JP2000246887A

JP2000246887A - 高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法及びそれを用いたパターン形成方法

Info

Publication number: JP2000246887A
Application number: JP11371368A
Authority: JP
Inventors: Masahito Okabe; 岡部将人; Katsunori Tsuchiya; 土屋勝則; Masato Ideue; 井出上正人
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】１００万ｃｐｓ程度の高粘度物質であっても
媒体上に高精細に付着形成可能にする。【解決手段】下部に５０μｍ〜１ｍｍ径の円形または
多角形のオリフィスを有し、１００ｃｐｓ〜１００００
００ｃｐｓの高粘度物質が充填された容器の一部または
全体に電極を配置し、前記オリフィスから高粘度物質の
メニスカスを張り出させて形成した状態で、前記電極に
高電圧パルスを印加して高粘度物質を引き出し、その一
部を分離切断することにより、媒体上に高粘度物質を高
精細に付着させるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高粘度物質を吐出さ
せて媒体に付着させる高粘度物質用ディスペンサーの吐
出方法及びそれを用いたパターン形成方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】液体を背後から加圧して容器から押し出
し、媒体上に形成することはディスペンサーとしてよく
知られている。また、オリフィスからインクを吐出させ
て媒体上に形成する方法としては、インクジェット技術
として広く知られている。インクジェット技術として
は、ノズルの一部を加熱して、気泡を発生っせることに
よりその圧力でインクを押し出す方法や、圧電セラミッ
クを振動させることによりその圧力インクを押し出す方
法などがある。

【０００３】しかしながら、従来提案されているディス
ペンサーは、低粘度から高粘度の物質を吐出し、媒体上
に形成することができるが、圧力が伝わるのに時間がか
かり、十分なレスポンスが得られない。また形成される
ラインまたはドットはノズルの外径で決まるので高精細
なパターンニングには向かない。また、背後からの圧力
に加えて、出口付近を振動させることにより、液滴を形
成し、これを吐出することで、媒体上に付着させる方法
が知られているが、この方法では、高粘度の物質を吐出
することはできない。

【０００４】一方、インクジェット方式では、いずれの
方法でもインクを押し出す力が非常に弱く、高粘度の物
質を吐出することはできない。またインクジェット法で
は吐出されるインク滴の大きさは、オリフィス径の数倍
の大きさになる。この点について図９を参照して説明す
ると、図示するように、ノズル１内の高粘度物質２を静
電力による吸引または電気機械的に加圧して先端開口か
ら追い出し、押し出された膨出部３がある長さになる
と、根元部分（ノズル開口部分）から切断され、その後
表面張力によって球状の液４となり、これが媒体５上に
付着するものである。そのため、媒体５に付着するドッ
トの大きさはノズル開口径よりも５〜６倍程度と大きい
ものとなってしまうことになる。

【０００５】小さい液滴を形成しようとすると、オリフ
ィス径を小さくする必要があり、このため、大きな粒径
の粒子を含んだインクを吐出しようとすると目詰まりを
起こし、また、粒子によりオリフィスが磨耗して吐出装
置の寿命が短くなるという問題がある。また静電吸引方
式のインクジェットでも、同様に高粘度物質を吐出する
ことができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであり、その第１の目的は、粒径の大
きい粒子を含む高粘度物質であっても媒体上に高精細に
付着或いは塗布することができる高粘度物質用ディスペ
ンサーの吐出方法を提供することである。第２の目的
は、本方式を用いて得られる様々なパターン形成方法を
提供することである

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下部に５０μ
ｍ〜１ｍｍ径の円形または多角形のオリフィスを有し、
１００ｃｐｓ〜１００００００ｃｐｓの高粘度物質が充
填された容器の一部又は全体に電極を配置し、前記オリ
フィスから高粘度物質のメニスカスを張り出させて形成
した状態で、前記電極に電圧を印加して高粘度物質を引
き出し、その一部を分離切断することにより、媒体上に
付着させる高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法を特
徴とする。また、本発明は、下部に５０μｍ〜１ｍｍ径
の円形または多角形のオリフィスを有し、１００ｃｐｓ
〜１００００００ｃｐｓの高粘度物質が充填された容器
の一部又は全体に電極を配置し、前記オリフィスから高
粘度物質のメニスカスを張り出させて形成した状態で、
前記電極に電圧を印加するとともに、電圧に応じて、媒
体とオリフィスの水平方向の相対位置を変化させなが
ら、前記高粘度物質を引き出し、その一部を分離切断す
ることにより、媒体上に付着させる高粘度物質用ディス
ペンサーの吐出方法を特徴とする。また、本発明は、前
記高粘度物質用ディスペンサーの電圧の絶対値が１００
〜２００００Ｖの範囲であることを特徴とする。また、
本発明は、前記高粘度物質用ディスペンサーの電圧がパ
ルス電圧であることを特徴とする。

【０００８】また、本発明は、前記高粘度物質用ディス
ペンサーの電圧の絶対値を減少若しくは電圧をＯＦＦに
することにより高粘度物質を分離切断することを特徴と
する。また、本発明は、前記高粘度物質を充填した容器
を加圧して前記メニスカスを形成することを特徴とす
る。また、本発明は、前記オリフィスから媒体までの距
離が０．１〜１０ｍｍでることを特徴とする。また、本
発明は、前記高粘度物質が前記オリフィス径の１／１０
以下の粒径の粒子を含むことを特徴とする。また、本発
明は、前記高粘度物質が０．１〜１０μｍの平均粒径を
含んでいることを特徴とする。また、本発明は、前記高
粘度物質を充填する容器が電極を兼ねることを特徴とす
る。

