JP2015004030A - エレクトロスプレー装置用インクおよびエレクトロスプレー装置用インクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性を有する塗布材料を含むインクを用いてエレクトロスプレー装置によりインクを噴霧する場合に、安定したスプレー状態を形成することが可能なエレクトロスプレー装置用インクを提供する。
【解決手段】このエレクトロスプレー装置用インクは、電圧が印加された状態のノズル１から基板にインクを噴霧するエレクトロスプレー装置用インクであって、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率より大きい導電率を有し、基板５に塗布される塗布材料と、極性を有する溶媒を含み、塗布材料に添加されて混合される添加溶剤とを含有し、塗布材料に添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、エレクトロスプレー装置用インクおよびエレクトロスプレー装置用インクの製造方法に関する。

従来、エレクトロスプレー装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、電圧が印加された状態のノズルから基板にインクを噴霧するエレクトロスプレー装置が開示されている。このエレクトロスプレー装置では、ノズルを介してインクに電圧を印加することにより、インクに電荷を帯びさせてクーロン反発によりスプレー状態を形成するように構成されている。

特開２０１１−１７５９２１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のエレクトロスプレー装置では、導電性を有する塗布材料を含むインクを用いる際に、インクの導電率が高い場合には、インクに電圧を印加しても、電荷が逃げてインクが帯電されにくいという不都合がある。このため、クーロン反発が起きず、スプレー状態を形成することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、導電性を有する塗布材料を含むインクを用いてエレクトロスプレー装置によりインクを噴霧する場合に、安定したスプレー状態を形成することが可能なエレクトロスプレー装置用インクおよびエレクトロスプレー装置用インクの製造方法を提供することである。

この発明の第１の局面によるエレクトロスプレー装置用インクは、電圧が印加された状態のノズルから基板にインクを噴霧するエレクトロスプレー装置用インクであって、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率より大きい導電率を有し、基板に塗布される塗布材料と、極性を有する溶媒を含み、塗布材料に添加されて混合される添加溶剤とを含有し、塗布材料に添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整されている。

この第１の局面によるエレクトロスプレー装置用インクでは、上記のように、塗布材料に極性を有する溶媒を含む添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整することによって、導電性を有する塗布材料を含むインクを用いる場合において、インクに電圧を印加した場合に、電荷が逃げるのを抑制することができるので、インクを確実に帯電させることができる。これにより、安定したスプレー状態を形成することができる。

上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置用インクにおいて、好ましくは、添加溶剤が塗布材料に対して所定の割合で添加されていることによって、円錐状のテーラーコーンが安定的に形成される導電率の上限値以下の導電率を有するように調整されている。このように構成すれば、塗布材料に対して所定の割合で添加溶剤を添加することにより、導電率を容易に小さくすることができる。また、安定したテーラーコーンを形成して、安定したスプレー状態を容易に形成することができる。

上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置用インクにおいて、好ましくは、添加溶剤は、極性を有する水以外の溶媒を含む。このように構成すれば、塗布材料に応じて水以外の添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することができる。また、たとえば、水より揮発性が高い溶媒を添加溶剤として用いれば、基板にインクを噴霧した後、添加溶剤を迅速に蒸発させることができる。

上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置用インクにおいて、好ましくは、塗布材料は、２０ｍＳ／ｍより大きい導電率を有し、添加溶剤が塗布材料に対して所定の割合で添加されていることによって、２０ｍＳ／ｍ以下の導電率を有するように調整されている。このように構成すれば、２０ｍＳ／ｍより大きい導電率を有する塗布材料を含んでいても、添加溶剤の添加によりインク全体の導電率が２０ｍＳ／ｍ以下となるので、安定したスプレー状態を容易に形成することができる。なお、エレクトロスプレー装置用インクの導電率を２０ｍＳ／ｍ以下とすることにより、安定したスプレー状態を形成することができることは、後述する本願発明者の実験により確認済みである。

上記第１の局面によるエレクトロスプレー装置用インクにおいて、好ましくは、塗布材料は、シランカップリング剤またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含み、添加溶剤は、極性を有するジオール化合物を含む。このように構成すれば、導電性を有するシランカップリング剤またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む塗布材料に、ジオール化合物を添加することにより、安定したスプレー状態を容易に形成することができるので、シランカップリング剤またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを容易に基板に塗布することができる。また、ジオール化合物を添加することにより、インクの粘度を大きくすることができるので、粒径が均一のスプレー状態をより安定して形成することができる。

