JP2004243164A - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高分子を含有する塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、基板表面に塗布液を均一に塗布する。
【解決手段】塗布液９を液滴としてノズル３から吐出するインクジェットヘッド１を使用し、連続的に搬送される基板６へ塗布液９を塗布する塗布装置において、インクジェットヘッド１近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス８と、雰囲気制御ボックス８内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御する雰囲気制御手段８Ａを有する塗布装置。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子を含有する塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、基板表面に塗布液を塗布する塗布装置および、その塗布方法に関するものである。
【０００２】
より詳しくは、このインクジェットヘッドを用いることにより均一で薄い塗布膜の形成、あるいは、基板表面へ任意の被覆率で塗布液を配置するいわゆるパターニングの形成を達成するための塗布装置および塗布方法である。
【０００３】
さらに詳しくは、高分子を含有した塗布液をインクジェットヘッドのノズルから液滴として吐出し塗布する際の問題であるインクジェットヘッド表面やノズル面近傍で生じる塗布液の乾燥を防止する技術、基板上に液滴として形成された塗布液を架橋させ薄膜にする技術、塗布膜形成の品位を向上させる技術に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】
従来、基板上に塗布液を塗布する工程では様々な塗布方式が存在し、その塗布方式は大きく二つに大別される。一つは必要な塗布膜を形成する量だけの塗布液を吐出させて基板上に塗布する前計量型塗布方式であり、代表的なものとしてエクストルージョン塗布方式、スライド塗布方式、カーテン塗布方式などが挙げられる。もう一つはあらかじめ必要な塗布膜形成量よりも余剰な塗布液を吐出させて、その後何らかの手段により余剰塗布液を掻き落とす後計量型塗布方式であり、代表的なものとしてロール塗布方式、エアーナイフ塗布方式、ワイヤーバー塗布方式などが挙げられる。
【０００５】
こうした従来の塗布方式において、薄膜化の困難さという問題点が存在する。前計量型塗布方式では、その塗布方式の特性や装置上の問題から薄膜化が困難である場合がほとんどである。また、後計量型塗布方式では、塗布液のロスや変質、一次膜形成後の基板への浸透といった様々な問題点が存在する。これらのことを鑑みても、前計量型塗布方式の方が優れていることは確かであるが、０．０１Ｐａ・ｓ以下の低粘度塗布液を非接触で薄膜塗布できる塗布方式は未だ少ないのが現状である。
【０００６】
こうした中で、薄膜形成を達成する手段として、ホームユース、オフィスなどで印刷機として使用されているインクジェットプリンタのヘッドを塗布装置として適用する動きが存在する。インクジェットプリンタ技術に関して、例えば非特許文献１がある。
【０００７】
非特許文献１に記載の『インクジェットプリンタ技術と材料』は、インクジェットヘッドから圧電振動素子振動による可撓板の変形により塗布液を液滴として吐出させることにより、非常に微小な液滴を基板上に並べることによる塗布膜形成や一定の被覆率で液滴が配置されたパターニングが可能となるものである。
【０００８】
特許文献１に開示された水性記録用インクの技術は、一旦、印字された文字等が耐水性を有し、且つ、印字時の滲みがなく、ノズルの目詰まりが起こりにくく、着色剤が顔料である場合は顔料粒子の分散安定性に優れたインクジェット記録用水性記録インクに関するものである。
【０００９】
特許文献２に開示された液体塗布装置の技術は、液体噴射装置で液体を霧化して噴射した液滴を、拡散プレートに着弾させる事によって拡散プレートに供給し、このように供給された液体を拡散プレート上で平均化し、更に、拡散プレートが感光材料の表面に接触して平均化された状態の液体を移す事により塗布するものである。
【００１０】
ここで、基板への塗布についてであるが、基板へ吐出された液滴状の塗布物を架橋させ塗布膜を形成することを目的とするものと、吐出させた液滴状の塗布物が所望の間隔、大きさで基板上に配置されたパターニング形成を目的とするものとの２通りの塗布方法がある。ここで、塗布膜を形成するには、塗布液の吐出密度をあげる方法と、いわゆる引き伸ばす方法とがある。
