印刷方法、ヘッドモジュール及び印刷装置
【課題】スペーサ粒子の吐出安定性の高い印刷装置を提供する。
【解決手段】
ヘッド本体２０は内部フィルター３０によって吐出室２１と供給室２２に分割されており、噴出口３２からスペーサ分散液６７を吐出する印刷状態では、供給室２２内部でスペーサ分散液を流し、吐出室２１内部でスペーサ分散液を流さないようにすれば、噴出口３２からの吐出はスペーサ分散液の流れにより生じる圧力の影響を受け難い。逆に、吐出を行わない待機状態では、吐出室２１と供給室２２の両方でスペーサ分散液を流すようにすれば、スペーサ分散液６７中のスペーサ粒子６９の沈降が起こらず、内部フィルター３０や噴出口３２の目詰まりが置き難い。
【解決手段】
ヘッド本体２０は内部フィルター３０によって吐出室２１と供給室２２に分割されており、噴出口３２からスペーサ分散液６７を吐出する印刷状態では、供給室２２内部でスペーサ分散液を流し、吐出室２１内部でスペーサ分散液を流さないようにすれば、噴出口３２からの吐出はスペーサ分散液の流れにより生じる圧力の影響を受け難い。逆に、吐出を行わない待機状態では、吐出室２１と供給室２２の両方でスペーサ分散液を流すようにすれば、スペーサ分散液６７中のスペーサ粒子６９の沈降が起こらず、内部フィルター３０や噴出口３２の目詰まりが置き難い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷方法に関し、特に液晶ディスプレーのカラーフィルター基板とアレイ基板間等のセルギャップを均一に保つ為のスペーサを基板上の定置に印刷する方法と、その装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スペーサ粒子を基板の所定位置に配置する方法として、スペーサ粒子が溶媒中に分散されたスペーサ分散液を、印刷装置に充填し、その印刷装置のヘッドから基板の所定位置へ向かって吐出させるインクジェット方式が用いられている。
【０００３】
インクジェット方式で印刷を行う場合、吐出液にスペーサが均一に分散していないと、吐出が不安定となり、吐出不良を生じたり、吐出速度、吐出方向に異常がでたりまた液滴中の吐出スペーサの個数が安定しないという問題を生じやすい。
【０００４】
特開平１１−７０２８の「スペーサ吐出装置および液晶表示素子の製造方法」は、スペーサを含有する溶液を収容する撹拌タンクに冷却手段と圧電素子による超音波発生器とを有し、撹拌タンク内のスペーサを含有する溶液を温度上昇することなく超音波により撹拌分散しスペーサを吐出する事を特徴としているが、インクの否吐出時に撹拌タンクからヘッド間の配管、ヘッドインク室内部等でスペーサの沈降が問題となる。
【０００５】
特開２００２−７２２１８のスペーサの散布方法および装置では、ヘッドのインク室内のインクを循環できるがインクに混入した異物によるヘッドノズルプレートの目詰まり等で問題となる。
【０００６】
装置の大型化に伴いインクボトルからヘッドモジュール迄のインク供給ライン長が長くなりインク供給ライン内部でのスペーサの沈降、凝集が様々の問題を引き起こすこととなる。
【特許文献１】特開平１１−７０２８号公報
【特許文献２】特開２００２−７２２１８号公報
【特許文献３】特開２００２−２７７６２２号公報
【特許文献４】特開２００３−２７５６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、スペーサ粒子の分散状態を常に均一に維持した状態で、印刷可能な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、内部フィルターによって供給室と吐出室に分割されたヘッド本体の、前記供給室に供給されたスペーサ分散液を前記内部フィルターを通過させて、前記吐出室に供給し、前記吐出室に設けられた噴出孔から印刷対象物に向けて吐出する印刷方法であって、前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出する印刷状態では、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液の少なくとも一部を前記供給室から排出し、前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出しない待機状態では、前記スペーサ分散液を少なくとも前記吐出室に供給し、前記吐出室に供給された前記スペーサ分散液を前記吐出室から排出する印刷方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷方法であって、前記待機状態は、前記スペーサ分散液を前記供給室にも供給し、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液を排出する印刷方法である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷方法であって、前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す印刷方法である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷方法であって、前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す印刷方法である。
請求項５記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の印刷方法であって、前記待機状態は、前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を混合した後、前記吐出室と前記供給室の両方へ戻す印刷方法である。
請求項６記載の発明は、内部中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体の一壁面を構成するノズルプレートと、前記ノズルプレートに設けられた１又は２以上の噴出孔と、前記ヘッド本体内部にスペーサ分散液を供給する供給部と、前記ヘッド本体内部から前記スペーサ分散液を排出する排出部とを有し、前記供給部から供給された前記スペーサ分散液は、前記噴出孔から吐出されるように構成されたヘッドモジュールであって、前記ヘッド本体の内部空間は、前記スペーサ分散液が通過可能な内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の供給室とに区分けされ、前記供給部は、前記吐出室に設けられた吐出側流入口と、前記供給室に設けられた供給側流入口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側流入口から前記吐出室へ供給され、前記供給側流入口から前記供給室へ供給されるように構成され、前記排出部は、前記吐出室に設けられた吐出側排出口と、前記供給室に設けられた供給側排出口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側排出口と、前記供給側排出口を通って、前記吐出室と前記供給室からそれぞれ排出されるように構成されたヘッドモジュールである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のヘッドモジュールであって、循環系を有し、前記循環系は、前記排出部へ排出された前記スペーサ分散液を前記供給部へ戻すように構成されたヘッドモジュールである。
請求項８記載の発明は、請求項７記載のヘッドモジュールであって、前記循環系は、前記吐出側排出口から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給側排出口から排出された前記スペーサ分散液を混合し、前記供給部へ戻すように構成されたヘッドモジュールである。
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のヘッドモジュールであって、前記循環系は、スペーサ分散液が蓄液されるバッファ室を有し、前記バッファ室に蓄液された前記スペーサ分散液は前記供給部へ供給され、前記排出部から排出された前記スペーサ分散液は、前記バッファ室に戻すように構成されたヘッドモジュールである。
請求項１０記載の発明は、スペーサ分散液が蓄液される貯留系と、前記貯留系から前記スペーサ分散液が供給される１又は２以上のヘッドモジュールとを有する印刷装置であって、前記各ヘッドモジュールは、請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載のヘッドモジュールで構成され、前記スペーサ分散液は前記貯留系から前記循環系に供給されるように構成された印刷装置である。
【発明の効果】
【０００９】
