JP6956387B2

JP6956387B2 - 印刷方法および印刷装置

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Publication number: JP6956387B2
Application number: JP2018088164A
Authority: JP
Inventors: 謙太郎熊澤; 深田　和岐
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-05-01
Filing date: 2018-05-01
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2038-05-01
Also published as: JP2019193914A

Description

本開示は、印刷方法および印刷装置に関する。

インクの塗布により対象物に膜を形成する技術は、真空チャンバーを必要としない簡易な装置を用いて実現できるため、多くの製品の製造に用いられている。

上記技術に用いられる装置としては、例えば、インクジェットヘッドを備えた印刷装置が挙げられる。

例えば、ドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、入力信号に応じて、必要なときに必要な量のインクを塗布することができるインクジェットヘッドとして知られている。

例えばピエゾ（圧電）方式のドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、一般的に、インク供給流路に接続され、ノズルを有する複数の圧力室と、その圧力室に充填されたインクに圧力を加えるピエゾ素子と、を有する。

ピエゾ方式のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによって生じるピエゾ素子の機械的歪みにより、圧力室内のインクに圧力を加えて、ノズルからインクを吐出する。

ピエゾ方式のインクジェットヘッドは、圧電素子の歪み方によって、シェアモード型、プッシュモード型、ベンドモード型の３つのタイプに大別できる。例えば積層構造のピエゾ素子を用いるベンドモードでは、低い電圧で強い力を生み出せることから、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイや液晶パネルなどの電子デバイスの製造用として開発されることが期待されている（例えば、特許文献１参照）。

また、インクジェットヘッドでは、ノズルから吐出されるインク滴の直進性を向上させるために、ノズルのインク吐出方向の長さ（以下、ノズル長さという）を長くすることが知られている。しかし、ノズル長さを長くした場合、ノズル内にインクが滞留しやすくなる。ノズル内に滞留したインクに気泡や異物が混入した場合、インクの液滴が吐出されない不具合、いわゆるノズル詰まりが起こりやすい。

ノズル詰まりが発生した状態のインクジェットヘッドを用いて、媒体の一面に対して同一色のインクを一様に塗布する場合、媒体上においてインクが吐出されていない部分がスジとなって現われる。このスジは、描画用のインクを用いた印刷では、外観上の不具合とされる。

さらに、インクジェットを用いて電子デバイスを製造する分野では、上記スジにより膜厚の不均一が発生し、製造された電子デバイスが不良品となってしまう。例えば２つの電極に挟まれた絶縁体をインクジェットで形成する場合、絶縁層に上記スジが発生すると、絶縁膜の厚みにバラツキが発生し、電流が抵抗の低い箇所に集中する。これは、ショート不良の原因となる。

従来、対象物に塗布された液滴に風を当てることにより、膜厚を一定にする技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−１２１６９３号公報特開２０１３−７８７４８号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、インクジェットヘッドにも風が当たることで、ノズル面を乾燥させてしまう。このとき、ノズル詰まりが発生したノズル以外のノズルにも風の影響が及ぶため、対象物に塗布された液滴の均一性が低下するおそれがある。

本開示の一態様の目的は、対象物に塗布された液滴の均一性を向上させることができる印刷方法および印刷装置を提供することである。

本開示の一態様に係る印刷方法は、第１間隔毎に配置された複数のノズルからインクの液滴を吐出させ、複数の前記液滴を第１方向に沿って第２間隔毎に対象物に塗布する印刷方法であり、前記第１間隔の間において、前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第１方向と直交する第２方向に変化させ、前記第２方向に沿った所定位置に前記液滴を塗布する印刷方法であって、前記複数のノズルのうち、前記液滴の吐出ができない状態となった不吐出ノズルがある場合、前記不吐出ノズルに隣接する前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第２方向に変化させ、前記不吐出ノズルが前記第１方向に沿って前記液滴を塗布する予定であった予定塗布位置の間に、前記液滴を塗布する。