【００１１】
また、特許文献２には、ノズル面の乾燥を防止する方法として、基板を収容した外容器内を溶媒蒸気加圧手段により飽和蒸気圧以上に加圧する基板処理方法が提案されている。
【００１２】
特許文献３に開示された画像形成装置及び方法の技術は、ラインヘッド型インクジェットを用いた転写型画像形成方式において、増粘材料として粉体を転写体に形成する方式のインクジェットプリンタである。
【００１３】
また、従来は、転写シートに一旦、形成させた画像をロールなどにより基板へ転写、吸収させる方法が存在する。
【００１４】
また、一旦、ナイフエッジに供給された塗布液をそのナイフエッジ上で液膜に平均化し基板へ拡散移動させる方法も存在する。特許文献４に開示されたインクジェット方式による機能性薄膜の形成技術は、インクジェットヘッドの周辺に耐溶剤性の被覆材料（囲い）を取り付けたもので、このインクジェット方式により、機能性薄膜を形成する際に、排気など雰囲気制御をし、且つ、ノズル面の乾燥、気流の乱れを防止し、吐出安定性を保つものである。
また、圧電振動素子により進行波を発生させ、基板上の塗布液をレベリングさせて膜形成を行う方法も提案されている。特許文献５に開示された基板処理方法及び装置の技術は、進行波で塗布液をレベリングすることによって、基板にストレスを与える事なく、塗布皮膜を形成できる基板処理方法及びその装置に関する技術である。
【００１５】
図４は従来の塗布装置の一例を示す模式図である。
図４に示す従来の塗布装置は、基板６の面上に薄膜形成を達成する手段として、インクジェットヘッド１に液槽１４から供給される塗布液９を充填させておき、基板供給部５より基板６を供給し、インクジェットヘッド１を制御部１３によりオンデマンドで圧電振動素子２を作動させて、基板６へ塗布液９を吐出させた後、乾燥ゾーン１９において基板６上の塗布液を乾燥させた後、基板回収部７で回収する塗布装置である。
【００１６】
【非特許文献１】
甘利武司監修、『インクジェットプリンター技術と材料』 株式会社
シーエムシー、１９９８年７月３１日発行（ｐ１８７−２００）
【００１７】
【特許文献１】
特開平５−３３１３９５号公報（特許請求の範囲）
【００１８】
【特許文献２】
特開２００１−２７７４９０号公報（特許請求の範囲）
【００１９】
【特許文献３】
特開２００１−２９３８４８号公報（特許請求の範囲）
【００２０】
【特許文献４】
特開２００２−８６０２０号公報（特許請求の範囲）
【００２１】
【特許文献５】
特開２００２−２７０４９５号公報（特許請求の範囲）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１に記載の『インクジェットプリンター技術と材料』では、塗布液に高分子を含有させた場合、ノズル付近のインクの乾燥による増粘が原因で、吐出液滴の速度低下や曲がり出射、不吐出といった症状を起こすことがある。この乾燥の問題に関しては、乾燥の進行を遅らせるために従来の技術では塗布液に高沸点溶剤や乾燥防止成分を含有することにより対応している。
【００２３】
特許文献１に開示された技術では、液組成面からの対応では、自由度が失われ、塗布膜形成により得ようとする機能が十分に得られない可能性、塗布後の塗布液乾燥に支障を生じる可能性が高くなる。
【００２４】
特許文献２に開示された技術では、カバーでインクジェットヘッド近傍の外気の乱れを制御したものであるが、本発明のような高速連続塗布を想定した場合、同伴外気が多くなるため、特に精密なパターニングを要求されるような場合において、乾燥防止、安定吐出を達成するには不十分な可能性が高く、重大なスジ故障を発生させる可能性がある。
【００２５】
特許文献３に開示された技術では、転写体が塗布物を吸収することが条件であり、転写体は塗布物の物性に制限を受けること、インクが残存している場合、著しい画像低下を引き起こす可能性があることから、転写シートの清掃を必要とすることが課題として存在する。
【００２６】
特許文献４に開示された技術では、基板に塗布液より先にナイフエッジが接触してしまうために傷が発生する可能性があること、ナイフエッジと基板の間隔を調整する場合に均一に塗布膜を得るために多大な手間がかかってしまうことが予想される。また、ナイフエッジは固定であるため塗布液が停滞してしまう箇所が発生する可能性があり、スジなどの故障を発生する原因となりうる。また、後計量塗布方式であるため、液ロスが懸念される。
【００２７】
