待機時間に前記ノズルに形成された前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とする。
【００２１】
このインクジェット塗布方法によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルにインクを圧送する圧送機構の圧送圧力を制御する圧送制御部を用いて、前記インク滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを圧送する圧送機構と圧送圧力を制御する圧送制御部とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記圧送制御部がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２３】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【００２４】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルにインクを供給するインクタンクの高さを制御する機構を用いて、前記インク滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを供給するインクタンクとインクタンクの高さを制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記インクタンクの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２５】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、インクタンクの高さを制御することでノズルヘッドに係る圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価となり、かつ信頼性の高い製造が可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルの高さを制御する機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの高さを制御する機構とを備えたインクジェット装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記ノズルヘッドの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２７】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。また高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、ノズルヘッドの高さを制御することでノズルヘッドにかかる圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価となり、かつ信頼性の高い製造が可能となる。また、小型のインクジェット塗布装置などでは、インクタンクの高さを調整するより、ノズルヘッドの高さを調整する方が安価で信頼性が高い塗布が可能となる。
【００２８】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、インク滴が吐出されるノズルに連通する圧力室にインクを供給するためのマニホールドと、インクタンクとの間でインクを循環させる循環機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに、本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、圧力室にインクを供給するためのマニホールドとを含んで構成されるノズルヘッドと、マニホールドにインクを供給する供給口と、マニホールドからインクを排出する排出口と、インクタンクとマニホールドの間でインクを循環させる循環機構を備えたインクジェット塗布装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記インク循環機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成したものである。
【００２９】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。また高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに圧力室内で粘度が上昇したインクの一部が、循環しているインクと交換されるため粘度の増加を防止する効果が高く、より確実に不吐出や飛行曲がりを防止することができる。
【００３０】
また、本発明に係るインクジェット塗布方法は、前記ノズルを覆うキャップを備え、前記キャップ内の圧力の変動を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させるようにした方法であり、さらに本発明に係るインクジェット塗布装置は、インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、を含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルを覆うキャップと、前記キャップの内部圧力を制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記キャップ内の圧力制御機構が発生する圧力変動がノズル液面を揺動させるように構成したものである。
【００３１】
このインクジェット塗布方法および装置によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。またその際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。また高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、ノズル内の圧力変動はないため、ノズル内の部材に経年疲労を及ぼすことがなく、信頼性の高い塗布を実現できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図２】本発明の各実施の形態におけるノズル液面揺動の説明図
【図３】本発明の実施の形態２におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図４】本発明の実施の形態３におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図５】本発明の実施の形態４におけるインクジェット塗布装置の概略図
【図６】本発明の実施の形態５におけるインクジェット装置の概略図
【図７】一般的な有機ＥＬ素子の断面の概略図
【図８】一般的な有機ＥＬ素子の平面の概略図
【図９】一般的なインクジェット塗布装置要部の構成と動作説明図
【図１０】一般的なノズルヘッドの構成図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、ここでは、有機ＥＬディスプレイの発光領域に機能液として、発光材料を溶媒に溶かしたインクをインクジェットで塗布する方法および装置を例として説明するものとする。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本実施の形態の説明にあたり、図７〜図１０に例示した有機ＥＬ素子、インクジェットで塗布装置、ノズルヘッド等が前提となるので、再度これらを参照しながら説明を進めるものとする。
【００３６】