本開示の一態様に係る印刷装置は、第１間隔毎に配置された複数のノズルからインクの液滴を吐出させ、複数の前記液滴を第１方向に沿って第２間隔毎に対象物に塗布する印刷装置であって、前記第１間隔の間において、前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第１方向と直交する第２方向に変化させる位置制御部と、前記第２方向に沿った所定位置に前記液滴が塗布されるように前記ノズルから前記液滴を吐出させる吐出制御部と、を有し、前記複数のノズルのうち、前記液滴の吐出ができない状態となった不吐出ノズルがある場合、前記位置制御部は、前記不吐出ノズルに隣接する前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第２方向に変化させ、前記吐出制御部は、前記不吐出ノズルが前記第１方向に沿って前記液滴を塗布する予定であった予定塗布位置の間に、前記液滴を塗布する。

本開示によれば、対象物に塗布された液滴の均一性を向上させることができる。

本開示の実施の形態１に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態２に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態３に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態４に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態５に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態６に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態７に係る印刷方法の説明に供する図本開示の実施の形態８に係る太陽電池の製造方法の説明に供する図本開示の実施の形態８に係る結晶の例を示す図本開示の実施の形態１〜８に係る印刷装置の構成図

以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

（実施の形態１）
本開示の実施の形態１に係る印刷方法について、図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る印刷方法の説明に供する図である。図１の上図は、塗布ヘッドおよび対象物に塗布された液滴を模式的に示す平面図である。図１の下図は、経過時間毎のステージの位置の変化（ステージ軌道１１１）を示す図である。図１に示す各一点鎖線は、上図と下図とで対応する位置関係を示している。なお、ここで説明した図１に係る事項は、図２〜図８においても同様である。

本実施の形態の印刷方法では、塗布ヘッド（インクジェットヘッド）１０１に設けられた複数のノズル１０２ａ〜１０２ｅからインクの液滴を吐出させ、ステージ１０３上に配置された対象物１０４に液滴１０５、１０６を付着（塗布または着弾ともいう）させる。これにより、対象物１０４の表面に膜が形成される。

ステージ１０３は、スキャン方向１０７に移動する。ステージ１０３の位置情報は、例えばエンコーダにより抽出される。塗布ヘッド１０１は、エンコーダパルスのタイミングに合わせて、液滴１０５、１０６の吐出を行う。

塗布ヘッド１０１において、ノズル１０２ａ〜１０２ｅは、ノズルピッチ１１３を空けて配置されている。

ノズルピッチ１１３には、例えば、塗布ヘッド１０１を製造するときや、複数の塗布ヘッド１０１を並べて使用する際にそれらを組み立てるときに、バラツキが生じる。このバラツキは、スキャン方向１０７に沿ったスジとして現われる。

このようなスジは、ノズルピッチ１１３を小さく（短く）することで防ぐことができるが、技術的要因や経済的要因により所望の長さにできない場合がある。その場合、ステージ１０３の往復回数（塗布回数）を増やすことにより、所望の長さのノズルピッチ１１３で配置されたノズル１０２ａ〜１０２ｃを用いて塗布を行った場合と同じ効果を得る方法もある。しかし、この方法では、塗布回数が増えるため、塗布にかかる時間が長くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、図１の下図に示す通常ステージ位置１０９で液滴１０５を塗布した後、ステージ１０３をスキャン方向１０７に直交する方向（後述のノズルずらし方向）に移動させ、図１の下図に示す補完ステージ位置１１０で液滴１０６を塗布する。図１の上図において、液滴１０５は通常ステージ位置１０９で塗布された液滴であり、液滴１０６は補完ステージ位置１１０で塗布された液滴である。

通常ステージ位置１０９は、対象物１０４において要求される画素間のピッチ（以下、画素ピッチという）がノズルピッチ１１３と同じである場合に、各画素の直上をノズル１０２ａ〜１０２ｅが通過する位置である。