スペーサ粒子を分散させたスペーサ分散液の液中で、スペーサ粒子の凝集および沈降させることなく、スペーサ分散液をヘッド本体に安定に供給する事が可能となり、複数ヘッドを用いた大型基板対応のスペーサ吐出装置の実用化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２の符号２は本発明のヘッドモジュールの一例を示しており、このヘッドモジュール２は、ヘッド本体２０と、ノズルプレート３１と、供給部２５と、排出部２６と、循環系１０とを有している。
【００１１】
ヘッド本体２０の内部は中空にされており、ノズルプレート３１はヘッド本体２０の一壁面で構成されている。ヘッド本体２０の内部には、内部フィルター３０が、ノズルプレート３１と、ヘッド本体２０のノズルプレート３１とは反対側の壁面の両方から離間して配置されており、ヘッド本体２０の内部は内部フィルター３０と壁面との間の空間と、内部フィルター３０とノズルプレート３１との間の空間に分けられた状態になっている。
【００１２】
図２の符号２１はノズルプレート３１と、内部フィルター３０と、ヘッド本体２０の側壁で取り囲まれた吐出室を示しており、同図の符号２２はヘッド本体２０のノズルプレート３１と反対側の壁面と、内部フィルター３０と、ヘッド本体２０の側壁で取り囲まれた供給室を示している。
【００１３】
循環系１０は循環路１１と、循環路１１の途中に設けられたバッファ室１７とを有している。バッファ室１７には供給路５６の一端が接続され、供給路５６に設けられた供給元バルブ４１をあけると、バッファ室１７は後述する大循環路５０に接続され、大循環路５０を流れるスペーサ分散液がバッファ室１７に流れ込むようになっている。
【００１４】
バッファ室１７に流れ込んだスペーサ分散液はその液量が設定量を超えると、循環路１１の一端部側に流れ出す。バッファ室１７は後述するメニスカス制御機構８に接続されており、メニスカス制御機構８はメニスカスの微調整のためバッファ室１７とスペーサ分散液又は溶剤のやり取りが行われるが、そのスペーサ分散液又は溶剤がバッファ室１７に供給されると、大循環路１１から供給されたスペーサ分散液とバッファ室１７で混合され、一緒に循環路１１の一端部側に流れ出す。
【００１５】
供給部２５は、一端が循環路１１の一端部に接続された第一、第二の供給管１３、１４と、第一、第二の供給管１３、１４と循環路１１の接続位置に設けられた供給側切替バルブ４３と、供給室２２の壁面に設けられ、第一の供給管１３の他端が接続された供給室側流入口２３と、吐出室２１の壁面に設けられ、第二の供給管１４の他端が接続された吐出室側流入口２４とを有しており、供給側切替バルブ４３の切替によって、バッファ室１７が循環路１１を介して吐出室２１と供給室２２のいずれか一方又は両方に接続され、循環路１１を流れるスペーサ分散液が吐出室２１と供給室２２のいずれか一方又は両方に流れ込むようになっている。
【００１６】
第一、第二の供給管１３、１４の途中には、第一、第二の外部フィルター３７、３８が設けられており、スペーサ分散液は外部フィルター３７、３８を通過する時に、スペーサ粒子が凝集した粒子塊や、ゴミが除去されるので、吐出室２１と供給室２２には、スペーサ粒子が分散された状態のスペーサ分散液が供給される。
【００１７】
図３を参照し、ノズルプレート３１には１又は２以上の噴出孔３２が設けられている。ノズルプレート３１と、ノズルプレート３１上のピエゾ支持板３５との間の位置であって、噴出孔３２の近傍位置にはそれぞれピエゾ素子３６が設けられており、印刷を停止した状態では、ピエゾ素子３６の圧力が、吐出室２２内部の圧力よりも大きくされているので、噴出孔３２からスペーサ分散液６７が吐出されないようになっている。
【００１８】
排出部２６は、供給室２２壁面の供給室側流入口２３と離間した位置に設けられた供給室側排出口２７と、吐出室２１壁面の吐出室側供給口２４と離間した位置に設けられた吐出室側排出口２８と、一端が供給室側排出口２７に接続された第一の排出管１８と、一端が吐出室側排出口２８に接続された第二の排出管１９とを有しており、供給室２２内部を供給室側流入口２３から供給室側排出口２７に向かって流れたスペーサ分散液は第一の排出管１８へ排出され、吐出室２１内部を吐出室側流入口２４から吐出室側排出口２８に向かって流れたスペーサ分散液は第二の排出管１９に排出される。
【００１９】
第一の排出管１８の他端は、循環路１１の第一、第二の供給管１３、１４が接続された側とは反対側の端部に接続され、第二の排出管１９の他端は、一端が後述する大循環路に接続された排出路５７の他端に接続されている。
【００２０】
第一の排出管１８と循環路１１の接続位置と、第二の排出管１９と排出路５７の接続位置は連結管４９で接続されており、第一の排出管１８と循環路１１と連結管４９の接続位置に設けられた切替バルブ４２と、第二の排出管１９と排出路５７と連結管４９の接続位置に設けられた切替バルブ４４の切替によって、吐出室２１と供給室２２は循環路１１と排出路５７のいずれかに接続され、供給室２２から第一の排出管１８に排出されたスペーサ分散液は循環路１１か排出路５７のいずれかに排出され、吐出室２１から第二の排出管１９に排出されたスペーサ分散液は循環路１１か排出路５７のいずれかに排出される。
【００２１】
ここでは、循環路１１の排出部２６とバッファ室１７の間の位置に循環ポンプ１５が設けられており、排出部２６から排出されたスペーサ分散液は、循環ポンプ１５の動作によって、バッファ室１７へ戻され、再び供給部２５へ送られる。
【００２２】
従って、排出部２６から排出路５７にスペーサ分散液が排出されないときには、スペーサ分散液はバッファ室１７と、供給部２５と、排出部２６との間で循環することになる。
【００２３】
バッファ室１７には、不図示の攪拌手段が設けられており、該攪拌手段を動作させると、バッファ室１７内部のスペーサ分散液に超音波が断続的又は連続的に照射され、該超音波によってスペーサ分散液は攪拌され、スペーサ粒子が均一に分散された状態になる。
【００２４】
従って、大循環系５０から新たに供給されるスペーサ分散液も、排出部２６かから戻ったスペーサ分散液も、バッファ室１７内部で分散状態が均一にされ、ヘッドモジュール２内部を循環する。
【００２５】
バッファ室１７には不図示の温度制御手段が設けられており、バッファ室１７内部のスペーサ分散液の温度が設定温度を超えると、温度制御手段によってバッファ室１７が冷却され、熱伝導によってその内部のスペーサ分散液が冷却されるようになっているので、超音波振動によってバッファ室１７内のスペーサ分散液が加熱されても、その温度は常に一定温度に維持される。
【００２６】
次に、このヘッドモジュール２を用いた印刷装置の一例について説明する。
【００２７】
図１の符号１は本発明の印刷装置の一例を示しており、この印刷装置１は貯留系５と、大循環路５０と、上述したヘッドモジュール２を１又は２以上有している。ここでは、印刷装置１はヘッドモジュール２を４つ有しており、各ヘッドモジュール２と、その部材にはそれぞれ添え字ａ〜ｄを付して区別する。
【００２８】
貯留系５は貯留タンク５８と、バッファタンク５９とを有している。貯留タンク５８の内部にはスペーサ分散液が蓄液されており、該スペーサ分散液は供給ポンプ７９によって貯留タンク５８からバッファタンク５９に供給され、バッファタンク５９内部に一旦蓄液されると共に、バッファタンク５９に過剰に蓄液されたものは貯留タンク５８に戻るようになっている。
【００２９】
貯留タンク５８とバッファタンク５９は不図示の攪拌手段をそれぞれ有しており、貯留タンク５８内とバッファタンク５９内にそれぞれ蓄液されたスペーサ分散液は攪拌手段で攪拌され、スペーサ粒子が均一に分散された分散状態が維持されるようになっている。
【００３０】
大循環路５０は両端がバッファタンク５９に接続されており、大循環路５０に設けられた大循環ポンプ５５を動作させると、バッファタンク５９に蓄液されたスペーサ分散液が、大循環路５０に引き込まれ、大循環路５０内を一端から他端に向かって流れた後、再びバッファタンク５９に戻る。即ち、大循環ポンプ５５の動作によって、スペーサ分散液がバッファタンク５９と大循環路５０との間で循環するようになっている。
【００３１】
大循環路５０のバッファタンク５９からスペーサ分散液が供給される側を上流側、スペーサ分散液がバッファタンク５９へ戻る他端側を下流側とすると、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの供給路５６ａ〜５６ｄは、大循環路５０に上流側から下流側に向かって順番に接続されており、供給路５６ａ〜５６ｄに設けられた供給元バルブ４１を開けて、大循環路５０とバッファ室１７を接続すると、スペーサ分散液がバッファ室１７に流れ込む。
【００３２】
大循環路５０は、各供給路５６ａ〜５６ｄを流れるスペーサ分散液の合計量よりも多量のスペーサ分散液を流すように構成されているので、各供給元バルブ４１を同時に開けると、上流側の供給路５６ａだけではなく、下流側の供給路５６ｄにもスペーサ分散液が到達し、結局、全てのヘッドモジュール２ａ〜２ｄにスペーサ分散液が供給されるようになっている。
【００３３】