まず、図７に示したように、本実施の形態の対象となる有機ＥＬ素子の構造は、基板１上の陰極３３および陽極３２との間に、少なくとも発光材料を含む有機薄膜３０１Ｒ（３０１Ｇ，３０１Ｂも同様）を挟持した構造であり、これら有機薄膜３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂは、高分子材料を溶媒へ溶解させた溶液をノズルから吐出させ、基板１の所定の位置へ塗布し、溶媒を乾燥させることにより成膜されたものである。
【００３７】
有機ＥＬの製造に使用されるインク材料は溶質として、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体，ポリアセチレンおよびその誘導体，ポリフェニレンおよびその誘導体，ポリパラフェニレンエチレンおよびその誘導体，ポリ３−ヘキシルチオフェンおよびその誘導体，ポリフルオレンおよびその誘導体などが含まれる。
【００３８】
また、溶媒として、トルエン，キシレン，テトラリン，アニソール等の芳香族系有機溶媒，ジオキサン等のエーテル系溶媒，イソプロピルアルコール等のアルコール系溶媒などが含まれる。
【００３９】
このときインクの濃度は０．１〜１０％で、インクの粘度は１〜３０ｍＰａ・ｓである。
【００４０】
有機ＥＬディスプレイのように、複数の種類の発光層３０１Ｒ，３０１Ｇ，３０１Ｂを有する場合、これらに対応する溶液が塗布時において混じり合わないようバンク３１が設けられる。
【００４１】
次に、図８に示した有機ＥＬディスプレイの平面構造から明らかなように、映像を表示するための陰極３３または陽極３２はピクセル状にパターニングされている。バンク３１は図のようにピクセル状のこともあるが、同色の発光層に対しては境界を設けないライン状の場合もある。バンクの幅およびピッチは、５０〜１００μｍと微細であるので、インクジェットのような精密塗布技術が必要となる。
【００４２】
この有機ＥＬディスプレイに溶液を塗布するには、図９に示すインクジェット塗布装置（または液滴吐出装置）が用いられ、架台２と、架台２上に設置された基板搬送ステージ３と、基板搬送ステージ３に対向するノズルヘッド１０とからなる。ノズルヘッド１０は基板搬送ステージを跨ぐ門型のガントリー４に設置されている。
【００４３】
このインクジェット塗布装置に装着されるノズルヘッドは図１０に示す構造であり、ノズルヘッド１０は、インクを吐出するノズル１１と、ノズル１１に連通する圧力室１６と、圧力室１６の一部をなす圧電素子１４と、圧力室１６にインクを供給するマニホールド部１２と、マニホールド部１２にインクを供給するインク導入口１３とからなる。
【００４４】
インクジェット塗布装置は、圧電素子１４に電圧を加え変形させ、圧力室１６の容積を小さくすることで、インクに圧力を加え、インクを吐出させている。
【００４５】
ノズルヘッドが有するノズルは、直径２０〜５０μｍ、１００〜５００μｍのピッチで１００〜１０００穴並んでいる。一般にノズルを塗布方向に対して傾けることで、バンクピッチに対応した塗布を実現している。
【００４６】
次に、このインクジェット装置の塗布動作について説明する。
【００４７】
基板搬送ステージ３は図９の（ａ）から（ｂ）に示すように移動する、このとき、基板搬送ステージ３上に載置された基板１に向けて、ノズルヘッド１０からインクが吐出され、基板１の塗布領域５にインクが塗布される。基板搬送ステージ３の速度は２０〜４００ｍｍ／ｓである。また、インクの吐出周波数は、１０００〜５００００Ｈｚである。
【００４８】
基板１の塗布領域５は、有機ＥＬディスプレイの場合、実質的に映像を映す発光領域であるが、乾燥ムラ対策のダミー領域を含んでもよい。塗布領域５への塗布終了後、基板１を交換するまで、ノズルヘッド１０はインク液滴の吐出を停止し待機する。この時間を待機時間と呼び、本実施の形態は、この待機時間中の動作に特徴がある。
【００４９】
以下、図１を参照して、本発明のインクジェット塗布方法および装置の実施の形態１を説明する。
【００５０】
実施の形態１におけるインクジェット塗布装置は、図１の概略図に示すごとく構成されている。図１における（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５１】
なお、下記の各実施の形態において、ノズルヘッド１０については図１０にて説明したものと同様であるので、同一部分については同一符号を付し、その説明は省略する。また、既に説明した部材と同一機能の部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態においては、図１０に示す構成に加えてノズルヘッド１０にインクを圧送する圧送機構１７と、圧送圧力を制御する圧送制御部１８とを備えている。なお、１９はインクタンクである。
【００５３】
圧送機構としては、ポンプやシリンダを使用することができ、インク滴を吐出しない待機時間に圧送制御部１８を用いてノズル液面を揺動させる圧力を印加する。印加する圧力は、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、振幅が１００〜１０００００Ｐａで、周期が０．０１〜１００ｓで印加する。
【００５４】
このとき、ノズル液面（メニスカス）４０の状態を図２に示す。圧力振幅が小さいときは、図２（ａ）に示すように、ノズル液面の揺動によるノズル内面４１とノズル液面４０の接触位置４２は移動しない。ところが、圧力振幅が大きいときは、図２（ｂ）に示すように、ノズル液面の揺動によりこの接触位置４２は移動する。
【００５５】
ここで、図２（ａ）に示すように、接触位置４２が移動しない場合、ノズル液面の揺動によって粘度が高くなったインクが攪拌されるので、待機後塗布を再開したときの吐出安定性を向上する効果はあるものの、接触位置４２が乾燥しやすくなるため、図２（ｂ）に示すように、ノズル液面の揺動が前記接触位置４２を移動させる圧力振幅で揺動させることが望ましい。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【００５７】
なお、前記ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図３を参照して本発明の実施の形態２におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図３は実施の形態２におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００５９】
本実施の形態においては、図１０に示す構成に加えて、ノズルヘッド１０にインクを供給するインクタンク１９とインクタンクの高さを制御するタンク高さ制御機構５０とを備えている。タンク高さ制御機構５０としては、モータによる駆動機構や、空圧式エアシリンダによる駆動機構や、カムによる駆動機構などが使用できる。
【００６０】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間にインクタンク１９の高さを制御するタンク高さ制御機構５０を用いてノズル液面を揺動させる。インクタンク１９の高さは、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、高低差１０〜１００００ｍｍ、周期が０．０１〜１００ｓで変化させる。高低差が小さい場合は図２（ａ）のように、高低差が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となる。
【００６２】
また、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。さらに、インクタンク１９の高さを制御することによりノズルヘッド１０に加わる圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価で信頼性の高い製造が可能となる。
【００６３】
なお、ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００６４】
（実施の形態３）
