JP4789769B2 - インク塗布装置及びインクの塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばインクジェットヘッドの吐出ノズルからインクを吐出し、塗布対象物上に塗布膜を形成するインク塗布装置及びインクの塗布方法に関する。

従来、インクジェットヘッドの吐出ノズルからインクを吐出して、塗布対象物上に塗布膜を形成することが広く行われている。
しかし、このような装置においては、比較的低濃度のインクが使用されており、ヘッドから吐出、着弾したインクが低粘度であるため、塗布対象物上に形成される塗布膜の膜厚は、基板表面との濡れ性にもよるが塗布対象物近傍のインク溶剤雰囲気の濃度に影響を受け易いという課題がある。

すなわち、インク溶剤雰囲気の濃度が高いと、塗布膜形成時のインク溶剤の蒸発が抑制され膜厚のレベリング（均一化）には有効であるものの、基板表面との濡れ性が悪い場合に、インクの凝集やハジキによる膜厚のムラが生じ易い。

一方、インク溶剤雰囲気の濃度が低いと、塗布膜形成時のインク溶剤の蒸発が早くなり、その際に乾燥速度の速い塗布周辺の箇所や先に塗布された領域との境界部分にインクが集まり膜厚ムラが生じることがある。
このように、塗布対象物上に形成される塗布膜を均一な膜厚なものとすることは困難である。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたもので、塗布対象物上に均一な膜厚の塗布膜を形成することができるインク塗布装置及びインクの塗布方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、塗布対象物上にインクを塗布するインク塗布装置であって、外気を導入可能な気密的な筐体と、前記筐体の内部に設けられ、前記塗布対象物に沿って異なる方向へ直線状に移動しつつ当該塗布対象物に対してインクを吐出するように構成されているインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの各移動方向前方側に設けられ前記筐体内部の雰囲気を排出する排気口を有する排気手段とを有し、前記排気手段が、前記インクジェットヘッドを前記塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布する際に、前記インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気口のみから前記筐体内部の雰囲気を排気するように構成されているものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、当該インク塗布装置に使用するインクを溜めておくインク溜め部が前記筐体内に設けられているものである。なお、本明細書において「インク」とは、溶剤を含む広い概念のもので、インク溜め部には、インク及び溶剤が溜められる。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記排気口が、前記インクジェットヘッドの移動方向に対して直交する方向に延びるように形成されるとともに、前記排気口における排気速度が分布を持つように構成されているものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記排気手段が、前記排気口の長手方向に沿って配設された複数の吸気口を有し、当該吸気口の吸気動作を制御するバルブがそれぞれ設けられているものである。
請求項５記載の発明は、外気を導入可能な気密的な筐体内部に設けられたインクジェットヘッドからインクを吐出して塗布対象物上にインクを塗布するインクの塗布方法であって、前記インクジェットヘッドを、前記塗布対象物に沿って異なる方向へ直線状に移動しつつインクを塗布する際に、前記インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気口のみから前記筐体内部の雰囲気を排気するものである。
請求項６記載の発明は、請求項４記載のインク塗布装置を用いてインクの塗布を行う方法であって、前記インクジェットヘッドを前記塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布する際に、前記インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気手段において前記バルブのうち前記塗布対象物の塗布領域に対応するバルブを動作させて排気を行うものである。

本発明では、インクジェットヘッドの移動方向前方側に排気口を設けてインク塗布の際に筐体内部の雰囲気を排気するようにしたことから、時間の経過により気相中の溶剤濃度の上昇を抑え、気流が均一になるため、インクジェットヘッドの移動方向後方側に存在する溶剤濃度の雰囲気を均一にすることができる。
その結果、本発明によれば、塗布対象物上に膜厚均一な塗布膜を形成することができる。

また、本発明においては、インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気口のみから筐体内部の雰囲気を排気することから、インクジェットヘッドの移動方向後方側に存在する塗布膜近傍の溶剤濃度の雰囲気をより均一にすることができる。
これは、例えば、インクジェットヘッドを塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布する場合に特に有効な手段である。

本発明において、当該インク塗布装置に使用するインクを溜めておくインク溜め部が筐体内に設けられている場合には、インク溜め部のインクが気化することにより、筐体内部の雰囲気濃度が均一に保たれ、塗布対象物上により膜厚均一な塗布膜を形成することができる。

