インクジェット装置およびインク吐出方法
【課題】インク滴の直進性とノズル詰りの防止とを両立することができるインクジェット装置を提供する。
【解決手段】インクを収容しインクを吐出するノズルを有する２以上の圧力室１１０と、圧力室に連通し圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、圧力室に連通し圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有するインク循環型インクジェットヘッドと、前記ノズルを覆う筐体と、前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧する加圧機構と、を有するインクジェット装置であって、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍである、インクジェット装置。
【解決手段】インクを収容しインクを吐出するノズルを有する２以上の圧力室１１０と、圧力室に連通し圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、圧力室に連通し圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有するインク循環型インクジェットヘッドと、前記ノズルを覆う筐体と、前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧する加圧機構と、を有するインクジェット装置であって、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍである、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、インクを吐出するインクジェット装置およびインク吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布することができるインクジェットヘッドとして知られている。特に圧電（ピエゾ）方式のドロップオンデマンド型インクジェットヘッドは、幅広い種類のインクを、細かく制御しながら塗布することができることから、現在積極的に開発が行われている。ピエゾ方式のドロップオンデマンド型インクジェットヘッドは、一般的に、インク供給流路と、供給流路に接続し、ノズルを有する複数の圧力室と、圧力室内に充填されたインクに圧力を加えるピエゾ素子と、を有する。
【０００３】
ピエゾ方式のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによって生じるピエゾ素子の機械的歪みにより、圧力室内のインクに圧力を加えて、ノズルからインクを吐出する。ピエゾ方式のインクジェットヘッドは、圧電素子の歪み方によって、シェアモード型、プッシュモード型、ベンドモード型の３つのタイプに大別できる。特に積層構造のピエゾ素子を用いるベンドモードは、低い電圧で強い力を生み出せることから、有機ＥＬディスプレイや液晶パネルなどの電子デバイスの製造用に開発が期待されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、インクジェット装置では、ノズルから吐出されるインク滴の直進性を向上させるために、ノズルのインク吐出方向の長さ（以下単に「ノズルの長さ」とも称する）を長くすることが知られている。しかし、ノズルの長さを長くした場合、ノズル内にインクが滞留しやすくなる。インクがノズル内に滞留するとインクに気泡や異物が混入した場合に、ノズル詰りが起こりやすい。
【０００５】
これに対し、インクジェットヘッドに、圧力室と連通し、かつ圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路を設け、インクを、インク供給流路からインク排出流路に流す技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
図１は、特許文献２に開示されたインク循環型インクジェットヘッドの断面図である。図１に示されるように、特許文献２に開示されたインクジェットヘッドは、圧力室６０と、圧力室６０にインク入口流路（９８、１０２）を介して接続したインク供給流路４８と、圧力室６０にインク出口流路（１０４、１０６）を介して接続したインク排出流路５０とを有する。また、圧力室６０には、アクチュエータ６６が配置されており、ノズル４２が形成されている。
【０００７】
図１に示されるように、インク供給流路４８を流れるインクは、インク入口流路（９８、１０２）を通って圧力室６０に供給される。圧力室６０に供給されたインクの一部は、アクチュエータ６６の作用により、ノズル４２から液滴として吐出され；残りのインクは、インク出口流路（１０４、１０６）を通ってインク排出流路５０に提供される。
【０００８】
このように、インクをインク供給流路からインク排出流路に流すことで、圧力室には常に新しいインクが供給され、ノズルが目詰まりしたりすることを防止することができる。
【０００９】
一方、ノズル詰りを解消するためにインクジェットヘッドのノズルをキャップで覆い、キャップによって覆われた密閉空間を加減圧し、ノズル詰りの原因となる劣化インクを吸引除去する技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１２１６９３号公報
【特許文献２】特開２００９−１５４３２８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２のようにインクを循環させる場合であっても、インク滴の直進性を向上させるためにノズルの長さが長くされていると、ノズル内まで新たなインクを供給することができず、ノズル内でインクが滞留するという問題を解決することができなかった。
【００１２】
一方、ノズル詰りを防止するために特許文献３に開示されたようにノズルを加減圧し、ノズルからインクを吸引除去することも考えられる。しかしながら、特許文献３に開示されたようにノズルを加減圧し、ノズルからインクを吸引除去する工程は、長時間要する。このため、特許文献３に開示された方法は、インクジェット装置の稼働中において、インクジェット装置のステージ上に載置された被塗布物が置き換えられる間の待機時間（３０秒〜２分）に、適用することが困難である。また、ノズルからインクを吸引除去する方法では、インクを除去する分インクが無駄になり、インクの利用効率が低下する。
【００１３】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、インク滴の直進性とノズル詰りの防止とを両立することができる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】
【００１４】
本発明の第１は以下に示すインクジェット装置に関する。
［１］インクを収容しインクを吐出するノズルを有する２以上の圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有するインク循環型インクジェットヘッドと、前記ノズルを覆う筐体と、前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧する加圧機構と、を有するインクジェット装置であって、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍである、インクジェット装置。
［２］前記インクジェットヘッドは、前記圧力室と前記インク供給流路とを接続するインク入口流路と、前記圧力室と前記インク排出流路とを接続するインク出口流路と、をさらに有し、前記インク入口流路およびインク出口流路は直線状であり、前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは対向し、前記インク入口流路を通過する直線は、前記インク出口流路も通過する、［１］に記載のインクジェット装置。
［３］前記圧力室は、前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは、前記天井プレートの近傍に設けられる、［２］に記載のインクジェット装置。