上記添加溶剤が極性を有するジオール化合物を含む構成において、好ましくは、塗布材料は、シランカップリング剤を含み、添加溶剤は、ブタンジオールを含むとともに、重量比において塗布材料に対して２００倍以上の割合で添加されている。このように構成すれば、導電性を有するシランカップリング剤を含む塗布材料に、ブタンジオールを塗布材料に対して２００倍以上の割合で添加することにより、インクの導電率を下げて安定したスプレー状態を容易に形成することができる。また、添加溶剤にブタンジオールを用いることにより、常温常圧下において、塗布材料を基板に平滑に（レベリング性よく）堆積させた後、添加溶剤を迅速に蒸発させることができる。

上記添加溶剤が極性を有するジオール化合物を含む構成において、好ましくは、塗布材料は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含み、添加溶剤は、ブタンジオールを含むとともに、重量比において塗布材料に対して７０倍以上の割合で添加されている。このように構成すれば、導電性を有するＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む塗布材料に、ブタンジオールを塗布材料に対して７０倍以上の割合で添加することにより、インクの導電率を下げて安定したスプレー状態を容易に形成することができる。また、添加溶剤にブタンジオールを用いることにより、常温常圧下において、塗布材料を基板に平滑に（レベリング性よく）堆積させた後、添加溶剤を迅速に蒸発させることができる。

この発明の第２の局面によるエレクトロスプレー装置用インクの製造方法は、電圧が印加された状態のノズルから基板にインクを噴霧するエレクトロスプレー装置用インクの製造方法であって、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率より大きい導電率を有し、基板に塗布される塗布材料を準備する工程と、極性を有する溶媒を含み、塗布材料に添加されて混合される添加溶剤を準備する工程と、塗布材料に添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整する工程とを備える。

この第２の局面によるエレクトロスプレー装置用インクの製造方法では、上記のように、塗布材料に極性を有する溶媒を含む添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整することによって、導電性を有する塗布材料を含むインクを用いる場合において、インクに電圧を印加した場合に、電荷が逃げるのを抑制することができるので、インクを確実に帯電させることができる。これにより、安定したスプレー状態を形成することが可能なエレクトロスプレー装置用インクの製造方法を提供することができる。

本発明によれば、上記のように、導電性を有する塗布材料を含むインクを用いてエレクトロスプレー装置によりインクを噴霧する場合に、安定したスプレー状態を形成することができる。

本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置の構成を示した概略図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のインクの噴霧状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを塗布材料として用いた場合の実験結果（実施例１）を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるエレクトロスプレー装置のシランカップリング剤を塗布材料として用いた場合の実験結果（実施例２）を説明するための図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２を参照して、本実施形態によるエレクトロスプレー装置１００の構成について説明する。

図１に示すように、エレクトロスプレー装置１００は、ノズル１と、アースプレート２と、ノズル１およびアースプレート２の間に配置されるマスク３と、ノズル１にインク（エレクトロスプレー装置用インク）を供給するシリンジポンプ４とを備えている。また、インクの噴霧時は、アースプレート２とマスク３との間には、ガラスなどからなる基板５が配置されている。そして、ノズル１からマスク３越しにアースプレート２に載置された基板５へインクを噴射することにより、マスク３の開口形状に応じて基板５に薄膜を形成する。つまり、エレクトロスプレー装置１００は、電圧が印加された状態のノズルから基板にインクを噴霧するように構成されている。

エレクトロスプレー装置用インクは、基板に塗布（堆積）される塗布材料（たとえば、導電性ポリマーであるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））やシランカップリング剤など）と、塗布材料を溶解する溶媒（たとえば、水など）と、塗布材料に添加される添加溶剤（たとえば、ジオール化合物）とを含む。

ノズル１は、電圧が印加された状態のインクを噴霧するように構成されている。具体的には、ノズル１は、塗布材料を含むインクに所定の電圧を印加した状態で噴霧して基板５に塗布材料を薄膜（図示せず）として堆積させるように構成されている。具体的には、ノズル１は金属製であり、このノズル１に電圧を直接印加することによって、シリンジポンプ４からノズル１の内部に供給されるインクにノズル１から電圧が印加されるように構成されている。なお、ノズル１がガラス製のキャピラリーや樹脂など非導電体の場合には、ノズル１の内部に挿入した電極（図示せず）に電圧を印加するようにしてもよい。