バッファ室１７には不図示の液量制御手段が設けられており、液量制御手段が検出するバッファ室１７内部の液量が設定量未満になると、液量制御手段がバッファ室１７を大循環路５０に接続してスペーサ分散液をバッファ室１７に供給し、逆にバッファ室１７内部の液量が設定量を超えると、液量制御手段がバッファ室１７を大循環路から遮断してスペーサ分散液の供給を停止する。
【００３４】
また、メニスカス制御機構８のタンク８０内にはスペーサ分散液や溶剤等のバッファ液が蓄液されており、タンク８０内のバッファ液の液面高さは、噴出孔３２内でスペーサ分散液が大気と接する面（メニスカス）の高さと連動して変化し、メニスカス制御機構８０は、その変動量に応じた量のバッファ液を減圧機構によってタンク８０からバッファ室１７へ供給し、メニスカスを常に一定の状態に維持する。
【００３５】
即ち、このヘッドモジュール２では、大循環路５０からヘッドモジュール２へのスペーサ分散液の供給を制御すると共に、メニスカス制御機構８によってヘッドモジュール２内の液量を微調整することで、常にヘッドモジュール２内の液量が一定に維持され、その結果、スペーサ分散液の吐出が安定して行われる。
【００３６】
各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの排出路５７ａ〜５７ｄは、最下流に位置する供給路５６ｄよりも更に下流側の位置で、大循環路５０に接続されており、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの排出部２６から排出されるスペーサ分散液は、大循環路５０に排出されると、再びバッファタンク５９へ戻るようになっている。
【００３７】
尚、この印刷装置１は各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄを洗浄する洗浄機構７０を有している。洗浄機構７０は、有機溶媒のような洗浄液が充填された洗浄タンク７１と、一端が洗浄タンク７１に接続され、他端が供給路５６ａ〜５６ｄの接続位置と排出路５７ａ〜５７ｄの接続位置の間の位置で、大循環路５０に接続された洗浄系７２とを有している。
【００３８】
洗浄タンク７１の洗浄液は、洗浄系７２と大循環路５０とを通り、バッファタンク５９へ送られる前に、大循環路５０からドレインタンク３に排出されるようになっている。
【００３９】
洗浄系７２には、各ヘッドモジュール２の洗浄路の一端が接続されており、図２を参照し、１つのヘッドモジュール２について説明すると、洗浄路７５の途中に設けられた切替バルブ７６を開けると洗浄系７２の洗浄液が洗浄路７５に供給される。
【００４０】
ここでは洗浄路７５の他端は第二の供給管１４の途中に接続されており、その接続位置に設けられた切替バルブ７７と、供給側切替バルブ４３の切替によって、洗浄路７５が第一、第二の供給管１３、１４を介して吐出室２１と供給室２２のいずれか一方又は両方に接続され、洗浄液が供給されると同時に、洗浄路７５に接続されたものはバッファ室１７から遮断され、スペーサ分散液の供給が停止される。
【００４１】
吐出室２１や供給室２２に洗浄液が供給されると、内部に残留するスペーサ分散液は洗浄液で押し流され、他の不純物と一緒に第一、第二の排出管１８、１９へ排出される。
【００４２】
排出部２６の切替バルブ４２、４４の切替によって、第一、第二の排出管１８、１９へ排出された洗浄液を、排出路５７へ排出させれば、洗浄液は排出路５７から大循環路５０へ排出され、大循環路５０からバッファタンク５９に戻らず、ドレインタンク３に排出される。
【００４３】
次に、この印刷装置１を用いて、印刷対象物である基板にスペーサ分散液を吐出する方法について説明する。
【００４４】
大循環ポンプ５５を動作させ、大循環路５０とバッファタンク５９の間でスペーサ分散液を循環させながら、上述した液量制御手段により、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄのバッファ室１７内部の液量を一定に維持する。
【００４５】
その状態で各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの循環ポンプ１５を動作させ、第一、第二の供給管１３、１４と、第一、第二の排出管１８、１９がバッファ室１７に接続されるように、供給側切替バルブ４３と、排出部２６の切替バルブ４２、４４を切り替えると、スペーサ分散液は吐出室２１内部と供給室２２内部の両方を流れ、吐出室２１を流れたスペーサ分散液と、供給室２２を流れたスペーサ分散液は同じ循環路１１で混合され、バッファ室１７を通過し、再び供給部２５側へ送られる。
【００４６】
このとき、吐出室２１内部でも供給室２２内部でもスペーサ分散液は停滞せず、流れる状態が維持されるので、スペーサ粒子は液中で沈降せず、分散された状態が維持される。
【００４７】
その状態を維持しながら、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄのノズルプレート３１と印刷対象物である基板とを対向させ、噴出孔３２が基板の印刷位置と対向するように位置合わせを行う。
【００４８】
印刷位置の真上の噴出孔３２に対応するピエゾ素子３６を振動させると、その噴出孔３２から印刷位置に向かってスペーサ分散液６７が吐出される。
【００４９】
スペーサ分散液６７が噴出孔３２から吐出される直前に、スペーサ分散液がバッファ室１７と供給室２２との間で循環する状態を維持しながら、吐出室２１を排出路５７とバッファ室１１の両方から遮断されるように供給側切替バルブ４３と、排出部２６の切替バルブ４２、４４が切替えると、供給室２２内部ではスペーサ分散液が流れるが、吐出室２１内部はスペーサ分散液が流れない。
【００５０】
噴出孔３２からスペーサ分散液６７を吐出する間（印刷状態）、その状態を維持すると、噴出孔３２にスペーサ分散液６７の流れによる圧力変化の影響が出ないので、噴出孔３２から吐出されるスペーサ分散液６７の吐出量は一定になる。
【００５１】
噴出孔３２からスペーサ分散液６７が吐出されると、その液量が減少するが、内部フィルター３０にはスペーサ分散液中のスペーサ粒子６９と、溶媒６８とを通過可能な不図示の通路が形成されており、スペーサ分散液６７は内部フィルター３０の通路を通って吐出室２１に補充される。
【００５２】
印刷状態では、供給室２２にはバッファタンク１７からのスペーサ分散液６８が常に供給されており、バッファタンク１７内のスペーサ分散液は、上述したように液量制御手段とメニスカス制御機構８によってその液量が常に一定に維持されるので、吐出室２１内部には常に一定量のスペーサ分散液６７が配置され、噴出孔３２内のメニスカスは常に一定の状態に維持され、その結果スペーサ分散液の吐出が安定して行われる。
【００５３】
印刷位置に設定量のスペーサ分散液の吐出を終了したところで、噴出孔３２からの吐出を停止して印刷状態を終了し、供給室２２と吐出室２１の両方をバッファ室１７に接続するように供給側切替バルブ４３と、排出部２６の切替バルブ４２、４４を切替え、スペーサ分散液が供給室２２と吐出室２１の両方を供給された後、同じバッファタンク１７に戻るように循環させれば、スペーサ分散液が供給室２２内部と吐出室２１内部の両方で流れる。
【００５４】
例えば、印刷が終了した基板と新たな基板を交換する間や、上述した基板の位置合わせを行う場合のように、比較的短時間の間印刷を停止する待機状態で、スペーサ分散液が供給室２２と吐出室２１内部で流れるようにすれば、吐出室２１や供給室２２内部でスペーサ粒子の沈降が起こらず、内部フィルター３０や噴出孔３２の目詰まりが起こらない。
【００５５】
尚、数時間以上印刷を停止する場合には、上述した洗浄機構７０によって吐出室２１内部と供給室２２内部のスペーサ分散液を排出すれば、大循環ポンプ５０や循環ポンプ１５を停止しても、内部フィルター３０や噴出孔３２がスペーサ粒子で目詰まりすることがない。
【００５６】
印刷装置１が複数ヘッドモジュール２ａ〜２ｄを有する場合には、全部のヘッドモジュール２ａ〜２ｄを用いて同時に印刷を行えば、大型基板の広い印刷位置にスペーサ分散液を印刷することができる。また、複数のヘッドモジュール２ａ〜２ｄのうち１又は２以上のヘッドモジュール２ａ〜２ｄを選択して印刷を行う場合には、印刷を行わないヘッドモジュール２ａ〜２ｄを上述した待機状態におけば、ヘッドモジュール２ａ〜２ｄにスペーサ粒子の目詰まりが起こらない。
【００５７】
以上は、バッファ室１７だけに温度制御手段を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第一、第二の外部フィルター３７、３８のいずれか一方又は両方に温度制御手段を設け、測定されるスペーサ分散液の温度に基づき、第一、第二の外部フィルター３７、３８のいずれか一方又は両方を加熱又は冷却することで、第一、第二の外部フィルター３７、３８を通過した後のスペーサ分散液を設定温度にすることができる。スペーサ分散液の温度制御は、バッファ室１７と第一、第二の外部フィルター３７、３８のいずれか一方で行ってもよいし、両方で行ってもよい。