［４］前記圧力室は、前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、前記筐体は、キャップであり、前記筐体は前記ノズルプレートに密着することで、前記ノズルを覆う、［１］〜［３］のいずれか一つに記載のインクジェット装置。
［５］前記キャップの先端部は弾性部材からなる、［４］に記載のインクジェット装置。
【００１５】
本発明の第２は以下に示すインクの吐出方法に関する。
［６］インクを収容し、インクを吐出するノズルを有する圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有し、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍであるインク循環型インクジェットヘッドの前記ノズルを、筐体で覆うステップと、前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧し、前記筐体によって覆われた前記ノズル内のインクを前記圧力室の内部に押し込むステップと、前記ノズル内のインクが前記圧力室の内部に押し込められた状態で、圧力室のインクをインク排出流路へ流すステップと、前記筐体を外し、前記ノズルからインクを吐出するステップと、を有するインク吐出方法。
［７］前記加圧は、前記密閉空間内の気圧が１０〜２０ｋＰになるまで行う、［６］に記載のインク吐出方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のインクジェット装置では、インク滴の直進性を向上させるためにノズルの長さを長くした場合であっても、ノズル内にインクが滞留することを抑制することができるので、よりノズル詰を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のインクジェットヘッドの断面図
【図２】本発明のインクジェット装置の斜視図
【図３】本発明のインクジェットヘッドの断面図
【図４】本発明のインクジェット装置の拡大断面図
【図５】本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法を示す図
【図６】本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．本発明のインクジェット装置
本発明のインクジェット装置は、１）インクジェットヘッドと、２）筐体と、３）加圧機構とを有する。インクジェット装置は、さらに公知のインクジェット装置の部材を適宜有してもよい。例えば、インクジェットヘッドを固定する部材や、インクを塗布する対象物を載置して移動するための移動ステージなどを有する。以下それぞれの構成要素について説明する。
【００１９】
１）インクジェットヘッド
本発明のインクジェットヘッドは、複数の圧力室を有するドロップオンデマンド型の圧電式インクジェットヘッドである。また、本発明では、インクジェットヘッドは、圧力室内をインクが流れるインク循環型のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッドは、複数の圧力室と、インク供給流路と、インク排出流路とを有する。
【００２０】
圧力室は、インク入口流路を介してインク供給流路と連通し、インク供給流路から供給されたインクを収容するための空間である。１のインク供給流路に連通する圧力室の数の最大数は、通常１０２４個である。複数の圧力室は、通常一列に配列され、圧力室同士は直接連通しない。
【００２１】
また圧力室は、収容されたインクを吐出するためのノズルを有する。ここで「ノズル」とは、インクジェットヘッドの外部と連通した開口部のうち、口径が１０〜１００μｍの領域を意味する。ノズルの口径は通常、約２０μｍでありうる。１つの圧力室は、１つのノズルを有してもよいし、２以上のノズルを有していてもよい。圧力室内のインクは、ノズルから外部に吐出される。
【００２２】
また、インクの吐出方向のノズルの長さ（以下単に「ノズルの長さ」とも称する）は、５０μｍ以上であることが好ましい。ノズルの長さを５０μｍ以上とすることで吐出されるインク滴の直進性が向上する。一方、ノズルの長さは５００μｍ以下であることが好ましい。ノズルの長さが５００μｍ超であると、ノズルの流路抵抗が増大し、ノズルからインクが吐出し難くなるからである。
【００２３】
圧力室は、圧力室の底面を構成するノズルプレートと、圧力室の天面を構成する天井プレートと、ノズルプレートと天井プレートによって挟まれ、圧力室の側面を構成するスペーサと、を有する（図３参照）。ここで圧力室の側面とは、圧力室の壁面のうちインクの吐出方向に平行な面を意味する。
【００２４】
圧力室はアクチュエータを有する。アクチュエータは、駆動電圧を含む制御信号を実際の動きに変換し、各圧力室内のインクに圧力を加える作動装置である。本発明におけるアクチュエータは、薄膜ピエゾ素子であっても、積層ピエゾ素子であってもよい。
【００２５】
圧力室に収容されるインクの種類は、特に限定されず、製造物の種類によって適宜選択される。例えば、製造物が有機ＥＬパネルである場合、インクの例には、発光材料などの有機発光物質を含む溶液などの高粘度のインクが含まれる。
【００２６】
インク供給流路は、圧力室に連通し、圧力室に供給するインクが流れる流路である。インク供給流路は、外部からインクが供給されるインク導入口を有する。インク供給流路内を流れるインク供給量は、特に限定されず、数ｍｌ／ｍｉｎであっても、それ以上であってもよい。インク供給流路を流れるインクは、分配され、複数の圧力室のそれぞれに供給される。
【００２７】
インク排出流路は、圧力室に連通し、圧力室から排出されたインクが流れる流路である。インク排出流路は、外部にインクを排出するためのインク排出口を有していてもよい。また、インク排出流路内のインクの流れの方向は、インク供給流路を流れるインクの流れの方向と平行である。
【００２８】
通常、インク供給流路と圧力室とはインク入口流路によって接続され；圧力室とインク排出流路とは、インク出口流路によって接続される。インク入口流路は、インク供給流路と圧力室との間のインク流路のうち、横断面（インクの流れ方向に垂直な断面）の面積（以下単に「横断面積」とも称する）が、圧力室よりも小さい領域を意味し；インク出口流路は、圧力室とインク排出流路と圧力室との間のインク流路のうち、横断面積が圧力室よりも小さい領域を意味する。また、インク入口流路およびインク出口流路において、横断面積が最も小さい領域は「オリフィス」とも称される。
【００２９】
インク入口流路およびインク出口流路は、屈曲していても直線状であってもよいが、直線状であることが好ましい。インク入口流路およびインク出口流路が、屈曲すると、インク入口流路およびインク出口流路の流路抵抗が増加し、インクジェットヘッド内をインクが循環しにくくなるからである。さらに、インク入口流路を通過する直線は、インク出口流路も通過することが好ましい（図３参照）。
【００３０】
このように、インク入口流路およびインク出口流路を同一直線上に配置することで、インク入口流路からインク出口流路へのインクの流れを円滑にすることができる。これによりインクジェット装置内のインクの循環がよりスムーズになり、高粘度のインクを供給する場合であっても、低い循環圧力で、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる。
【００３１】
さらに、インク入口流路と圧力室との接続部およびインク出口流路と圧力室との接続部は、ノズルプレートから一定以上離間していることが好ましい。好ましくは、前記接続部とノズルプレートとの距離は、５０μｍ〜５００μｍである。前記接続部がノズルに極端に近いと、圧力室内でのインクの循環の影響によってノズルから吐出されるインク滴の直進性が劣る場合があるからである。
【００３２】
一方で、前記接続部がノズルから離れていると、圧力室内のノズル近傍のインクの循環が極端に停滞し、ノズル内でのインクの滞留が促進され、ノズル詰まりが顕著になることがある。本発明のインクジェット装置によれば、短時間でノズル詰まりを解消することができるので、ノズル詰まりが起こりやすいインクジェットヘッドであっても設定通りのインク吐出が実現されうる。しかも、後述の通り、インクジェット装置を稼動させたままノズル詰まりを解消することができる。
