JP2008073944A

JP2008073944A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2008073944A
Application number: JP2006255659A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Uchida; 寛人内田; Masaaki Murata; 真朗村田; Mitsuru Yahagi; 充矢作; Susumu Sakio; 進崎尾; Hideo Takei; 日出夫竹井; Koji Hane; 功二羽根
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】インク液から溶存気体を除去できる技術を提供する。
【解決手段】フィルタ膜３２ａ、３２ｂを介して脱気室３５ａ、３５ｂと液通過室３６を隣接させ、脱気室３５ａ、３５ｂを減圧雰囲気にして液通過室３６内にインク液を供給する。フィルタ膜３２ａ、３２ｂの片面は減圧雰囲気に接触しており、インク液が液通過室３６を通過する際にフィルタ膜３２ａ、３２ｂの反対側の面に接触すると、インク液中の溶存気体は脱気室３５ａ、３５ｂに吸引され、除去される。フィルタ膜３２ａ、３２ｂを脱気装置２４の移動方向とは垂直方向に張っておくと、移動に伴う加速度が緩和され、気泡の巻き込みも無くなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェット方式の印刷装置にかかり、特に、溶存気体の除去ができる印刷装置に関する。

従来より、液晶のガラスパネルに配向膜を形成する装置や、液晶パネルの間にスペーサを配置する装置等、あるいは有機ＥＬ素子の有機層を形成する装置等の産業用印刷装置にはインクジェット方式の印刷装置が広く用いられている。

図６、図７は、インクジェット方式の印刷装置の一例であり、台１１５上に、ガラス基板等の印刷対象物１０７が配置されている。
印刷対象物１０７の上方には、複数の印刷ヘッド１２０が設けられた保持体１６０が配置されている。各印刷ヘッド１２０は、インク供給系にそれぞれ接続されており、保持体１６０を移動させながら各印刷ヘッド１２０からインクを吐出すると、印刷対象物１０７上にインクが着弾し、薄膜が形成される。

図６は、保持体１６０内部を示すブロック図であり、保持体１６０の外部に配置された据え置きタンク１２２には、インク液１０３が蓄液されている。このインク液１０３は、保持体１６０に設けられた移動タンク１２１に供給され、ヘッダ１２９から各印刷ヘッド１２０に分配される。
ヘッダ１２９と各印刷ヘッド１２０の間にはフィルタ１２３が設けられており、印刷ヘッド１２０に供給されるインク液から異物が除去される。

各印刷ヘッド１２０には複数のノズルが設けられており、ピエゾ素子によって印刷ヘッド１２０内のインク液を圧縮すると、ノズルからインク液が吐出され、印刷対象物１０７表面への印刷が行われる。

しかし、印刷ヘッド１２０に供給されるインク液には空気中の酸素や窒素が溶け込んでおり、温度差等の原因により、印刷ヘッド１２０内で気泡が発生する場合があり、印刷ヘッド１２０内に気泡が発生すると、インク液の吐出ミスが発生する。

また、印刷は、保持体１６０が、図７の方向Ｅに沿って移動と停止を繰り返えして行われるため、印刷ヘッド１２０内のインク液が振動するとノズルから印刷ヘッド１２０の内部に空気が巻き込まれ、印刷ヘッド１２０内に気泡が生じる場合がある。

このように、気泡が印刷ヘッド１２０の内部に発生するとインクの吐出ミスが発生し、印刷対象物１０７上の薄膜に欠陥が生じたり、スペーサが配置されない領域が生じる等の印刷ミスが発生する。

印刷ヘッド１２０の吐出ミスについては、例えば、吐出状態の検査を行う技術があり、検査で異常が発見された場合は印刷ヘッド１２０のクリーニングを行う方法もあるが、インク液中に気泡が混入していると印刷途中で吐出ミスが生じるという問題がある。
特開２００５−１３１５４０号公報