【００５８】
本発明に用いるスペーサ粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば直径４μｍ以上６μｍ以下のものを用いることができる。
【００５９】
内部フィルター３０の種類も特に限定されず、不織布、金属製フィルター等種々のものを用いることができるが、スペーサ粒子を通過させる通路の直径は、スペーサ粒子の直径の２倍以上が好ましい。
【００６０】
噴出孔３２の形状や大きさも特に限定されるものではないが、安定した吐出性を考慮すると、内部フィルター３０の通路の直径の２倍以上の直径を有するものが好ましい。また、ノズルプレート２６の噴出孔３２の大きさは、目的とする吐出液滴サイズにより選定する事ができるが、その直径は２０μｍ以上４０μｍ以下が望ましい。
【００６１】
また、バッファ室１７内の超音波照射は、そのヘッドモジュール２で印刷が行われる時だけ照射してもよいし、ヘッドモジュール２で印刷が行われないときも照射を続けてもよい。超音波照射を行うときは、超音波照射を連続して行ってもいし、断続的に行ってもよい。
【００６２】
以上は、噴出孔３２の近傍にピエゾ素子を設けるピエゾ素子方式で噴出孔３２での吐出を制御する場合について説明したが、吐出の制御法はこれに限定されず、バブルジェット（登録商標である）方式、サーマルジェット方式等種々の方式を採用することができる。
【実施例】
【００６３】
〔スペーサ粒子吐出個数〕
上記図１、２に示した印刷装置１で、市販のスペーサ分散溶液の印刷を行い、吐出される液滴中のスペーサ固数の評価を行なった。
【００６４】
尚、スペーサ分散溶液は、市販のスペーサ散布用に製造されているスペーサ粒子をアルコール系混合溶媒に分散させ、凝集体を事前にフィルターで除去し調整したものであって、スペーサ粒子の粒子系が４．１μｍ、スペーサ粒子の濃度を０．１ｗｔ％に調整したものを用いた。
【００６５】
ノズル（噴出孔３２）径が２８μｍの場合は、吐出液滴サイズは２０ｐｌであり、１液滴中のスペーサ個数は３．２±０．２であった。
【００６６】
更に、ノズル径が２３μｍの場合は、吐出液滴サイズが８ｐｌであり、１液滴中のスペーサ個数は２．０±０．９であった。
【００６７】
これらの結果から、ノズル径を変えることで、吐出液滴サイズと、液滴中のスペーサ個数を容易に制御可能なことがわかる。
【００６８】
〔吐出安定性評価試験〕
図１、２に示した印刷装置１を用い、大循環路５０でスペーサ分散液を循環させながら、供給室２２内部でスペーサ分散液を流す場合（実施例１）と、大循環路５０だけでスペーサ分散液の循環を行い、供給室２２内部でスペーサ分散液を流さない場合（比較例１）と、大循環路５０でスペーサ分散液を循環させ、供給室２２内部でスペーサ分散液を流すと同時に、バッファ室１７内に蓄液されたスペーサ分散液に超音波照射を行った場合（実施例２）の３つの条件で、噴出孔３２からスペーサ分散液の連続吐出を６０分間行い、連続吐出時の液滴中のスペーサ数の評価を行なった。
【００６９】
その結果を下記表１に示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
上記表１から明らかなように、印刷状態において供給室２２でスペーサ分散液を流さない比較例１は、６０分後に初期の２．０±０．９個から１．５±１．０個までスペーサ数の減少が観察された。一方、供給室２２内でスペーサ分散液を流した実施例１は６０分で１．９±０．９個とスペーサ数の減少に対する改善が見られた。更に供給室２２内部でスペーサ分散液を流しながら、超音波照射を行なった実施例２では、６０分後でも変化無く、吐出安定性の効果が確認された。
【００７２】
６０分の連続吐出後、ヘッドモジュール２内の超音波照射、スペーサ分散液の循環、ヘッドモジュール２のフラッシイング操作後のスペーサ数の評価を行なった所、ヘッドモジュール２内循環無しの場合でもメインテナンス操作により初期の２．０±０．９個に復帰した。
【００７３】
このように、供給室２２にスペーサ分散液を流し、より好ましくはヘッドモジュール２内のスペーサ分散液に超音波照射を行うことで、印刷状態での吐出安定性が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の印刷装置の一例を説明する図
【図２】本発明のヘッドモジュールを説明する図
【図３】本発明に用いるヘッド本体の一例を説明する拡大断面図
【符号の説明】
【００７５】
１……印刷装置 ２……ヘッドモジュール ５……貯留系 １０……循環系 １７……バッファ室 ２０……ヘッド本体 ２１……吐出室 ２２……供給室 ２５……供給部 ２６……排出部 ３０……内部フィルター ３１……ノズルプレート ３２……噴出孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷方法に関し、特に液晶ディスプレーのカラーフィルター基板とアレイ基板間等のセルギャップを均一に保つ為のスペーサを基板上の定置に印刷する方法と、その装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スペーサ粒子を基板の所定位置に配置する方法として、スペーサ粒子が溶媒中に分散されたスペーサ分散液を、印刷装置に充填し、その印刷装置のヘッドから基板の所定位置へ向かって吐出させるインクジェット方式が用いられている。
【０００３】
インクジェット方式で印刷を行う場合、吐出液にスペーサが均一に分散していないと、吐出が不安定となり、吐出不良を生じたり、吐出速度、吐出方向に異常がでたりまた液滴中の吐出スペーサの個数が安定しないという問題を生じやすい。
【０００４】
特開平１１−７０２８の「スペーサ吐出装置および液晶表示素子の製造方法」は、スペーサを含有する溶液を収容する撹拌タンクに冷却手段と圧電素子による超音波発生器とを有し、撹拌タンク内のスペーサを含有する溶液を温度上昇することなく超音波により撹拌分散しスペーサを吐出する事を特徴としているが、インクの否吐出時に撹拌タンクからヘッド間の配管、ヘッドインク室内部等でスペーサの沈降が問題となる。
【０００５】
特開２００２−７２２１８のスペーサの散布方法および装置では、ヘッドのインク室内のインクを循環できるがインクに混入した異物によるヘッドノズルプレートの目詰まり等で問題となる。
【０００６】
装置の大型化に伴いインクボトルからヘッドモジュール迄のインク供給ライン長が長くなりインク供給ライン内部でのスペーサの沈降、凝集が様々の問題を引き起こすこととなる。
【特許文献１】特開平１１−７０２８号公報
【特許文献２】特開２００２−７２２１８号公報
【特許文献３】特開２００２−２７７６２２号公報
【特許文献４】特開２００３−２７５６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、スペーサ粒子の分散状態を常に均一に維持した状態で、印刷可能な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、内部フィルターによって供給室と吐出室に分割されたヘッド本体の、前記供給室に供給されたスペーサ分散液を前記内部フィルターを通過させて、前記吐出室に供給し、前記吐出室に設けられた噴出孔から印刷対象物に向けて吐出する印刷方法であって、前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出する印刷状態では、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液の少なくとも一部を前記供給室から排出し、前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出しない待機状態では、前記スペーサ分散液を少なくとも前記吐出室に供給し、前記吐出室に供給された前記スペーサ分散液を前記吐出室から排出する印刷方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の印刷方法であって、前記待機状態は、前記スペーサ分散液を前記供給室にも供給し、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液を排出する印刷方法である。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷方法であって、前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す印刷方法である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷方法であって、前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す印刷方法である。