【００３３】
インク入口流路の長さは特に限定されないが、例えば、０．５〜５．０ｍｍである。同様にインク出口流路の長さは特に限定されないが、例えば０．５〜４．０ｍｍである。
【００３４】
また、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積と同じであってもよいが、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積よりも小さいことが好ましい。具体的には、インク入口流路の横断面積は、１０００〜７５００μｍ２であり、インク出口流路の横断面積は、５００〜５０００μｍ２であり、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積よりも、５００〜２５００μｍ２小さいことが好ましい。
【００３５】
このように、インク出口流路の横断面積を、インク入口流路の横断面積よりも小さくすることで、インク出口流路の流路抵抗を、インク入口流路の流路抵抗よりも大きくすることができる。これにより、インク出口流路から圧力室内にインクが逆流することを防止することができる。
【００３６】
２）筐体
筐体は、ノズルを覆う部材である。本発明では、筐体によって覆われた空間は密閉空間を形成する。筐体の形状はノズルを覆うことができるものであれば特に限定されず、ノズルプレートに密着するキャップであってもよく（図５Ａ参照）、インクジェットヘッド全体を覆う容器であってもよい。
【００３７】
３）加圧機構
圧力機構は、筐体に覆われた密閉空間を加圧する。加圧機構の具体的な例には、ポンプやレギュレータなどが含まれる。
【００３８】
インクジェット装置はさらに、インク循環装置を具備する。インク循環装置は、インクに駆動圧力を供給することでインクを循環させる。インクに駆動圧力を供給するには、ポンプを用いてもよいが、圧縮空気を利用して圧力を供給するレギュレータを用いることが好ましい。レギュレータを用いることで駆動圧力が一定になり、インクの循環速度が安定するからである。
【００３９】
２．本発明のインクの吐出方法
次に本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法について説明する。
【００４０】
本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法は、１）インクジェットヘッドのノズルを、筐体で覆う第１ステップと、２）筐体によって覆われた密閉空間を加圧し、筐体によって覆われたノズル内のインクを圧力室の内部に押し込む第２ステップと、３）ノズル内のインクが圧力室の内部に押し込められた状態で、圧力室のインクをインク排出流路へ流す第３ステップと、４）ノズルから筐体を外し、ノズルからインクを吐出する第４ステップと、を有する。
【００４１】
本発明のインクの吐出方法の第１ステップ〜第３ステップは、例えばインクジェット装置の稼働中において、インクジェット装置のステージに載置された被塗布物を置き換える間の待機時間（３０秒〜２分）やインクジェット装置のメンテナンス中に行われる。ここで、「インクジェット装置の稼働中」とはインクジェット装置の電源がオンになっている状態を意味する。以下それぞれのステップについて詳細に説明する。
【００４２】
１）第１ステップでは、インクジェットヘッドのノズルを筐体で覆う。ノズルを筐体で覆うには、インクジェットヘッド全体を容器状の筐体で覆ってもよいし、キャップ状の筐体をインクジェットヘッドのノズルプレートに密着させてもよい（図５Ａ参照）。また筐体によって覆われた空間は密閉空間を構成する。
【００４３】
２）第２ステップでは、筐体によって覆われた密閉空間を加圧する。このように、密閉空間を加圧することで、ノズル内のインクが圧力室の内部に押し込まれる。密閉空間を加圧するには、密閉空間に気体を供給すればよい。密閉空間に供給される気体は空気であってもよいが、圧力室に収容されたインクの溶媒蒸気であることが好ましい。密閉空間に供給される気体をインクの溶媒蒸気とすることで、ノズルを通して圧力室内のインクが乾燥することを防止することができる。
【００４４】
第２ステップでは密閉空間の気圧が１０〜２０ｋＰになるまで、密閉空間に気体を供給することが好ましい。密閉空間の気圧が１０ｋＰ未満であると、ノズル内のインクを圧力室内に押出せない恐れがある。一方、密閉空間の気圧が２０ｋＰ超であると、ノズルを通して圧力室に気泡が混入するおそれがある。
【００４５】
３）第３ステップでは、ノズル内のインクが圧力室の内部に押し込まれた状態で、圧力室内のインクをインク排出流路まで流す。圧力室内のインクをインク排出流路まで流すには、インクに循環圧力を供給すればよい。このように、本発明では、インクが滞留しやすいノズル内のインクを圧力室の内部に押し込んだ状態でインクを循環させるので、ノズル内にインクが滞留することはない。このため、本発明ではノズル詰りが起こりにくい。
【００４６】
圧力室内からインク排出流路まで流れた分のインクは、インク供給流路から圧力室に補給される。これにより、インクが循環し、圧力室内には常に新しいインクが供給される。
【００４７】
４）第４ステップでは、ノズルから筐体を外し、ノズルからインクを吐出する。ノズルからインクを吐出するには、アクチュエータを駆動すればよい。ノズルからインクを吐出することで、被塗布物にインクを滴下する。また、ノズルからインクを吐出する際は、インクの循環を継続してもよいし、インクの循環を停止してもよい。上述のように本発明では、ノズルの長さが比較的長い（５０μｍ以上）ので、インク滴の直進性が高い。
【００４８】
以下、図面を参照しながら本発明の一の実施の形態のインクジェット装置について説明する。
【００４９】
図２は、本実施の形態インクジェット装置１の斜視図である。図２に示されるように、本実施の形態のインクジェット装置１は、インクジェットヘッド１００と、筐体２００と、加圧機構３００とを、有する。
【００５０】
図３は、図２に示されたインクジェットヘッド１００のＡ線による断面図である。図２および図３に示されるようにインクジェットヘッド１００は、インク供給流路１０１と、インク排出流路１０２と、複数の圧力室１１０と、を有する。また、インクジェットヘッド１００は、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１２０と、スペーサ１２３と、および天井プレート（ピエゾプレート）１２１とを貼り合わせることで作製される。インクジェットヘッド１００は、さらにインク供給流路１０１と圧力室１１０とを接続するインク入口流路１０７、インク排出流路１０２と圧力室１１０とを接続するインク出口流路１０８、およびアクチュエータ１１３を有する。
【００５１】
圧力室１１０は、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１２０から構成される底面と、スペーサ１２３から構成される側面と、天井プレート（ピエゾプレート）１２１から構成される天面とを有する。アクチュエータ１１３は、圧力室１１０の天面を形成する振動板１３０を振動させる。
【００５２】
インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８は、屈曲しない直線状の流路である。また、圧力室１１０とインク入口流路１０７との接続部１０７ａおよび圧力室１１０とインク出口流路１０８との接続部１０８ａは、圧力室１１０の側面に設けられ、対向している。さらにインク入口流路１０７を通過する直線Ｙは、インク出口流路１０８も通過する。
【００５３】
このように、インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８を同一直線上に配置することで、インク入口流路１０７からインク出口流路１０８へのインクの流れを円滑にすることができる。これによりインクジェット装置内のインクの循環がよりスムーズになり、高粘度のインクを供給する場合であっても、低い循環圧力で、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる。
【００５４】