【０００９】また、本発明は、前記高粘度物質を加熱す
る手段を有することを特徴とする。また、本発明は、前
記電極に印加する電圧が直流電圧であることを特徴とす
る。また、本発明は、前記電極に印加する電圧が直流電
圧であって、その電圧印加のＯＮ−ＯＦＦ、並びに圧力
を制御することにより媒体上に形成される高粘度物質の
線幅またはドット径がオリフィス径の１／２以下である
ことを特徴とする。また、本発明は、前記電極に印加す
る電圧が交流電圧であることを特徴とする。また、本発
明は、前記電極に印加する電圧が交流電圧であって、電
圧の振幅と圧力を制御することにより、媒体上に形成さ
れる高粘度物質の線幅またはドット径がオリフィス径の
１／２以下であることを特徴とする。また、本発明は、
前記電極に印加する前記交流電圧の周波数が１Ｈｚ〜１
００ｋＨｚであることを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、前記高粘度物質用ディス
ペンサーの吐出方法を用いてパターン形成を行うことを
特徴とする。また、本発明は、高粘度物質に蛍光体を用
い、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッ
センスディスプレイパネル、フィールドエミッション型
ディスプレイパネル、ＣＲＴブラウン管の何れかにパタ
ーン形成を行うことを特徴とする。また、本発明は、高
粘度物質に少なくともガラス粉体を含み、リブ形成のパ
ターン形成を行うことを特徴とする。また、本発明は、
リブ形成がプラズマディスプレイ、エレクトロルミネッ
センスディスプレイ、フィールドエミッション型ディス
プレイの何れかに用いられるパターン形成であることを
特徴とする。また、本発明は、高粘度物質に少なくとも
バインダー樹脂を含み、液晶表示装置の液晶注入部のス
ペーサーに用いるパターン形成であることを特徴とす
る。また、本発明は、高粘度物質に少なくとも導電性材
料を含み、パターン電極に用いるパターン形成であるこ
とを特徴とする。

【００１１】〔発明の詳細な説明〕以下本発明の実施形態について説
明する。図１は本発明で使用する高粘度物質用ディスペ
ンサーの概略構成を示す図である。図１において、シリ
ンジ１２内には、蛍光体等の粒子が分散された高粘度の
インキ１１が充填されている。シリンジ下部には、内径
５０μｍ〜１ｍｍのテフロン製またはポリプロピレン製
のノズル１３が設けられている。内径は、物質の粘度
や、吐出速度、粒子径等の諸条件に合わせて選択され
る。ノズル１３には電極１４が形成され、コントローラ
ー３０によって制御された電源１５により１ｋＶ〜１０
ｋＶのパルス状の電圧を印加することができる。

【００１２】電極の形態としては、１．ノズル、スリッ
ト自身を電極材料で構成する。２．ノズル、スリットの
内壁に電極を配置する。３．ノズル、スリットの内部に
電極を配置する。４．ノズル、スリットの外側に電極を
配置する。５．ノズル、スリットの壁内部に電極を配置
するなどのいずれでも良い。２〜５までの場合、吐出口
先端から電極までの距離は、必要な電圧の大きさと関係
するが、非常に広い範囲内で自由に配置することが可能
である。本発明者らは、十分大きな電圧を与えれば、吐
出速度にもよるが、電極をノズル先端から１０ｃｍ以上
離した場合でさえ吐出が可能であることを既に見出して
いる。必要な印加電圧強度の観点から、吐出口先端から
電極までの距離は１００ｍｍ以内であることが好まし
く、３０ｍｍ以内であることが更に好ましい。このよう
な電極配置の自由度は吐出ヘッド設計において大きな利
点となり得るものである。記録媒体の導電性が高い場合
や、複数のノズルをアレイ状に配列し、隣接するノズル
に別々の信号を与えるような場合には、放電又はクロス
トークを抑制するために、吐出口から電極までの距離は
０．５ｍｍ以上離れた部位に配置するのがよく、より好
ましくは１ｍｍから１００ｍｍ、更に好ましくは１ｍｍ
から３０ｍｍの範囲に配置するのがよい。

【００１３】電極をノズル、スリットの外側に配置する
場合には、ノズル壁又はスリット壁の厚みは１〜１００
０μｍであることが好ましい。電極の素材としては、例
えば、電気伝導率が１×１０^-4〜１×１０¹⁰Ω^-1・ｃｍ
^-1までの金属材料或いは金属酸化物が好ましく用いられ
る。金属材料としてはＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌな
どの金属やステンレス、真鍮などの合金、金属酸化物と
してはＩＴＯや酸化スズなどの導電性セラミックスが好
ましく用いられる。流路内部に電極を配置する場合に
は、Ａｕ、Ｐｔなどの貴金属類や導電性セラミックスな
どの化学物質への耐久性の高いものを用いるのが良い。
また、電極の変質、摩耗を防止する目的で、電極表面に
ハードコートを施す場合もある。

【００１４】ここでは、絶縁性のノズルを用いている
が、この場合、電極は必ずしもノズルに形成されている
必要はなく、シリンジ１２のインキ面より低い位置に設
けられていれば良い。また、ノズル１３は必ずしも絶縁
性である必要はなく、金属製であっても良い。この場合
には、新たに電極を設ける必要はなく、ノズルが電極の
役目を果たす。またオリフィスは、必ずしもノズル先端
である必要はなく、シリンジ１０の底面に、或いはイン
クを充填する容器に１つ又は複数の孔を形成したものも
使用できる。より詳しく述べると、吐出口を形成する材
料としては、導電体としてはステンレス、真鍮、Ａｌ、
Ｃｕ、Ｃｒなどが用いることができ、絶縁体（半導体）
としては、ガラス、雲母、酸化ジルコニウム、アルミ
ナ、窒化珪素などのセラミック材料、ＰＥＥＫ、テフロ
ン、ＮＣナイロンなどのプラスチック材料等を用いるこ
とができる。