特許文献５に開示された技術では、圧電振動素子により進行波を発生させているため、圧電振動素子の振動が基板へ伝搬される可能性があり、段ムラ故障などの塗布故障を発生する原因になり得る。
【００２８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、インクジェットヘッドを使用して高分子を含有する塗布液を液滴としてノズルから吐出し、基板に高品位な塗布膜およびパターニングを形成する塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。
【００２９】
詳しくは、本発明は以下の３項を達成する事を目的とする。
（１） 高分子を含有することにより、特に顕著に現れるノズル近傍での塗布液の乾燥を防止する。
【００３０】
（２） 吐出乱れや乾燥を防止するために、インクジェットヘッドを外気進入による気流乱れから遮断することにより、液滴の吐出・着弾精度を向上させる。
【００３１】
（３） 段ムラ、スジなどの塗布欠陥が少ない均一な塗布膜あるいは精度の高いパターニングを得る。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は下記の手段により達成される。
【００３３】
（１） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスと、前記雰囲気制御ボックス内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御可能にする雰囲気制御手段を有することを特徴とする塗布装置。
【００３４】
（２） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向下流側に、前記基板の表面へ気体を吹付ける気体吹付装置を設けたことを特徴とする塗布装置。
【００３５】
（３） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向上流側に、前記基板の表面へ気体を吹付ける気体吹付装置を設けたことを特徴とする塗布装置。
【００３６】
（４） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスの基板搬送方向上流側の基板入口部の外方に、インク塗布面側に接触して回転可能なロールを設けたことを特徴とする塗布装置。
【００３７】
（５） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内を搬送されている基板の裏面側に接触して回転可能なロールを前記インクジェットヘッドの近傍に設けたことを特徴とする塗布装置。
【００３８】
（６） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスと、前記雰囲気制御ボックス内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御可能にする雰囲気制御手段と、前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向下流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第１の気体吹付装置と、前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向上流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第２の気体吹付装置と、を有することを特徴とする塗布装置。
【００３９】
（７） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスと、前記雰囲気制御ボックス内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御可能にする雰囲気制御手段と、前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向下流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第１の気体吹付装置と、前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向上流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第２の気体吹付装置と、前記雰囲気制御ボックスの基板搬送方向上流側の基板入口部の外方で、インク塗布面側に設けられた回転可能なロールと、前記雰囲気制御ボックス内を搬送されている基板の裏面側に接触し、前記インクジェットヘッドの近傍に設けられた回転可能なロールと、を有することを特徴とする塗布装置。