また、接続部１０７ａおよび接続部１０８ａは、ノズルプレート１２０から離れた圧力室１１０の天井プレート１２１の近傍に設けられることが好ましい。接続部１０７ａおよび接続部１０８ａが、圧力室１１０の天面近傍でなく、ノズルプレート１２０の近傍に設けられると、インクを循環させながらインクを吐出する際、吐出されるインクが圧力室１１０内のインクの流れの影響を受け、インク滴の直進性が低下する恐れがあるからである。具体的には、接続部１０７ａおよび接続部１０８ａは、ノズルプレート１２０から５０μｍ以上離間していることが好ましい。
【００５５】
図４は、図２に示された筐体２００のＢ線による断面の拡大図である。図４に示されるように、本実施の形態では筐体２００はキャップである。また、筐体２００は、加圧機構３００に接続されている。
【００５６】
筐体２００の先端部２０１（ノズルプレートとの接触部）は、弾性部材からなることが好ましい。好ましい弾性部材の例には、フッ素ゴムなどが含まれる。一方、筐体のフレーム部２０３は、例えば、ステンレスなどの金属からなる。このように、筐体２００の先端部２０１を弾性部材とすることで、筐体２００とノズルプレート１２０との密着性が向上する。また、筐体２００の先端部２０１を弾性部材とすることで、筐体２００をノズルプレート１２０に密着させた際、ノズルプレート１２０の表面の撥液膜が傷つきにくくなる。
【００５７】
次に、図５Ａ〜図６Ｂを参照しながら、本実施の形態のインクジェット装置１を用いたインクの吐出方法について説明する。
【００５８】
図５Ａ〜図６Ｂに示されるように、本発明のインク吐出方法は、インクジェットヘッド１００のノズル１１１を筐体２００で覆う第１ステップ（図５Ａ）と、筐体２００に覆われた密閉空間を加圧し、ノズル１１１内のインク１０５を圧力室１１０の内部に押し込む第２ステップ（図５Ｂ）と、ノズル１１１内のインク１０５を圧力室１１０の内部に押し込んだ状態で、圧力室１１０内のインクをインク排出流路１０２に流す第３ステップ（図６Ａ）と、ノズル１１１から筐体２００を外し、ノズル１１１からインク１０５を吐出する第４ステップ（図６Ｂ）とを有する。
【００５９】
１）図５Ａは、第１ステップを示す。図５Ａに示されるように、第１ステップでは、インクジェットヘッド１００のノズル１１１を筐体２００で覆う。具体的には、ノズル１１１を覆うように筐体２００をノズルプレート１２０に密着させる。これにより筐体２００によって覆われた密閉空間２１０が形成される。このとき、圧力室１１０内には、予めインク１０５が収容されている。このため圧力室１１０の内部とインクジェットヘッド１００の外部とを接続するノズル１１１内にもインク１０５が収容されている。
【００６０】
２）図５Ｂは、第２ステップを示す。図５Ｂに示されるように、第２ステップでは、筐体２００によって覆われた密閉空間２１０を加圧する。密閉空間２１０を加圧するには、密閉空間２１０に気体を供給すればよい。この結果、ノズル１１１内のインク１０５が圧力室１１０の内部に押し込まれ、ノズル１１１内が気体によって満たされる。
【００６１】
３）図６Ａは、第３ステップを示す。図６Ａに示されるように、第３ステップでは、ノズル１１１内のインク１０５が圧力室１１０の内部に押し込まれた状態で、圧力室１１０内のインク１０５をインク排出流路１０２まで流す。圧力室１１０内のインク１０５をインク排出流路１０２まで流すには、圧力室１１０内のインク１０５に循環圧力を供給すればよい。このように、インクが滞留しやすいノズル１１１内のインクを圧力室１１０の内部に押し込んだ状態でインクを循環させるので、ノズル１１１内にインクが滞留することはない。
【００６２】
インクが流れる速度は特に限定されないが、通常０．０１〜０．１ｍｌ／ｍｉｎである。圧力室１１０内からインク排出流路１０２まで流れた分のインク１０５は、インク供給流路１０１から圧力室１１０に補給される。これにより、圧力室１１０内には常に新しいインクが供給される。
【００６３】
４）図６Ｂは、第４ステップを示す。図６Ｂに示されるように第４ステップでは、ノズル１１１から筐体２００を外し、ノズル１１１からインク１０５を吐出する。これにより被塗布物を塗布する。上述のように本発明では、ノズル詰りが生じにくいので、被塗布物に安定してインクを滴下することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のインク循環型インクジェット装置は、ノズル詰りが少ないためインクを、被塗布物に安定して塗布することができる。このため、本発明のインクジェット装置は、例えば有機ＥＬディスプレイパネルの製造における有機発光材料を塗布形成するためのインクジェット装置として好ましく用いられる。
【符号の説明】
【００６５】
１ インクジェット装置
１００ インクジェットヘッド
１０１ インク供給流路
１０２ インク排出流路
１０５ インク
１０７ インク入口流路
１０７ａ 入口接続部
１０８ インク出口流路
１０８ａ 出口接続部
１１０ 圧力室
１１１ ノズル
１１３ アクチュエータ
１２０ ノズルプレート
１２１ 天面プレート
１２３ スペーサ
１３０ 振動板
２００ 筐体
２０１ 筐体の先端部
２０３ 筐体のフレーム部
２１０ 密閉空間
３００ 加圧機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出するインクジェット装置およびインク吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布することができるインクジェットヘッドとして知られている。特に圧電（ピエゾ）方式のドロップオンデマンド型インクジェットヘッドは、幅広い種類のインクを、細かく制御しながら塗布することができることから、現在積極的に開発が行われている。ピエゾ方式のドロップオンデマンド型インクジェットヘッドは、一般的に、インク供給流路と、供給流路に接続し、ノズルを有する複数の圧力室と、圧力室内に充填されたインクに圧力を加えるピエゾ素子と、を有する。
【０００３】
ピエゾ方式のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによって生じるピエゾ素子の機械的歪みにより、圧力室内のインクに圧力を加えて、ノズルからインクを吐出する。ピエゾ方式のインクジェットヘッドは、圧電素子の歪み方によって、シェアモード型、プッシュモード型、ベンドモード型の３つのタイプに大別できる。特に積層構造のピエゾ素子を用いるベンドモードは、低い電圧で強い力を生み出せることから、有機ＥＬディスプレイや液晶パネルなどの電子デバイスの製造用に開発が期待されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、インクジェット装置では、ノズルから吐出されるインク滴の直進性を向上させるために、ノズルのインク吐出方向の長さ（以下単に「ノズルの長さ」とも称する）を長くすることが知られている。しかし、ノズルの長さを長くした場合、ノズル内にインクが滞留しやすくなる。インクがノズル内に滞留するとインクに気泡や異物が混入した場合に、ノズル詰りが起こりやすい。
【０００５】
これに対し、インクジェットヘッドに、圧力室と連通し、かつ圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路を設け、インクを、インク供給流路からインク排出流路に流す技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
図１は、特許文献２に開示されたインク循環型インクジェットヘッドの断面図である。図１に示されるように、特許文献２に開示されたインクジェットヘッドは、圧力室６０と、圧力室６０にインク入口流路（９８、１０２）を介して接続したインク供給流路４８と、圧力室６０にインク出口流路（１０４、１０６）を介して接続したインク排出流路５０とを有する。また、圧力室６０には、アクチュエータ６６が配置されており、ノズル４２が形成されている。
【０００７】
図１に示されるように、インク供給流路４８を流れるインクは、インク入口流路（９８、１０２）を通って圧力室６０に供給される。圧力室６０に供給されたインクの一部は、アクチュエータ６６の作用により、ノズル４２から液滴として吐出され；残りのインクは、インク出口流路（１０４、１０６）を通ってインク排出流路５０に提供される。