【００１５】吐出口の先端面は、被吐出物質が濡れ広が
ってしまわないようにテフロン等の表面自由エネルギー
の低いもので被覆されていることが好ましい。被吐出物
質が濡れ広がってしまうと吐出口でのメニスカスの形成
が不安定になる他、吐出ＯＦＦ時に汚れとして残存し、
後の記録に悪影響を与える。また、吐出口の形状として
は、ノズルの開口形状は円又は多角形のいずれでも良
い。開口径は５０〜２０００μｍの範囲であることが好
ましく、メニスカスの安定性や詰まり防止の観点から１
００〜１０００μｍであることが更に好ましい。スリッ
トの場合は、ノズルの場合と同様、開口ギャップが５０
〜２０００μｍの範囲であることが好ましく、メニスカ
スの安定性や詰まり防止の観点から１００〜１０００μ
ｍであることが更に好ましい。シリンジ上部からは、必
要に応じてコントローラ３０により制御されて駆動する
図示しない加圧装置で所定の圧力を加えることができ
る。また、吐出する高粘度物質の性質によっては、加熱
装置により５０〜１５０℃に加熱してもよい。

【００１６】記録ギャップとしては、吐出口から基体ま
での距離は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、より好ましくは０．
２〜２ｍｍの範囲に設定される。距離が０．１ｍｍより
狭いと安定なメニスカスが形成できず、さらに記録媒体
の微妙な凹凸に追従できなくなるため線幅が一定になら
ずまた断線が生じたりして好ましくない。一方、１０ｍ
ｍより広くなると吐出の直線性が損なわれ好ましくな
い。媒体１６は必ずしも対向電極を構成する必要はな
く、曲面や凹凸のあるものでも基本的に用いることがで
きるが、凹凸が数百μｍ以上あるものへの連続吐出は、
ギャップ変動により吐出量が安定しないため好ましくな
い。オリフィスと媒体との距離は０．１〜１０ｍｍ程度
である。

【００１７】材質的には特に限定されず、粘度１００ｃ
ｐｓ以上の液体又は固体表面であれば吐出可能である。
低粘度の液体表面などへの吐出は、液体が記録電極側に
吸引される場合があり難しい。表面の導電性は、被吐出
物の基体への吸引力に若干影響する程度で、大きな影響
はない。ただし、金属のように導電性の高い基体の場合
には、電極との間で放電が生じたり、被吐出物を通じて
過剰な電流が流れる場合があるので、電極を距離を離し
て配置する必要がある。

【００１８】次に、図２〜図４を参照して本発明による
高粘度物質の吐出方法について詳細に説明する。図２に
おいて、シリンジ１２に充填された高粘度物質１１は、
自重により次第に押し出されてノズ１３の先端（オリフ
ィス）６３にメニスカス１７を形成する（図２(a)）。
この状態で、メニスカスには重力と表面張力が作用して
いる。オリフィス６３の径や、高粘度物質１１の性質に
よって自重ではメニスカス１７の形成に時間を要する場
合や、全く形成しない場合もあるため、このような場合
には、図１で説明した様に、加圧装置により上部から加
圧することで、メニスカス１７を強制的に形成する。必
要によって加熱ヘッド６０で加熱することにより、メニ
スカス１７の形成を促すこともできる。

【００１９】このような状態で直流又は交流電圧を印加
すると、メニスカス表面と外界との間、及びメニスカス
先端と内部との間に電位差が生じるため、静電的な圧力
が発生し、メニスカスが円錐形に歪めらる（図２
（ｂ））。この電位が閾値以上であれば、メニスカスは
円錐形状を保ちながら基材の方向に伸長し（図２
（ｃ））、やがて基材に付着する（図２（ｄ））。この
状態で基材或いはノズルの水平方向の相対的な位置が変
化していれば、移動に対応して高粘度物質の微細なライ
ンが形成される（図２（ｅ））。

【００２０】吐出は連続的に行われるが、電圧強度を閾
値以下にする、或いは電圧をＯＦＦにすることにより停
止させることができる。単位時間当たりの吐出量が多い
加圧を伴う吐出の場合、電圧の制御だけでは吐出が停止
できない場合がある。この時は電圧の制御と同時に加圧
をＯＦＦする必要がある。閾電圧値とは、高粘度物質の
安定な吐出に必要な最小電圧強度のことであり、交流電
圧の実行値或いは、直流電圧の絶対値が閾電圧値を超え
た場合に吐出が行われる。閾電圧値は全ての系で一律に
決められるものではなく、物質やノズル、基材、ノズル
−基材間距離等によって異なる。

