JP4676273B2

JP4676273B2 - 印刷装置

Info

Publication number: JP4676273B2
Application number: JP2005222437A
Authority: JP
Inventors: 寛人内田; 真朗村田; 充矢作; 進崎尾; 日出夫竹井; 功二羽根
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2025-08-01
Also published as: JP2007038054A

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、気泡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や、有機ＥＬ素子の有機層を形成する装置にはインクジェット方式の印刷装置が用いられている。

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上に印刷対象の基板１０７が配置されている。
基板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、基板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１２４から、保持体１６０に設けられた移動タンク１２１にインク液１０３が供給され、ヘッダ１２２で分配されて各印刷ヘッド１２０に供給される。ヘッダ１２２と印刷ヘッド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。

図６、図７の符号Ｅは、保持体１６０の移動方向を示しており、印刷ヘッド１２０と共に移動タンク１２１が移動するため、移動タンク１２１内にあるインク液が揺動し、気泡が発生してしまう場合がある。

このような気泡が印刷ヘッド１２０の内部に進入するとインクの吐出ミスが発生し、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場合があり、解決が望まれている。

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、移動に伴う気泡の発生は発見することができない。
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、気泡の除去と気泡の発生を防止できる技術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、保持体と、前記保持体に設けられた印刷ヘッドとタンクとを有し、前記印刷ヘッドと前記タンクは一緒に移動し、前記タンクは前記印刷ヘッドにインク液を供給し、前記印刷ヘッドは印刷対象物にインク液を吐出するように構成された印刷装置であって、前記タンク内部には、第一のフィルタを介して隣接する第一室と第二室と、第二のフィルタを介して前記第二室に隣接する第三室とが設けられ、前記第一室に供給されたインク液が前記第一のフィルタを通って前記第二室に移動した後、前記印刷ヘッドに供給されるように構成され、前記第三室には前記印刷ヘッド内部を流れた前記インク液が戻され、前記第三室内の前記インク液は前記第二のフィルタを通って前記第二室に移動するように構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記第一室には排気系が接続され、減圧されるように構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記第一のフィルタは、前記タンクの移動方向とは垂直に張られた印刷装置である。
また、本発明は、前記第三室には排気系が接続され、減圧されるように構成された印刷装置である。
また、本発明は、前記第二のフィルタは、前記タンクの移動方向とは垂直に張られた印刷装置である。
また、本発明は、前記第一又は前記第二のフィルタのうちいずれか一方又は両方がプリーツ構造を有するフィルタである印刷装置である。
また、本発明は、前記第二室は、全部又は一部が空孔率９０％以上のウェブ材又はフェルト材で満たされた印刷装置である。

本発明の第一、第二のフィルタは通液性を有しており、インク液は第一、第二のフィルタを通過できるように構成されている。インク液が通過する際、インク液中に混入している気泡は通過できず、第一又は第三室に残り、除去される。例えば、第一、第二のフィルタが多孔質の場合、その孔よりも大きい気泡は通過できない。

また、第一、第三室に排気系を接続し、第一、第三室内の空気を排気して第一室と第三室を減圧雰囲気にすると、第一、第三室内のインク液中に混入している気泡が大きくなり、第一、第二のフィルタによって除去され易くなる。
また、減圧によってインク液中に溶存している気体が析出して気泡となって除去されるので、印刷ヘッド内での気泡の発生が防止される。

印刷ヘッド内への気泡の侵入や気泡の発生が防止される。

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上には保持体１６が配置されている。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。

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、台１５上の印刷対象物７表面から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する。

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。各印刷ヘッド２０は、後述するように、据え置きタンク２４に接続されており、据え置きタンク２４内に配置されたインク液３ａがそれぞれ供給されるように構成されている。

印刷ヘッド２０に供給されたインク液は、ノズルから印刷対象物７に向かって吐出される。
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上に着弾したインク液により、印刷対象物７の表面に薄膜が形成される。例えば、印刷対象物７の表面に、予め、パターニングされた透明導電膜や薄膜トランジスタが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。

図１、２の符号Ｄは保持体１６の移動方向であり、各印刷ヘッド２０は、ノズルの並び方向が、保持体１６の移動方向と垂直になるように配置される。
また、各印刷ヘッド２０のノズルの、保持体１６の移動方向とは垂直な方向の間隔が一定になるように、各印刷ヘッド２０の配置はここでは千鳥状にされている。