図４を参照して本発明の実施の形態３におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図４は実施の形態３におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００６５】
本実施の形態においては、ノズルヘッド１０の高さを制御するヘッド高さ制御機構６０を備えている。ヘッド高さ制御機構６０としては、モータによる駆動機構、空圧式エアシリンダによる駆動機構、カムによる駆動機構などが使用できる。
【００６６】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間にノズルヘッド１０の高さを制御するヘッド高さ制御機構６０を用いてノズル液面を揺動させる。ノズル１１の高さは、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、高低差１０〜１００００ｍｍ、周期が０．０１〜１００ｓで変化させる。高低差が小さい場合は図２（ａ）のように、高低差が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子を使用しないので、圧電素子の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッドの交換時期を延ばすことができる。
【００６８】
さらに、ノズルヘッド１０の高さを制御することにより、ノズルヘッド１０に加わる圧力を変動させているので、ポンプで圧力を制御する構成に比べ、厳密な圧力シールが不要で安価で信頼性の高い製造が可能となる。また、小型のインクジェット装置などでは、インクタンクの高さを調整するより、ノズルヘッドの高さを調整する方が安価で信頼性が高い塗布が可能となる。
【００６９】
なお、前記ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００７０】
（実施の形態４）
図５を参照して本発明の実施の形態４におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図５は実施の形態４におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００７１】
本実施の形態においては、マニホールド部１２にインクを供給する供給口７１と、マニホールド部１２からインクを排出する排出口７２と、インクタンク１９とマニホールド１２の間でインクを循環させる循環機構７３を備えている。インクタンク１９とマニホールド１２の間でインクを循環させる循環機構７３としては液送用のポンプが使用される。
【００７２】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間に循環機構７３が印加する圧力の変動を用いてノズル液面を揺動させる圧力を印加する。印加する圧力は、インク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、振幅が１００〜１０００００Ｐａで、周期が０．０１〜１００ｓで印加する。
【００７３】
圧力振幅が小さい場合は図２（ａ）のように、圧力振幅が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子１４を使用しないので、圧電素子１４の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッド１０の交換時期を延ばすことができる。
【００７５】
さらに、圧力室内で粘度が上昇したインクの一部が、循環しているインクと交換され、インクタンク１９で大量のインクによって希釈されるため、粘度の増加を防止する効果が高く、より確実に不吐出や飛行曲がりを防止することができる。
【００７６】
なお、ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【００７７】
（実施の形態５）
図５を参照して本発明の実施の形態４におけるインクジェット塗布方法および装置を説明する。図５は実施の形態４におけるインクジェット塗布装置の概略図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００７８】
本実施の形態においては、ノズルヘッド１０のノズル１１を覆うキャップ８１と、キャップ８１の内部圧力を制御する圧力制御機構８２とを備えている。キャップ８１の内部圧力を制御する圧力制御機構８２としては、ポンプやシリンダが使用できる。
【００７９】
本実施の形態では、インク滴を吐出しない待機時間にキャップ８１の圧力制御機構８２を用いてノズル液面を揺動させる。キャップ８１内の圧力はインク流路における圧力損失に大きく影響されるが、例えば、振幅が１００〜１０００００Ｐａで、周期が０．０１〜１００ｓで変化するように制御する。圧力振幅が小さい場合は図２（ａ）のように、圧力振幅が大きい場合は図２（ｂ）のように、ノズル液面を揺動させることができる。
【００８０】
以上のように、本実施の形態によれば、インクを吐出しない時間もノズル液面を揺動させるので、ノズル液面の表面でインクの粘度が増加することを防止し、不吐出や飛行曲がりを防止することができる。また、その際、圧電素子１４を使用しないので、圧電素子１４の寿命が短くなることはなく、長期にわたり安定な塗布が可能となるほか、高価なノズルヘッド１０の交換時期を延ばすことができる。
【００８１】
さらに、ノズル１１内の圧力変動はないため、ノズル１１内の部材に経年疲労を及ぼすことがなく、信頼性の高い塗布を実現できる。
【００８２】
なお、ノズル液面の揺動はノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を伴うことが望ましく、このようにすれば、ノズル内面とノズル液面の接触位置が移動しているので、より確実に乾燥による増粘や、インクの固化を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のインクジェット塗布方法および装置は、液滴吐出ヘッドを用いてデバイスを製造する製造方法および製造装置に広く適用可能であり、特に有機ＥＬの製造に有効である。
【符号の説明】
【００８４】
１０ ノズルヘッド
１１ ノズル
１２ マニホールド部
１４ 圧電素子
１６ 圧力室
１７ 圧送機構
１８ 圧送制御部
１９ インクタンク
５０ タンク高さ制御機構
６０ ヘッド高さ制御機構
７３ 循環機構
８２ 圧力制御機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴がノズルから吐出される方法であって、前記インク滴を前記ノズルから吐出しない待機時間に前記ノズルに形成された前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とするインクジェット塗布方法。
【請求項２】
前記ノズルにインクを圧送する圧送機構の圧送圧力を制御する圧送制御部を用いて、前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項３】
前記ノズルにインクを供給するインクタンクの高さを制御する機構を用いて、前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項４】
前記ノズルの高さを制御する機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項５】
インク滴が吐出されるノズルに連通する圧力室にインクを供給するためのマニホールドと、インクタンクとの間でインクを循環させる循環機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項６】
前記ノズルを覆うキャップを備え、前記キャップ内の圧力の変動を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項７】