【００２１】印加する電圧の強度は１００Ｖ〜２０ｋＶ
であることが好ましく、電圧制御や吐出の安定性の観点
から、１〜７ｋＶの範囲にあるのが更に好ましい。直流
電圧であれば電圧の絶対値が１００Ｖ〜２０ｋＶとなる
ようにすれば良く、正負の極性は吐出に影響しない。一
方交流の場合は電圧の実効値が１００Ｖ〜２０ｋＶの範
囲に有れば良く、波形は図３に示すような矩形であるこ
とが好ましい。この場合図３の（ａ）から（ｃ）にある
ように振幅が５ｋＶであれば、０〜５ｋＶであっても−
５ｋＶ〜０Ｖであっても、−２．５〜２．５ｋＶであっ
ても吐出様態に大きな影響はない。吐出に用いられる周
波数の範囲は１Ｈｚ〜１０００ｋＨ用いることができる
が、最適な周波数は主に高粘度物質の電気伝導率に依存
し、電気伝導率が高いほど最適な周波数が高くなる傾向
がある。すなわち、粘度や材料組成にもよるが、電気伝
導率が異なると最適な印加電圧周波数も変動する。多く
の場合、電気伝導率の上昇につれて、最適な印加電圧周
波数は高くなる。周波数が低いと、電極への析出等が発
生し易く好ましくない。また、周波数が高いと、電源の
性能上制御が難しくなるという問題もある。好ましい周
波数の範囲は１Ｈｚ〜１０ｋＨｚである。吐出の連続性
と電圧制御の観点から、１００Ｈｚ〜４ｋＨｚであるこ
とが更に好ましい。

【００２２】円錐状に伸長したメニスカスの形状は、パ
ルス電圧の振幅や高粘度物質のレオロジー特性により変
化する。例えば、パルス電圧の振幅が大きい時には、メ
ニスカスの形状は図４（ａ）のように、オリフィスから
急激に細くなる。逆に振幅を小さくすると、図４（ｂ）
のように、オリフィスから穏やかに細くなる。ディスペ
ンサーが、図１に示したように細いノズルを有している
場合、電圧パルスの電圧が高い（振幅が大きい）場合に
は、メニスカスはオリフィス位置では、ノズルの内径、
すなわちオリフィス径に等しくなるが（図４（ａ））、
振幅が小さい場合には、ノズルの外径に等しくなる（図
４（ｂ））。パルス電圧の振幅が大きすぎると、媒体か
ら離れた位置で、メニスカスの先端が細くなり、媒体が
平面の場合には、ノズルから媒体に向かう電気力線が広
がっているため、中心からある範囲に渡って媒体上に付
着する。メニスカス先端と媒体との距離が離れるほど、
広い範囲に高粘度物質粒子が付着する。メニスカス先端
と媒体との距離が離れるほど、広い範囲に高粘度物質が
付着する。従って、媒体上に微小なドット状に、あるい
はオリフィスと媒体を相対的に位置を変えながら細いラ
イン状に、高粘度物質を形成したい場合には、電圧パル
スの振幅を小さくするか、あるいはオリフィスと媒体の
距離を近づけるか、いずれかの方法で、メニスカス先端
と媒体の距離を小さくすれば良い。また、メニスカスが
完全に細くならないうちに、メニスカスが媒体に接した
部分で、高粘度物質の一部が、媒体に付着するため、電
圧パルスの振幅を変化させることで、線幅を制御しなが
ら、ライン状に高粘度物質を形成することができる。形
成される高粘度物質の線幅またはドット径はオリフィス
径の１／２以下である。また、高粘度物質は、オリフィ
ス径の１／１０以下の粒径の粒子を含むものであれば利
用でき、平均粒径は１〜１０μｍが好ましい。

【００２３】尚、本発明は低粘度物質から極めて高い粘
度の物質まで適用可能であり、広範囲には０．１ｃｐｓ
〜１００万ｃｐｓの粘度のものが使用可能であるが、１
００ｃｐｓ以下では着弾後の吐出液が速やかにレベリン
グし、乾燥前に吐出液自身の太りが生じ、ライン形成、
ドット形成に支障がある。また１００万ｃｐｓを超える
と、高粘度物質の吐出部への充填が困難であるので、１
０００ｃｐｓ〜１００万ｃｐｓの高粘度物質への適用が
好ましい。本発明に用いる高粘度物質は、単一相の液体
に限らず、懸濁液、分散液、エマルジョンなどと呼ばれ
る複数相から成る液体であっても良い。また高粘度物質
の電気伝導率は１０^-10Ω^-1・ｃｍ^-1から１０^-4Ω^-1・
ｃｍ^-1の範囲が好ましい。高粘度物質の電気伝導率が１
０^-10Ω^-1・ｃｍ^-1以下となると、液表面の電位が低い
ため電圧印加による効果（先端が細くなる、基材方向に
吸引力が働く）が小さくなる、脈動が大きくなり吐出量
が安定しない、大きな液滴が断続的に吐出されるように
なり、着弾位置も安定しない。一方、高粘度物質の電気
伝導率が１０^-4Ω^-1・ｃｍ^-1以上では、液表面電位が高
くなるため基材表面や他の部位との間で放電が発生しや
すくなる（空気中）。また、電気伝導率は印加電圧の最
適な周波数と相関がある。組成にもよるが、蛍光体ペー
ストの場合、電気伝導率１０^-9Ω^-1・ｃｍ^-1のペースト
の最適周波数が５０Ｈｚであるのに対し、電気伝導率１
０^-7Ω^-1・ｃｍ^-1のペーストの最適周波数は１０ｋＨｚ
である。

【００２４】被吐出物質は動作温度で液状（流動性を持
つ）である必要があるため、有機又は無機液体を主成分
とし、用途に応じてパターニングしたい成分（目的物
質）を溶解、分散させたものを用いる。通常は、（液体
＋バインダー＋目的物質）の組成で被吐出物が構成され
るが、電気伝導率が上記の範囲内にあれば、必要に応じ
て、分散剤、消泡剤、揺変剤などの各種添加剤を自由に
混合することができる。多くの場合、被吐出物質の電気
伝導率は主成分である有機または無機液体の組成で決定
される。所望の電気伝導率を有する液体を主成分として
インキ設計を行えば、得られたインキの電気伝導率は、
組成物にもよるが、ほぼ前記液体のそれに近い値とな
る。