【０００８】
このように、インクをインク供給流路からインク排出流路に流すことで、圧力室には常に新しいインクが供給され、ノズルが目詰まりしたりすることを防止することができる。
【０００９】
一方、ノズル詰りを解消するためにインクジェットヘッドのノズルをキャップで覆い、キャップによって覆われた密閉空間を加減圧し、ノズル詰りの原因となる劣化インクを吸引除去する技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１２１６９３号公報
【特許文献２】特開２００９−１５４３２８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２のようにインクを循環させる場合であっても、インク滴の直進性を向上させるためにノズルの長さが長くされていると、ノズル内まで新たなインクを供給することができず、ノズル内でインクが滞留するという問題を解決することができなかった。
【００１２】
一方、ノズル詰りを防止するために特許文献３に開示されたようにノズルを加減圧し、ノズルからインクを吸引除去することも考えられる。しかしながら、特許文献３に開示されたようにノズルを加減圧し、ノズルからインクを吸引除去する工程は、長時間要する。このため、特許文献３に開示された方法は、インクジェット装置の稼働中において、インクジェット装置のステージ上に載置された被塗布物が置き換えられる間の待機時間（３０秒〜２分）に、適用することが困難である。また、ノズルからインクを吸引除去する方法では、インクを除去する分インクが無駄になり、インクの利用効率が低下する。
【００１３】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、インク滴の直進性とノズル詰りの防止とを両立することができる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】
【００１４】
本発明の第１は以下に示すインクジェット装置に関する。
［１］インクを収容しインクを吐出するノズルを有する２以上の圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有するインク循環型インクジェットヘッドと、前記ノズルを覆う筐体と、前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧する加圧機構と、を有するインクジェット装置であって、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍである、インクジェット装置。
［２］前記インクジェットヘッドは、前記圧力室と前記インク供給流路とを接続するインク入口流路と、前記圧力室と前記インク排出流路とを接続するインク出口流路と、をさらに有し、前記インク入口流路およびインク出口流路は直線状であり、前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは対向し、前記インク入口流路を通過する直線は、前記インク出口流路も通過する、［１］に記載のインクジェット装置。
［３］前記圧力室は、前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは、前記天井プレートの近傍に設けられる、［２］に記載のインクジェット装置。
［４］前記圧力室は、前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、前記筐体は、キャップであり、前記筐体は前記ノズルプレートに密着することで、前記ノズルを覆う、［１］〜［３］のいずれか一つに記載のインクジェット装置。
［５］前記キャップの先端部は弾性部材からなる、［４］に記載のインクジェット装置。
【００１５】
本発明の第２は以下に示すインクの吐出方法に関する。
［６］インクを収容し、インクを吐出するノズルを有する圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有し、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍであるインク循環型インクジェットヘッドの前記ノズルを、筐体で覆うステップと、前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧し、前記筐体によって覆われた前記ノズル内のインクを前記圧力室の内部に押し込むステップと、前記ノズル内のインクが前記圧力室の内部に押し込められた状態で、圧力室のインクをインク排出流路へ流すステップと、前記筐体を外し、前記ノズルからインクを吐出するステップと、を有するインク吐出方法。
［７］前記加圧は、前記密閉空間内の気圧が１０〜２０ｋＰになるまで行う、［６］に記載のインク吐出方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のインクジェット装置では、インク滴の直進性を向上させるためにノズルの長さを長くした場合であっても、ノズル内にインクが滞留することを抑制することができるので、よりノズル詰を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のインクジェットヘッドの断面図
【図２】本発明のインクジェット装置の斜視図
【図３】本発明のインクジェットヘッドの断面図
【図４】本発明のインクジェット装置の拡大断面図
【図５】本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法を示す図
【図６】本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．本発明のインクジェット装置
本発明のインクジェット装置は、１）インクジェットヘッドと、２）筐体と、３）加圧機構とを有する。インクジェット装置は、さらに公知のインクジェット装置の部材を適宜有してもよい。例えば、インクジェットヘッドを固定する部材や、インクを塗布する対象物を載置して移動するための移動ステージなどを有する。以下それぞれの構成要素について説明する。
【００１９】
１）インクジェットヘッド
本発明のインクジェットヘッドは、複数の圧力室を有するドロップオンデマンド型の圧電式インクジェットヘッドである。また、本発明では、インクジェットヘッドは、圧力室内をインクが流れるインク循環型のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッドは、複数の圧力室と、インク供給流路と、インク排出流路とを有する。
【００２０】
圧力室は、インク入口流路を介してインク供給流路と連通し、インク供給流路から供給されたインクを収容するための空間である。１のインク供給流路に連通する圧力室の数の最大数は、通常１０２４個である。複数の圧力室は、通常一列に配列され、圧力室同士は直接連通しない。
【００２１】
また圧力室は、収容されたインクを吐出するためのノズルを有する。ここで「ノズル」とは、インクジェットヘッドの外部と連通した開口部のうち、口径が１０〜１００μｍの領域を意味する。ノズルの口径は通常、約２０μｍでありうる。１つの圧力室は、１つのノズルを有してもよいし、２以上のノズルを有していてもよい。圧力室内のインクは、ノズルから外部に吐出される。
【００２２】
また、インクの吐出方向のノズルの長さ（以下単に「ノズルの長さ」とも称する）は、５０μｍ以上であることが好ましい。ノズルの長さを５０μｍ以上とすることで吐出されるインク滴の直進性が向上する。一方、ノズルの長さは５００μｍ以下であることが好ましい。ノズルの長さが５００μｍ超であると、ノズルの流路抵抗が増大し、ノズルからインクが吐出し難くなるからである。
【００２３】
圧力室は、圧力室の底面を構成するノズルプレートと、圧力室の天面を構成する天井プレートと、ノズルプレートと天井プレートによって挟まれ、圧力室の側面を構成するスペーサと、を有する（図３参照）。ここで圧力室の側面とは、圧力室の壁面のうちインクの吐出方向に平行な面を意味する。
【００２４】