本発明は、上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、その目的は、溶存気体を除去したインク液を印刷ヘッドに供給できる印刷装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、印刷ヘッドの移動に伴うインク液の振動を防止し、ノズルから気体が巻き込まれないようにした印刷装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、インク供給管が接続された複数の印刷ヘッドを有し、前記インク供給管から供給されるインク液を印刷対象物に吐出する印刷装置であって、前記インク供給管には、前記インク液中に溶存する気体を真空脱泡によって除去する脱気装置が設けられた印刷装置である。
また、本発明は、前記脱気装置は、前記インク液が透過せず、前記インク液中に溶存する気体が透過するフィルタ膜を介して接触する脱気室と液通過室とを有し、前記脱気室には真空排気系が接続され、前記脱気室は減圧雰囲気に置かれるように構成され、前記インク液は前記液通過室内を通過して前記印刷ヘッドに供給されるように構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記脱気装置は前記印刷ヘッドと一緒に移動するように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷装置であって、前記フィルタ膜は前記脱気装置の移動方向とは垂直方向に張られた印刷装置である。
また、本発明は前記液通過室は二枚の前記フィルタ膜で挟まれた請求項３記載の印刷装置である。

本発明は上記のように構成されており、インク液が液通過室内を流れる間に広い面積のフィルタ膜と接触し、フィルタ膜を介して減圧雰囲気と接触するので、液通過室内のインク液は減圧雰囲気に置かれ、インク液に溶存している気体は気泡となって析出し、脱気室に吸引され、排気される。従って、インク液は液通過室中を通過する間に脱気され、溶存酸素や溶存窒素が減少される。

また、脱気装置内のフィルタ膜は、脱気装置の移動方向とは垂直に張られており、脱気装置の移動と停止に伴って生じるインク液の揺動や振動を減少させるように構成されている。これにより、脱気装置内のインク液の振動が印刷ヘッドに伝わらないようになり、ノズルからの気泡の侵入が防止される。

印刷ヘッド内での気泡の発生を防止できる。

図１は本発明の印刷装置１０の平面図であり、図２は側面図である。
この印刷装置１０は台１５を有しており、台１５上には印刷対象物７が配置されている。この印刷対象物７は、例えばガラス基板等の基板である。

また、台１５上の印刷対象物７よりも上方位置には保持体１６が配置されている。保持体１６は、例えば台１５の側方に配置されたレール１７ａ、１７ｂに移動可能に取りつけられており、印刷対象物７の表面よりも一定距離だけ上方位置を、レール１７ａ、１７ｂの延設方向に沿って往復移動できるように構成されている。

保持体１６には、複数の印刷ヘッド２０が設けられている。各印刷ヘッド２０には複数のノズルが列設されている。
保持体１６の外部には据え置きタンク２２が設置されており、各印刷ヘッド２０には、後述するように、据え置きタンク２２からインク液が供給され、各印刷ヘッド２０のノズルから印刷対象物７に向かってインク液が吐出される。

各印刷ヘッド２０のノズルは同一方向に並べられており、ノズルの列設方向とは垂直な方向に保持体１６を移動させてインク液を吐出すると、印刷対象物７の表面に着弾したインク液によって印刷対象物７の表面に薄膜が形成される。印刷対象物７の表面にパターニングされた透明導電膜や薄膜トランジスタが予め形成されている場合は、それらの表面に薄膜が形成される。薄膜は、一面を覆ってもよいし、表面形状を所望形状にしてもよい。

図１〜図３、図５の符号Ｄは保持体１６の移動方向であり、図１では、各印刷ヘッド２０は、ノズルの並び方向が保持体１６の移動方向Ｄと垂直になるように向けられている。
また、各印刷ヘッド２０のノズルは、ノズルの列設方向の間隔が一定になるように形成されており、そのため、隣接する印刷ヘッド２０間のノズルの距離も一定にするため、ここでは各印刷ヘッド２０は千鳥状に配置されている。

図４は、本発明の印刷装置１０の保持体１６内部構造の一例である。符号３ａはインク液である。保持体１６には、上記複数の印刷ヘッド２０の他、移動タンク２１と、ヘッダ２９と、脱気装置２４が設けられている。