前記ノズル液面の揺動がノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を含むことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載のインクジェット塗布方法。
【請求項８】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを圧送する圧送機構と圧送圧力を制御する圧送制御部とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記圧送制御部がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項９】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを供給するインクタンクとインクタンクの高さを制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記インクタンクの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１０】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの高さを制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記ノズルヘッドの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１１】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、圧力室にインクを供給するためのマニホールドとを含んで構成されるノズルヘッドと、マニホールドにインクを供給する供給口と、マニホールドからインクを排出する排出口と、インクタンクとマニホールドの間でインクを循環させる循環機構を備えたインクジェット塗布装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記循環機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１２】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、を含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルを覆うキャップと、前記キャップの内部の圧力を制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記キャップ内の圧力制御機構が発生する圧力変動がノズル液面を揺動させるように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１】
インク滴がノズルから吐出される方法であって、前記インク滴を前記ノズルから吐出しない待機時間に前記ノズルに形成された前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とするインクジェット塗布方法。
【請求項２】
前記ノズルにインクを圧送する圧送機構の圧送圧力を制御する圧送制御部を用いて、前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項３】
前記ノズルにインクを供給するインクタンクの高さを制御する機構を用いて、前記インク滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項４】
前記ノズルの高さを制御する機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項５】
インク滴が吐出されるノズルに連通する圧力室にインクを供給するためのマニホールドと、インクタンクとの間でインクを循環させる循環機構を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項６】
前記ノズルを覆うキャップを備え、前記キャップ内の圧力の変動を用いて、前記ノズル滴の液面を揺動させることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗布方法。
【請求項７】
前記ノズル液面の揺動がノズル内面とノズル液面の接触位置の移動を含むことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載のインクジェット塗布方法。
【請求項８】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを圧送する圧送機構と圧送圧力を制御する圧送制御部とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記圧送制御部がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項９】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドにインクを供給するインクタンクとインクタンクの高さを制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記インクタンクの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１０】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子とを含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの高さを制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記ノズルヘッドの高さを制御する機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１１】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、圧力室にインクを供給するためのマニホールドとを含んで構成されるノズルヘッドと、マニホールドにインクを供給する供給口と、マニホールドからインクを排出する排出口と、インクタンクとマニホールドの間でインクを循環させる循環機構を備えたインクジェット塗布装置を用いて基板の所定領域にインク液滴を吐出し、塗布するインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記循環機構がノズル液面を揺動させる圧力を印加するように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【請求項１２】
インク滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内のインクに圧力変化を与える圧電素子と、を含んで構成されるノズルヘッドと、前記ノズルを覆うキャップと、前記キャップの内部の圧力を制御する機構とを備えたインクジェット塗布装置であって、インク滴を吐出しない待機時間に前記キャップ内の圧力制御機構が発生する圧力変動がノズル液面を揺動させるように構成されたことを特徴とするインクジェット塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６４３８２（Ｐ２０１０−２６４３８２Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１７５８２（Ｐ２００９−１１７５８２）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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