JP2002160370A - インクジェット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により、高精細パターンでのイン
クの塗布を可能としたインクジェット装置を提供する。 【解決手段】 インク吐出口としての多数のオリフィス
２を形成したヘッド部を有するインクジェット装置にお
いて、それぞれのオリフィス２の縁に突起部３を設けた
構成にする。オリフィス２から吐出されたインクが突起
部３を伝わって目標の位置に到達することから、空気中
をインクが飛翔する際に発生する飛翔曲がりを抑えるこ
とができ、高精細パターンでインクを塗布することがで
きる。また、突起部３の表面に撥水処理加工を施すこと
により、インクが突起部３に付着して残るようなことが
なく、毎回の吐出量の変動を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細いノズルの先端
からインクを微小な液滴として吹き出し、これを対象物
上に付着させて塗布するインクジェットの技術に属する
もので、特に、高精細な塗布精度を必要とし、かつイン
ク成分の変更が多い技術分野で好適に使用されるインク
ジェット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような技術分野として、例え
ば液晶カラーディスプレイなどに用いられるカラーフィ
ルターの製造分野が挙げられる。

【０００３】通常、液晶用カラーフィルターは、ガラス
基板上に赤、緑、青の３色の色素をモザイク状又はスト
ライプ状に配置し、それぞれの境界をブラックマトリッ
クスで区画した構造をしている。このカラーフィルター
の製造方法として、現在では顔料分散法が主流である。
この方法では、まず、ブラックマトリックスを形成した
ガラス基板上に、赤、緑、青いずれかの光反応性レジス
トインクをスピンコーターにより全面に塗布し、次い
で、マスク露光により、塗布した着色層を形成したい部
分のみを硬化させ、現像工程により不要部分を除去し、
一色目の着色層を形成するが、同様の工程を３回繰り返
し、赤、緑、青の３色の着色を得る。したがって、工程
数が多く、また現像によりレジストインクを殆ど無駄に
するため、低コストで高効率なカラーフィルターの製造
方法が望まれている。そこで、低コストで、簡便なカラ
ーフィルターの製造方法として、インクジェット法によ
るカラーフィルターの製造方法が、特開昭５９−７５２
０５号公報で既に提案されている。

【０００４】このインクジェット方式によるカラーフィ
ルターの製造方法は、複数のオリフィスを有するヘッド
部を使用し、このヘッド部を基板と対向させて相対的に
移動させながら着色インクを吐出してガラス基板上にラ
イン状に塗布して着色層を形成する方法であり、このヘ
ッド部を組み込んだ塗布装置を用いて行われる３色同時
塗布方法の模式図を図１に示す。

【０００５】図１においてＧはステージＳの上に載置さ
れた塗布対象の基板であり、複数個のヘッド部を備えた
塗布装置をこの基板Ｇに対して相対的に移動させること
で着色インクをライン状に塗布するように構成されてい
る。すなわち、左側の８つのヘッド部Ｈｒは赤色用の着
色インクを吐出するもので、図示しないフレームに取り
付けられ、各ヘッド部Ｈｒにおける複数のオリフィスが
基板Ｇの幅方向に連続するようになっている。同様に、
中央の８つの塗布ヘッドＨｇは緑色用の着色インクを吐
出するもので、図示しないフレームに取り付けられ、各
ヘッド部Ｈｇにおける複数のオリフィスが基板の幅方向
に連続するようになっている。また同様に、右側の８つ
のヘッド部Ｈｂは青色用の着色インクを吐出するもの
で、図示しないフレームに取り付けられ、各ヘッド部Ｈ
ｂにおける複数のオリフィスが基板の幅方向に連続する
ようになっている。したがって、複数のオリフィスから
着色インクを吐出しながらそれぞれのヘッド部が一体と
なって基板と相対的に移動することで、一度の塗布工程
で３色の着色インクが塗布される。

【０００６】インクジェット法によるカラーフィルター
の製造方法としては、大きく分けて３つの方法が提案さ
れている。

【０００７】第１の方法は、特開平９−２０３８０３号
公報等で提案されている。この第１の方法は隔壁を設け
る方式である。この方式では、まず図２（ａ）に示すよ
うに、基板１１にライン状の樹脂ブラックマトリックス
からなる隔壁１２を形成し、その隔壁１２の上部１２ａ
に撥水処理等を施しておく。そして、図２（ｂ）に示す
ように、ヘッド部１３から隔壁１２の中に着色インク１
４を付与する。着色インク１４は隔壁１２により拡散が
防止されるので、図２（ｃ）に示す如く基板１１上にお
ける隔壁１２の間に着色層１５が形成される。