また、ノズル１は、マスク３の上方に配置されている。つまり、ノズル１は、基板５に向かって先端が下方に向くように配置されている。また、ノズル１は、水平方向に移動しながら先端から基板５にインクを噴霧して、所望の大きさおよび形状の薄膜を基板５に形成するように構成されている。

アースプレート２は、金属製であり、電気的に接地されている。また、アースプレート２は、基板５のインクが噴霧される側とは反対側の表面を吸着する吸着部を有している。

また、図１に示すように、アースプレート２の上面（吸着部）に、基板５が載置（吸着）されている。そして、ノズル１とアースプレート２との間で電位差を持たせることで、ノズル１から噴出するインクはアースプレート２に向かって飛行する。これにより、基板５を直接接地して噴霧動作を行う必要がないので、非導電性の基板５へもインク（塗布材料）の塗布（薄膜の形成）が可能である。

つまり、ノズル１（インク）に電圧を印加することにより、溶液材料が基板５（アースプレート２）側に盛り上がり、円錐状のテーラーコーンが形成される。テーラーコーンの先端には、同符号のイオンが集中し、イオン（電荷）同士の反発力が表面張力より大きくなると、インクがテーラーコーンから霧状になって基板５側に飛行する。飛行した霧状のインクは、その後レイリー分裂を繰り返して、ナノサイズの液滴になって、基板５に到達する。そして、基板５上に塗布されたインクから溶媒および添加溶剤が蒸発して、基板５上に塗布材料が堆積される。

噴霧されるインクの塗布材料は、導電性の材料で構成されている。たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳまたはシランカップリング剤などから構成されている。また、塗布材料を溶媒で溶かした溶液は、２０ｍＳ／ｍより大きい導電率を有する。また、塗布材料を溶媒で溶かした溶液に所定の割合で添加溶剤を添加したインクは、２０ｍＳ／ｍ以下の導電率を有する。また、塗布材料を溶媒で溶かした溶液に所定の割合で添加溶剤を添加したインクは、１０ｍＳ／ｍ以下の導電率を有するのが好ましい。

塗布材料としてのシランカップリング剤は、たとえば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどを含む。

添加剤としては、たとえば、ジオール化合物（エタンジオール、プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオールなど）、アルコール（メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、２−メチル−２−プロパノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、３−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチル−１−プロパノールなど）、水、グリセリンなどを用いる。

ここで、本実施形態では、エレクトロスプレー装置用インクは、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率（たとえば、２０ｍＳ／ｍ）より大きい導電率を有し、基板５に塗布される塗布材料（たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳまたはシランカップリング剤）と、塗布材料に添加されて混合される添加溶剤（たとえば、１，３−ブタンジオール）とを含有し、塗布材料に添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率（たとえば、２０ｍＳ／ｍ）以下の導電率を有するように調整されている。

また、エレクトロスプレー装置用インクは、添加溶剤が塗布材料に対して所定の割合で添加されていることによって、円錐状のテーラーコーン（図２参照）が安定的に形成される導電率を有するように調整されている。つまり、図２に示すように、添加溶剤を添加する調整前では、ノズル１の先端のインクが帯電せずに、液滴が飛散していた。一方、添加溶剤を添加した調整後は、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成される。

また、エレクトロスプレー装置用インクは、塗布材料としてシランカップリング剤を用いて、添加溶剤としてブタンジオールを用いる場合、ブタンジオールを重量比においてシランカップリング剤に対して２００倍以上の割合で添加する。好ましくは、ブタンジオールを重量比においてシランカップリング剤に対して約３００倍の割合で添加する。

また、エレクトロスプレー装置用インクは、塗布材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて、添加溶剤としてブタンジオールを用いる場合、ブタンジオールを重量比においてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対して７０倍以上の割合で添加する。好ましくは、ブタンジオールを重量比においてシランカップリング剤に対して約１０７倍の割合で添加する。

マスク３は、基板５の近傍に配置（基板５の上方に密着）されている。また、マスク３には、平面視において、所定の開口パターンを有する開口部が複数形成されている。

シリンジポンプ４は、塗布材料を含むインクが充填され、ノズル１の先端にインクを供給するように構成されている。具体的には、シリンジポンプ４は、インクに圧力をかけて、インクをノズル１に送り出すように構成されている。