さらに、本発明においては、インクジェットヘッドが塗布対象物に沿って異なる方向へ移動するように構成され、排気口がインクジェットヘッドの各移動方向前方側に設けられていることから、インクジェットヘッドを塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布することができ、これにより膜厚が均一な塗布膜を効率良く形成することができる。

本発明において、排気口が、インクジェットヘッドの移動方向に対して直交する方向に延びるように形成されるとともに、排気口における排気速度が分布を持つように構成されている場合には、インクジェットヘッドの移動方向のみならず、これと直交する方向についても、膜厚の均一化を図ることができる。

この場合、排気手段が、排気口の長手方向に沿って配設された複数の吸気口を有し、当該吸気口の吸気動作を制御するバルブがそれぞれ設けられている場合には、排気口における排気速度の分布調整を容易に行うことができる。

そして、インクジェットヘッドを塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布する際に、インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気手段において複数のバルブのうち塗布対象物の塗布領域に対応するバルブを動作させて排気を行うことにより、インクを塗布する領域に応じて最適の排気を行うことができる。

本発明によれば、塗布対象物上に膜厚均一な塗布膜を形成することができる。

以下、本発明に係るインク塗布装置及びそれを用いたインクの塗布方法の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のインク塗布装置の実施の形態の正面図、図２は、同インク塗布装置の平面図である。
図１及び図２に示すように、本実施の形態のインク塗布装置１は、図示しない吸気口から外気を導入可能に構成された筐体２を備えている。

筐体２の内部には本体３が設けられ、この本体３の上部に、支持台４が設けられている。そして、支持台４の上には、例えば長方形状の塗布対象物５が載置されるようになっている。
支持台４の上方には、インクジェットヘッド６が設けられている。

図２に示すように、本実施の形態のインクジェットヘッド６は、塗布対象物５の幅とほぼ同じ長さを有し、塗布対象物５の上方を、塗布対象物５に対してインク７を吐出しつつ、塗布対象物５の長さ方向の一方の端部から他方の端部に向かって矢印Ｐ１又は矢印Ｐ２方向に直線状に移動するように構成されている。

以下、本明細書においては、矢印Ｐ１方向を第１の方向、矢印Ｐ２方向を第２の方向とする。
筐体２内の第１の方向Ｐ１の前方側には、管状の部材から構成される第１排気手段８１が設けられている。

第１排気手段８１は、排気管１０を介して真空装置（図示せず）に接続されており、その上端部に設けた第１排気口９１を介して筐体２内の雰囲気を外部へ排出するように構成されている。
第１排気手段８１には、第１開閉バルブ１１１が設けられている。第１開閉バルブ１１１は、インクジェットヘッド６の移動方向に応じてその開閉動作が制御されるようになっている。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の場合、第１排気口９１は、第１の方向Ｐ１の前方側で、かつ、塗布対象物５の長さ方向の端部の近傍に位置するように設けられている。
また、第１排気口９１は、インクジェットヘッド６の移動方向と直交する方向に延びるように形成され、例えば塗布対象物５の幅より若干長い長方形状に設けられている。

筐体２内の第２の方向Ｐ２の前方側には、管状の部材からなる第２排気手段８２が設けられている。
第２排気手段８２は、第１排気手段８１と同様の構成を有し、排気管１０を介して図示しない真空装置に接続されており、その上端部に設けた第２排気口９２を介して筐体２内の雰囲気を外部へ排出するように構成されている。
第２排気手段８２には、第２開閉バルブ１１２が設けられている。第２開閉バルブ１１２は、インクジェットヘッド６の移動方向に応じて開閉が制御されるようになっている。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の場合、第２排気口９２は、第２の方向Ｐ２の前方側で、かつ、塗布対象物５の長さ方向の端部の近傍に位置するように設けられている。
また、第２排気口９２は、インクジェットヘッド６の移動方向と直交する方向に延びるように形成され、例えば塗布対象物５の幅より若干長い長方形状に設けられている。

図３及び図４は、本実施の形態のインク塗布装置を用いたインクの塗布方法の説明図である。
本実施の形態のインク塗布装置１を用いて塗布対象物５の上に塗布膜を形成するには、まず、図３に示すように、インクジェットヘッド６を第２排気口９２側の塗布対象物５上方に配置する。