圧力室はアクチュエータを有する。アクチュエータは、駆動電圧を含む制御信号を実際の動きに変換し、各圧力室内のインクに圧力を加える作動装置である。本発明におけるアクチュエータは、薄膜ピエゾ素子であっても、積層ピエゾ素子であってもよい。
【００２５】
圧力室に収容されるインクの種類は、特に限定されず、製造物の種類によって適宜選択される。例えば、製造物が有機ＥＬパネルである場合、インクの例には、発光材料などの有機発光物質を含む溶液などの高粘度のインクが含まれる。
【００２６】
インク供給流路は、圧力室に連通し、圧力室に供給するインクが流れる流路である。インク供給流路は、外部からインクが供給されるインク導入口を有する。インク供給流路内を流れるインク供給量は、特に限定されず、数ｍｌ／ｍｉｎであっても、それ以上であってもよい。インク供給流路を流れるインクは、分配され、複数の圧力室のそれぞれに供給される。
【００２７】
インク排出流路は、圧力室に連通し、圧力室から排出されたインクが流れる流路である。インク排出流路は、外部にインクを排出するためのインク排出口を有していてもよい。また、インク排出流路内のインクの流れの方向は、インク供給流路を流れるインクの流れの方向と平行である。
【００２８】
通常、インク供給流路と圧力室とはインク入口流路によって接続され；圧力室とインク排出流路とは、インク出口流路によって接続される。インク入口流路は、インク供給流路と圧力室との間のインク流路のうち、横断面（インクの流れ方向に垂直な断面）の面積（以下単に「横断面積」とも称する）が、圧力室よりも小さい領域を意味し；インク出口流路は、圧力室とインク排出流路と圧力室との間のインク流路のうち、横断面積が圧力室よりも小さい領域を意味する。また、インク入口流路およびインク出口流路において、横断面積が最も小さい領域は「オリフィス」とも称される。
【００２９】
インク入口流路およびインク出口流路は、屈曲していても直線状であってもよいが、直線状であることが好ましい。インク入口流路およびインク出口流路が、屈曲すると、インク入口流路およびインク出口流路の流路抵抗が増加し、インクジェットヘッド内をインクが循環しにくくなるからである。さらに、インク入口流路を通過する直線は、インク出口流路も通過することが好ましい（図３参照）。
【００３０】
このように、インク入口流路およびインク出口流路を同一直線上に配置することで、インク入口流路からインク出口流路へのインクの流れを円滑にすることができる。これによりインクジェット装置内のインクの循環がよりスムーズになり、高粘度のインクを供給する場合であっても、低い循環圧力で、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる。
【００３１】
さらに、インク入口流路と圧力室との接続部およびインク出口流路と圧力室との接続部は、ノズルプレートから一定以上離間していることが好ましい。好ましくは、前記接続部とノズルプレートとの距離は、５０μｍ〜５００μｍである。前記接続部がノズルに極端に近いと、圧力室内でのインクの循環の影響によってノズルから吐出されるインク滴の直進性が劣る場合があるからである。
【００３２】
一方で、前記接続部がノズルから離れていると、圧力室内のノズル近傍のインクの循環が極端に停滞し、ノズル内でのインクの滞留が促進され、ノズル詰まりが顕著になることがある。本発明のインクジェット装置によれば、短時間でノズル詰まりを解消することができるので、ノズル詰まりが起こりやすいインクジェットヘッドであっても設定通りのインク吐出が実現されうる。しかも、後述の通り、インクジェット装置を稼動させたままノズル詰まりを解消することができる。
【００３３】
インク入口流路の長さは特に限定されないが、例えば、０．５〜５．０ｍｍである。同様にインク出口流路の長さは特に限定されないが、例えば０．５〜４．０ｍｍである。
【００３４】
また、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積と同じであってもよいが、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積よりも小さいことが好ましい。具体的には、インク入口流路の横断面積は、１０００〜７５００μｍ２であり、インク出口流路の横断面積は、５００〜５０００μｍ２であり、インク出口流路の横断面積は、インク入口流路の横断面積よりも、５００〜２５００μｍ２小さいことが好ましい。
【００３５】
このように、インク出口流路の横断面積を、インク入口流路の横断面積よりも小さくすることで、インク出口流路の流路抵抗を、インク入口流路の流路抵抗よりも大きくすることができる。これにより、インク出口流路から圧力室内にインクが逆流することを防止することができる。
【００３６】
２）筐体
筐体は、ノズルを覆う部材である。本発明では、筐体によって覆われた空間は密閉空間を形成する。筐体の形状はノズルを覆うことができるものであれば特に限定されず、ノズルプレートに密着するキャップであってもよく（図５Ａ参照）、インクジェットヘッド全体を覆う容器であってもよい。
【００３７】
３）加圧機構
圧力機構は、筐体に覆われた密閉空間を加圧する。加圧機構の具体的な例には、ポンプやレギュレータなどが含まれる。
【００３８】
インクジェット装置はさらに、インク循環装置を具備する。インク循環装置は、インクに駆動圧力を供給することでインクを循環させる。インクに駆動圧力を供給するには、ポンプを用いてもよいが、圧縮空気を利用して圧力を供給するレギュレータを用いることが好ましい。レギュレータを用いることで駆動圧力が一定になり、インクの循環速度が安定するからである。
【００３９】
２．本発明のインクの吐出方法
次に本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法について説明する。
【００４０】
本発明のインクジェット装置を用いたインクの吐出方法は、１）インクジェットヘッドのノズルを、筐体で覆う第１ステップと、２）筐体によって覆われた密閉空間を加圧し、筐体によって覆われたノズル内のインクを圧力室の内部に押し込む第２ステップと、３）ノズル内のインクが圧力室の内部に押し込められた状態で、圧力室のインクをインク排出流路へ流す第３ステップと、４）ノズルから筐体を外し、ノズルからインクを吐出する第４ステップと、を有する。
【００４１】
本発明のインクの吐出方法の第１ステップ〜第３ステップは、例えばインクジェット装置の稼働中において、インクジェット装置のステージに載置された被塗布物を置き換える間の待機時間（３０秒〜２分）やインクジェット装置のメンテナンス中に行われる。ここで、「インクジェット装置の稼働中」とはインクジェット装置の電源がオンになっている状態を意味する。以下それぞれのステップについて詳細に説明する。
【００４２】
１）第１ステップでは、インクジェットヘッドのノズルを筐体で覆う。ノズルを筐体で覆うには、インクジェットヘッド全体を容器状の筐体で覆ってもよいし、キャップ状の筐体をインクジェットヘッドのノズルプレートに密着させてもよい（図５Ａ参照）。また筐体によって覆われた空間は密閉空間を構成する。
【００４３】
２）第２ステップでは、筐体によって覆われた密閉空間を加圧する。このように、密閉空間を加圧することで、ノズル内のインクが圧力室の内部に押し込まれる。密閉空間を加圧するには、密閉空間に気体を供給すればよい。密閉空間に供給される気体は空気であってもよいが、圧力室に収容されたインクの溶媒蒸気であることが好ましい。密閉空間に供給される気体をインクの溶媒蒸気とすることで、ノズルを通して圧力室内のインクが乾燥することを防止することができる。
【００４４】
第２ステップでは密閉空間の気圧が１０〜２０ｋＰになるまで、密閉空間に気体を供給することが好ましい。密閉空間の気圧が１０ｋＰ未満であると、ノズル内のインクを圧力室内に押出せない恐れがある。一方、密閉空間の気圧が２０ｋＰ超であると、ノズルを通して圧力室に気泡が混入するおそれがある。
【００４５】
３）第３ステップでは、ノズル内のインクが圧力室の内部に押し込まれた状態で、圧力室内のインクをインク排出流路まで流す。圧力室内のインクをインク排出流路まで流すには、インクに循環圧力を供給すればよい。このように、本発明では、インクが滞留しやすいノズル内のインクを圧力室の内部に押し込んだ状態でインクを循環させるので、ノズル内にインクが滞留することはない。このため、本発明ではノズル詰りが起こりにくい。