図３は、保持体１６内部のブロック図である。
保持体１６には移動タンク２１が設けられている。各印刷ヘッド２０と移動タンク２１とは保持体１６に固定されており、保持体１６の移動によって、一緒に移動する。

この移動タンク２１の内部を表す側面図を図４(ａ)、内部を表す平面図を同図(ｂ)に示す。
移動タンク２１は容器３０を有している。容器３０の内部は第一、第二のフィルタ３２、３３によって第一〜第三室３４〜３６に区分けされている。
第一〜第三室３４〜３６のうち、第二室３５が中央に配置され、第一室３４と第三室３６がその両脇に配置されている。

第一室３４と第二室３５の間には第一のフィルタ３２が配置され、第一室３４と第二室３５とは第一のフィルタ３２を介して隣接しており、また、第二室３５と第三室３６の間には第二のフィルタ３３が配置され、第二室３５と第三室３６とは第二のフィルタ３３を介して隣接している。第一、第二のフィルタ３２、３３は、例えば、ステンレス鋼の金網を多数枚重ねて加圧焼成したメッシュ(トミーファイレックスＳＳ(登録商標))、ステンレス鋼繊維の焼結体(ナスロン(登録商標))、ＰＴＦＥのフッ素繊維シート(トミーファイレックスＦ(登録商標))、有機多孔質膜(ゴアテックス(登録商標)）等の多孔質膜である。

図４(ａ)、(ｂ)の符号３ｂ〜３ｄは、それぞれ第一〜第三室３４〜３６内に位置するインク液を示している。
第一室３４は、供給元管８１によって据え置きタンク２４に接続されており、供給元管８１に設けられた不図示のポンプによって、据え置きタンク２４に配置されたインク液３ａが第一室３４に供給されるように構成されている。据え置きタンク２４には、インク液供給系１４からインク液が補充される。

第二室３５は、供給主管８２によってヘッダ２２に接続されており、更に、ヘッダ２２に接続された複数の供給枝管８４によって各印刷ヘッド２０にそれぞれ接続されている。ヘッダ２２は、太いパイプである。

供給主管８２には、不図示のポンプが取りつけられており、そのポンプにより、第二室３５内のインク液３ｃは、ヘッダ２２に供給され、供給枝管８４により、ヘッダ２２から各印刷ヘッド２０に分配される。

移動タンク２１とヘッダ２２は保持体１６に取りつけられており、印刷ヘッド２０と近接しているから、各印刷ヘッド２０にはインク液が均等に分配され、各印刷ヘッド２０内を流れるインク液の量が等しくなるようにされている。
なお、供給枝管８４の途中にはフィルタ２３が設けられており、供給枝管８４を流れるインク液から異物が除去される。

各印刷ヘッド２０は、環流管８５によってそれぞれ第三室３６に接続されており、各印刷ヘッド２０に分配されたインク液は印刷ヘッド２０内部を流れた後、環流管８５によって集積され、第三室３６に戻るように構成されている。

第一、第二のフィルタ３２、３３には、インク液や、インク液に分散されたスペーサは通過するものの、インク液内に析出した気泡は通過できない大きさの孔が形成されている。

第二室３５内のインク液３ｃが各印刷ヘッド２０に分配され、液面が低下すると、第一、第二室３４、３６に位置するインク液３ｂ、３ｄは、第一、第二のフィルタ３２、３３を通過して第二室３５に移動する。

この移動タンク２１では、第一室３４と第二室３５の間と、第二室３５と第三室３６の間には迂回路は無く、第一、第二のフィルタ３２、３３を通過したインク液だけが第一、第三室３４、３６から第二室３５に移動できるように構成されている。

据え置きタンク２４内のインク液３ａや、印刷ヘッド２０から第三室３６に戻されたインク液３ｄに気泡が混入していた場合であっても、その気泡は、第一、第二のフィルタ３２、３３により、第一、第三室３４、３６内のインク液３ｂ、３ｄが第二室３５に移動する際に除去される。

第一室３４から移動されたインク液と第三室３６から移動されたインク液は第二室３５で混ざり合い、再度印刷ヘッド２０に供給される。供給されるインク液には気泡は混入していないので、印刷ヘッド２０内に気泡は侵入せず、吐出ミスが生じない。

更に、この移動タンク２１は、容器３０の天井が密閉されており、第一室３４と第三室３６の壁面のインク液３ｂ、３ｄよりも上方位置、又は天井の所望位置に孔が形成され、排気配管８７の一端が接続されている。

排気配管８７の他端は真空ポンプ２５に接続されており、真空ポンプ２５を動作させ、第一、第三室３４、３６を真空排気すると、第一、第三室３４、３６内を減圧状態にできるように構成されている。

減圧状態により、第一室３４と第三室３６に位置するインク液３ｂ、３ｄに溶存している気体が気泡となって析出し、液面上に上昇し、排気配管８７を通って真空排気される。

第一、第三室３４、３６から第二室３５に移動するインク液中には溶存気体は減少しており、インク液３ｄが第二室３５から印刷ヘッド２０に移動する間に溶存気体は析出せず、印刷ヘッド２０内での気泡の発生や気泡の侵入が生じないようにされている。
また、減圧によって微小な気泡は大きくなるので、第一、第二のフィルタ３２、３３によって除去しやすくなる。

第一、第二のフィルタ３２、３３は、保持体１６の移動方向Ｄ、即ち、移動タンク２１の移動方向とは略垂直方向に張られており、移動タンク２１内のインク液３ｂ〜３ｄが揺動しないようにされている。

従って、第一、第二のフィルタ３２、３３が張られていない場合に比べてるとインク液３ｂ〜３ｄの液面に生じる波高は小さく、気体が巻き込まれにくくなっており、液面の揺動による気泡の発生や溶存気体の増加が防止されている。

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、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。

更に、上記例では、ブランケットな薄膜を形成したが、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。

図５の符号２１'は、移動タンクの他の例である。この移動タンク２１'は、第二室３６内に吸収材３８が配置されている以外は、前記移動タンク２１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。

この吸収材３８は、第二室３６の全部、又は一部(ここでは下部)を満たしており、吸収材３８は、インク液を吸収保持できる材料で構成されている。
吸収材は、９０体積％以上の空孔を有する材料、例えば、ウェブ材又はフェルト材等の材料で構成されている。

供給主管８２は吸収材３８が配置された部分に接続され、吸収材３８は、供給主管８２の開口に密着されている。従って、第二室３６内の吸収材３８の外部に位置するインク液３ｃが揺動しても吸収材３８に吸収保持されているインク液は揺動も振動もしないから、ヘッダ２２や印刷ヘッド２０にインク液の振動は伝わらない。

本発明の印刷装置の一例の平面図その側面図保持体の内部を説明するための図 (ａ)：移動タンクの一例の内部側面図、(ｂ)：その内部平面図 (ａ)：移動タンクの他の例の内部側面図、(ｂ)：その内部平面図従来技術の印刷装置の保持体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
２１……移動タンク
３２……第一のフィルタ
３３……第二のフィルタ
Ｄ……移動方向

Claims

保持体と、
前記保持体に設けられた印刷ヘッドとタンクとを有し、
前記印刷ヘッドと前記タンクは一緒に移動し、前記タンクは前記印刷ヘッドにインク液を供給し、前記印刷ヘッドは印刷対象物にインク液を吐出するように構成された印刷装置であって、
前記タンク内部には、第一のフィルタを介して隣接する第一室と第二室と、第二のフィルタを介して前記第二室に隣接する第三室とが設けられ、
前記第一室に供給されたインク液が前記第一のフィルタを通って前記第二室に移動した後、前記印刷ヘッドに供給されるように構成され、
前記第三室には前記印刷ヘッド内部を流れた前記インク液が戻され、前記第三室内の前記インク液は前記第二のフィルタを通って前記第二室に移動するように構成された印刷装置。
前記第一室には排気系が接続され、減圧されるように構成された請求項１記載の印刷装置。
前記第一のフィルタは、前記タンクの移動方向とは垂直に張られた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の印刷装置。
前記第三室には排気系が接続され、減圧されるように構成された請求項１記載の印刷装置。
前記第二のフィルタは、前記タンクの移動方向とは垂直に張られた請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の印刷装置。
前記第一又は前記第二のフィルタのうちいずれか一方又は両方がプリーツ構造を有するフィルタである請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の印刷装置。
前記第二室は、全部又は一部が空孔率９０％以上のウェブ材又はフェルト材で満たされた請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の印刷装置。