移動タンク２１は可撓性配管８０によって据え置きタンク２２に接続されている。可撓性配管８０には不図示のポンプが設けられており、該ポンプにより、据え置きタンク２２内のインク液は、先ず、移動タンク２１に移される。インク液の移動は、保持体１６の移動中も行われる。

据え置きタンク２２には、インク液供給系１４からインク液が補充される。
移動タンク２１にも不図示のポンプが接続されており、移動タンク２１内のインク液はヘッダ２９に供給される。
ヘッダ２９は太いパイプであり、ヘッダ２９と印刷ヘッド２０とは、供給管８２によってそれぞれ接続されている。

各供給管８２の途中には、フィルタ装置２３と脱気装置２４とがそれぞれ設けられており、ヘッダ２９に供給されたインク液は、フィルタ装置２３と脱気装置２４を通って印刷ヘッド２０に分配される。
フィルタ装置２３内には通液性を有するフィルタ膜が配置されており、インク液に混入している異物は、インク液がそのフィルタ膜を通過する際に除去される。

脱気装置２４は、図５に示すように、筺体３１を有している。筺体３１内にはフィルタ膜３２ａ、３２ｂが配置され、筺体３１の内部空間は、フィルタ膜３２ａ、３２ｂを介して隣接する脱気室３５ａ、３５ｂと液通過室３６とに分けられている。
ここでは、フィルタ膜３２ａ、３２ｂは二枚設けられており、中央に液通過室３６が配置され、その両脇に、脱気室３５ａ、３５ｂが配置されている。

脱気室３５ａ、３５ｂの上部には排気管８４が接続されており、該排気管８４によって、各脱気装置２４の脱気室３５ａ、３５ｂは真空ポンプ２５に接続されている。
そして真空ポンプ２５を動作させると脱気室３５ａ、３５ｂは真空排気され、減圧雰囲気にされる。
液通過室３６の上部には供給管８２が接続され、ヘッダ２９によって分配されたインク液がフィルタ装置２３を通って液通過室３６の内部に導入される。

フィルタ膜３２ａ、３２ｂは気体は透過するが液体は透過しない材質で構成されており、液通過室３６の上部から導入されたインク液は、フィルタ膜３２ａ、３２ｂを透過したり、フィルタ膜３２ａ、３２ｂの周囲から漏れ出たりせずに液通過室３６内を通過する。

液通過室３６の下部にも供給管８２が接続されており、この供給管８２によって液通過室３６の下部は印刷ヘッド２０に接続されている。
液通過室３６内を通過したインク液は液通過室３６の下部から供給管８２を通って印刷ヘッド２０の内部に導入される。
液通過室３６内を通過するインク液には、空気中の酸素や窒素が溶解しており、印刷ヘッド２０内でこれら溶存気体から気泡が形成されると吐出ミスが生じる。

脱気室３５ａ、３５ｂの内部は減圧雰囲気にされており、フィルタ膜３２ａ、３２ｂの片面は減圧雰囲気に置かれており、液通過室３６の内部をインク液が通過する際に、インク液はフィルタ膜３２ａ、３２ｂの反対側の面に接触し、フィルタ膜３２ａ、３２ｂと接触した部分のインク液中の溶存気体から気泡が生成され、その気泡は脱気室３５ａ、３５ｂに吸引される。

液通過室３６は、二枚のフィルタ膜３２ａ、３２ｂで挟まれた狭い空間であり、インク液は、液通過室３６内を通過する間に層状になり、フィルタ膜３２ａ、３２ｂを介して脱気室３５ａ、３５ｂと広い面積で接触しており、インク液中の溶存気体は高効率で脱気され、印刷ヘッド２０に供給され、ノズルから吐出される。

印刷ヘッド２０は大気圧下に置かれており、従って、印刷ヘッド２０は脱気室３５ａ、３５ｂよりも高い圧力雰囲気に置かれているから、印刷ヘッド２０内で溶存気体から気泡が生成されることはなく、気泡による吐出ミスは生じない。