【００２５】本発明に用いられる、電気伝導率が１０
^-10Ω^-1・ｃｍ^-1から１０^-4Ω^-1・ｃｍ^-1の範囲にある
液体の例としては、無機液体としては、水、ＣＯＣ
ｌ₂、ＨＢｒ、ＨＮＯ₃、Ｈ₃ＰＯ₄、Ｈ₂ＳＯ₄、ＳＯＣｌ
₂、ＳＯ₂Ｃｌ₂、ＦＳＯ₃Ｈなどが挙げられる。有機液体
としては、メタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパ
ノール、ｎ−ブタノール、２−メチル−１−プロパノー
ル、ｔｅｒｔ−ブタノール、４−メチル−２−ペンタノ
ール、ベンジルアルコール、α−テルピネオール、エチ
レングリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコールなどのアルコール類；フェノー
ル、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾー
ル、などのフェノール類；ジオキサン、フルフラール、
エチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソル
ブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカル
ビトール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールア
セテート、エピクロロヒドリンなどのエーテル類；アセ
トン、メチルエチルケトン、２−メチル−４−ペンタノ
ン、アセトフェノンなどのケトン類；ギ酸、酢酸、ジク
ロロ酢酸、トリクロロ酢酸などの脂肪酸類；ギ酸メチ
ル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−ｎ−
ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−３−メトキシブチル、
酢酸−ｎ−ペンチル、プロピオン酸エチル、乳酸エチ
ル、安息香酸メチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメ
チル、フタル酸ジエチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレ
ン、炭酸プロピレン、セロソルブアセテート、ブチルカ
ルビトールアセテート、アセト酢酸エチル、シアノ酢酸
メチル、シアノ酢酸エチルなどのエステル類；ニトロメ
タン、ニトロベンゼン、アセトニトリル、プロピオニト
リル、スクシノニトリル、バレロニトリル、ベンゾニト
リル、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミ
ン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル
アニリン、ｏ−トルイジン、ｐ−トルイジン、ピペリジ
ン、ピリジン、α−ピコリン、２，６−ルチジン、キノ
リン、プロピレンジアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチル
ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ
−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルア
セトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ，
Ｎ'，Ｎ'−テトラメチル尿素、Ｎ−メチルピロリドンな
どの含窒素化合物類；ジメチルスルホキシド、スルホラ
ンなどの含硫黄化合物類；ベンゼン、ｐ−シメン、ナフ
タレン、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキセンなど
の炭化水素類；１，１−ジクロロエタン、１，２−ジク
ロロエタン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，
１，２−テトラクロロエタン、１，１，２，２−テトラ
クロロエタン、ペンタクロロエタン、１，２−ジクロロ
エチレン（ｃｉｓ−）、テトラクロロエチレン、２−ク
ロロブタン、１−クロロ−２−メチルプロパン、２−ク
ロロ−２−メチルプロパン、ブロモメタン、トリブロモ
メタン、１−ブロモプロパンなどのハロゲン化炭化水素
類、などが挙げられる。

【００２６】単独で所望の電気伝導率を有する液体がな
い場合、２種以上の液体を混合して用いても良い。例え
ば、電気伝導率9.6×10^-7Ω^-1・ｃｍ^-1のブチルカルビ
トールと3.8×10^-9Ω^-1・ｃｍ^-1のブチルカルビトール
アセテートを混合した場合、混合の比率によって図１０
のように電気伝導率が変化する。混合溶媒の電気伝導率
を1×10^-7Ω^-1・ｃｍ^-1付近にしたければ、図１０より
ブチルカルビトールとブチルカルビトールアセテートの
混合比を４１：５９にすれば良いことが分かる。この混
合溶媒にパターニングしたい粉体や樹脂を分散、溶解さ
せれば、多くの場合電気伝導率が1×10^-7Ω^-1・ｃｍ^-1
付近の混合物が得られる。所望の電気伝導率を得るもう
一つの手段として、電気伝導率の低い液体を主成分とし
てインキを作製し、後から高い導電性を有する物質を少
量添加する方法がある。高い導電性を有する物質として
は、アルミニウム粉末などの金属物質や、水に電解質を
溶解したものなどがある。後者の場合、多くの有機液体
と相溶しないため、しばしば界面活性剤と共にエマルジ
ョン的に添加することが行われる。これらの手法によれ
ば、溶剤組成を大きく変更することなく電気伝導率だけ
を上昇させることが可能となる。また、ブチルカルビト
ールのように多くの電解質を溶解し得るものであれば、
電解質を溶存せしめることで電気伝導率を調整しても良
い。

【００２７】導電性ペーストのように、液体成分よりも
高電気伝導率の物質（銀粉など）が多く含まれる場合
は、液体の組成で電気伝導率を調整することができな
い。予め予備測定などで固形分濃度と電気伝導率の相関
を知った後にインキ組成を設計する必要がある。先に挙
げた物質のうち、室温下で固体のものは、その融点以上
に加熱してからヘッドに供給すればよい。このような方
式は例えばホットメルトタイプのインクジェット記録方
式で一般的なものであるが、記録装置にヒーター部を設
ける必要がある点と、ウォーミングアップに時間がかか
る点から、速乾性を必要とするような特殊な用途以外に
は用いられない。液体の沸点は開口部での目詰まりの程
度に影響するため重要である。好ましい沸点の範囲は１
５０℃〜３００℃であり、更に好ましくは１８０℃〜２
５０℃である。１５０℃より低いと乾燥による目詰まり
が発生しやすく、３００℃より高いと記録後の乾燥に時
間がかかり好ましくない。このような高沸点の液体は、
被吐出物中の全液体のうち５０重量％以上を占めること
が好ましく、７０重量％以上であることが更に好まし
い。