【０００８】第２の方法は、特開平８−２３０３１４号
公報等で提案されている。この第２の方法は吸収層を設
ける方式である。この方式では、まず図３（ａ）に示す
ように、基板２１にライン状の樹脂ブラックマトリック
ス２２を形成し、それを覆ってインク吸収層２３をベタ
で形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、マスク
２４を介して露光を行ってブラックマトリックス２２の
上部２３ａを硬化させて吸収性を無くした後、図３
（ｃ）に示すように、ヘッド部２５からインク吸収層２
３に着色インク２６を付与する。着色インク２６はイン
ク吸収層２３にしみ込むので、基板２１上におけるブラ
ックマトリックス２２間に着色層２７が形成される。

【０００９】第３の方法は、特開平１１−３３７７２６
号公報等で提案されている。この第３の方法は光触媒方
式である。この方式では、まず図４（ａ）に示すよう
に、基板３１にクロムブラックマトリックス３２を形成
し、その上に、光触媒として、酸化チタンをシリコーン
樹脂中に分散した光触媒含有層３３を形成する。光触媒
含有層３３は、光触媒の分解作用により露光部分の有機
基を分解し、この部分のインク反発性を低下させる機能
を有する。次に、図４（ｂ）に示すように、着色層を形
成する部分３３ａだけ、マスク３４を介してマスク露光
を行った後、図４（ｃ）に示すように、ヘッド部３５か
ら着色インク３６を付与すると、未露光部分のインク反
発作用により、未露光部を境界として、露光部分にのみ
着色インクが濡れ広がる。これを乾燥、硬化すること
で、着色層３７を形成することができる。未露光部は、
着色インクの隣接する画素への濡れ拡がりを防止するた
め、画素の間、すなわちブラックマトリックス３２上に
形成され、好ましくは、ブラックマトリックス３２の幅
より狭い範囲を未露光部とした方が、より均一な着色層
を形成することができる。着色インクとしては、水系、
溶剤系のいずれも使用することができ、好ましい溶剤と
しては、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセ
テートを主成分としたものや、インク反発性を向上させ
るため、ブチルカルビトールアセテートを主成分とした
インクが用いられる。また、色剤としては、染料、顔料
のいずれも使用することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したイ
ンクジェット法でカラーフィルターの着色層を形成する
に際しては、通常、ＲＧＢ各色について１０００本以上
のストライプパターンに着色インクを塗布する必要があ
る。ところが、従来のインクジェット装置を使用したの
では、このような高精細パターンに塗布することは簡単
ではない。

【００１１】すなわち、インク成分を変更した際に粘度
や表面張力が変わり、そのためにインクの飛翔曲がりが
発生するという問題がある。また、時間の経過と共にイ
ンク成分の粘度、表面張力の状態、オリフィス表面の状
態などが変化し、これによっても飛翔曲がりが発生する
という問題もある。そして、このような飛翔曲がりを抑
えるためには、初期調整に長い時間が必要である。

【００１２】このような問題は、上記した液晶用カラー
フィルターの場合に限らず、プラズマディスプレイパネ
ルなどのその他のガラス基板上に材料インクを塗布する
ような場合にも同様に発生する。

【００１３】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、簡単な構成
により、高精細パターンでのインクの塗布を可能とした
インクジェット装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のインクジェット装置は、インク吐出口とし
ての多数のオリフィスを形成したヘッド部を有するイン
クジェット装置において、それぞれのオリフィスの縁に
突起部を設けたことを特徴としている。

【００１５】そして、上記構成のインクジェット装置に
おいて、突起部の表面に撥水処理加工を施すのが好まし
いものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の望ましい実施形態を説明する。

【００１７】図５は本発明のインクジェット装置におけ
るヘッド部を示す斜視図である。インクジェット方式の
原理としては、インク供給装置からヘッド部にインクを
供給し、ヘッド部では、ピエゾ素子１に電界をかけて伸
縮させ、ピエゾ素子１が伸びたときにインク流路から着
色インクを押し出し、インク流路の先に形成した微小孔
のオリフィス２からインクを飛び出させる方式が採られ
る。或いは、ピエゾ素子の変わりにバブルドライブを使
用し、インクに熱を加えて気泡を発生させてインクを吐
出させる方式も採られる。そして、本発明では、図６に
拡大して示すように、それぞれのオリフィス２の縁に突
起部３が設けてある。

【００１８】オリフィス２は、インクがヘッド部から空
気中に押し出される境界面に形成される微細孔で、ヘッ
ド本体４の前面にあるオリフィスプレート５に複数個が
形成されている。その径は通常１５〜５０μｍ程度であ
るが、吐出する液滴量、インクジェットの押出しエネル
ギー、インクの成分等によって最適な値を決定すればよ
い。また、オリフィス２の孔形状は真円が望ましい。

【００１９】このオリフィス２は、オリフィスプレート
５に、レーザー加工、ケミカルエッチング、電界メッキ
等の加工法で形成する。オリフィスプレート５の材料
は、加工のしやすさからステンレスやニッケルが望まし
いが、インクとの反応がなければ他の材料でもよい。ま
た、インクの吐出精度を上げるために、オリフィスプレ
ート５の表面は、無電界ニッケルメッキなどの撥水処理
を行っておくことが好ましい。

【００２０】突起部３は、メッキによって形成する。こ
の場合、できるだけオリフィス２の縁の近くに形成する
ことが望ましい。突起部３の形状は、図６に示すような
角柱状でよい。その他に、図７（ａ）に示すような三角
錐状、図７（ｂ）に示すような先端を切り欠いた三角錐
状でもよい。要は、オリフィス２から吐出されるインク
の液滴が沿うような面を有していればよい。そして、突
起部３の表面は無電界メッキなどの撥水処理を行ってお
くことが好ましい。

【００２１】上記のような構成をしたヘッド部のオリフ
ィス２からインクを吐出させると、インクの液滴が突起
部３を伝わって吐出するので、曲がらずに飛翔し、目標
の位置に到達することとなる。また、突起部３の表面に
撥水処理を施しておくと、吐出毎に突起部３にインクが
残留することがなく、毎回の吐出量のバラツキが抑えら
れる。

【００２２】以上、本発明を実施の形態について説明し
たが、本発明によるインクジェット装置は、上記実施の
形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言
うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、インク吐出口としての多数の
オリフィスを形成したヘッド部を有するインクジェット
装置において、それぞれのオリフィスの縁に突起部を設
けたことにより、オリフィスから吐出されたインクが突
起部を伝わって目標の位置に到達することから、空気中
をインクが飛翔する際に発生する飛翔曲がりを抑えるこ
とができ、高精細パターンでインクを塗布することがで
きる。

【００２４】また、突起部の表面に撥水処理加工を施す
ことにより、インクが突起部に付着して残るようなこと
がなく、毎回の吐出量の変動を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットのヘッド部を組み込んだ塗布装
置を用いて行われる３色同時塗布方法の模式図である。

【図２】ヘッド部から着色インクを吐出して基板上に着
色層を形成する一つの方法を示す説明図である。

【図３】ヘッド部から着色インクを吐出して基板上に着
色層を形成する別の方法を示す説明図である。

【図４】ヘッド部から着色インクを吐出して基板上に着
色層を形成するさらに別の方法を示す説明図である。

【図５】本発明のインクジェット装置におけるヘッド部
を示す斜視図である。

【図６】オリフィスの縁に設けた突起部を示す斜視図で
ある。

【図７】別の形状をした突起部を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ ヘッドモジュール １ ピエゾ素子 ２ オリフィス ３ 突起部 ４ ヘッド本体 ５ オリフィスプレート １１ 基板 １２ 隔壁 １３ ヘッド部 １４ 着色インク １５ 着色層 ２１ 基板 ２２ ブラックマトリックス ２３ インク吸収層 ２４ マスク ２５ ヘッド部 ２６ 着色インク ２７ 着色層 ３１ 基板 ３２ ブラックマトリックス ３３ 光触媒層 ３４ マスク ３５ ヘッド部 ３６ 着色インク ３７ 着色層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口としての多数のオリフィス
   を形成したヘッド部を有するインクジェット装置におい
   て、それぞれのオリフィスの縁に突起部を設けたことを
   特徴とするインクジェット装置。
2. 【請求項２】 突起部の表面に撥水処理加工を施したこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインクジェット装置。