印刷ヘッド２０内に供給されたインク液のうち、ノズルから吐出されなかった残部は回収管８７によって回収され、移動タンク２１や据え置きタンク２２に戻される。

図１〜図３、図５の符号Ｄは、印刷対象物７への印刷を行う際の保持体１６の移動方向を示している。脱気装置２４と印刷ヘッド２０は、保持体１６と同じ移動方向Ｄに移動する。
脱気装置２４の内部の二枚のフィルタ膜３２ａ、３２ｂは、脱気装置２４の移動方向Ｄとは垂直な方向に張られている。

フィルタ膜３２ａ、３２ｂは可撓性(又は柔軟性)を有する材料で構成されており、印刷の際に保持体１６が移動と停止を繰り返し、脱気装置２４に加速度が加わると、フィルタ膜３２ａ、３２ｂは伸縮して、液通過室３６内のインク液を脱気装置２４よりも大きく移動させ、液通過室３６内のインク液に加わる加速度を減少させる。
これにより、脱気装置２４内のインク液の振動が印刷ヘッド２０に伝わらず、印刷ヘッド２０内にインク液の振動による気泡の巻き込みが防止される。

液通過室３６は二枚のフィルタ膜３２ａ、３２ｂで挟まれているので、移動方向Ｄに沿った正負いずれの方向の加速度も緩和することができる。
なお、上記は、液晶配向膜や有機ＥＬ素子用の有機薄膜等の薄膜をガラス基板上に形成する場合について説明したが、本発明の印刷装置１０は、ガラス基板ではなく、半導体基板上にも印刷することができる。また、ＰＤＰ等の他の基板でもよい。

また、上記例では、印刷対象物の一面が覆われた薄膜を形成したが、インク液を所望位置に吐出し、配線膜等のパターニングされた薄膜を形成することもできる。また、スペーサが分散されたインク液を吐出し、スペーサ配置にも用いることができる。

更に、上記例では、フィルタ装置２３は供給管８２のヘッダ２９と脱気装置２４とを接続する部分に設けられていたが、脱気装置２４と印刷ヘッド２０を接続する部分に設けてもよい。

所望位置にインク液を着弾させる場合、例えば図３のように、保持体１６を移動方向Ｄに垂直な方向から傾け、移動方向Ｄに垂直な方向のノズル間距離を変えることができる。この場合、印刷ヘッド２０を交換しなくても、着弾位置を変更することができる。

本発明の印刷装置の一例の平面図その側面図保持体を傾けた状態を説明するための平面図本発明の脱気装置の接続状態を説明するための図本発明の脱気装置の構造を説明するための図従来技術の印刷装置の配管の接続状態を説明するための図従来技術の印刷装置の側面図

符号の説明

７……印刷対象物
１０……印刷装置
１６……保持体
２０……印刷ヘッド
２４……脱気装置
３２ａ、３２ｂ……フィルタ膜
３５ａ、３５ｂ……脱気室
３６……液通過室
Ｄ、Ｅ……移動方向

Claims

インク供給管が接続された複数の印刷ヘッドを有し、
前記インク供給管から供給されるインク液を印刷対象物に吐出する印刷装置であって、
前記インク供給管には、前記インク液中に溶存する気体を真空脱泡によって除去する脱気装置が設けられた印刷装置。
前記脱気装置は、前記インク液が透過せず、前記インク液中に溶存する気体が透過するフィルタ膜を介して接触する脱気室と液通過室とを有し、
前記脱気室には真空排気系が接続され、前記脱気室は減圧雰囲気に置かれるように構成され、
前記インク液は前記液通過室内を通過して前記印刷ヘッドに供給されるように構成された請求項１記載の印刷装置。
前記脱気装置は前記印刷ヘッドと一緒に移動するように構成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷装置であって、
前記フィルタ膜は前記脱気装置の移動方向とは垂直方向に張られた印刷装置。
前記液通過室は二枚の前記フィルタ膜で挟まれた請求項３記載の印刷装置。