請求項５記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の印刷方法であって、前記待機状態は、前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を混合した後、前記吐出室と前記供給室の両方へ戻す印刷方法である。
請求項６記載の発明は、内部中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体の一壁面を構成するノズルプレートと、前記ノズルプレートに設けられた１又は２以上の噴出孔と、前記ヘッド本体内部にスペーサ分散液を供給する供給部と、前記ヘッド本体内部から前記スペーサ分散液を排出する排出部とを有し、前記供給部から供給された前記スペーサ分散液は、前記噴出孔から吐出されるように構成されたヘッドモジュールであって、前記ヘッド本体の内部空間は、前記スペーサ分散液が通過可能な内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の供給室とに区分けされ、前記供給部は、前記吐出室に設けられた吐出側流入口と、前記供給室に設けられた供給側流入口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側流入口から前記吐出室へ供給され、前記供給側流入口から前記供給室へ供給されるように構成され、前記排出部は、前記吐出室に設けられた吐出側排出口と、前記供給室に設けられた供給側排出口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側排出口と、前記供給側排出口を通って、前記吐出室と前記供給室からそれぞれ排出されるように構成されたヘッドモジュールである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のヘッドモジュールであって、循環系を有し、前記循環系は、前記排出部へ排出された前記スペーサ分散液を前記供給部へ戻すように構成されたヘッドモジュールである。
請求項８記載の発明は、請求項７記載のヘッドモジュールであって、前記循環系は、前記吐出側排出口から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給側排出口から排出された前記スペーサ分散液を混合し、前記供給部へ戻すように構成されたヘッドモジュールである。
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のヘッドモジュールであって、前記循環系は、スペーサ分散液が蓄液されるバッファ室を有し、前記バッファ室に蓄液された前記スペーサ分散液は前記供給部へ供給され、前記排出部から排出された前記スペーサ分散液は、前記バッファ室に戻すように構成されたヘッドモジュールである。
請求項１０記載の発明は、スペーサ分散液が蓄液される貯留系と、前記貯留系から前記スペーサ分散液が供給される１又は２以上のヘッドモジュールとを有する印刷装置であって、前記各ヘッドモジュールは、請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載のヘッドモジュールで構成され、前記スペーサ分散液は前記貯留系から前記循環系に供給されるように構成された印刷装置である。
【発明の効果】
【０００９】
スペーサ粒子を分散させたスペーサ分散液の液中で、スペーサ粒子の凝集および沈降させることなく、スペーサ分散液をヘッド本体に安定に供給する事が可能となり、複数ヘッドを用いた大型基板対応のスペーサ吐出装置の実用化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２の符号２は本発明のヘッドモジュールの一例を示しており、このヘッドモジュール２は、ヘッド本体２０と、ノズルプレート３１と、供給部２５と、排出部２６と、循環系１０とを有している。
【００１１】
ヘッド本体２０の内部は中空にされており、ノズルプレート３１はヘッド本体２０の一壁面で構成されている。ヘッド本体２０の内部には、内部フィルター３０が、ノズルプレート３１と、ヘッド本体２０のノズルプレート３１とは反対側の壁面の両方から離間して配置されており、ヘッド本体２０の内部は内部フィルター３０と壁面との間の空間と、内部フィルター３０とノズルプレート３１との間の空間に分けられた状態になっている。
【００１２】
図２の符号２１はノズルプレート３１と、内部フィルター３０と、ヘッド本体２０の側壁で取り囲まれた吐出室を示しており、同図の符号２２はヘッド本体２０のノズルプレート３１と反対側の壁面と、内部フィルター３０と、ヘッド本体２０の側壁で取り囲まれた供給室を示している。
【００１３】
循環系１０は循環路１１と、循環路１１の途中に設けられたバッファ室１７とを有している。バッファ室１７には供給路５６の一端が接続され、供給路５６に設けられた供給元バルブ４１をあけると、バッファ室１７は後述する大循環路５０に接続され、大循環路５０を流れるスペーサ分散液がバッファ室１７に流れ込むようになっている。
【００１４】
バッファ室１７に流れ込んだスペーサ分散液はその液量が設定量を超えると、循環路１１の一端部側に流れ出す。バッファ室１７は後述するメニスカス制御機構８に接続されており、メニスカス制御機構８はメニスカスの微調整のためバッファ室１７とスペーサ分散液又は溶剤のやり取りが行われるが、そのスペーサ分散液又は溶剤がバッファ室１７に供給されると、大循環路１１から供給されたスペーサ分散液とバッファ室１７で混合され、一緒に循環路１１の一端部側に流れ出す。
【００１５】
供給部２５は、一端が循環路１１の一端部に接続された第一、第二の供給管１３、１４と、第一、第二の供給管１３、１４と循環路１１の接続位置に設けられた供給側切替バルブ４３と、供給室２２の壁面に設けられ、第一の供給管１３の他端が接続された供給室側流入口２３と、吐出室２１の壁面に設けられ、第二の供給管１４の他端が接続された吐出室側流入口２４とを有しており、供給側切替バルブ４３の切替によって、バッファ室１７が循環路１１を介して吐出室２１と供給室２２のいずれか一方又は両方に接続され、循環路１１を流れるスペーサ分散液が吐出室２１と供給室２２のいずれか一方又は両方に流れ込むようになっている。
【００１６】
第一、第二の供給管１３、１４の途中には、第一、第二の外部フィルター３７、３８が設けられており、スペーサ分散液は外部フィルター３７、３８を通過する時に、スペーサ粒子が凝集した粒子塊や、ゴミが除去されるので、吐出室２１と供給室２２には、スペーサ粒子が分散された状態のスペーサ分散液が供給される。
【００１７】
図３を参照し、ノズルプレート３１には１又は２以上の噴出孔３２が設けられている。ノズルプレート３１と、ノズルプレート３１上のピエゾ支持板３５との間の位置であって、噴出孔３２の近傍位置にはそれぞれピエゾ素子３６が設けられており、印刷を停止した状態では、ピエゾ素子３６の圧力が、吐出室２２内部の圧力よりも大きくされているので、噴出孔３２からスペーサ分散液６７が吐出されないようになっている。
【００１８】
排出部２６は、供給室２２壁面の供給室側流入口２３と離間した位置に設けられた供給室側排出口２７と、吐出室２１壁面の吐出室側供給口２４と離間した位置に設けられた吐出室側排出口２８と、一端が供給室側排出口２７に接続された第一の排出管１８と、一端が吐出室側排出口２８に接続された第二の排出管１９とを有しており、供給室２２内部を供給室側流入口２３から供給室側排出口２７に向かって流れたスペーサ分散液は第一の排出管１８へ排出され、吐出室２１内部を吐出室側流入口２４から吐出室側排出口２８に向かって流れたスペーサ分散液は第二の排出管１９に排出される。
【００１９】
第一の排出管１８の他端は、循環路１１の第一、第二の供給管１３、１４が接続された側とは反対側の端部に接続され、第二の排出管１９の他端は、一端が後述する大循環路に接続された排出路５７の他端に接続されている。
【００２０】
第一の排出管１８と循環路１１の接続位置と、第二の排出管１９と排出路５７の接続位置は連結管４９で接続されており、第一の排出管１８と循環路１１と連結管４９の接続位置に設けられた切替バルブ４２と、第二の排出管１９と排出路５７と連結管４９の接続位置に設けられた切替バルブ４４の切替によって、吐出室２１と供給室２２は循環路１１と排出路５７のいずれかに接続され、供給室２２から第一の排出管１８に排出されたスペーサ分散液は循環路１１か排出路５７のいずれかに排出され、吐出室２１から第二の排出管１９に排出されたスペーサ分散液は循環路１１か排出路５７のいずれかに排出される。
【００２１】
ここでは、循環路１１の排出部２６とバッファ室１７の間の位置に循環ポンプ１５が設けられており、排出部２６から排出されたスペーサ分散液は、循環ポンプ１５の動作によって、バッファ室１７へ戻され、再び供給部２５へ送られる。
【００２２】
従って、排出部２６から排出路５７にスペーサ分散液が排出されないときには、スペーサ分散液はバッファ室１７と、供給部２５と、排出部２６との間で循環することになる。