【００４６】
圧力室内からインク排出流路まで流れた分のインクは、インク供給流路から圧力室に補給される。これにより、インクが循環し、圧力室内には常に新しいインクが供給される。
【００４７】
４）第４ステップでは、ノズルから筐体を外し、ノズルからインクを吐出する。ノズルからインクを吐出するには、アクチュエータを駆動すればよい。ノズルからインクを吐出することで、被塗布物にインクを滴下する。また、ノズルからインクを吐出する際は、インクの循環を継続してもよいし、インクの循環を停止してもよい。上述のように本発明では、ノズルの長さが比較的長い（５０μｍ以上）ので、インク滴の直進性が高い。
【００４８】
以下、図面を参照しながら本発明の一の実施の形態のインクジェット装置について説明する。
【００４９】
図２は、本実施の形態インクジェット装置１の斜視図である。図２に示されるように、本実施の形態のインクジェット装置１は、インクジェットヘッド１００と、筐体２００と、加圧機構３００とを、有する。
【００５０】
図３は、図２に示されたインクジェットヘッド１００のＡ線による断面図である。図２および図３に示されるようにインクジェットヘッド１００は、インク供給流路１０１と、インク排出流路１０２と、複数の圧力室１１０と、を有する。また、インクジェットヘッド１００は、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１２０と、スペーサ１２３と、および天井プレート（ピエゾプレート）１２１とを貼り合わせることで作製される。インクジェットヘッド１００は、さらにインク供給流路１０１と圧力室１１０とを接続するインク入口流路１０７、インク排出流路１０２と圧力室１１０とを接続するインク出口流路１０８、およびアクチュエータ１１３を有する。
【００５１】
圧力室１１０は、ノズル１１１が形成されたノズルプレート１２０から構成される底面と、スペーサ１２３から構成される側面と、天井プレート（ピエゾプレート）１２１から構成される天面とを有する。アクチュエータ１１３は、圧力室１１０の天面を形成する振動板１３０を振動させる。
【００５２】
インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８は、屈曲しない直線状の流路である。また、圧力室１１０とインク入口流路１０７との接続部１０７ａおよび圧力室１１０とインク出口流路１０８との接続部１０８ａは、圧力室１１０の側面に設けられ、対向している。さらにインク入口流路１０７を通過する直線Ｙは、インク出口流路１０８も通過する。
【００５３】
このように、インク入口流路１０７およびインク出口流路１０８を同一直線上に配置することで、インク入口流路１０７からインク出口流路１０８へのインクの流れを円滑にすることができる。これによりインクジェット装置内のインクの循環がよりスムーズになり、高粘度のインクを供給する場合であっても、低い循環圧力で、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる。
【００５４】
また、接続部１０７ａおよび接続部１０８ａは、ノズルプレート１２０から離れた圧力室１１０の天井プレート１２１の近傍に設けられることが好ましい。接続部１０７ａおよび接続部１０８ａが、圧力室１１０の天面近傍でなく、ノズルプレート１２０の近傍に設けられると、インクを循環させながらインクを吐出する際、吐出されるインクが圧力室１１０内のインクの流れの影響を受け、インク滴の直進性が低下する恐れがあるからである。具体的には、接続部１０７ａおよび接続部１０８ａは、ノズルプレート１２０から５０μｍ以上離間していることが好ましい。
【００５５】
図４は、図２に示された筐体２００のＢ線による断面の拡大図である。図４に示されるように、本実施の形態では筐体２００はキャップである。また、筐体２００は、加圧機構３００に接続されている。
【００５６】
筐体２００の先端部２０１（ノズルプレートとの接触部）は、弾性部材からなることが好ましい。好ましい弾性部材の例には、フッ素ゴムなどが含まれる。一方、筐体のフレーム部２０３は、例えば、ステンレスなどの金属からなる。このように、筐体２００の先端部２０１を弾性部材とすることで、筐体２００とノズルプレート１２０との密着性が向上する。また、筐体２００の先端部２０１を弾性部材とすることで、筐体２００をノズルプレート１２０に密着させた際、ノズルプレート１２０の表面の撥液膜が傷つきにくくなる。
【００５７】
次に、図５Ａ〜図６Ｂを参照しながら、本実施の形態のインクジェット装置１を用いたインクの吐出方法について説明する。
【００５８】
図５Ａ〜図６Ｂに示されるように、本発明のインク吐出方法は、インクジェットヘッド１００のノズル１１１を筐体２００で覆う第１ステップ（図５Ａ）と、筐体２００に覆われた密閉空間を加圧し、ノズル１１１内のインク１０５を圧力室１１０の内部に押し込む第２ステップ（図５Ｂ）と、ノズル１１１内のインク１０５を圧力室１１０の内部に押し込んだ状態で、圧力室１１０内のインクをインク排出流路１０２に流す第３ステップ（図６Ａ）と、ノズル１１１から筐体２００を外し、ノズル１１１からインク１０５を吐出する第４ステップ（図６Ｂ）とを有する。
【００５９】
１）図５Ａは、第１ステップを示す。図５Ａに示されるように、第１ステップでは、インクジェットヘッド１００のノズル１１１を筐体２００で覆う。具体的には、ノズル１１１を覆うように筐体２００をノズルプレート１２０に密着させる。これにより筐体２００によって覆われた密閉空間２１０が形成される。このとき、圧力室１１０内には、予めインク１０５が収容されている。このため圧力室１１０の内部とインクジェットヘッド１００の外部とを接続するノズル１１１内にもインク１０５が収容されている。
【００６０】
２）図５Ｂは、第２ステップを示す。図５Ｂに示されるように、第２ステップでは、筐体２００によって覆われた密閉空間２１０を加圧する。密閉空間２１０を加圧するには、密閉空間２１０に気体を供給すればよい。この結果、ノズル１１１内のインク１０５が圧力室１１０の内部に押し込まれ、ノズル１１１内が気体によって満たされる。
【００６１】
３）図６Ａは、第３ステップを示す。図６Ａに示されるように、第３ステップでは、ノズル１１１内のインク１０５が圧力室１１０の内部に押し込まれた状態で、圧力室１１０内のインク１０５をインク排出流路１０２まで流す。圧力室１１０内のインク１０５をインク排出流路１０２まで流すには、圧力室１１０内のインク１０５に循環圧力を供給すればよい。このように、インクが滞留しやすいノズル１１１内のインクを圧力室１１０の内部に押し込んだ状態でインクを循環させるので、ノズル１１１内にインクが滞留することはない。
【００６２】
インクが流れる速度は特に限定されないが、通常０．０１〜０．１ｍｌ／ｍｉｎである。圧力室１１０内からインク排出流路１０２まで流れた分のインク１０５は、インク供給流路１０１から圧力室１１０に補給される。これにより、圧力室１１０内には常に新しいインクが供給される。
【００６３】
４）図６Ｂは、第４ステップを示す。図６Ｂに示されるように第４ステップでは、ノズル１１１から筐体２００を外し、ノズル１１１からインク１０５を吐出する。これにより被塗布物を塗布する。上述のように本発明では、ノズル詰りが生じにくいので、被塗布物に安定してインクを滴下することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のインク循環型インクジェット装置は、ノズル詰りが少ないためインクを、被塗布物に安定して塗布することができる。このため、本発明のインクジェット装置は、例えば有機ＥＬディスプレイパネルの製造における有機発光材料を塗布形成するためのインクジェット装置として好ましく用いられる。
【符号の説明】
【００６５】
１ インクジェット装置
１００ インクジェットヘッド
１０１ インク供給流路
１０２ インク排出流路
１０５ インク
１０７ インク入口流路
１０７ａ 入口接続部
１０８ インク出口流路
１０８ａ 出口接続部
１１０ 圧力室
１１１ ノズル
１１３ アクチュエータ
１２０ ノズルプレート
１２１ 天面プレート
１２３ スペーサ
１３０ 振動板
２００ 筐体