【００２８】前記の液体に溶解又は分散させる目的物質
は、ノズルで詰まりを発生するような粗大粒子を除けば
特に制限されない。ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＦＥＤなどの蛍光
体としては、従来より知られているものを特に制限なく
用いることができる。例えば、赤色蛍光体として、
（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ、ＹＯ₃：Ｅｕなど、緑色蛍光
体として、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍ
ｎ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）Ｏ・α−Ａｌ₂Ｏ₃：Ｍｎな
ど、青色蛍光体として、ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｕ、Ｂ
ａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕなどが挙げられる。上記の目的
物質を記録媒体上に強固に接着させるために、各種バイ
ンダーを添加するのが好ましい。用いられるバインダー
としては、例えば、エチルセルロース、メチルセルロー
ス、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース等のセルロースおよびその誘導体；アル
キッド樹脂；ポリメタクリタクリル酸、ポリメチルメタ
クリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート・メタ
クリル酸共重合体、ラウリルメタクリレート・２−ヒド
ロキシエチルメタクリレート共重合体などの（メタ）ア
クリル樹脂およびその金属塩；ポリＮ−イソプロピルア
クリルアミド、ポリＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドな
どのポリ（メタ）アクリルアミド樹脂；ポリスチレン、
アクリロニトリル・スチレン共重合体、スチレン・マレ
イン酸共重合体、スチレン・イソプレン共重合体などの
スチレン系樹脂；スチレン・ｎ−ブチルメタクリレート
共重合体などのスチレン・アクリル樹脂；飽和、不飽和
の各種ポリエステル樹脂；ポリプロピレン等のポリオレ
フィン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等
のハロゲン化ポリマー；ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル・
酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂；ポリカーボネー
ト樹脂；エポキシ系樹脂；ポリウレタン系樹脂；ポリビ
ニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルア
セタール等のポリアセタール樹脂；エチレン・酢酸ビニ
ル共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合樹脂
などのポリエチレン系樹脂；ベンゾグアナミン等のアミ
ド樹脂；尿素樹脂；メラミン樹脂；ポリビニルアルコー
ル樹脂及びそのアニオンカチオン変性；ポリビニルピロ
リドンおよびその共重合体；ポリエチレンオキサイド、
カルボキシル化ポリエチレンオキサイド等のアルキレン
オキシド単独重合体、共重合体及び架橋体；ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリア
ルキレングリコール；ポリエーテルポリオール；ＳＢ
Ｒ、ＮＢＲラテックス；デキストリン；アルギン酸ナト
リウム；ゼラチン及びその誘導体、カゼイン、トロロア
オイ、トラガントガム、プルラン、アラビアゴム、ロー
カストビーンガム、グアガム、ペクチン、カラギニン、
にかわ、アルブミン、各種澱粉類、コーンスターチ、こ
んにゃく、ふのり、寒天、大豆蛋白等の天然或いは半合
成樹脂；テルペン樹脂；ケトン樹脂；ロジン及びロジン
エステル；ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンイ
ミン、ポリスチレンスルフォン酸、ポリビニルスルフォ
ン酸などを用いることができる。これらの樹脂は、ホモ
ポリマーとしてだけでなく、相溶する範囲でブレンドし
て用いても良い。

【００２９】本発明の高粘度物質の吐出方法を用いたパ
ターンニング方法としての用途としては、代表的なもの
としてはディスプレイ用途に使用することができる。具
体的には、プラズマディスプレイの蛍光体の形成、プラ
ズマディスプレイのリブの形成、プラズマディスプレイ
の電極の形成、ＣＲＴの蛍光体の形成、ＦＥＤ（フィー
ルドエミッション型ディスプレイ）の蛍光体の形成、Ｆ
ＥＤのリブの形成、液晶ディスプレイ用カラーフィルタ
ー（ＲＧＢ着色層、ブラックマトリクス層）、液晶ディ
スプレイ用スペーサー（ブラックマトリクスに対応した
パターン、ドットパターン等）などが挙げることができ
る。ここでいうリブとは一般的に障壁を意味し、プラズ
マディスプレイを例に取ると各色のプラズマ領域を分離
するために用いられる。その他の用途としては、マイク
ロレンズ、半導体用途として磁性体、強誘電体、導電性
ペースト（配線、アンテナ）などのパターンニング塗
布、グラフィック用途としては、通常印刷、特殊媒体
（フィルム、布、鋼板など）への印刷、曲面印刷、各種
印刷版の刷版、加工用途としては粘着材、封止材などの
本発明を用いた塗布、バイオ、医療用途としては医薬品
（微量の成分を複数混合するような）、遺伝子診断用試
料等の塗布等に応用することができる。

【００３０】

【実施例】次に、本発明の一実施例について説明する。＜蛍光体ペーストの調整＞・蛍光体緑化成オプトニクス社製Ｐ１−ＧＩＳ（赤ＫＸ−５０４Ａ）６５ｗｔ％・アクリル樹脂ＭＰ−４００９（綜研化学）１００ｗｔ％・溶剤ブチルカルビトールアセテート：ブチルカルビトール＝１：１２５ｗｔ％を混練し、３本ロール処理を行い蛍光体ペーストとし
た。得られたペーストの粘度を測定したところ、７００
００ｃｐｓであった。