【００２３】
バッファ室１７には、不図示の攪拌手段が設けられており、該攪拌手段を動作させると、バッファ室１７内部のスペーサ分散液に超音波が断続的又は連続的に照射され、該超音波によってスペーサ分散液は攪拌され、スペーサ粒子が均一に分散された状態になる。
【００２４】
従って、大循環系５０から新たに供給されるスペーサ分散液も、排出部２６かから戻ったスペーサ分散液も、バッファ室１７内部で分散状態が均一にされ、ヘッドモジュール２内部を循環する。
【００２５】
バッファ室１７には不図示の温度制御手段が設けられており、バッファ室１７内部のスペーサ分散液の温度が設定温度を超えると、温度制御手段によってバッファ室１７が冷却され、熱伝導によってその内部のスペーサ分散液が冷却されるようになっているので、超音波振動によってバッファ室１７内のスペーサ分散液が加熱されても、その温度は常に一定温度に維持される。
【００２６】
次に、このヘッドモジュール２を用いた印刷装置の一例について説明する。
【００２７】
図１の符号１は本発明の印刷装置の一例を示しており、この印刷装置１は貯留系５と、大循環路５０と、上述したヘッドモジュール２を１又は２以上有している。ここでは、印刷装置１はヘッドモジュール２を４つ有しており、各ヘッドモジュール２と、その部材にはそれぞれ添え字ａ〜ｄを付して区別する。
【００２８】
貯留系５は貯留タンク５８と、バッファタンク５９とを有している。貯留タンク５８の内部にはスペーサ分散液が蓄液されており、該スペーサ分散液は供給ポンプ７９によって貯留タンク５８からバッファタンク５９に供給され、バッファタンク５９内部に一旦蓄液されると共に、バッファタンク５９に過剰に蓄液されたものは貯留タンク５８に戻るようになっている。
【００２９】
貯留タンク５８とバッファタンク５９は不図示の攪拌手段をそれぞれ有しており、貯留タンク５８内とバッファタンク５９内にそれぞれ蓄液されたスペーサ分散液は攪拌手段で攪拌され、スペーサ粒子が均一に分散された分散状態が維持されるようになっている。
【００３０】
大循環路５０は両端がバッファタンク５９に接続されており、大循環路５０に設けられた大循環ポンプ５５を動作させると、バッファタンク５９に蓄液されたスペーサ分散液が、大循環路５０に引き込まれ、大循環路５０内を一端から他端に向かって流れた後、再びバッファタンク５９に戻る。即ち、大循環ポンプ５５の動作によって、スペーサ分散液がバッファタンク５９と大循環路５０との間で循環するようになっている。
【００３１】
大循環路５０のバッファタンク５９からスペーサ分散液が供給される側を上流側、スペーサ分散液がバッファタンク５９へ戻る他端側を下流側とすると、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの供給路５６ａ〜５６ｄは、大循環路５０に上流側から下流側に向かって順番に接続されており、供給路５６ａ〜５６ｄに設けられた供給元バルブ４１を開けて、大循環路５０とバッファ室１７を接続すると、スペーサ分散液がバッファ室１７に流れ込む。
【００３２】
大循環路５０は、各供給路５６ａ〜５６ｄを流れるスペーサ分散液の合計量よりも多量のスペーサ分散液を流すように構成されているので、各供給元バルブ４１を同時に開けると、上流側の供給路５６ａだけではなく、下流側の供給路５６ｄにもスペーサ分散液が到達し、結局、全てのヘッドモジュール２ａ〜２ｄにスペーサ分散液が供給されるようになっている。
【００３３】
バッファ室１７には不図示の液量制御手段が設けられており、液量制御手段が検出するバッファ室１７内部の液量が設定量未満になると、液量制御手段がバッファ室１７を大循環路５０に接続してスペーサ分散液をバッファ室１７に供給し、逆にバッファ室１７内部の液量が設定量を超えると、液量制御手段がバッファ室１７を大循環路から遮断してスペーサ分散液の供給を停止する。
【００３４】
また、メニスカス制御機構８のタンク８０内にはスペーサ分散液や溶剤等のバッファ液が蓄液されており、タンク８０内のバッファ液の液面高さは、噴出孔３２内でスペーサ分散液が大気と接する面（メニスカス）の高さと連動して変化し、メニスカス制御機構８０は、その変動量に応じた量のバッファ液を減圧機構によってタンク８０からバッファ室１７へ供給し、メニスカスを常に一定の状態に維持する。
【００３５】
即ち、このヘッドモジュール２では、大循環路５０からヘッドモジュール２へのスペーサ分散液の供給を制御すると共に、メニスカス制御機構８によってヘッドモジュール２内の液量を微調整することで、常にヘッドモジュール２内の液量が一定に維持され、その結果、スペーサ分散液の吐出が安定して行われる。
【００３６】
各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの排出路５７ａ〜５７ｄは、最下流に位置する供給路５６ｄよりも更に下流側の位置で、大循環路５０に接続されており、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの排出部２６から排出されるスペーサ分散液は、大循環路５０に排出されると、再びバッファタンク５９へ戻るようになっている。
【００３７】
尚、この印刷装置１は各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄを洗浄する洗浄機構７０を有している。洗浄機構７０は、有機溶媒のような洗浄液が充填された洗浄タンク７１と、一端が洗浄タンク７１に接続され、他端が供給路５６ａ〜５６ｄの接続位置と排出路５７ａ〜５７ｄの接続位置の間の位置で、大循環路５０に接続された洗浄系７２とを有している。
【００３８】
洗浄タンク７１の洗浄液は、洗浄系７２と大循環路５０とを通り、バッファタンク５９へ送られる前に、大循環路５０からドレインタンク３に排出されるようになっている。
【００３９】
洗浄系７２には、各ヘッドモジュール２の洗浄路の一端が接続されており、図２を参照し、１つのヘッドモジュール２について説明すると、洗浄路７５の途中に設けられた切替バルブ７６を開けると洗浄系７２の洗浄液が洗浄路７５に供給される。
【００４０】
ここでは洗浄路７５の他端は第二の供給管１４の途中に接続されており、その接続位置に設けられた切替バルブ７７と、供給側切替バルブ４３の切替によって、洗浄路７５が第一、第二の供給管１３、１４を介して吐出室２１と供給室２２のいずれか一方又は両方に接続され、洗浄液が供給されると同時に、洗浄路７５に接続されたものはバッファ室１７から遮断され、スペーサ分散液の供給が停止される。
【００４１】
吐出室２１や供給室２２に洗浄液が供給されると、内部に残留するスペーサ分散液は洗浄液で押し流され、他の不純物と一緒に第一、第二の排出管１８、１９へ排出される。
【００４２】
排出部２６の切替バルブ４２、４４の切替によって、第一、第二の排出管１８、１９へ排出された洗浄液を、排出路５７へ排出させれば、洗浄液は排出路５７から大循環路５０へ排出され、大循環路５０からバッファタンク５９に戻らず、ドレインタンク３に排出される。
【００４３】
次に、この印刷装置１を用いて、印刷対象物である基板にスペーサ分散液を吐出する方法について説明する。
【００４４】
大循環ポンプ５５を動作させ、大循環路５０とバッファタンク５９の間でスペーサ分散液を循環させながら、上述した液量制御手段により、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄのバッファ室１７内部の液量を一定に維持する。
【００４５】
その状態で各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄの循環ポンプ１５を動作させ、第一、第二の供給管１３、１４と、第一、第二の排出管１８、１９がバッファ室１７に接続されるように、供給側切替バルブ４３と、排出部２６の切替バルブ４２、４４を切り替えると、スペーサ分散液は吐出室２１内部と供給室２２内部の両方を流れ、吐出室２１を流れたスペーサ分散液と、供給室２２を流れたスペーサ分散液は同じ循環路１１で混合され、バッファ室１７を通過し、再び供給部２５側へ送られる。
【００４６】
このとき、吐出室２１内部でも供給室２２内部でもスペーサ分散液は停滞せず、流れる状態が維持されるので、スペーサ粒子は液中で沈降せず、分散された状態が維持される。
【００４７】
その状態を維持しながら、各ヘッドモジュール２ａ〜２ｄのノズルプレート３１と印刷対象物である基板とを対向させ、噴出孔３２が基板の印刷位置と対向するように位置合わせを行う。
【００４８】
印刷位置の真上の噴出孔３２に対応するピエゾ素子３６を振動させると、その噴出孔３２から印刷位置に向かってスペーサ分散液６７が吐出される。
【００４９】