この状態で、第１開閉バルブ１１１を開き、第１排気口９１からの筐体２内の雰囲気の吸引を開始し、インクジェットヘッド６から塗布対象物５に対してインク７を吐出しつつ、インクジェットヘッド６を第１排気口９１に向って第１方向Ｐ１へ移動させる。この場合、第２開閉バルブ１１２は閉じておき、第２排気口９２からの筐体２内の雰囲気の吸引は行わない。
そして、インクジェットヘッド６が、塗布対象物５の端部上方で第１排気口９１の近傍に到達したときに、一旦、インク７の吐出を停止するとともに、第１開閉バルブ１１１を閉じる。

次に、図４に示すように、第２開閉バルブ１１２を開き、第２排気口９２からの筐体２内の雰囲気の吸引を開始し、インクジェットヘッド６から塗布対象物５に対してインク７を吐出しつつ、インクジェットヘッド６を第２排気口９２に向って第２方向Ｐ２へ移動させる。この場合、第１開閉バルブ１１１は閉じておき、第１排気口９１からの筐体２内の雰囲気の吸引は行わない。
そして、インクジェットヘッド６が、塗布対象物５の端部上方で第２排気口９２の近傍に到達したときに、インク７の吐出を停止するとともに、第２開閉バルブ１１２を閉じる。

以上説明した本実施の形態によれば、インクジェットヘッド６が塗布対象物５に対してインク７を吐出しながら第１排気口９１に向かって移動する際には、移動方向前方側の第１排気口９１のみから筐体２内の雰囲気の排気を行うことにより、溶剤の蒸発量の多い新しい塗布ヵ所からの気流を既に塗布した方へ流れるのを防ぐため、インクジェットヘッド６の移動方向の後方側（第２排気口９２側）に存在する溶剤雰囲気が均一に保たれる。

一方、インクジェットヘッド６が塗布対象物５に対してインク７を吐出しながら第２排気口９２に向かって移動する際には、移動方向前方側の第２排気口９２のみから筐体２内の雰囲気の排気を行うことにより、溶剤の蒸発量の多い新しい塗布ヵ所からの気流を既に塗布した方へ流れるのを防ぐため、インクジェットヘッド６の移動方向の後方側（第１排気口９１側）に存在する溶剤雰囲気が均一に保たれる。

その結果、本実施の形態によれば、インク７の塗布の際に、筐体２内部の雰囲気の濃度を常時均一にすることができるので、塗布対象物５上に膜厚均一な塗布膜を形成することができる。
しかも、本実施の形態によれば、第１及び第２排気口９１、９２を設け、インクジェットヘッド６を塗布対象物５に沿って往復移動しつつインクの塗布及び排気を行うことから、効率の良いインクの塗布を行うことができる。

図５は、本発明の他の実施の形態のインク塗布装置の正面図、図６は、本発明の他の実施の形態のインク塗布装置の平面図である。
以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

図５及び図６に示すように、本実施の形態のインク塗布装置１Ａは、支持台４の上の塗布対象物５の載置部の周囲に溝状のインク溜め部１２を設けたものである。
本実施の形態において、塗布対象物５の上にインク７を吐出する際には、例えばインク７の吐出を開始する前に予めインク溜め部１２に同一のインク７を満たしておくようにする。

このような構成を有する本実施の形態によれば、インク溜め部１２のインクが気化することにより、筐体２内部の雰囲気濃度が均一に保たれ、塗布対象物５上により膜厚の均一な塗布膜を形成することができる。インク留め部を設けることで雰囲気の溶剤の濃度を上げ、乾燥遅度を遅くすることができる。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。

図７（ａ）は、本発明に用いる排気手段の一例を示す正面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｃ）は、同排気手段の平面図である。
本発明においては、上述した第１及び第２排気手段８１、８２として、次に説明する構成のものを用いることができる。以下、第１排気手段８１Ａを例にとって説明する。

図７（ａ）に示すように、本実施の形態の第１排気手段８１Ａは、３本の吸気管１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、各吸気管１３ａ、１３ｂ、１３ｃの先端部に設けられた吸引部１４とから構成されている。
吸気管１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、一定の間隔をおいて直線状に配列されている。本実施の形態の場合、両端の吸気管１３ａ、１３ｃは、塗布対象物５の幅とほぼ同一の間隔をおいて設けられ、これら吸気管１３ａ、１３ｃの中央に吸気管１３ｂが設けられている。

３本の吸気管１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、１本の排気管１５に合流してさらに上述した排気管１０に接続されている。
各吸気管１３ａ、１３ｂ、１３ｃには、可変バルブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃが設けられている。これら可変バルブ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、それぞれ独立に流量を調節できるようになっている。
なお、上述した開閉バルブ１１１は、排気管１５に設けられている。

図７（ａ）（ｂ）に示すように、吸引部１４は、細長の箱形形状の本体部１７を有し、その底部に各吸気管１３ａ、１３ｂ、１３ｃが取り付けられ、これにより本体部１７内において吸気口１８ａ、１８ｂ、１８ｃが一定の間隔で配列されるように構成されている。

図７（ｃ）に示すように、本実施の形態の排気口９１Ａは、長方形状の吸気部材２１に複数の孔部２２を設けて形成される。これらの孔部２２は、例えばメッシュ状の部材を用いて設けることができる。
そして、吸気部材２１の両端部から中央部分に向って孔部２２の密度分布を高くし、これにより両端部より中央部分の開口面積が相対的に大きい排気口９１Ａが形成されている。

図８は、本発明の他の実施の形態のインク塗布装置の正面図、図９は、同インク塗布装置の平面図であり、以下、上述した実施の形態と共通する部分には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
一般に、この種の装置において塗布対象物５のインク７を塗布する際には、上述したようにインクジェットヘッド６の移動方向の後方側の雰囲気濃度が高くなることに加えて、塗布対象物５の幅方向（移動方向と直交する方向）の中央付近の雰囲気濃度がその周辺領域より高くなる傾向にある。

そこで、本実施の形態のインク塗布装置１Ｂにおいては、図８及び図９に示すように、上述したインク塗布装置１の第１排気手段８１として図７に示す第１排気手段８１Ａを設けるとともに、第２排気手段８２として上記第１排気手段８１Ａと同一の構成の第２排気手段８２Ａを設けるようにしている。

そして、本実施の形態においては、インクジェットヘッド６を第１方向Ｐ１へ移動させながらインク７を塗布対象物５の上に塗布する際には、第１排気手段８１Ａの可変バルブ１６ｂの流量を可変バルブ１６ａ及び１６ｃの流量より大きくし、中央部分の吸気口１８ｂからの排気量を両端部の吸気口１８ａ、１８ｃからの排気量より大きくする。また、インクジェットヘッド６を第２方向Ｐ２へ移動させながらインク７を塗布する際には、同様に、中央部分の吸気口１９ｂからの排気量を両端部の吸気口１９ａ、１９ｃからの排気量より大きくする。

そして、本実施の形態によれば、吸引部１４（排気口９１Ａ）の中央部分の開口面積を両端部より相対的に大きくしたことに加え、両端部に比べて中央部分の排気速度を大きくすることにより、高濃度の雰囲気を効率的に排気することができ、その結果、インクジェットヘッド６の移動方向のみならず、これと直交する方向についても、膜厚の均一化を図ることができる。

さらに、図１０は、本発明の他の実施の形態のインク塗布装置を用いてインクを塗布する手順を説明する説明図である。
以下、図８及び図９に示すインク塗布装置１Ｂを用いたインクの塗布方法の一例を、図１０（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

本塗布方法の場合は、まず、図１０（ａ）に示すように、第１の方向Ｐ１へインクジェットヘッド６を移動する際には、塗布対象物５上において、吸気口１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂで囲まれる片側領域に位置する複数の塗布領域２７にインク７を塗布する。

この場合には、第１排気手段８１Ａの吸気口１８ａ及び吸気口１８ｂのそれぞれに対応する可変バルブ１６ａ及び可変バルブ１６ｂのみを開き、インクジェットヘッド６の移動方向の前方側の雰囲気のうち、塗布領域２７側の雰囲気の排気を行う。
そして、インクジェットヘッド６が第１排気手段８１Ａに最も近い塗布領域２７にインク７を塗布し終えたところで一旦インクジェットヘッド６から塗布対象物５に対するインク７の吐出を停止する。

次に、図１０（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド６を第２方向Ｐ２へ移動する際には、塗布対象物５上において、吸気口１８ｂ、１８ｃ、１９ｂ、１９ｃで囲まれる片側領域に位置する塗布領域２８に対してインク７を塗布する。
この場合には、第２排気手段８２Ａの吸気口１９ｂ及び吸気口１９ｃのそれぞれに対応する可変バルブ（図示せず）のみを開き、インクジェットヘッド６の移動方向の前方側の雰囲気のうち、塗布領域２８の上方の雰囲気の吸気を行う。

そして、図１０（ｃ）に示すように、インクジェットヘッド６がインク７の塗布を開始した位置に戻ってきたところで、インクジェットヘッド６からのインク７の吐出を終了する。
このような本実施の形態によれば、インク７を塗布しようとする領域近傍の雰囲気を局所的かつ選択的に吸気することができるので、インクを塗布する領域に応じて最適の排気を行うことができる。

その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明は省略する。
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。

例えば、上記実施の形態においては、支持台上に載置された塗布対象物の載置部の周囲に溝状のインク溜め部を設けるようにしたが、本発明はこれに限られず、インク溜め部の溝部にインクを吸収する手段を配置するようにしてもよい。
また、上記実施の形態においては、第１及び第２排気手段の吸気口の個数を三つとしたが、本発明はこれに限られず、塗布対象物のインク塗布領域に応じて複数本の吸気口を設けることもできる。

さらに、複数の吸気口を設けた場合には、インクジェットヘッドの移動方向前方側の任意の吸気口から排気を行うことができる。
さらにまた、本発明は、塗布対象物上にインクジェット方式によってインクを塗布する装置であれば、種々の装置に適用することができるものである。

本発明のインク塗布装置の実施の形態の正面図 同インク塗布装置の平面図 同インク塗布装置を用いたインクの塗布方法の説明図 同インク塗布装置を用いたインクの塗布方法の説明図 本発明の他の実施の形態のインク塗布装置の正面図 同インク塗布装置の平面図 （ａ）：本発明に用いる排気手段の一例を示す正面図、（ｂ）：図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）：同排気手段の平面図 本発明の他の実施の形態のインク塗布装置の正面図 本発明の他の実施の形態のインク塗布装置の平面図 （ａ）〜（ｃ）：本発明の他の実施の形態のインク塗布装置を用いてインクを塗布する手順を説明する説明図

符号の説明

１…インク塗布装置 ２…筐体 ３…本体 ４…支持台 ５…塗布対象物 ６…インクジェットヘッド ７…インク ８１…第一排気手段 ８２…第２排気手段 ９１…第一排気口 ９２…第２排気口 １０…排気管 １１１…第１開閉バルブ １１２…第２開閉バルブ

Claims (6)

1. 塗布対象物上にインクを塗布するインク塗布装置であって、
   外気を導入可能な気密的な筐体と、
   前記筐体の内部に設けられ、前記塗布対象物に沿って異なる方向へ直線状に移動しつつ当該塗布対象物に対してインクを吐出するように構成されているインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドの各移動方向前方側に設けられ前記筐体内部の雰囲気を排出する排気口を有する排気手段とを有し、
   前記排気手段が、前記インクジェットヘッドを前記塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布する際に、前記インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気口のみから前記筐体内部の雰囲気を排気するように構成されているインク塗布装置。
2. 当該インク塗布装置に使用するインクを溜めておくインク溜め部が前記筐体内に設けられている請求項１記載のインク塗布装置。
3. 前記排気口が、前記インクジェットヘッドの移動方向に対して直交する方向に延びるように形成されるとともに、前記排気口における排気速度が分布を持つように構成されている請求項１又は２のいずれか１項記載のインク塗布装置。
4. 前記排気手段が、前記排気口の長手方向に沿って配設された複数の吸気口を有し、当該吸気口の吸気動作を制御するバルブがそれぞれ設けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載のインク塗布装置。
5. 外気を導入可能な気密的な筐体内部に設けられたインクジェットヘッドからインクを吐出して塗布対象物上にインクを塗布するインクの塗布方法であって、
   前記インクジェットヘッドを、前記塗布対象物に沿って異なる方向へ直線状に移動しつつインクを塗布する際に、
   前記インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気口のみから前記筐体内部の雰囲気を排気するインクの塗布方法。
6. 請求項４記載のインク塗布装置を用いてインクの塗布を行う方法であって、
   前記インクジェットヘッドを前記塗布対象物に沿って異なる方向へ移動しつつインクを塗布する際に、
   前記インクジェットヘッドの移動方向前方側の排気手段において前記バルブのうち前記塗布対象物の塗布領域に対応するバルブを動作させて排気を行うインクの塗布方法。

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