【００３１】＜高粘度物質用ディスペンサー＞図５は本
発明の高粘度物質用ディスペンサーの一実施例の概略装
置構成を示す図である。ここでは、絶縁性の吐出部を用
いたタイプについて説明する。図５において、シリンジ
１２の下部に、内径約２７０μｍのテフロン製の吐出部
（ノズル１３）有している。吐出部の吐出口近くに、高
電圧を印加するための電極１４が形成されている。ま
た、媒体２０は、水平方向に移動可能なＸＹステージ
（図示せず）上に設置されており、シリンジの吐出部と
水平方向の相対位置を任意に変化させることができる。
シリンジ内の圧力は、窒素ボンベ４０と圧力コントロー
ラ４１によって、任意に調節することができる。また、
必要に応じて、加圧装置６０により、シリンジおよびシ
リンジ内のペーストの温度を制御することができる。こ
れら全ての制御は、コントローラ３０により行い、コン
トローラ３０は、電源３１、圧力コントローラ４１、Ｘ
Ｙステージを制御し、シリンジ内の圧力の制御や、電圧
パルスの振幅やタイミングを制御し、吐出位置や吐出量
を制御し、媒体上にシリンジに充填した高粘度物質を付
着形成することができる。吐出の様子はＣＣＤカメラ５
０で撮影してモニタ５１で観察する。

【００３２】次に、図５の装置を用いて、高粘度物質の
吐出の様子を調べた結果について説明する。吐出条件は
次の通りである。吐出部材質：テフロン吐出部内径：（オリフィス径）：２７０μｍ基材（媒体）：ガラスオリフィス−基材間距離：０．７５ｍｍ圧力：３気圧温度：室温（２５℃）電圧（振幅）：２ｋＶ〜１５ｋＶオフセット：−２．５ｋＶ〜２．５ｋＶ（振幅５ｋＶ）周波数：１０Ｈｚ〜１ｋＨｚ波形：矩形波上記吐出条件いおいて、電圧パルスの振幅を２ｋＶ〜１
５ｋＶまで変化さ（オフセット０Ｖ、周波数１ｋＨ
ｚ）、ＣＣＤカメラにより、メニスカスの形状を観察し
たところ、振幅３ｋＶ以上でメニスカスが円錐状に引き
出され、ペーストの吐出が確認された。また、オリフィ
スから０．２５ｍｍの位置のメニスカスの径を測定した
ところ、図６に示すように、電圧パルスの振幅が大きい
ほど、メニスカス径（根元部から円錐先端までの長さの
１／３の位置における径）が小さくなる傾向が見られ
た。また、振幅１０ｋＶ以上では、メニスカスの長さ
が、オリフィスと基材との距離より短くなり、基材から
離れた位置でペーストが分離し、吐出しているのが観察
された。

【００３３】次に、振幅を５ｋＶ、周波数を１ｋＨｚに
固定して、オフセットを−２．５ｋＶ〜２．５ｋＶの間
で変化させ、同様にＣＣＤカメラで観察したところ、メ
ニスカスの形状および吐出状態に差異は見られなかっ
た。

【００３４】さらに、振幅５ｋＶ、オフセット０Ｖに固
定して、周波数を１０Ｈｚ〜１ｋＨｚまで変化させて同
様に吐出状態を観察した。１ｋＨｚの高周波の場合に
は、電圧印加開始から速やかに図７（ａ）に示すような
形状のメニスカスが引き出され、ペーストの吐出が確認
されたが周波数が小さくなるにつれて、反応が鈍くな
り、メニスカスの形状も図７（ｂ）のように、膨らんだ
ような形状になり、吐出の安定性も悪くなった。

【００３５】次に、周波数１ｋＨｚ、オフセット０Ｖ、
同じ圧力の状態で、振幅を２ｋＶと５ｋＶを交互に印加
して吐出の状態を観察した。図８に示すように、２ｋＶ
と５ｋＶの電圧を２秒ずつ、交互に印加したところ、５
ｋＶ印加時には、ペーストの吐出が見られ、２ｋＶ印加
時には吐出が見られなかったが、２ｋＶ印加時にも、メ
ニスカスの形状は５ｋＶ印加時と同様の形状を維持して
いた。

【００３６】また、上記の吐出条件において、振幅５ｋ
Ｖ（オフセット電圧０Ｖ）、周波数１ｋＨｚとした以外
は同じ条件とし、基材に対する相対移動度５０ｍｍ／秒
で吐出しながら装置を移動させ、蛍光体ペーストを用い
て線幅４０μｍのラインを形成することができた。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１０００
ｃｐｓ〜１００万ｃｐｓの高粘度物質、粒径の大きい粒
子を含む高粘度物質の塗布形成を行うことができ、且つ
塗布すドットの径、線幅を極めて小さくできるので、精
細なパターン状に高粘度物質を塗布することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する高粘度物質用ディスペンサー
の概略構成図である。