（実施例１）
次に、図３を参照して、塗布材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用い、添加溶剤として１，３−ブタンジオールを用いたエレクトロスプレー装置用インクを噴霧した場合のスプレー状態を調べるために行った実験１（実施例１）について説明する。

この実施例１および比較例１では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ＣＡＳ．ＮＯ．１５５０９０−８３−８）は、ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社製の重量濃度２．８パーセントの水溶液を用いた。また、１，３−ブタンジオール（ＣＡＳ．ＮＯ．１０７−８８−０）は、和光純薬社製の試薬を用いた。また、インクの導電率は、東亜ＤＫＫ社製の電気伝導率計ＣＭ−２１Ｐを用いて測定した。また、インクの粘度は、エー・アンド・デイ社製の音叉型振動式粘度計ＳＶ−１０を用いて測定した。

また、実施例１および比較例１では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（重量濃度２．８パーセント）に、１，３−ブタンジオールを所定の割合（０倍〜４倍）で添加して、インクを調製した。

図３に示すように、比較例１では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（重量濃度２．８パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：０（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：１，３−ブタンジオール＝１：０）とした。つまり、比較例１では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液のみで１，３−ブタンジオールは添加しなかった。この比較例１の場合、導電率は、６３０ｍＳ／ｍであり、粘度は、１ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この比較例１の場合、導電率が大きいため、インクが帯電せずにテーラーコーンが形成されず、安定したスプレー状態が形成されなかった。つまり、図２に示すように、添加溶剤を添加しない状態では、ノズル１の先端のインクが帯電せずに、液滴が飛散していた。

また、図３に示すように、実施例１−１では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（重量濃度２．８パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：２（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：１，３−ブタンジオール＝１：７１．４）とした。この実施例１−１の場合、導電率は、１８．８ｍＳ／ｍであり、粘度は、３５ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この実施例１−１の場合、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成されることが確認された。なお、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと１，３−ブタンジオールとの混合割合を１：７０にした場合、または、インクの導電率を２０ｍＳ／ｍ程度にした場合でも、安定したスプレー状態が形成されると考えられる。

また、図３に示すように、実施例１−２では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（重量濃度２．８パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：３（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：１，３−ブタンジオール＝１：１０７）とした。この実施例１−２の場合、導電率は、５．４ｍＳ／ｍであり、粘度は、４６ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この実施例１−２の場合、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成されることが確認された。また、スプレー状のインクの粒径が均一となり、より安定したスプレー状態が形成された。

また、図３に示すように、実施例１−３では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（重量濃度２．８パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：４（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：１，３−ブタンジオール＝１：１４３）とした。この実施例１−３の場合、導電率は、３．８ｍＳ／ｍであり、粘度は、５５ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この実施例１−３の場合、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成されることが確認された。また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに対する１，３−ブタンジオールを添加する割合（重量比）を１４３倍より大きくした場合でも、インクの導電率は、２０ｍＳ／ｍより小さくなるため、安定したスプレー状態が形成されると考えられる。

（実施例２）
次に、図４を参照して、塗布材料としてシランカップリング（ＳＣ）剤を用い、添加溶剤として１，３−ブタンジオールを用いたエレクトロスプレー装置用インクを噴霧した場合のスプレー状態を調べるために行った実験２（実施例２）について説明する。

この実施例２および比較例２では、シランカップリング剤は、信越化学工業社製のＫＢＭ−６０３（Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＣＡＳ．ＮＯ．１７６０−２４−３））を用いた。また、１，３−ブタンジオール（ＣＡＳ．ＮＯ．１０７−８８−０）は、和光純薬社製の試薬を用いた。また、インクの導電率は、東亜ＤＫＫ社製の電気伝導率計ＣＭ−２１Ｐを用いて測定した。また、インクの粘度は、エー・アンド・デイ社製の音叉型振動式粘度計ＳＶ−１０を用いて測定した。

また、実施例２および比較例２では、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランに蒸留水を加えて重量濃度が１パーセントになるように調製した。そして、調製したＮ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（シランカップリング剤）水溶液に、１，３−ブタンジオールを所定の割合（０倍〜４倍）で添加して、インクを調製した。