【００４０】
（８） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布方法において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内で、前記基板の搬送方向下流側に設けた第１の気体吹付装置により、前記ノズルから吐出されて前記基板に付着した液滴を架橋させ、前記基板の搬送方向上流側に設けた第２の気体吹付装置により、前記雰囲気制御ボックス内に進入する外気を遮断させることを特徴とする塗布方法。
【００４１】
（９） 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布方法において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス外で、前記基板の搬送方向上流側のインク塗布面側に接触して回転可能に設けたロールにより、前記雰囲気制御ボックスの入口部から進入する外気を遮断させ、前記雰囲気制御ボックス内を搬送されている基板の裏面側に接触し、前記インクジェットヘッドの近傍に設けた回転可能なロールにより、前記基板の搬送変位を防止することを特徴とする塗布方法。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）はインクジェットヘッドを利用した塗布装置の一例を示す模式図。図１（ｂ）は塗布装置の要部斜視図である。
【００４３】
ここではインクジェットヘッド１を圧電振動素子（ＰＺＴなど）２によって駆動してノズル３から液滴４を吐出する形式で示すが、サーマル方式のインクジェットヘッドでもかまわない。５は基板供給部、６は基板、７は基板回収部である。図１では可撓性の基板６を搬送している例であるが、この基板はある幅を持った可撓性のものだけではなく、いわゆる枚葉塗布とよばれる１枚ずつカットされたものでもかまわない。
【００４４】
８はインクジェットヘッド１近傍の雰囲気を包囲して加湿、加温可能にする雰囲気制御ボックス、８Ａは雰囲気制御手段、１０は塗布液供給装置である。塗布液供給装置１０内に貯蔵された塗布液９は、制御バルブ１１、配管１２を通過して送液され、インクジェットヘッド１に供給される。
【００４５】
インクジェットヘッド１には圧電振動素子２を駆動させるための制御部１３がコネクタ１６（図２参照）を介して接続されている。この制御部１３により、圧電振動素子２の動作強度や周波数、塗布液吐出時のノズル３の選択等を行う。塗布液供給装置１０の液槽はほぼ密閉されているが、一部外気と連通させるための気管１５が設置されている。この気管１５は、圧電振動素子２の動作により塗布液９がインクジェットヘッド１から供給される際に必要になる。
【００４６】
雰囲気制御ボックス８内にインクジェットヘッド１を収納し、雰囲気制御ボックス８内の雰囲気（湿度および温度）を制御することにより、インクジェットヘッド１近傍の雰囲気制御が達成される。ただし、インクジェットヘッド１に圧電振動素子２を用いる場合については、圧電振動素子２が高湿度下では吸湿するため、７０％以下の湿度条件で実施することが好ましい。
【００４７】
図１に示すインクジェットヘッドノズル面近傍雰囲気制御ボックスを使用することにより、制御を行わない場合に比較して、乾燥防止が可能であるため、特に高分子含有塗布液の場合にみられた吐出不良故障が大幅に減少し、長時間にわたる連続的な吐出が達成される。
【００４８】
図２はインクジェットヘッド１の斜視図である。
インクジェットヘッド１は単一のライン状のノズル３を配列したものでもよいが、複数のノズル３から成るノズル列を複数列平行に配置し、各ノズル列のノズル３を半ピッチずらした配列にして、基板６上に形成される液滴の密度を上げるようにしてもよい。
【００４９】
また、図２に示すように、同タイプのインクジェットヘッド１を複数組、基板６の幅手方向に交互に配列したものでもよい。複数組のインクジェットヘッド１は、コネクタ１６により接続されている。
【００５０】
図３（ａ）〜（ｇ）は、本発明の塗布装置の他の実施形態を示す模式図である。なお、これらの図面に使用されている符号について、図１と同じ機能を有する部分には、同符号を付している。また、前記実施の形態と異なる点を説明する。
【００５１】
図３（ａ）は、塗布装置の第２の実施形態を示す模式図である。
塗布装置は、インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１の基板搬送方向下流側に、基板６の表面へ空気等の気体を吹付ける気体吹付装置２０を設けたものである。