補完ステージ位置１１０は、ノズル１０２ａ〜１０２ｅに対するステージ１０３の相対的な位置である。例えば、補完ステージ位置１１０は、画素ピッチがノズルピッチ１１３の半分である場合に、ノズル１０２ａ〜１０２ｅに対するステージの位置を相対的に移動させ、ノズル１０２ａ〜１０２ｅをノズルピッチ１１３の２分の１の位置に配したときの位置である。

ノズルずらし方向１０８は、スキャン方向１０７に直交する方向である。ステージ１０３は、ノズルずらし方向１０８に沿って、通常ステージ位置１０９と補完ステージ位置１１０との間を移動する。

例えば、スキャンピッチ１１２を１００μｍとし、ノズルピッチ１１３を５０μとした場合、ノズルピッチ１１３の２分の１の位置（補完ステージ位置１１０の一例）にて１回の塗布を行うことによって、ノズルピッチ１１３を２５μｍにまで微細化した場合と同じ効果を得ることができる。

スキャンピッチ１１２は、スキャン方向１０７に沿って対象物１０４に塗布された、隣接する２つの液滴１０５間の距離である。スキャンピッチ１１２は、液滴１０５を吐出するタイミングを制御することにより調整可能である。

例えば、スキャン方向１０７へ移動するときのステージ１０３の速度が１００ｍｍ／ｓであるとする。この場合、ステージ１０３は、スキャン方向１０７に沿ってスキャンピッチ１１２（＝１００μｍ）を移動する時間１ｍｓの間に、上述したようにノズルずらし方向１０８に沿って２５μｍの距離を往復する必要がある。そのため、ノズルずらし方向１０８へ移動するときのステージ１０３の速度は、５０ｍｍ／ｓ以上であることが求められる。

ノズルずらし方向１０８へ移動するときのステージ１０３の速度を例えば２００ｍｍ／ｓ程度とした場合、図１の上図に示すように、複数の液滴１０５および複数の液滴１０６をノズルずらし方向１０８にほぼ一直線状に塗布することができる。これにより、隣接する液滴１０５と液滴１０６とが結合し、液滴１０５および液滴１０６は、対象物１０４の面上に均一に塗れ広がる。したがって、スキャン方向１０７に平行なスジが発生しない、均一な塗布状態を実現できる。

液滴１０５および液滴１０６の塗布後、それらの液滴を乾燥させる。乾燥の方法として、自然乾燥、送風による乾燥、加熱による乾燥、真空乾燥などを用いることができる。

スキャン方向１０７への塗布を伴う移動の方法は、ステージ１０３を動かしても、塗布ヘッド１０１を動かしても良い。ノズルずらし方向１０８への移動も同様に、ステージ１０３を動かしても、塗布ヘッド１０１を動かしてもよい。スキャン方向１０７への移動は、例えば、ステージ１０３をリニアガイド（図示略）上に設け、動力をサーボモータとする方法が考えられる。一方、ノズルずらし方向１０８への移動は、移動距離が２００μｍ程度以内の短距離となるため、例えば、シリンダ、圧電素子、またはサーボモータを用いることで実現できる。図１の下図に示すステージ軌道１１１は、軸の負荷を軽減するため、加減速を緩やかにすることも可能である。

以上説明したように、本実施の形態では、対象物１０４において要求される画素が塗布ヘッド１０１のノズルピッチ１１３よりも高精細である場合でも、塗布にかかる時間が長くなることなく、対象物１０４に塗布された液滴の均一性を向上させることができる。また、ノズルピッチ１１３を微細化するためのコストを削減できる。

（実施の形態２）
本開示の実施の形態２に係る印刷方法について、図２を用いて説明する。

本実施の形態では、図２の上図に示すように、通常ステージ位置１０９で塗布する液滴１０５と、補完ステージ位置１１０で塗布する液滴１０６とを千鳥状態に配置する。これにより、スキャン方向１０７およびノズルずらし方向１０８のいずれにおいても、高精細で均一な塗布が可能である。この方法では、主に、厚みが均一な膜を形成することができる。

例えば、スキャンピッチ１１２を８０μｍとし、ノズルピッチ１１３を８０μｍとした場合、所定の液滴１０５を基準とすると、スキャン方向１０７に４０μｍ、ノズルずらし方向１０８に４０μｍずらした位置に、液滴１０６を配置する。スキャン方向１０７の稼動速度を１００ｍｍ／ｓとした場合、ノズルずらし方向１０８の稼動速度も１００ｍｍ／ｓ以上とする必要がある。

以上説明したように、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、塗布にかかる時間が長くなることなく、対象物に塗布された液滴の均一性を向上させることができる。特に、均一な膜厚を得ることができる。

（実施の形態３）
本開示の実施の形態３に係る印刷方法について、図３を用いて説明する。

本実施の形態では、ノズル１０２ａ〜１０２ｅのいずれかにノズル詰まりが発生し、吐出が不可能な状態になった場合でも、均一な塗布状態を実現する。吐出が不可能な状態になったノズルを、以下「不吐出ノズル」という。

例えば、図３の上部に示すように、ノズル１０２ｂが不吐出ノズルとなった場合、ノズル１０２ｂによって液滴１０５が塗布される予定であった予定塗布位置３０２には、液滴１０５を塗布できない。よって、スキャン方向１０７において、膜が薄い部分または膜が無い部分が発生する。

本実施の形態では、まず、不吐出ノズルを特定する。例えば、液滴１０５の塗布テストの結果、または、ノズル１０２ａ〜１０２ｃの吐出状態をノズル側面からカメラなどで撮影した画像を、ユーザが目視により確認し、不吐出ノズルを判断する。

例えば、ノズル１０２ｂが不吐出ノズルである場合、ノズル１０２ｂに隣接するノズル１０２ａを用いて、予定塗布位置３０２の間に液滴３０３を塗布する。液滴３０３の塗布方法は、上述した液滴１０６の塗布方法と同じである。

例えば、スキャンピッチ１１２を５０μｍとし、ノズルピッチ１１３（ノズルずらし方向１０８の塗布ピッチ）を５０μｍとし、スキャン方向１０７の稼動速度を１００ｍｍ／ｓとした場合、ノズルずらし方向１０８の稼動速度は、２００ｍｍ／ｓである必要がある。

以上説明したように、本実施の形態では、１つのノズルが不吐出ノズルとなった場合でも、スキャン方向１０７と平行なスジ上に、膜が薄い部分または膜が無い部分が発生することなく、均一な塗布膜が得られる。

（実施の形態４）
本開示の実施の形態４に係る印刷方法について、図４を用いて説明する。

本実施の形態では、隣接する２つのノズルが不吐出ノズルとなった場合でも、均一な塗布状態を実現する。

例えば、図４の上図に示すように、隣接するノズル１０２ｂおよびノズル１０２ｃが不吐出ノズルとなった場合、１つの隣接ノズルだけでは、上記実施の形態３のような補完を実現することは難しい。

そこで、図４の上図の例では、ノズル１０２ｂに隣接するノズル１０２ａと、ノズル１０２ｃに隣接するノズル１０２ｄとを用いて、補完を行う。なお、図４の上図において、予定塗布位置４０５は、ノズル１０２ｂによって液滴１０５が塗布される予定であった位置である。また、予定塗布位置４０７は、ノズル１０２ｃによって液滴１０５が塗布される予定であった位置である。

予定塗布位置４０５とノズル１０２ａの相対位置と、予定塗布位置４０７とノズル１０２ｄの相対位置とは、逆方向となる。そこで、図４の下図に示すように、通常ステージ位置１０９を基準としたノズルずらし方向１０８の両方向に、補完ステージ位置４０９、４１０を設定する。

そして、ステージ１０３を、補完ステージ位置４０９へ向けて移動させ、補完ステージ位置４０９にて予定塗布位置４０５間に液滴４０６の塗布を行う。その後、ステージ１０３を、補完ステージ位置４１０へ向けて移動させ、補完ステージ位置４１０にて予定塗布位置４０７間に液滴４０８の塗布を行う。この動作を繰り返すことにより、図４の上図に示すように、複数の液滴４０６、４０８の塗布が行われる。

ただし、ステージ１０３が方向を転換する際に、設備に負荷がかかり、また、振動により塗布品質が劣化することが想定される。そのため、図４の下図に示すように、ステージ軌道１１１を正弦波状に設定する。ステージ１０３は、正弦波のステージ軌道１１１に基づいて移動することで、緩やかに方向転換できる。

また、図４の上図において、ステージ１０３が、スキャンピッチ１１２を移動する間に、通常ステージ位置１０９と補完ステージ位置４０９との間を往復するだけでは、予定塗布位置４０５を全て補完することはできない。同様に、ステージ１０３が、スキャンピッチ１１２を移動する間に、通常ステージ位置１０９と補完ステージ位置４１０との間を往復するだけでは、予定塗布位置４０７を全て補完することはできない。

そこで、液滴４０６、４０８の体積が、液滴１０５（または、図３に示した液滴３０３）の体積よりも大きくなるように設定する。例えば、液滴４０６、４０８の体積は、液滴１０５の２倍の体積に設定される。

また、スキャンピッチ１１２が長い場合、図４の下図に示すステージ軌道４１１に基づいて、ステージ１０３を移動させてもよい。その場合、ステージ１０３は、スキャンピッチ１１２を移動する間に、補完ステージ位置４０９または補完ステージ位置４１０を２回通過する。よって、ステージ軌道１１１に比べて、塗布回数を増やすことができる。

これにより、図４の上図に示した予定塗布位置４０５、４０７の全てに対して、液滴４０６、４０８を塗布することができる。なお、この場合では、液滴４０６、４０８の体積は、図３に示した液滴３０３の体積と同じであってもよい。

以上説明したように、本実施の形態では、隣接する２つのノズルが不吐出ノズルとなった場合でも、スキャン方向１０７と平行なスジ上に、膜が薄い部分または膜が無い部分が発生することなく、均一な塗布膜が得られる。

（実施の形態５）
本開示の実施の形態５に係る印刷方法について、図５を用いて説明する。

本実施の形態では、ノズル１０２ａ〜１０２ｅのうちの１つが不吐出ノズルとなった場合でも、そのノズルが正常である場合と同じ塗布状態を実現する。

上述した実施の形態３では、ノズル１０２ａ〜１０２ｅがスキャン方向１０７に直交する方向に沿って直線状に配置された塗布ヘッド１０１（図３の上図参照）を用いて、液滴３０３の塗布を行った。この場合、図３の上図に示すように、補完ステージ位置１１０で塗布された液滴３０３は、通常ステージ位置１０９で塗布された液滴１０５に対し、スキャンピッチ１１２の２分の１だけずれる。製品によっては、この微小なずれが問題となる場合もある。本実施の形態では、その解決策を提供する。

本実施の形態では、図５の上図に示す塗布ヘッド１０１を用いる。この塗布ヘッド１０１では、ノズル１０２ａ〜１０２ｅのうち、隣接するノズル同士がスキャン方向１０７にずらして配置されている。隣接するノズル間のスキャン方向１０７に沿った長さ（ずらし量）は、例えば、スキャンピッチ１１２の２分の１の長さである。例えば、ノズル１０２ａの中心とノズル１０２ｂの中心との間のスキャン方向１０７に沿った長さは、スキャンピッチ１１２の２分の１の長さである。

ここで、例えば、図５の上図に示したノズル１０２ａ〜１０２ｅのうちノズル１０２ｂが不吐出ノズルとなった場合について説明する。この場合、ステージ１０３が補完ステージ位置１１０に到達した時に、ノズル１０２ｂに隣接するノズル１０２ａを用いて液滴３０３の塗布を行う。これにより、図５の上図に示すように、本来ノズル１０２ｂにより液滴１０５が塗布される位置３０２を、ノズル１０２ａから吐出された液滴３０３で補完することができる。その結果、ノズル１０２ｂが不吐出ノズルではない場合と同じ塗布状態を実現できる。

（実施の形態６）
本開示の実施の形態６に係る印刷方法について、図６を用いて説明する。

上述したとおり、ノズルピッチ１１３は、物理的な制約やコスト面から十分に狭ピッチ化することが難しい場合がある。そこで、図６の上図に示すように、スキャンピッチ１１２を狭ピッチ化することで精細度を向上する方法が取られることがある。

しかし、この方法ではスキャン方向１０７に平行なスジが発生する。よって、実施の形態１〜５で説明した方法を用いることで、スジが発生しない均一な塗布状態を実現できる。ただし、実施の形態１〜５の方法では、ノズルピッチ１１３の２分の１まで狭ピッチ化することができるが、さらなる狭ピッチ化は、塗布タクトの要求により困難な場合がある。

そこで、本実施の形態では、対象物１０４に対する液滴の塗布が完了した後も、ノズルずらし方向１０８へのステージ１０３の移動を繰り返し行う。すなわち、塗布完了時から所定時間の間、ステージ１０３をノズルずらし方向１０８に沿って揺動させる。これにより、ノズルずらし方向１０８への液滴１０５、１０６の伸びを大きくする。

例えば、図６の下図に示すように、塗布完了後のステージ軌道６０１を、ノズルピッチ１１３よりも大きく設定する。このステージ軌道６０１に基づいてステージ１０３を移動させることにより、ノズルずらし方向１０８への液滴１０５、１０６の伸びを大きくすることができる。その結果、高精細な塗布状態を実現できる。

なお、上述した塗布完了後のステージ１０３の移動は、各液滴の周辺の空気を攪拌するため、対象物１０４の中央部と端部とでの乾燥ムラを軽減する効果もある。

また、ステージ１０３を２つ用いることによって、塗布完了後のステージ移動時に、他の対象物１０４を塗布するようにしてもよい。これによれば、塗布タクトへの影響を最小限に留めることができる。

（実施の形態７）
本開示の実施の形態７に係る印刷方法について、図７を用いて説明する。

本実施の形態では、図７の上図に示すように、ガイドローラ７０１をステージ１０３に固定して取り付ける。また、ガイドローラ７０１が当接しながら移動するガイドレール７０２を用意する。ガイドレール７０２は、図７の上図に示すように、凹凸が設けられた形状である。

そして、液滴１０５、１０６の塗布を行う際に、ガイドローラ７０１をガイドレール７０２に押し付けた状態でスキャン方向１０７にステージ１０３を移動させる。これにより、ノズルずらし方向１０８にもステージ１０３が移動することになる。ガイドローラ７０１をガイドレール７０２に押し付ける手段としては、例えばエアシリンダ７０３を用いることができるが、これに限定されず、例えばバネなどの弾性部材を用いてもよい。

本実施の形態では、ステージ１０３のノズルずらし方向１０８への移動をモータによって実施できない場合に有用である。例えば、スキャンピッチ１１２を１００μｍとし、ノズルピッチ１１３を４０μｍとした場合、ステージ通常位置１０９と補完ステージ位置１１０との間の距離を２０μｍとすればよい。また、その場合、ガイドローラ７０１の直径を１００μｍとし、ガイドレール７０２の凹凸の深さを２７μｍとすればよい。

（実施の形態８）
本開示の実施の形態８に係る太陽電池の製造方法について、図８、図９を用いて説明する。

従来、インクの液滴の塗布は、太陽電池の製造に用いられることが知られている。そして、太陽電池の製造方法では、安価なプロセスでデバイス面内の発電効率を均一にすることが求められる。

例えばペロブスカイト太陽電池は、基板と、透明電極と、電子輸送層と、ペロブスカイト構造の結晶（以下、ペロブスカイト結晶という）で構成された受光層と、正孔輸送層と、集電極とを有する。これらのうち電子輸送層、受光層、正孔輸送層は、インクの液滴の塗布によって作製することができる。

受光層のペロブスカイト結晶の状態は、光変換効率を大きく左右する。そのため、塗布膜の結晶の方向および長さを簡単に制御することが望ましい。

そこで、本実施の形態の太陽電池の製造方法では、上述した実施の形態１〜７の印刷方法を用いる。

例えば実施の形態２と同様に、図８の下図に示すステージ軌道１１１（図２の下図に示したステージ軌道１１１と同じ）に基づいてステージ１０３を移動させる。そして、図８の上図に示す塗布ヘッド１０１を用いて、通常ステージ位置１０９のときに液滴１０５の塗布を行い、補完ステージ位置１１０のときに液滴１０６の塗布を行う。なお、図８の上図に示す塗布ヘッド１０１は、３つのノズル１０２ａ〜１０２ｃを備えた構成としている。

上述した塗布動作の際、各液滴１０５、１０６には、ノズルずらし方向１０８に力が加わる。そのため、液滴１０５、１０６は、溶媒が蒸発するとともに結晶化し、図９に示すように前駆体８０２となる。この前駆体８０２を加熱すると、ペロブスカイト結晶に変化する。このペロブスカイト結晶は、針状の結晶であり、長さが短く、かつ、対象物１０４上に倒れた状態となる。全てのペロブスカイト結晶の倒れ方向および長さは、同じである。

このように、本開示の印刷方法を用いることにより、ペロブスカイト結晶の方向および長さを簡単に揃えることができる。なお、スキャン方向１０７に沿って直線状に液滴１０５、１０６を塗布した場合、液滴１０５、１０６には、ノズルずらし方向１０８への力が加わらないため、ペロブスカイト結晶の方向および長さを揃えることはできない。

本実施の形態において、インクは、例えば、ヨウ化メチルアンモニウム（ＭＡＰｂＩ３）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の溶媒で溶解したものを使用する。安全面を配慮してステージ１０３上で乾燥を行う場合、塗布機（塗布ヘッド１０１を備えた印刷装置）に換気装置を設置することが好ましい。

以上説明したように、実施の形態１〜７で説明した印刷方法を用いることで、欠陥が少なく、均一なペロブスカイト結晶を得ることができる。したがって、光変換効率に優れた太陽電池を製造することができる。

以上、本実施の形態１〜８の印刷方法について説明した。上述した実施の形態１〜８の印刷方法は、インクジェット方式の印刷装置によって実現される。この印刷装置の構成を図１０に示す。図１０は、印刷装置の構成を簡易的に示した模式図である。

図１０に示すように、印刷装置１は、塗布ヘッド１０１、ステージ１０３、位置制御部１０、および吐出制御部２０を有する。

図１０に示す塗布ヘッド１０１は、図１〜図８のいずれかに示した塗布ヘッド１０１である。

位置制御部１０および吐出制御部２０は、実施の形態１〜８で説明した印刷方法が実現されるように、以下の制御処理を行う。

位置制御部１０は、ノズル１０２ａ〜１０２ｅの対象物１０４に対する相対位置（以下、単に相対位置という）を変化させる制御を行う。

例えば、位置制御部１０は、予め設定されたステージ軌道（図１〜図８の下図参照）に基づいてステージ１０３を移動させることで、相対位置（例えば、通常ステージ位置１０９、補完ステージ位置１１０、４０９、４１０等）を変化させる。