スペーサ分散液６７が噴出孔３２から吐出される直前に、スペーサ分散液がバッファ室１７と供給室２２との間で循環する状態を維持しながら、吐出室２１を排出路５７とバッファ室１１の両方から遮断されるように供給側切替バルブ４３と、排出部２６の切替バルブ４２、４４が切替えると、供給室２２内部ではスペーサ分散液が流れるが、吐出室２１内部はスペーサ分散液が流れない。
【００５０】
噴出孔３２からスペーサ分散液６７を吐出する間（印刷状態）、その状態を維持すると、噴出孔３２にスペーサ分散液６７の流れによる圧力変化の影響が出ないので、噴出孔３２から吐出されるスペーサ分散液６７の吐出量は一定になる。
【００５１】
噴出孔３２からスペーサ分散液６７が吐出されると、その液量が減少するが、内部フィルター３０にはスペーサ分散液中のスペーサ粒子６９と、溶媒６８とを通過可能な不図示の通路が形成されており、スペーサ分散液６７は内部フィルター３０の通路を通って吐出室２１に補充される。
【００５２】
印刷状態では、供給室２２にはバッファタンク１７からのスペーサ分散液６８が常に供給されており、バッファタンク１７内のスペーサ分散液は、上述したように液量制御手段とメニスカス制御機構８によってその液量が常に一定に維持されるので、吐出室２１内部には常に一定量のスペーサ分散液６７が配置され、噴出孔３２内のメニスカスは常に一定の状態に維持され、その結果スペーサ分散液の吐出が安定して行われる。
【００５３】
印刷位置に設定量のスペーサ分散液の吐出を終了したところで、噴出孔３２からの吐出を停止して印刷状態を終了し、供給室２２と吐出室２１の両方をバッファ室１７に接続するように供給側切替バルブ４３と、排出部２６の切替バルブ４２、４４を切替え、スペーサ分散液が供給室２２と吐出室２１の両方を供給された後、同じバッファタンク１７に戻るように循環させれば、スペーサ分散液が供給室２２内部と吐出室２１内部の両方で流れる。
【００５４】
例えば、印刷が終了した基板と新たな基板を交換する間や、上述した基板の位置合わせを行う場合のように、比較的短時間の間印刷を停止する待機状態で、スペーサ分散液が供給室２２と吐出室２１内部で流れるようにすれば、吐出室２１や供給室２２内部でスペーサ粒子の沈降が起こらず、内部フィルター３０や噴出孔３２の目詰まりが起こらない。
【００５５】
尚、数時間以上印刷を停止する場合には、上述した洗浄機構７０によって吐出室２１内部と供給室２２内部のスペーサ分散液を排出すれば、大循環ポンプ５０や循環ポンプ１５を停止しても、内部フィルター３０や噴出孔３２がスペーサ粒子で目詰まりすることがない。
【００５６】
印刷装置１が複数ヘッドモジュール２ａ〜２ｄを有する場合には、全部のヘッドモジュール２ａ〜２ｄを用いて同時に印刷を行えば、大型基板の広い印刷位置にスペーサ分散液を印刷することができる。また、複数のヘッドモジュール２ａ〜２ｄのうち１又は２以上のヘッドモジュール２ａ〜２ｄを選択して印刷を行う場合には、印刷を行わないヘッドモジュール２ａ〜２ｄを上述した待機状態におけば、ヘッドモジュール２ａ〜２ｄにスペーサ粒子の目詰まりが起こらない。
【００５７】
以上は、バッファ室１７だけに温度制御手段を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第一、第二の外部フィルター３７、３８のいずれか一方又は両方に温度制御手段を設け、測定されるスペーサ分散液の温度に基づき、第一、第二の外部フィルター３７、３８のいずれか一方又は両方を加熱又は冷却することで、第一、第二の外部フィルター３７、３８を通過した後のスペーサ分散液を設定温度にすることができる。スペーサ分散液の温度制御は、バッファ室１７と第一、第二の外部フィルター３７、３８のいずれか一方で行ってもよいし、両方で行ってもよい。
【００５８】
本発明に用いるスペーサ粒子の種類は特に限定されるものではないが、例えば直径４μｍ以上６μｍ以下のものを用いることができる。
【００５９】
内部フィルター３０の種類も特に限定されず、不織布、金属製フィルター等種々のものを用いることができるが、スペーサ粒子を通過させる通路の直径は、スペーサ粒子の直径の２倍以上が好ましい。
【００６０】
噴出孔３２の形状や大きさも特に限定されるものではないが、安定した吐出性を考慮すると、内部フィルター３０の通路の直径の２倍以上の直径を有するものが好ましい。また、ノズルプレート２６の噴出孔３２の大きさは、目的とする吐出液滴サイズにより選定する事ができるが、その直径は２０μｍ以上４０μｍ以下が望ましい。
【００６１】
また、バッファ室１７内の超音波照射は、そのヘッドモジュール２で印刷が行われる時だけ照射してもよいし、ヘッドモジュール２で印刷が行われないときも照射を続けてもよい。超音波照射を行うときは、超音波照射を連続して行ってもいし、断続的に行ってもよい。
【００６２】
以上は、噴出孔３２の近傍にピエゾ素子を設けるピエゾ素子方式で噴出孔３２での吐出を制御する場合について説明したが、吐出の制御法はこれに限定されず、バブルジェット（登録商標である）方式、サーマルジェット方式等種々の方式を採用することができる。
【実施例】
【００６３】
〔スペーサ粒子吐出個数〕
上記図１、２に示した印刷装置１で、市販のスペーサ分散溶液の印刷を行い、吐出される液滴中のスペーサ固数の評価を行なった。
【００６４】
尚、スペーサ分散溶液は、市販のスペーサ散布用に製造されているスペーサ粒子をアルコール系混合溶媒に分散させ、凝集体を事前にフィルターで除去し調整したものであって、スペーサ粒子の粒子系が４．１μｍ、スペーサ粒子の濃度を０．１ｗｔ％に調整したものを用いた。
【００６５】
ノズル（噴出孔３２）径が２８μｍの場合は、吐出液滴サイズは２０ｐｌであり、１液滴中のスペーサ個数は３．２±０．２であった。
【００６６】
更に、ノズル径が２３μｍの場合は、吐出液滴サイズが８ｐｌであり、１液滴中のスペーサ個数は２．０±０．９であった。
【００６７】
これらの結果から、ノズル径を変えることで、吐出液滴サイズと、液滴中のスペーサ個数を容易に制御可能なことがわかる。
【００６８】
〔吐出安定性評価試験〕
図１、２に示した印刷装置１を用い、大循環路５０でスペーサ分散液を循環させながら、供給室２２内部でスペーサ分散液を流す場合（実施例１）と、大循環路５０だけでスペーサ分散液の循環を行い、供給室２２内部でスペーサ分散液を流さない場合（比較例１）と、大循環路５０でスペーサ分散液を循環させ、供給室２２内部でスペーサ分散液を流すと同時に、バッファ室１７内に蓄液されたスペーサ分散液に超音波照射を行った場合（実施例２）の３つの条件で、噴出孔３２からスペーサ分散液の連続吐出を６０分間行い、連続吐出時の液滴中のスペーサ数の評価を行なった。
【００６９】
その結果を下記表１に示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
上記表１から明らかなように、印刷状態において供給室２２でスペーサ分散液を流さない比較例１は、６０分後に初期の２．０±０．９個から１．５±１．０個までスペーサ数の減少が観察された。一方、供給室２２内でスペーサ分散液を流した実施例１は６０分で１．９±０．９個とスペーサ数の減少に対する改善が見られた。更に供給室２２内部でスペーサ分散液を流しながら、超音波照射を行なった実施例２では、６０分後でも変化無く、吐出安定性の効果が確認された。
【００７２】
６０分の連続吐出後、ヘッドモジュール２内の超音波照射、スペーサ分散液の循環、ヘッドモジュール２のフラッシイング操作後のスペーサ数の評価を行なった所、ヘッドモジュール２内循環無しの場合でもメインテナンス操作により初期の２．０±０．９個に復帰した。
【００７３】
このように、供給室２２にスペーサ分散液を流し、より好ましくはヘッドモジュール２内のスペーサ分散液に超音波照射を行うことで、印刷状態での吐出安定性が向上することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の印刷装置の一例を説明する図
【図２】本発明のヘッドモジュールを説明する図
【図３】本発明に用いるヘッド本体の一例を説明する拡大断面図
【符号の説明】
【００７５】
１……印刷装置 ２……ヘッドモジュール ５……貯留系 １０……循環系 １７……バッファ室 ２０……ヘッド本体 ２１……吐出室 ２２……供給室 ２５……供給部 ２６……排出部 ３０……内部フィルター ３１……ノズルプレート ３２……噴出孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部フィルターによって供給室と吐出室に分割されたヘッド本体の、前記供給室に供給されたスペーサ分散液を前記内部フィルターを通過させて、前記吐出室に供給し、前記吐出室に設けられた噴出孔から印刷対象物に向けて吐出する印刷方法であって、
前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出する印刷状態では、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液の少なくとも一部を前記供給室から排出し、