２０１ 筐体の先端部
２０３ 筐体のフレーム部
２１０ 密閉空間
３００ 加圧機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容しインクを吐出するノズルを有する２以上の圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有するインク循環型インクジェットヘッドと、
前記ノズルを覆う筐体と、
前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧する加圧機構と、を有するインクジェット装置であって、
前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍである、インクジェット装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、前記圧力室と前記インク供給流路とを接続するインク入口流路と、前記圧力室と前記インク排出流路とを接続するインク出口流路と、をさらに有し、
前記インク入口流路およびインク出口流路は直線状であり、前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは対向し、前記インク入口流路を通過する直線は、前記インク出口流路も通過する、請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記圧力室は、
前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、
前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、
前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、
前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは、前記天井プレートの近傍に設けられる、請求項２に記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記圧力室は、
前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、
前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、
前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、
前記筐体は、キャップであり、前記筐体は前記ノズルプレートに密着することで、前記ノズルを覆う、請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記キャップの先端部は弾性部材からなる、請求項４に記載のインクジェット装置。
【請求項６】
インクを収容し、インクを吐出するノズルを有する圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有し、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍであるインク循環型インクジェットヘッドの前記ノズルを、筐体で覆うステップと、
前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧し、前記筐体によって覆われた前記ノズル内のインクを前記圧力室の内部に押し込むステップと、
前記ノズル内のインクが前記圧力室の内部に押し込められた状態で、圧力室のインクをインク排出流路へ流すステップと、
前記筐体を外し、前記ノズルからインクを吐出するステップと、を有するインク吐出方法。
【請求項７】
前記加圧は、前記密閉空間内の気圧が１０〜２０ｋＰａになるまで行う、請求項６に記載のインク吐出方法。
【請求項１】
インクを収容しインクを吐出するノズルを有する２以上の圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有するインク循環型インクジェットヘッドと、
前記ノズルを覆う筐体と、
前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧する加圧機構と、を有するインクジェット装置であって、
前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍである、インクジェット装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、前記圧力室と前記インク供給流路とを接続するインク入口流路と、前記圧力室と前記インク排出流路とを接続するインク出口流路と、をさらに有し、
前記インク入口流路およびインク出口流路は直線状であり、前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは対向し、前記インク入口流路を通過する直線は、前記インク出口流路も通過する、請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記圧力室は、
前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、
前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、
前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、
前記インク入口流路と前記圧力室との接続部と、前記インク出口流路と前記圧力室との接続部とは、前記天井プレートの近傍に設けられる、請求項２に記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記圧力室は、
前記ノズルが形成されたノズルプレートから構成された底面と、
前記ノズルプレートと対向する天井プレートから構成された天面と、
前記ノズルプレートおよび前記天井プレートに挟まれたスペーサから構成された側面と、を有し、
前記筐体は、キャップであり、前記筐体は前記ノズルプレートに密着することで、前記ノズルを覆う、請求項１に記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記キャップの先端部は弾性部材からなる、請求項４に記載のインクジェット装置。
【請求項６】
インクを収容し、インクを吐出するノズルを有する圧力室と、前記圧力室に連通し前記圧力室に供給されるインクが流れるインク供給流路と、前記圧力室に連通し前記圧力室から排出されたインクが流れるインク排出流路と、を有し、前記ノズルのインクの吐出方向の長さは、５０〜５００μｍであるインク循環型インクジェットヘッドの前記ノズルを、筐体で覆うステップと、
前記筐体によって覆われた密閉空間を加圧し、前記筐体によって覆われた前記ノズル内のインクを前記圧力室の内部に押し込むステップと、
前記ノズル内のインクが前記圧力室の内部に押し込められた状態で、圧力室のインクをインク排出流路へ流すステップと、
前記筐体を外し、前記ノズルからインクを吐出するステップと、を有するインク吐出方法。
【請求項７】
前記加圧は、前記密閉空間内の気圧が１０〜２０ｋＰａになるまで行う、請求項６に記載のインク吐出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１４４０２０（Ｐ２０１２−１４４０２０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９４９（Ｐ２０１１−５９４９）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【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２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【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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