【図２】高粘度物質が吐出される状態を説明する図であ
る。

【図３】印加するパルス電圧を説明する図である。

【図４】メニスカスを説明する図である。

【図５】本発明の高粘度物質用ディスペンサーを説明す
る図である。

【図６】印加するパルス電圧の振幅とメニスカス径の関
係を示す図である。

【図７】メニスカスを示す図である。

【図８】印加するパルス電圧の例を示す図である。

【図９】従来の蛍光面方法を説明する図である。

【図１０】混合液体の電気伝導率の組成比変化を示す図
である。

【符号の説明】

１１・・・高粘度物質、１２・・・容器、１３・・・ノ
ズル、１４・・・電極、１５・・・電源、１６・・・媒
体、１７・・・メニスカス、１９・・・ドット、２０・
・・媒体、３０・・・コントローラ、３１・・・電源、
４０・・・圧力ボンベ、４１・・・圧力コントローラ、
５０・・・ＣＣＤカメラ、５１・・・モニタ、６０・・
・加熱ヘッド、６３・・・オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ０５Ｃ 5/00 １０１Ｂ０５Ｃ 5/00 １０１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部に５０μｍ〜１ｍｍ径の円形また
は多角形のオリフィスを有し、１００ｃｐｓ〜１０００
０００ｃｐｓの高粘度物質が充填された容器の一部又は
全体に電極を配置し、前記オリフィスから高粘度物質の
メニスカスを張り出させて形成した状態で、前記電極に
電圧を印加して高粘度物質を引き出し、その一部を分離
切断することにより、媒体上に付着させることを特徴と
する高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法。
【請求項２】下部に５０μｍ〜１ｍｍ径の円形また
は多角形のオリフィスを有し、１００ｃｐｓ〜１０００
０００ｃｐｓの高粘度物質が充填された容器の一部又は
全体に電極を配置し、前記オリフィスから高粘度物質の
メニスカスを張り出させて形成した状態で、前記電極に
電圧を印加するとともに、電圧に応じて、媒体とオリフ
ィスの水平方向の相対位置を変化させながら、前記高粘
度物質を引き出し、その一部を分離切断することによ
り、媒体上に付着させることを特徴とする高粘度物質用
ディスペンサーの吐出方法。
【請求項３】電圧の絶対値が１００〜２００００Ｖ
の範囲である請求項１又は２何れかに記載の高粘度物質
用ディスペンサーの吐出方法。
【請求項４】電圧がパルス電圧である請求項３記載
の高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法。
【請求項５】電圧の絶対値を減少若しくは電圧をＯ
ＦＦにすることにより高粘度物質を分離切断することを
特徴とする請求項１又は２何れかに記載の高粘度物質用
ディスペンサーの吐出方法。
【請求項６】前記高粘度物質を充填した容器を加圧
して前記メニスカスを形成することを特徴とする請求項
１又は２何れかに記載の高粘度物質用ディスペンサーの
吐出方法。
【請求項７】前記オリフィスから媒体までの距離が
０．１〜１０ｍｍでることを特徴とする請求項１乃至６
何れかに記載の高粘度物用ディスペンサーの吐出方法。
【請求項８】前記高粘度物質が前記オリフィス径の
１／１０以下の粒径の粒子を含むことを特徴とする請求
項１乃至７何れかに記載の高粘度物質用ディスペンサー
の吐出方法。
【請求項９】前記高粘度物質が０．１〜１０μｍの
平均粒径を含んでいることを特徴とする請求項１乃至８
何れかに記載の高粘度物質用ディスペンサーの吐出方
法。
【請求項１０】前記高粘度物質を充填する容器が電
極を兼ねることを特徴とする請求項１乃至９何れかに記
載の高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法。
【請求項１１】前記高粘度物質を加熱する手段を有
することを特徴とする請求項１乃至１０何れかに記載の
高粘度物質用ディスペンサーの吐出方法。
【請求項１２】電圧が直流電圧であることを特徴と
する請求項１乃至１１何れかに記載の高粘度物質用ディ
スペンサーの吐出方法。
【請求項１３】電圧が直流電圧であって、その電圧
印加のＯＮ−ＯＦＦ、並びに圧力を制御することにより
媒体上に形成される高粘度物質の線幅またはドット径が
オリフィス径の１／２以下であることを特徴とする請求
項１乃至１２何れかに記載の高粘度物質用ディスペンサ
ーの吐出方法。
【請求項１４】電圧が交流電圧であることを特徴と
する請求項１乃至１１何れかに記載の高粘度物質用ディ
スペンサーの吐出方法。
【請求項１５】電圧が交流電圧であって、電圧の振
幅と圧力を制御することにより、媒体上に形成される高
粘度物質の線幅またはドット径がオリフィス径の１／２
以下であることを特徴とする請求項１乃至１１、又は１
４何れかに記載の高粘度物質用ディスペンサーの吐出方
法。
【請求項１６】前記交流電圧の周波数が１Ｈｚ〜１
００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１４又は１５
何れかに記載の高粘度物質用ディスペンサーの吐出方
法。
【請求項１７】請求項１乃至１６の何れかの高粘度
物質用ディスペンサーの吐出方法を用いたことを特徴と
するパターン形成方法。
【請求項１８】高粘度物質に蛍光体を用い、プラズ
マディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディ
スプレイパネル、フィールドエミッション型ディスプレ
イパネル、ＣＲＴブラウン管の何れかに用いられること
を特徴とする請求項１７記載のパターン形成方法。
【請求項１９】高粘度物質に少なくともガラス粉体
を含み、リブ形成を行うことを特徴とする請求項１７記
載のパターン形成方法。
【請求項２０】リブ形成がプラズマディスプレイ、
エレクトロルミネッセンスディスプレイ、フィールドエ
ミッション型ディスプレイの何れかに用いられることを
特徴とする請求項１９記載のパターン形成方法。
【請求項２１】高粘度物質に少なくともバインダー
樹脂を含み、液晶表示装置の液晶注入部のスペーサーに
用いることを特徴とする請求項１７記載のパターン形成
方法。
【請求項２２】高粘度物質に少なくとも導電性材料
を含み、パターン電極に用いることを特徴とする請求項
１７記載のパターン形成方法。