【００５２】
インクジェットヘッド１により液滴４として吐出され、基板６に塗布された塗布液は、インクジェットヘッド１の下流側に位置する気体吹付装置２０から基板６に雰囲気気体が吹き付けられる。ここで、送風される気体は雰囲気ガスを用いることが好ましい。気体の吹出流量については、塗布速度に応じて調整される。
【００５３】
図３（ａ）に示す雰囲気制御ボックス８内のインクジェット塗布装置の下流側に位置する気体吹付装置２０を配置することにより、塗布液の物性に合わせた所望の塗布膜形成が可能となった。
【００５４】
図３（ｂ）は、塗布装置の第３の実施形態を示す模式図である。
塗布装置は、インクジェットヘッド１近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１の基板搬送方向上流側に、基板６の表面へ気体を吹付ける気体吹付装置２１を設けたものである。
【００５５】
ここで、送風される気体は調温調湿された雰囲気ガスを用いることが好ましい。吹出流量については、塗布速度に応じて調整される。
【００５６】
雰囲気制御ボックス８への外気混入は、インクジェットヘッド１の上流側に設置された気体吹付装置２１からのカウンターエアーにより遮断される。
【００５７】
なお、雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１と気体吹付装置２１との間に仕切壁２２を設けてもよい。
【００５８】
図３（ｃ）は、塗布装置の第４の実施形態を示す模式図である。
塗布装置は、インクジェットヘッド１近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス８の基板搬送方向上流側の基板入口部の外方に、インク塗布面側に接触して回転可能なロール２３を設けたものである。ロール２３は金属ロールでもゴムロールでもかまわない。
【００５９】
雰囲気制御ボックス８への外気混入は、インクジェットヘッド１の上流側に設置されたロール２３により遮断される。
【００６０】
図３（ｂ），（ｃ）に示す、雰囲気制御ボックス８内のインクジェット塗布装置の上流側に位置する気体吹付装置２１あるいはロール２３を使用することにより、塗布液９の物性に合わせた所望の塗布膜およびパターニング形成が可能となる。
【００６１】
図３（ｄ）は、塗布装置の第５の実施形態を示す模式図である。
塗布装置は、インクジェットヘッド１近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス８内を搬送されている基板６の裏面側に接触して回転可能な一対のロール２４を、インクジェットヘッド１のノズル３に対向する近傍に設けたものである。一対のロール２４は基板６を支持して、基板６とノズル３との間隙を一定に保持する。
【００６２】
ロール２４の材質は特に問わないが、好ましくは防振能力のあるゴムロールであることが好ましい。
【００６３】
ロール２４により基板搬送を支持して搬送する事により、基板６に同伴して混入する外気を遮断するための気体吹き付け、塗布膜形成のための気体吹き付けで予想される基板６への振動を遮断する。
【００６４】
図３（ｄ）に示す、ロールを用いることにより、塗布液の物性に合わせた所望の塗布膜およびパターニング形成が可能となった。
【００６５】
図３（ｅ）は、塗布装置の第６の実施形態を示す模式図である。
雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１の基板搬送方向下流側に設けられ、基板６の表面へ気体を吹付ける第１の気体吹付装置２５と、雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１の基板搬送方向上流側に設けられ、基板６の表面へ気体を吹付ける第２の気体吹付装置２６と、を有する。
【００６６】
インクジェットヘッド１、第１の気体吹付装置２５、第２の気体吹付装置２６は、雰囲気制御ボックス８内の仕切壁により仕切られた各ボックス内に収容されている。
【００６７】
雰囲気制御ボックス８内の雰囲気は各ボックスごとに制御可能である。これにより、公知の圧電振動素子２の吸湿によるインクジェットヘッド１の故障問題などによる雰囲気制御の規制の課題が解消され、より薄膜で均一な塗布膜形成を達成する事が可能である。
【００６８】
図３（ｅ）に示す，各ボックスでそれぞれ適した雰囲気制御を行うことにより、塗布液の物性に合わせた所望の塗布膜およびパターニング形成が可能となる。
【００６９】
図３（ｆ）は、塗布装置の第７の実施形態を示す模式図である。
塗布装置は、雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１の基板搬送方向下流側に設けられ、基板６の表面へ気体を吹付ける第１の気体吹付装置２５と、雰囲気制御ボックス８内のインクジェットヘッド１の基板搬送方向上流側に設けられ、基板６の表面へ気体を吹付ける第２の気体吹付装置２６と、雰囲気制御ボックス８の基板搬送方向上流側の基板入口部の外方で、インク塗布面側に設けられた回転可能なロール２３と、雰囲気制御ボックス８内を搬送されている基板６の裏面側に接触し、インクジェットヘッド１の近傍に設けられた回転可能な一対のロール２４と、を有するものである。
【００７０】
図３（ｇ）は、塗布装置の第６の実施形態を示す模式図である。
塗布装置は、雰囲気制御ボックス８の内部がインクジェットヘッド１の雰囲気を包囲する中央の分室（第１のボックス）と、第１の気体吹付装置２５を収容する基板搬送方向下流側の分室（第２のボックス）と、第２の気体吹付装置２６を収容する基板搬送方向上流側の分室（第３のボックス）と、から成り、各分室（ボックス）は仕切板によって隔離されている。また、塗布装置は、雰囲気制御ボックス８の入口部の外方に配置されたロール２３、インクジェットヘッド１のノズル３の下方に配置されたロール２４を有する。
【００７１】
［基板］
本発明において用いられる基板６は種類に制限なく、紙、プラスチック、金属シートなどを用いることができる。紙としては、例えばレジンコート紙、合成紙などが挙げられる。また、プラスチックフィルムとしては、ポリオレフィンフィルム（例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなど）、ポリエステルフィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレン２、６−ナフタレートなど）、ポリアミドフィルム（例えば、ポリエーテルケトンフィルムなど）、セルロースアセテートフィルム（例えば、セルローストリアセテートフィルムなど）等が挙げられる。また、金属シートではアルミニウム板が代表的である。また、用いる基板の厚さ・幅についても特に制限はない。
【００７２】
［塗布液］
本発明に用いられる塗布液としては、主に水系塗布液を想定したものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、一般用及び産業用ハロゲン化銀感光材料用塗布液、感熱材料用塗布液、熱現像感光材料用塗布液、あるいは高分子材料を有機溶媒や水などに溶解した液、顔料分散液、コロイド状分散液などにも適用可能である。
【００７３】
また、本発明で用いられる塗布液としては、主に水系塗布液を想定したものであるが，雰囲気制御の変更により溶剤系塗布液にも適用可能である。
【００７４】
なお，塗布液は塗布液がインクジェットヘッド１に充填される直前の過程において濾過され，基板６に吐出されることが好ましい。この濾過では濾過精度が０．４−５０μｍの濾材を少なくとも一度は通過させることが好ましい。
【００７５】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されるものではない。
【００７６】
【実施例】
［塗布液］
＜組成比＞
ポリビニルアルコール ５質量％
ダイノール６０４ ０．０５質量％
純水 ９４．９５質量％
上記ポリビニルアルコールおよび純水を混合して９０℃で２時間撹拌溶解した後、ダイノール６０４を混合した。０．４５μｍ径のメンブランフィルターを用い、加圧濾過し、本発明の塗布液を得た。水溶性高分子として用いるポリビニルアルコール（ＰＶＡ−２０３（クラレ（株）製）は、平均質量分子量約１５０００のポリビニルアルコールであり、界面活性剤として用いるダイノール６０４は、エアプロダクツ（株）製アセチレングリコール系界面活性剤である。
【００７７】
［塗布装置］
図３（ｇ）に示すようなインクジェットヘッド１とドライヤーを有する気体吹付装置２５，２６とロール２３，２４とから成る塗布搬送ライン、上記の雰囲気制御機構を有するインクジェット塗布装置を用いて、基板幅５００ｍｍ、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（以降単にＰＥＴと略す）の片面に塗布膜を形成させるように全塗布幅Ｗ＝４５０ｍｍで塗布を行った。なお、塗布は基板搬送速度３０ｍ／ｍｉｎとし、連続的に１時間実施した。乾燥は６０℃で２０ｓｅｃ間実施した。インクジェットヘッド１のノズル３のインク吐出面と、基板６との間隙距離は１ｍｍとした。膜形成に必要なウェット膜厚の調整は、出射周波数を変更することにより調節した。評価に用いたインクジェットヘッド１は、ピエゾ方式であり、ノズル径３０μｍ、塗布液１滴あたりの吐出量５０ｐｌ、ノズル密度４００ｄｐｉ（ｄｐｉは２５．４ｍｍ当たりのドット数を表す）、ノズル間ピッチｐ＝６３．５μｍ、ノズル数ｎ＝５１２（ノズル間隔Ｎ−１＝５１１）のものを採用した。
【００７８】
今回の実施例では、インクジェットヘッド１の１個当たりの塗布幅ｗ＝ｐ×（ｎ−１）は、６３．５μｍ×５１１＝３２．４ｍｍである。このインクジェットヘッド１を基板６の塗布幅方向にＮ組配列した。基板６の全塗布幅Ｗ＝４５０ｍｍとすると、複数組のインクジェットヘッド１の配列数Ｎは、Ｗ（＝４５０ｍｍ）／ｗ（＝３２．４ｍｍ）＝１３．９、即ち、Ｎ＝１４個である。
【００７９】
［形成塗布膜の比較評価］
比較例１：図４（雰囲気制御手段なし／基板搬送に伴う外気混入の遮断手段なし／気体吹付手段なし）
基板搬送速度 １５ｍ／ｍｉｎ
比較例２：図４（雰囲気制御手段なし／基板搬送に伴う外気混入の遮断手段なし／気体吹付手段なし）
基板搬送速度 ３０ｍ／ｍｉｎ
実施例１：請求項１ 図１
実施例２：請求項２ 図３（ａ）
実施例３：請求項３ 図３（ｂ）
実施例４：請求項４ 図３（ｃ）
実施例５：請求項５ 図３（ｄ）
実施例６：請求項６ 図３（ｅ）
実施例７：請求項７ 図３（ｆ）
実施例８：請求項８ 図３（ｇ）
表１は、上記の各種塗布装置による形成塗布膜の比較評価を示す。
【００８０】
【表１】

【００８１】
ここで、スジ故障に関しては、塗布長１０００ｍ、塗布巾４５０ｍｍについて、透過光にて塗布層中のスジ故障の本数をカウントした。
【００８２】
塗布ムラに関しては、塗布長５ｍ、塗布巾４５０ｍｍにわたって、透過光および反射光にて目視で評価を行い、３段階の主観評価を示した。
【００８３】
◎：なし、○：僅かにあり、×：多い、
ドライ膜厚に関しては、赤外線透過濃度測定方式の膜厚測定装置を用いて測定した。
【００８４】
インクジェットヘッド１の下流側に配置した乾燥ゾーン１９により塗布液を乾燥させる従来の塗布装置では、スジ故障及び塗布ムラ故障が多く発生した。
【００８５】
［パターニング評価結果］
以下のパターニングの評価の際には、塗布液吐出後の気体吹付工程は実施していない。
【００８６】
比較例３：図４（雰囲気制御手段なし／基板搬送に伴う外気混入の遮断手段なし／気体吹付手段なし）
基板搬送速度 １５ｍ／ｍｉｎ
比較例４：図４（雰囲気制御手段なし／基板搬送に伴う外気混入の遮断手段なし／気体吹付手段なし）
基板搬送速度 ３０ｍ／ｍｉｎ
実施例９： 請求項１ 図１
実施例１０：請求項３ 図３（ｂ）
実施例１１：請求項４ 図３（ｃ）
実施例１２：請求項５ 図３（ｄ）
実施例１３：請求項６ 図３（ｆ）
実施例１４：請求項７ 図３（ｅ）
実施例１５：請求項８ 図３（ｇ）
表２は、上記の各種塗布装置によるパターニング評価結果を示す。
【００８７】
【表２】

【００８８】
着弾精度の評価は、基板上に幅手方向、搬送方向ともに２００ｄｐｉ（ｄｐｉは２５．４ｍｍ当たりのドット数を表す）の解像度で直線をパターニングし、ドットの着弾位置をビデオ画像として取りこみ２００ｄｐｉの格子点からの搬送方向のズレおよび幅手方向のズレを測定した。
【００８９】
このように、薄膜形成において、各過程において異なる雰囲気ボックス内で異なる雰囲気コントロールを行うことにより、▲１▼圧電振動素子吸湿によるヘッド故障の課題の改善、▲２▼塗布液の乾燥防止による架橋促進効果によって、液滴吐出の前後で実施される気体吹付過程における外気の乱れを遮断でき、安定吐出が達成され、薄膜塗布が可能となった。
【００９０】
また、パターニングにおいても、雰囲気制御による吐出性の向上、雰囲気制御ボックス内に基板搬送時に導入される外気の遮断、基板支持ロールによる搬送精度アップにより、着弾精度において大幅な改善が認められた。
【００９１】
【発明の効果】
従来よりよく知られている塗布方式と比較して、本発明の塗布装置によりウェット膜厚で５μｍ以下の薄膜塗布が達成される。
【００９２】
１） 塗布液の吐出において、目詰まりなど塗布故障の原因となるインクジェットヘッド近傍での塗布液乾燥を雰囲気制御の実施により防止する。
【００９３】
２） 塗布液の塗布膜形成において、雰囲気制御下で乾燥を防止しつつ、雰囲気ガスの吹付けにより液滴架橋を促進させる。
【００９４】
３） 塗布液の吐出において、雰囲気制御下への外気混入を遮断する機構により、薄膜で均一な塗布膜形成を得る。
【００９５】
４） 塗布液の吐出において、インクジェットヘッドのノズル面に対して平行に搬送される基板を塗布装置前後に取り付けられたロールサポートにより振動を遮断することにより、薄膜で均一な塗布膜形成を得る。
【００９６】
５） 基板搬送時に導入される外気を遮断する第１のボックス、塗布液を吐出する第２のボックス、液滴の架橋を促進させる第３のボックス、とボックスごとに雰囲気制御を可能にすることにより、公知の圧電振動素子吸湿によるヘッド故障の問題など雰囲気制御を規制する課題が解消され、より薄膜で均一な塗布膜形成を達成する。
【００９７】
以上、説明したように、本発明の塗布装置及び塗布方法は、吐出性への悪化が懸念される高分子を含んだ場合においても、塗布性能の劣化や乾燥時間の長期化といった問題がある塗布液処方面からの対応ではなく、雰囲気、装置面からの乾燥防止を行うことにより、高機能性薄膜を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドを利用した塗布装置の模式図、及び塗布装置の要部斜視図。
【図２】インクジェットヘッドの斜視図。
【図３】本発明の塗布装置の他の実施形態を示す模式図。
【図４】従来の塗布装置の一例を示す模式図。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
２ 圧電振動素子
３ ノズル
６ 基板
８ 雰囲気制御ボックス
８Ａ 雰囲気制御手段
９ 塗布液
１０ 塗布液供給装置
１３ 制御部
２０，２１ 気体吹付装置
２２ 仕切壁
２３，２４ ロール
２５ 第１の気体吹付装置
２６ 第２の気体吹付装置

Claims (11)

1. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスと、前記雰囲気制御ボックス内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御する雰囲気制御手段を有することを特徴とする塗布装置。
2. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向下流側に、前記基板の表面へ気体を吹付ける気体吹付装置を設けたことを特徴とする塗布装置。
3. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向上流側に、前記基板の表面へ気体を吹付ける気体吹付装置を設けたことを特徴とする塗布装置。
4. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスの基板搬送方向上流側の基板入口部の外方に、インク塗布面側に接触して回転可能なロールを設けたことを特徴とする塗布装置。
5. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内を搬送されている基板の裏面側に接触して回転可能なロールを前記インクジェットヘッドの近傍に設けたことを特徴とする塗布装置。
6. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスと、
   前記雰囲気制御ボックス内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御可能にする雰囲気制御手段と、
   前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向下流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第１の気体吹付装置と、
   前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向上流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第２の気体吹付装置と、
   を有することを特徴とする塗布装置。
7. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックスと、
   前記雰囲気制御ボックス内の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御可能にする雰囲気制御手段と、
   前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向下流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第１の気体吹付装置と、
   前記雰囲気制御ボックス内のインクジェットