JP2005105069A - インクジェット用インク、液滴吐出装置および液滴吐出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インク２の溶媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッド２０におけるノズル９１の目詰まりを防止することが可能な、インクジェット用インク２を提供する。
【解決手段】 インク２の溶媒のより高沸点の気液界面吸着剤をインク２に混入させることにより、インク２のメニスカス部４に気液界面吸着剤の被膜６を形成する構成とした。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インク２の溶媒の蒸発によるインク２の粘度増加や固形分の析出を抑制することが可能になり、ノズル９１の目詰まりを防止することができる。なお、気液界面吸着剤は溶媒に対して表面配向性の強い液体である必要があり、シリコーンオイル、もしくはシランカップリング剤であることが望ましい。また、気液界面吸着剤の濃度は約０．１ｗｔ％以下であることが望ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット用インク、液滴吐出装置および液滴吐出方法に関するものである。

インクジェット法を用いたデバイスとして、有機ＥＬ装置やカラーフィルタ、金属配線、マイクロレンズアレイ等が挙げられる。これらのデバイスでは、インクジェットヘッドのノズルから機能性物質を含有する液体を基板上に吐出し、加熱や自然乾燥等により溶媒を蒸発させて、機能性薄膜を形成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３７１１９６号公報

インクジェット法により吐出されるインクは、ノズルにおいて目詰まりを起こすことがないように、乾燥しにくい高沸点のインクに限定される。具体的には、特許文献１に記載されているように、最低でも１５０℃〜２００℃以上、好ましくは２５０℃以上の高沸点のインクを使用する必要がある。

しかしながら、上述した高沸点のインクは、多くの場合高粘度であり、また機能性高分子材料の溶解性が低いという問題がある。そのため低濃度のインクを吐出していたので、成膜後の膜厚が薄くなり、所望の膜厚を得るためには何回か重ね打ちする必要があった。この場合、成膜工程のスループットが低く、また溶媒の無駄が多くなっていた。なお、これらの問題を解決するため、高機能性高分子の機能を落としてまで、溶解性を上げる試みもなされていた。

したがって、低粘度で溶解性のよい溶媒が求められている。しかし、それらの多くは低沸点である事が多い為、結果として低沸点な溶媒を用いたインクを吐出する術が切望されている。この場合、高濃度のインクを吐出することができるので、成膜後の膜厚が厚くなり、成膜工程のスループットが向上する。また、インクジェットで吐出する為には高沸点溶媒を用いないといけないという制約が無くなる為、沸点を気にせず、溶解性の高い溶媒を自由に選択できるようになる。今までのインクジェット用インクで用いられるような溶媒では溶解しにくい、もしくは溶解しない機能性物質を、低沸点ではあるが溶解しやすい、もしくは溶解するような溶媒を用いる事で、所望の濃度の安定吐出可能なインクを作成できる可能性が増すことから、インクジェットの工業用途が大幅に広がる可能性がある。

なお、低沸点のインクに保湿材として高沸点溶媒を混合することにより、インクの目詰まりを防止する方法が提案されている。しかし、インク自体の乾き易さは混合する高沸点溶媒の量に依存しており、混合量を増やせばそれだけ乾きにくくなる反面、高粘度や低溶解性などのデメリットの割合も増加する。さらに混合溶媒にすることで、成膜時の乾燥速度差による膜ムラが生じたり、膜の物性値が変化したりと、問題点も多く生じる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することが可能な、インクジェット用インク、液滴吐出装置および液滴吐出方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクジェット用インクは、インクジェット用インクの溶媒または分散媒より高沸点であり、かつインクジェット用インクの溶媒に対して表面配向性を持つ気液界面吸着剤が混入されていることを特徴とする。
この構成によれば、インクに混入された高沸点の気液界面吸着剤を、インクのメニスカス部に吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、低沸点のインクの溶媒または分散媒が蒸発することによるインクの粘度増加や固形分の析出を抑制することが可能になる。したがって、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

また前記気液界面吸着剤は、インクジェット用インクに用いる溶媒に対して表面配向性を持つ溶媒であり、シリコーンオイルもしくはシランカップリング剤であることが望ましい。
この構成によれば、高沸点のシリコーンオイルもしくはシランカップリング剤をインクのメニスカス部に吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

また前記気液界面吸着剤の濃度は、約１．０×１０^−７ｗｔ％以上、約０．１ｗｔ％以下であることが望ましい。
この構成によれば、成膜後に残留する気液界面吸着剤が、膜の性質に及ぼす影響は少ない。

一方、本発明の液滴吐出装置は、インクジェット用インクのメニスカス部に対して、前記インクの溶媒または分散媒より高沸点の気液界面吸着剤を吸着させる、吸着手段を有することを特徴とする。
この構成によれば、インクのメニスカス部に高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

なお前記吸着手段は、インクジェットヘッドのインク流路に対して前記気液界面吸着剤を供給する構成としてもよい。特に前記吸着手段は、前記インクジェットヘッドのノズル近傍における前記インク流路に対して前記気液界面吸着剤を供給する構成とすることが望ましい。
この構成によれば、インクジェットヘッドに充填されたインクのメニスカス部に、高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

また前記吸着手段は、インクジェットヘッドのノズル外側から前記気液界面吸着剤を吹き付ける構成としてもよい。特に前記吸着手段は、前記気液界面吸着剤をミスト状にして吹き付ける構成とすることが望ましい。
この構成によれば、インクジェットヘッドに充填されたインクのメニスカス部に、高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

また前記吸着手段は、インクジェットヘッドのノズル先端部に前記気液界面吸着剤を塗布する構成としてもよい。
この構成によれば、インクジェットヘッドに充填されたインクのメニスカス部に、高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

一方、本発明の液滴吐出方法は、インクジェット用インクのメニスカス部に対して、前記インクの溶媒または分散媒より高沸点であり、かつ前記溶媒または前記分散媒に対して表面配向性を持つ気液界面吸着剤を吸着させることを特徴とする。
この構成によれば、インクのメニスカス部に高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

なお前記気液界面吸着剤を、インクジェットヘッドのインク流路に対して供給する構成としてもよい。特に前記気液界面吸着剤を、前記インクジェットヘッドのノズル近傍における前記インク流路に対して供給する構成とすることが望ましい。
この構成によれば、インクのメニスカス部に高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

また前記気液界面吸着剤を、インクジェットヘッドのノズル外側から吹き付ける構成としてもよい。特に前記気液界面吸着剤を、ミスト状にして吹き付ける構成とすることが望ましい。
この構成によれば、インクのメニスカス部に高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インクの溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

また前記気液界面吸着剤を、インクジェットヘッドのノズル先端部に塗布する構成としてもよい。
この構成によれば、インクのメニスカス部に高沸点の気液界面吸着剤を吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、インク溶媒または分散媒が低沸点の場合でも、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［第１実施形態］
最初に、本発明の第１実施形態につき、図１ないし図３を用いて説明する。第１実施形態では、あらかじめインクジェット用インクの溶媒に対して表面配向性を持つような気液界面吸着剤を混入させたインクジェット用インク（以下、単にインクと呼ぶ）を、インクジェットヘッド（以下、単にヘッドと呼ぶ）に充填して、インクのメニスカス部に気液界面吸着剤の被膜を形成する。

［インクジェット用インク］
一般に、液滴吐出装置を用いて機能性薄膜を形成する場合、溶質である機能性薄膜の形成材料を、溶媒である液体に溶解させてインクを作製する。本実施形態では、さらにインクの溶媒に対して表面配向性を持つような気液界面吸着剤を混入させてインクを作製する。この気液界面吸着剤とは、気体と液体との自由表面に吸着して被膜を形成する物質である。
図１は、インクジェットヘッドのノズル部における側面断面の部分拡大図であって、気液界面吸着剤の吸着状態の説明図である。図１に示すように、インク２に混入された気液界面吸着剤は、ヘッド２０のノズル９１における自由表面（メニスカス部）４に吸着して、被膜６を形成する。

特に本実施形態では、インク２の溶媒より高沸点で表面配向性を持つような気液界面吸着剤を採用する。この気液界面吸着剤の被膜６をメニスカス部４に形成すれば、溶媒の蒸発によるインク２の粘度増加や固形分の析出を抑制することが可能になり、ノズル部９１における目詰まりを防止することができる。なお高沸点の気液界面吸着剤として、溶媒の２倍程度の沸点を有するものや、溶媒より１００℃程度沸点が高いものを採用することが望ましい。また気液界面吸着剤として、従来のインクに採用されていた高沸点の溶媒と同等の沸点を有するものを採用すれば、少なくとも従来と同様にノズルの目詰まりを防止することができる。しかも、低沸点の溶媒を使用することが可能になり、製膜工程のスループットを向上させることができる。

また、インク２に対する気液界面吸着剤の混入割合は、飽和吸着濃度以上、０．１ｗｔ％以下とすることが望ましい。飽和吸着濃度は、溶媒への溶解性および分子量によって異なるが、例えば、約１．０×１０^−７ｗｔ％である。気液界面吸着剤の混入割合が少なすぎると、インク２のメニスカス部４に一様な被膜６が形成されにくくなり、ノズル９１の目詰まりを防止することが困難になるからである。逆に、気液界面吸着剤の混入割合が多すぎると、成膜後に残留する気液界面吸着剤が多くなって、膜の性質に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。

具体的な気液界面吸着剤の一つとして、シリコーンオイルを採用する。シリコーンオイルとは、線状で低重合度のシリコーンであり、常温で流動性を示すものをいう。なおシリコーンとは、ケイ素原子および酸素原子によるシロキサン結合の繰り返し構造からなるポリシロキサンのうち、アルキル基やアニール基などの有機基を持つものをいう。また側鎖の官能基を選択的に変更させた、水溶性、非水溶性のシリコーンオイルがある。代表的なシリコーンオイルであるポリジメチルシロキサンは、次の化学式で表される物質である。

シリコーンオイルの沸点は、シロキサン結合の重合度によって異なる。そこで、インク２の溶媒より高沸点となるように重合度を調整したシリコーンオイルを採用する。なお一例を挙げれば、シリコーンオイルの沸点は３００℃程度である。このシリコーンオイルより低沸点のインク溶媒として、水（沸点１００℃）やエタノール（沸点７８℃）、キシレン（沸点１３８．４℃〜１４４．４℃）等を採用することが可能になる。

別の具体的な気液界面吸着剤として、シランカップリング剤を採用する。シランカップリング剤とは、一般になじみの悪い無機材料および有機材料の両者と化学結合できる官能基を持つ有機ケイ素化合物である。Y〜CH₂SiX₃の一般式を持つ。Xはアルコキシ基やハロゲンなどの加水分解性の置換基である。Yは有機質と反応しやすいビニル基、エポキシ基、アミノ基などである。

シランカップリング剤の沸点は、主に一般式中のYの分子量によって異なる。そこでインク２の溶媒より高沸点となるような分子量の大きいシランカップリング剤を採用する。なお一例を挙げれば、オクタデシルトリメトキシシランの沸点は１７０℃程度である。このシランカップリング剤より低沸点のインク溶媒として、水（沸点１００℃）やエタノール（沸点７８℃）、キシレン（沸点１３８℃〜１４４.４℃）等を採用することが可能になる。

［液滴吐出装置］

上述したインクジェット用インクは、液滴吐出装置によって吐出する。図２は、液滴吐出装置の斜視図である。液滴吐出装置１０は、ベース１２、第１移動手段１４、第２移動手段１６、重量測定手段である電子天秤（不図示）、ヘッド２０、キャッピングユニット２２、およびクリーニングユニット２４を主として構成されている。第１移動手段１４および第２移動手段１６を含む液滴吐出装置１０の動作は、制御装置２３により制御されるようになっている。なお図２において、Ｘ方向はベース１２の左右方向であり、Ｙ方向は前後方向であり、Ｚ方向は上下方向である。

第１移動手段１４は、ガイドレール４０，４０をＹ軸方向に一致させて、ベース１２の上面に直接設置されている。この第１移動手段１４は、ガイドレール４０，４０に沿って移動可能なスライダ４２を有している。このスライダ４２の駆動手段として、たとえばリニアモータを採用することができる。これにより、スライダ４２がＹ軸方向に沿って移動可能とされ、また任意の位置で位置決め可能とされている。

スライダ４２の上面にはモータ４４が固定され、モータ４４のロータにはテーブル４６が固定されている。このテーブル４６は、基板４８を保持しつつ位置決めするものである。すなわち、図示しない吸着保持手段を作動させることにより、テーブル４６の穴４６Ａを通して基板４８が吸着され、基板４８をテーブル４６上に保持することができる。また、モータ４４は、たとえばダイレクトドライブモータである。このモータ４４に通電することにより、ロータとともにテーブル４６がθｚ方向に回転して、テーブル４６をインデックス（回転割り出し）することができるようになっている。なお、テーブル４６には、ヘッド２０がインクを捨打ち、或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリアが設けられている。

一方、ベース１２の後方には支柱１６Ａ、１６Ａが立設され、その支柱１６Ａ，１６Ａの上端部にコラム１６Ｂが架設されている。そして、そのコラム１６Ｂの前面に第２移動手段１６が設けられている。この第２移動手段１６は、Ｘ軸方向に沿って配置されたガイドレール６２Ａ，６２Ａを有し、またガイドレール６２Ａ，６２Ａに沿って移動可能なスライダ６０を有している。このスライダ６０の駆動手段として、たとえばリニアモータを採用することができる。これにより、スライダ６０がＸ軸方向に沿って移動可能とされ、また任意の位置で位置決め可能とされている。

スライダ６０には、ヘッド２０が設けられている。ヘッド２０は、揺動位置決め手段としてのモータ６２，６４，６６，６８に接続されている。モータ６２は、ヘッド２０をＺ軸方向に移動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。モータ６４は、ヘッド２０をＹ軸回りのβ方向に揺動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。モータ６６は、ヘッド２０をＸ軸回りのγ方向に揺動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。モータ６８は、ヘッド２０をＺ軸回りのα方向に揺動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。

以上のように、基板４８はＹ方向に移動および位置決め可能とされ、θｚ方向に揺動および位置決め可能とされている。また、ヘッド２０はＸ，Ｚ方向に移動および位置決め可能とされ、α，β，γ方向に揺動および位置決め可能とされている。したがって、本実施形態の液滴吐出装置１０は、ヘッド２０のインク吐出面２０Ｐと、テーブル４６上の基板４８との相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールすることができるようになっている。

［インクジェットヘッド］
ここで、ヘッド２０の構造例について、図３を参照して説明する。図３は、インクジェットヘッドの側面断面図である。ヘッド２０は、液滴吐出方式によりインク２をノズル９１から吐出するものである。液滴吐出方式として、圧電体素子としてのピエゾ素子を用いてインクを吐出させるピエゾ方式や、インクを加熱して発生した泡（バブル）によりインクを吐出させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。このうちピエゾ方式は、インクに熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えないという利点を有する。そこで、図３のヘッド２０には、上述したピエゾ方式が採用されている。

ヘッド２０のヘッド本体９０には、リザーバ９５およびリザーバ９５から分岐された複数のインク室９３が形成されている。リザーバ９５は、各インク室９３にインクを供給するための流路になっている。また、ヘッド本体９０の下端面には、インク吐出面を構成するノズルプレートが装着されている。そのノズルプレートには、インクを吐出する複数のノズル９１が、各インク室９３に対応して開口されている。そして、各インク室９３から対応するノズル９１に向かって、インク流路が形成されている。一方、ヘッド本体９０の上端面には、振動板９４が装着されている。なお、振動板９４は各インク室９３の壁面を構成している。その振動板９４の外側には、各インク室９３に対応して、ピエゾ素子９２が設けられている。ピエゾ素子９２は、水晶等の圧電材料を一対の電極（不図示）で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路９９に接続されている。

そして、駆動回路９９からピエゾ素子９２に電圧を印加すると、ピエゾ素子９２が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子９２が収縮変形すると、インク室９３の圧力が低下して、リザーバ９５からインク室９３にインク２が流入する。またピエゾ素子９２が膨張変形すると、インク室９３の圧力が増加して、ノズル９１からインク２が吐出される。なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子９２の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子９２の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子９２への印加電圧を制御することにより、インク２の吐出条件を制御しうるようになっている。

一方、図２に示すキャッピングユニット２２は、ヘッド２０におけるインク吐出面２０Ｐの乾燥を防止するため、液滴吐出装置１０の待機時にインク吐出面２０Ｐをキャッピングするものである。またクリーニングユニット２４は、ヘッド２０におけるノズルの目詰まりを取り除くため、ノズルの内部を吸引するものである。なおクリーニングユニット２４は、ヘッド２０におけるインク吐出面２０Ｐの汚れを取り除くため、インク吐出面２０Ｐのワイピングを行うことも可能である。

［液滴吐出方法］
次に、上述した液滴吐出装置１０を用いてインクを吐出し、基板４８上に機能性薄膜を形成する方法について説明する。

まず、吐出すべきインクを作製する。そのインクは、機能性薄膜の構成材料を溶媒に溶解し、さらに気液界面吸着剤を混入して作製する。その気液界面吸着剤として、上述したシリコーンオイルを採用する。なお重合度を調整することにより、溶媒より沸点の高いシリコーンオイルを採用する。またシリコーンオイルは、０．１ｗｔ％以下の割合でインクに混入する。なお後述するように、溶媒には低沸点の溶媒を使用することが可能である。また、低沸点の溶媒の多くは溶質の溶解性が高いことから、高濃度の溶質を含むインクを作製することも可能である。

次に、作製したインクをヘッド２０に充填する。具体的には、作製したインクを図示しないタンクに充填し、ポンプ等によりヘッド２０に供給する。ヘッド２０に供給されたインクは、図３に示すように、リザーバ９５から各インク室９３に分配され、さらにノズル９１の内部に充填される。なおノズル９１の先端部には、インクの自由表面（メニスカス部）４が形成される。

すると、図１に示すように、インク２に混入されていたシリコーンオイルが、インク２のメニスカス部４に吸着して、シリコーンオイルの被膜６が形成される。ここで、シリコーンオイルの沸点は溶媒より高く設定されているので、メニスカス部４における溶媒の蒸発を抑制することが可能になり、インク２の粘度増加や固形分の析出を抑制することができる。したがって、低沸点の溶媒を使用する場合でも、ノズル９１における目詰まりを防止することができる。

次に、図２に示すヘッド２０および／または基板４８を所定位置に移動させ、ヘッド２０から基板４８に対してインクを吐出する。上述したように本実施形態では、ヘッド２０におけるノズルの目詰まりを防止することができるので、ヘッド２０から所定量のインク２を所定位置に正確に吐出することができる。
その後、吐出されたインクを乾燥させて溶媒を蒸発させれば、所望の機能性薄膜を焼成することができる。なお焼成された機能性薄膜に、シリコーンオイルが残留する場合がある。しかし、インクに対するシリコーンオイルの混入割合は約０．１ｗｔ％以下と微量であり、膜の性質に及ぼす影響は少ない。

以上に詳述したように、第１実施形態の液滴吐出方法は、あらかじめ気液界面吸着剤を混入させたインクをヘッドに充填して、インクのメニスカス部に気液界面吸着剤の被膜を形成する構成とした。この構成によれば、インクに混入された高沸点の気液界面吸着剤をインクのメニスカス部に吸着させて、被膜を形成することができる。この被膜によりメニスカス部での蒸発を抑制する事が可能となり、低沸点の溶媒の蒸発によるインクの粘度増加や固形分析出が抑制されて、ヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止することができる。これにともなって、低沸点の溶媒を用いてインクを作製することが可能になる。低沸点の溶媒の多くは低粘度であるため、インクを安定吐出することができる。また、低沸点の溶媒の多くは溶質の溶解性が高いものが多く、高濃度であったり、もしくは一般には溶け難い溶質を含んだインクジェットで安定吐出可能なインクを作製することができる。これにより、成膜後の膜厚が厚くなるので、インクの重ね打ちが不要となり、成膜工程のスループットを向上させることができる。

［有機ＥＬ装置］
次に、本実施形態の液滴吐出方法を使用して製造した有機ＥＬ装置につき、図７を用いて説明する。
有機ＥＬ装置２００は、マトリクス状に配置された複数の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂを備えている。基板２１０の表面には各画素領域を駆動する回路部２２０が形成され、その回路部２２０の表面には複数の画素電極２４０がマトリクス状に形成されている。なお各画素電極２４０の周囲には、電気絶縁性材料からなるバンク２４５が形成されている。陽極として機能する画素電極２４０の表面には、正孔注入層２５０および発光層２６０が順次形成されている。さらに、発光層２６０およびバンク２４５の表面全体に、電子注入層２７０および共通陰極２８０が形成されている。なお、基板２１０の端部に封止基板（不図示）が貼り合わされて、全体が密閉封止されている。

上述した発光層２６０の構成材料として、高分子材料が好適に用いられる。そこで、その高分子材料を溶質とするインクを作製し、本実施形態の液滴吐出方法を用いて発光層を形成する。具体的には、まず発光層の構成材料である高分子材料を溶媒に溶解する。その溶媒として、トルエン、キシレン等の低沸点の無極性溶媒を使用することが可能である。その溶液に、シリコーンオイルを０．１ｗｔ％以下の割合で混入させて、インクジェット用インクを作製する。そして、液滴吐出装置によりインクを正孔注入層２５０の表面に吐出する。さらに吐出されたインクを乾燥させて、発光層２６０を焼成する。

本実施形態の液滴吐出方法を使用することにより、高濃度の高分子材料を含む低沸点のインクを吐出することが可能になる。したがって、発光層形成工程のスループットを向上させることができる。なお発光層２６０以外の機能層についても、各実施形態の液滴吐出方法を使用して形成することにより、製造工程のスループットを向上させることが可能である。また有機ＥＬ装置の機能層以外にも、カラーフィルタや金属配線、マイクロレンズアレイなどを、各実施形態の液滴吐出方法を使用して製造することにより、製造工程のスループットを向上させることが可能である。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態につき、図４を用いて説明する。第２実施形態では、ヘッド２０内部に充填されたインク２に対して、気液界面吸着剤を供給することにより、インク２のメニスカス部４に気液界面吸着剤の被膜６を形成する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図４は、インクジェットヘッドのノズル部における側面断面の部分拡大図である。第２実施形態の液滴吐出装置は、気液界面吸着剤の吸着手段１２０を備えている。この吸着手段１２０は、気液界面吸着剤を貯留するタンク１２２と、そのタンク１２２からヘッド２０に対して気液界面吸着剤を供給する配管１２４と、その配管１２４の途中に配設されたポンプ１２６とを主として構成されている。

配管１２４の先端部はヘッド２０のインク流路に接続され、インク流路を流れるインク２に対して気液界面吸着剤を供給し得るようになっている。なお、気液界面吸着剤はノズル９１先端のメニスカス部４に吸着するので、ノズル９１近傍のインク流路に対して気液界面吸着剤を供給することが望ましい。この場合、気液界面吸着剤の供給直後に被膜６を形成することができるので、インク２の乾燥によるノズル９１の目詰まりを防止することができる。またポンプ１２６は、ヘッド２０に対して気液界面吸着剤を強制供給するとともに、ヘッド２０に対する気液界面吸着剤の供給量を調整しうるように形成されている。

次に、第２実施形態の液滴吐出装置を用いた液滴吐出方法について説明する。まず、吸着手段１２０を稼動させて、ヘッド２０に気液界面吸着剤を供給する。具体的には、配管１２４に配設されたポンプ１２６を運転して、ヘッド２０のインク流路を流れるインク２に対して気液界面吸着剤を供給する。すると、インク２に混入した気液界面吸着剤が、インク２のメニスカス部４に吸着して被膜６が形成される。なお、ポンプ１２６の運転条件を制御して、インク２に対する気液界面吸着剤の混入割合が約０．１ｗｔ％以下となるように気液界面吸着剤を供給する。その後、ヘッド２０から基板に対してインクを吐出する。さらに、吐出されたインクを乾燥させて、機能性薄膜を焼成する。

なお、溶媒の蒸発によるノズル９１の目詰まりが液滴吐出装置の動作中に発生することは少ないので、少なくとも液滴吐出装置の待機中に気液界面吸着剤の被膜を形成すれば足りる。したがって、液滴吐出装置を待機状態とする前の一定時間だけ、気液界面吸着剤を供給する構成としてもよい。なお、待機中の液滴吐出装置に対して所定時間おきに気液界面吸着剤を供給すれば、液滴吐出装置を長時間待機させてもノズル９１の目詰まりを発生させることがない。上記の場合、気液界面吸着剤の消費量を低減し得るだけでなく、成膜された機能性薄膜に気液界面吸着剤が残留することがない。さらに、吸着手段１２０の運転コストを低減することも可能である。

上述した第２実施形態では、ヘッド内部に充填されたインクに対して、高沸点の気液界面吸着剤を混入させることにより、インクのメニスカス部に被膜を形成する。この場合にも、第１実施形態と同様に、ノズルの目詰まりを防止することができる。これにともなって、低沸点の溶媒を用いて低粘度のインクを作製することが可能になり、インクを安定吐出することができる。また、低沸点の溶媒を用いて高濃度のインクを作製することが可能になり、製膜工程のスループットを向上させることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態につき、図５を用いて説明する。第３実施形態では、ノズル９１の外側から気液界面吸着剤を吹き付けることにより、インク２のメニスカス部４に気液界面吸着剤の被膜６を形成する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図５は、液滴吐出装置のインクジェットヘッド近傍における側面断面の部分拡大図である。第３実施形態の液滴吐出装置は、気液界面吸着剤の吸着手段１３０を備えている。この吸着手段１３０は、ノズル９１に向かって気液界面吸着剤を噴霧しうるように形成されている。なお吸着手段１３０は、気液界面吸着剤をミスト状にして噴霧しうるように形成することが望ましい。これにより、インク２のメニスカス部４に一様な被膜６を形成することができる。

次に、第３実施形態の液滴吐出装置を用いた液滴吐出方法について説明する。第３実施形態では、吸着手段１３０を稼動させて、ノズル９１の外側から気液界面吸着剤を吹き付ける。すると、インク２のメニスカス部４に気液界面吸着剤が吸着して被膜６が形成される。なお、吸着手段１３０による吹き付け量を制御して、メニスカス部４における被膜の膜厚を調整する。また、溶媒の蒸発によるノズルの目詰まりが液滴吐出装置の動作中に発生することは少ないので、液滴吐出装置を待機状態とする前に気液界面吸着剤を吹き付ければよい。

上述した第３実施形態では、ノズルの外側から高沸点の気液界面吸着剤を吹き付けることによって、インクのメニスカス部に被膜を形成する。この場合にも、第１実施形態と同様に、ノズルの目詰まりを防止することができる。これにともなって、低沸点の溶媒を用いて低粘度のインクを作製することが可能になり、インクを安定吐出することができる。また、低沸点の溶媒を用いて高濃度のインクを作製することが可能になり、製膜工程のスループットを向上させることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態につき、図６を用いて説明する。第４実施形態では、ノズル９１の先端に気液界面吸着剤を塗布することにより、インク２のメニスカス部４に気液界面吸着剤の被膜６を形成する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図６は、液滴吐出装置のインクジェットヘッド近傍における側面断面の部分拡大図である。第４実施形態の液滴吐出装置は、気液界面吸着剤の吸着手段１４０を備えている。この吸着手段１４０は、気液界面吸着剤の塗布シート１４２と、塗布シート１４２に対する気液界面吸着剤の噴霧手段１４４と、塗布シート１４２の繰り出しローラ１４６、巻き取りローラ１４９、第１ガイドローラ１４７および第２ガイドローラ１４８とを主として構成されている。塗布シート１４２は、不織布等によって構成され、繰り出しローラ１４６から第１ガイドローラ１４７および第２ガイドローラ１４８を介して巻き取りローラ１４９に巻き回されている。その繰り出しローラ１４６と第１ガイドローラ１４７との間における塗布シート１４２に対向して、気液界面吸着剤の噴霧手段１４４が設けられている。

次に、第４実施形態の液滴吐出装置を用いた液滴吐出方法について説明する。第４実施形態では、吸着手段１４０を稼動させて、ノズル９１の先端部に気液界面吸着剤を塗布する。具体的には、まず噴霧手段１４４から塗布シート１４２に対して気液界面吸着剤を吹き付ける。次に、気液界面吸着剤が付着した塗布シート１４２を巻き取って、第１ガイドローラ１４７と第２ガイドローラ１４８との間まで移動させる。そして、吸着手段１４０およびヘッド２０を相互に接近させ、塗布シート１４２をヘッド２０に押し当てる。すると、塗布シート１４２に付着した気液界面吸着剤がインク２のメニスカス部４に吸着して、気液界面吸着剤の被膜６が形成される。なお、溶媒の蒸発によるノズルの目詰まりが液滴吐出装置の動作中に発生することは少ないので、液滴吐出装置を待機状態とする前に気液界面吸着剤を塗布すればよい。

上述した第４実施形態では、ノズルの先端に気液界面吸着剤を塗布することによって、インクのメニスカス部に被膜を形成する。この場合にも、第１実施形態と同様に、ノズルの目詰まりを防止することができる。これにともなって、低沸点の溶媒を用いて低粘度のインクを作製することが可能になり、インクを安定吐出することができる。また、低沸点の溶媒を用いて高濃度のインクを作製することが可能になり、製膜工程のスループットを向上させることができる。

［電子機器］
次に、各実施形態の液滴吐出方法を使用して形成した電子機器につき、図８を用いて説明する。図８は、携帯電話の斜視図である。図８において符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は表示部を示している。この携帯電話１０００は、各実施形態の液滴吐出方法を使用して形成した表示部１００１を備えている。したがって、良好な表示特性を発揮する携帯電話１０００を低コストで提供することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。例えば、以上には溶質を溶媒に溶解させた溶液でインクジェット用インクを構成する場合を例にして説明したが、分散質を分散媒に分散させた分散液でインクジェット用インクを構成する場合にも本発明を適用することが可能である。

第１実施形態と同様に、気液界面吸着剤を混入させたインクを作成して、気液界面吸着剤を混入させないインクとの比較を行った。

まず、ポリスチレン微粒子（粒径１．５μｍ）をキシレンに１．０ｗｔ％分散させて、インクＡを作製した。また、インクＡにシリコーンオイルを０．１ｗｔ％添加して、インクＢを作成した。そして、インクＡおよびインクＢをそれぞれ液滴吐出装置から吐出して、インクジェットヘッドのノズルにおける目詰まりの発生有無を調査した。

その結果、インクＡを用いた場合には、ノズル部でインクがすぐに乾燥してしまい、ポリスチレン微粒子が析出、凝集して、目詰まりが発生した。したがって、インクＡでは安定吐出が不可能であった。一方、インクＢを用いた場合には、目詰まりが発生することなく、安定吐出が可能であった。

第１実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル部における側面断面の部分拡大図である。 液滴吐出装置の斜視図である。 インクジェットヘッドの側面断面図である。 第２実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル部における側面断面の部分拡大図である。 第３実施形態に係る液滴吐出装置のインクジェットヘッド近傍における側面断面の部分拡大図である。 第４実施形態に係る液滴吐出装置のインクジェットヘッド近傍における側面断面の部分拡大図である。 有機ＥＬ装置の側面断面図である。 携帯電話の斜視図である。

符号の説明

２インク ４メニスカス部 ６被膜 ２０インクジェットヘッド ９１ノズル

Claims (15)

1. インクジェット用インクの溶媒または分散媒より高沸点であり、かつ前記溶媒または前記分散媒に対して表面配向性を持つ気液界面吸着剤が混入されていることを特徴とするインクジェット用インク。
2. 前記気液界面吸着剤は、シリコーンオイル、又はシランカップリング剤であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット用インク。
3. 前記気液界面吸着剤の濃度は、前記インクジェット用インクに対して約１．０×１０^−７ｗｔ％以上、約０．１ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット用インク。
4. インクジェット用インクのメニスカス部に対して、前記インクの溶媒または分散媒より高沸点の気液界面吸着剤を吸着させる、吸着手段を有することを特徴とする液滴吐出装置。
5. 前記吸着手段は、インクジェットヘッドのインク流路に対して前記気液界面吸着剤を供給することを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出装置。
6. 前記吸着手段は、前記インクジェットヘッドのノズル近傍における前記インク流路に対して前記気液界面吸着剤を供給することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。
7. 前記吸着手段は、インクジェットヘッドのノズル外側から前記気液界面吸着剤を吹き付けることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出装置。
8. 前記吸着手段は、前記気液界面吸着剤をミスト状にして吹き付けることを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
9. 前記吸着手段は、インクジェットヘッドのノズル先端部に前記気液界面吸着剤を塗布することを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出装置。
10. インクジェット用インクのメニスカス部に対して、前記インクの溶媒または分散媒より高沸点であり、かつ前記溶媒または前記分散媒に対して表面配向性を持つ気液界面吸着剤を吸着させることを特徴とする液滴吐出方法。
11. 前記気液界面吸着剤を、インクジェットヘッドのインク流路に対して供給することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出方法。
12. 前記気液界面吸着剤を、前記インクジェットヘッドのノズル近傍における前記インク流路に対して供給することを特徴とする請求項１１に記載の液滴吐出方法。
13. 前記気液界面吸着剤を、インクジェットヘッドのノズル外側から吹き付けることを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出方法。
14. 前記気液界面吸着剤を、ミスト状にして吹き付けることを特徴とする請求項１３に記載の液滴吐出方法。
15. 前記気液界面吸着剤を、インクジェットヘッドのノズル先端部に塗布することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出方法。

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