図４に示すように、比較例２では、シランカップリング剤溶液（重量濃度１パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：０（シランカップリング剤：１，３−ブタンジオール＝１：０）とした。つまり、比較例２では、シランカップリング剤水溶液のみで１，３−ブタンジオールは添加しなかった。この比較例２の場合、導電率は、２４ｍＳ／ｍであり、粘度は、１ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この比較例２の場合、導電率が大きいため、インクが帯電せずにテーラーコーンが形成されず、安定したスプレー状態が形成されなかった。つまり、図２に示すように、添加溶剤を添加しない状態では、ノズル１の先端のインクが帯電せずに、液滴が飛散していた。

また、図４に示すように、実施例２−１では、シランカップリング剤水溶液（重量濃度１パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：２（シランカップリング剤：１，３−ブタンジオール＝１：２００）とした。この実施例２−１の場合、導電率は、１５ｍＳ／ｍであり、粘度は、１４ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この実施例２−１の場合、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成されることが確認された。なお、シランカップリング剤に１，３−ブタンジオールを添加して、インクの導電率を２０ｍＳ／ｍ程度にした場合でも、安定したスプレー状態が形成されると考えられる。

また、図４に示すように、実施例２−２では、シランカップリング剤水溶液（重量濃度１パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：３（シランカップリング剤：１，３−ブタンジオール＝１：３００）とした。この実施例２−２の場合、導電率は、０．１ｍＳ／ｍであり、粘度は、２１ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この実施例２−２の場合、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成されることが確認された。また、スプレー状のインクの粒径が均一となり、より安定したスプレー状態が形成された。

また、図４に示すように、実施例２−３では、シランカップリング剤水溶液（重量濃度１パーセント）と１，３−ブタンジオールとの混合割合（重量比）を１：４（シランカップリング剤：１，３−ブタンジオール＝１：４００）とした。この実施例２−３の場合、導電率は、０．０５ｍＳ／ｍであり、粘度は、４０ｍＰａ・ｓ（２３℃）であった。また、この実施例２−３の場合、ノズル１の先端のインクが帯電して、テーラーコーンが形成されて、安定したスプレー状態が形成されることが確認された。また、シランカップリング剤に対する１，３−ブタンジオールを添加する割合（重量比）を４００倍より大きくした場合でも、インクの導電率は、２０ｍＳ／ｍより小さくなるため、安定したスプレー状態が形成されると考えられる。

次に、本実施形態（実施例１および２を含む）の効果について説明する。

本実施形態では、上記のように、塗布材料に極性を有する溶媒を含む添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整することによって、導電性を有する塗布材料を含むインクを用いる場合において、インクに電圧を印加した場合に、電荷が逃げるのを抑制することができるので、インクを確実に帯電させることができる。これにより、安定したスプレー状態を形成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、添加溶剤を塗布材料に対して所定の割合で添加することによって、円錐状のテーラーコーンが安定的に形成される導電率の上限値以下の導電率を有するようにエレクトロスプレー装置用インクを調整する。これにより、塗布材料に対して所定の割合で添加溶剤を添加することにより、導電率を容易に小さくすることができる。また、安定したテーラーコーンを形成して、安定したスプレー状態を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、塗布材料が２０ｍＳ／ｍより大きい導電率を有し、添加溶剤を塗布材料に対して所定の割合で添加することによって、２０ｍＳ／ｍ以下の導電率を有するようにエレクトロスプレー装置用インクを調整する。これにより、２０ｍＳ／ｍより大きい導電率を有する塗布材料を含んでいても、添加溶剤の添加によりインクの全体の導電率が２０ｍＳ／ｍ以下となるので、安定したスプレー状態を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、塗布材料がシランカップリング剤を含み、添加溶剤は、ブタンジオールを含むとともに、重量比において塗布材料に対して２００倍以上の割合で添加させる。これにより、導電性を有するシランカップリング剤を含む塗布材料に、ブタンジオールを塗布材料に対して２００倍以上の割合で添加することにより、インクの導電率を下げて安定したスプレー状態を容易に形成することができる。また、添加溶剤にブタンジオールを用いることにより、常温常圧下において、塗布材料を基板に平滑に（レベリング性よく）堆積させた後、添加溶剤を迅速に蒸発させることができる。つまり、添加溶剤にブタンジオールを用いることにより、レべリング性を確保しつつ、乾燥性に優れたインクを提供することができる。

また、本実施形態では、上記のように、塗布材料がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含み、添加溶剤は、ブタンジオールを含むとともに、重量比において塗布材料に対して７０倍以上の割合で添加させる。これにより、導電性を有するＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含む塗布材料に、ブタンジオールを塗布材料に対して７０倍以上の割合で添加することにより、インクの導電率を下げて安定したスプレー状態を容易に形成することができる。また、添加溶剤にブタンジオールを用いることにより、常温常圧下において、塗布材料を基板に平滑に（レベリング性よく）堆積させた後、添加溶剤を迅速に蒸発させることができる。

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、エレクトロスプレー装置を、薄膜形成装置の形態で示したが、本発明はこれに限られない。エレクトロスプレー装置であれば、たとえばファイバーまたはパーティクルのような薄膜以外の形態で溶液材料を堆積させる装置であってもよい。

また、上記実施形態では、基板とノズルとの間にマスクを配置して溶液材料の噴霧動作を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、基板とノズルとの間にマスクを配置しないで溶液材料の噴霧動作を行う構成にも適用可能である。

また、上記実施形態では、溶液材料を水に溶解させた水溶液に、添加溶剤を添加する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、溶液材料を水以外の溶媒に溶解させた溶液に、添加溶剤を添加してもよい。また、溶液材料を添加溶剤に直接溶解させてインクを調製してもよい。

また、上記実施例１では、塗布材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用い、上記実施例２では、塗布材料としてシランカップリング剤（Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、または、シランカップリング剤以外の材料を塗布材料として用いてもよい。また、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン以外のシランカップリング剤を塗布材料として用いてもよい。また、添加溶剤として、１，２−ブタンジオール以外の極性を有す溶媒を用いてもよい。

すなわち、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率より大きい導電率を有し、基板に塗布される塗布材料に、極性を有する溶媒を含む添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するようにインクを調整することができれば、塗布材料および添加溶剤の組合せは、他の組合せでもあってもよい。また、塗布材料および添加溶剤の組合せに応じて、塗布材料に対して添加溶剤を添加する割合を適宜調整してもよい。

また、上記実施形態では、溶液材料を含むインクがノズルから下向きに噴射される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、溶液材料を含むインクがノズルから上向き、または、横向きに噴射されてもよい。

１ ノズル
５ 基板

Claims (8)

1. 電圧が印加された状態のノズルから基板にインクを噴霧するエレクトロスプレー装置用インクであって、
   安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率より大きい導電率を有し、基板に塗布される塗布材料と、
   極性を有する溶媒を含み、前記塗布材料に添加されて混合される添加溶剤とを含有し、
   前記塗布材料に前記添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整されている、エレクトロスプレー装置用インク。
2. 前記添加溶剤が前記塗布材料に対して所定の割合で添加されていることによって、円錐状のテーラーコーンが安定的に形成される導電率の上限値以下の導電率を有するように調整されている、請求項１に記載のエレクトロスプレー装置用インク。
3. 前記添加溶剤は、極性を有する水以外の溶媒を含む、請求項１または２に記載のエレクトロスプレー装置用インク。
4. 前記塗布材料は、２０ｍＳ／ｍより大きい導電率を有し、
   前記添加溶剤が前記塗布材料に対して所定の割合で添加されていることによって、２０ｍＳ／ｍ以下の導電率を有するように調整されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置用インク。
5. 前記塗布材料は、シランカップリング剤またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含み、
   前記添加溶剤は、極性を有するジオール化合物を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエレクトロスプレー装置用インク。
6. 前記塗布材料は、シランカップリング剤を含み、
   前記添加溶剤は、ブタンジオールを含むとともに、重量比において前記塗布材料に対して２００倍以上の割合で添加されている、請求項５に記載のエレクトロスプレー装置用インク。
7. 前記塗布材料は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含み、
   前記添加溶剤は、ブタンジオールを含むとともに、重量比において前記塗布材料に対して７０倍以上の割合で添加されている、請求項５に記載のエレクトロスプレー装置用インク。
8. 電圧が印加された状態のノズルから基板にインクを噴霧するエレクトロスプレー装置用インクの製造方法であって、
   安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率より大きい導電率を有し、基板に塗布される塗布材料を準備する工程と、
   極性を有する溶媒を含み、前記塗布材料に添加されて混合される添加溶剤を準備する工程と、
   前記塗布材料に前記添加溶剤を添加することにより、安定したスプレー状態を形成することが可能な導電率を有するように調整する工程とを備える、エレクトロスプレー装置用インクの製造方法。

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