吐出制御部２０は、相対位置に基づいて、各液滴１０５、１０６、３０３、４０６、４０８のいずれかを吐出するように塗布ヘッド１０１を制御する。

例えば、吐出制御部２０は、相対位置が通常ステージ位置１０９である場合、液滴１０５を吐出させる（実施の形態１〜８）。

また、例えば、吐出制御部２０は、相対位置が補完ステージ位置１０９である場合、ノズルずらし方向１０８に沿った所定位置に対して、液滴１０６または液滴３０３を吐出させる（実施の形態１〜３、５〜８）。

また、例えば、吐出制御部２０は、相対位置が補完ステージ位置４０９である場合、ノズルずらし方向１０８に沿った所定位置に対して、液滴４０６を吐出させ、相対位置が補完ステージ位置４１０である場合、ノズルずらし方向１０８に沿った所定位置に対して、液滴４０８を吐出させる（実施の形態４）。

なお、図示は省略するが、制御部１０は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、コンピュータプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および通信回路などを有する。上述した位置制御部１０および吐出制御部２０の機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムを実行することにより実現される。

本開示は、上記各実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

また、上記各実施の形態において、スキャン方向１０７は「第１方向」の一例であり、ノズルずらし方向１０８は「第２方向」の一例であり、ノズルピッチ１１３は「第１間隔」の一例であり、スキャンピッチ１１２は「第２間隔」の一例である。

本開示の印刷方法および印刷装置は、産業用として広く適用することができる。

１０１塗布ヘッド
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅノズル
１０３ステージ
１０４対象物
１０５、１０６、３０３、４０６、４０８液滴
１０７スキャン方向
１０８ノズルずらし方向
１０９通常ステージ位置
１１０、４０９、４１０補完ステージ位置
１１１、４１１、６０１ステージ軌道
１１２スキャンピッチ
１１３ノズルピッチ
３０２、４０５、４０７予定塗布位置
７０１ガイドローラ
７０２ガイドレール
７０３エアシリンダ
８０２前駆体

Claims

第１間隔毎に配置された複数のノズルからインクの液滴を吐出させ、複数の前記液滴を第１方向に沿って第２間隔毎に対象物に塗布する印刷方法であり、前記第１間隔の間において、前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第１方向と直交する第２方向に変化させ、前記第２方向に沿った所定位置に前記液滴を塗布する印刷方法であって、
前記複数のノズルのうち、前記液滴の吐出ができない状態となった不吐出ノズルがある場合、
前記不吐出ノズルに隣接する前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第２方向に変化させ、
前記不吐出ノズルが前記第１方向に沿って前記液滴を塗布する予定であった予定塗布位置の間に、前記液滴を塗布する、
印刷方法。
前記予定塗布位置の間に塗布される前記液滴の体積は、前記所定位置に塗布される前記液滴の体積よりも大きい、
請求項１に記載の印刷方法。
経過時間に応じた前記相対位置の変化を示す軌道は、正弦波状である、
請求項１または２に記載の印刷方法。
前記複数のノズルのうち、隣接するノズルは互いに、前記第１方向に沿って前記第２間隔の２分の１の長さ分ずれて配置されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の印刷方法。
前記液滴の塗布の完了後、前記対象物が配置されたステージを前記第２方向に沿って揺動させる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の印刷方法。
第１間隔毎に配置された複数のノズルからインクの液滴を吐出させ、複数の前記液滴を第１方向に沿って第２間隔毎に対象物に塗布する印刷装置であって、
前記第１間隔の間において、前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第１方向と直交する第２方向に変化させる位置制御部と、
前記第２方向に沿った所定位置に前記液滴が塗布されるように前記ノズルから前記液滴を吐出させる吐出制御部と、を有し、
前記複数のノズルのうち、前記液滴の吐出ができない状態となった不吐出ノズルがある場合、
前記位置制御部は、前記不吐出ノズルに隣接する前記ノズルの前記対象物に対する相対位置を前記第２方向に変化させ、
前記吐出制御部は、前記不吐出ノズルが前記第１方向に沿って前記液滴を塗布する予定であった予定塗布位置の間に、前記液滴を塗布する、
印刷装置。