前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出しない待機状態では、前記スペーサ分散液を少なくとも前記吐出室に供給し、前記吐出室に供給された前記スペーサ分散液を前記吐出室から排出する印刷方法。
【請求項２】
前記待機状態は、前記スペーサ分散液を前記供給室にも供給し、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液を排出する請求項１記載の印刷方法。
【請求項３】
前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷方法。
【請求項４】
前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷方法。
【請求項５】
前記待機状態は、前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を混合した後、前記吐出室と前記供給室の両方へ戻す請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の印刷方法。
【請求項６】
内部中空のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の一壁面を構成するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに設けられた１又は２以上の噴出孔と、
前記ヘッド本体内部にスペーサ分散液を供給する供給部と、
前記ヘッド本体内部から前記スペーサ分散液を排出する排出部とを有し、
前記供給部から供給された前記スペーサ分散液は、前記噴出孔から吐出されるように構成されたヘッドモジュールであって、
前記ヘッド本体の内部空間は、前記スペーサ分散液が通過可能な内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の供給室とに区分けされ、
前記供給部は、前記吐出室に設けられた吐出側流入口と、前記供給室に設けられた供給側流入口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側流入口から前記吐出室へ供給され、前記供給側流入口から前記供給室へ供給されるように構成され、
前記排出部は、前記吐出室に設けられた吐出側排出口と、前記供給室に設けられた供給側排出口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側排出口と、前記供給側排出口を通って、前記吐出室と前記供給室からそれぞれ排出されるように構成されたヘッドモジュール。
【請求項７】
循環系を有し、前記循環系は、前記排出部へ排出された前記スペーサ分散液を前記供給部へ戻すように構成された請求項６記載のヘッドモジュール。
【請求項８】
前記循環系は、前記吐出側排出口から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給側排出口から排出された前記スペーサ分散液を混合し、前記供給部へ戻すように構成された請求項７記載のヘッドモジュール。
【請求項９】
前記循環系は、スペーサ分散液が蓄液されるバッファ室を有し、
前記バッファ室に蓄液された前記スペーサ分散液は前記供給部へ供給され、
前記排出部から排出された前記スペーサ分散液は、前記バッファ室に戻すように構成された請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のヘッドモジュール。
【請求項１０】
スペーサ分散液が蓄液される貯留系と、
前記貯留系から前記スペーサ分散液が供給される１又は２以上のヘッドモジュールとを有する印刷装置であって、
前記各ヘッドモジュールは、請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載のヘッドモジュールで構成され、
前記スペーサ分散液は前記貯留系から前記循環系に供給されるように構成された印刷装置。
【請求項１】
内部フィルターによって供給室と吐出室に分割されたヘッド本体の、前記供給室に供給されたスペーサ分散液を前記内部フィルターを通過させて、前記吐出室に供給し、前記吐出室に設けられた噴出孔から印刷対象物に向けて吐出する印刷方法であって、
前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出する印刷状態では、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液の少なくとも一部を前記供給室から排出し、
前記印刷対象物に前記スペーサ分散液を吐出しない待機状態では、前記スペーサ分散液を少なくとも前記吐出室に供給し、前記吐出室に供給された前記スペーサ分散液を前記吐出室から排出する印刷方法。
【請求項２】
前記待機状態は、前記スペーサ分散液を前記供給室にも供給し、前記供給室に供給された前記スペーサ分散液を排出する請求項１記載の印刷方法。
【請求項３】
前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷方法。
【請求項４】
前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液を、前記吐出室と前記供給室のいずれか一方又は両方へ戻す請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の印刷方法。
【請求項５】
前記待機状態は、前記吐出室から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給室から排出された前記スペーサ分散液を混合した後、前記吐出室と前記供給室の両方へ戻す請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の印刷方法。
【請求項６】
内部中空のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の一壁面を構成するノズルプレートと、
前記ノズルプレートに設けられた１又は２以上の噴出孔と、
前記ヘッド本体内部にスペーサ分散液を供給する供給部と、
前記ヘッド本体内部から前記スペーサ分散液を排出する排出部とを有し、
前記供給部から供給された前記スペーサ分散液は、前記噴出孔から吐出されるように構成されたヘッドモジュールであって、
前記ヘッド本体の内部空間は、前記スペーサ分散液が通過可能な内部フィルターによって前記ノズルプレート側の吐出室と、前記ノズルプレートとは反対側の供給室とに区分けされ、
前記供給部は、前記吐出室に設けられた吐出側流入口と、前記供給室に設けられた供給側流入口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側流入口から前記吐出室へ供給され、前記供給側流入口から前記供給室へ供給されるように構成され、
前記排出部は、前記吐出室に設けられた吐出側排出口と、前記供給室に設けられた供給側排出口とを有し、前記スペーサ分散液は前記吐出側排出口と、前記供給側排出口を通って、前記吐出室と前記供給室からそれぞれ排出されるように構成されたヘッドモジュール。
【請求項７】
循環系を有し、前記循環系は、前記排出部へ排出された前記スペーサ分散液を前記供給部へ戻すように構成された請求項６記載のヘッドモジュール。
【請求項８】
前記循環系は、前記吐出側排出口から排出された前記スペーサ分散液と、前記供給側排出口から排出された前記スペーサ分散液を混合し、前記供給部へ戻すように構成された請求項７記載のヘッドモジュール。
【請求項９】
前記循環系は、スペーサ分散液が蓄液されるバッファ室を有し、
前記バッファ室に蓄液された前記スペーサ分散液は前記供給部へ供給され、
前記排出部から排出された前記スペーサ分散液は、前記バッファ室に戻すように構成された請求項７又は請求項８のいずれか１項記載のヘッドモジュール。
【請求項１０】
スペーサ分散液が蓄液される貯留系と、
前記貯留系から前記スペーサ分散液が供給される１又は２以上のヘッドモジュールとを有する印刷装置であって、
前記各ヘッドモジュールは、請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載のヘッドモジュールで構成され、
前記スペーサ分散液は前記貯留系から前記循環系に供給されるように構成された印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１２２８１４（Ｐ２００６−１２２８１４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１４４９９（Ｐ２００４−３１４４９９）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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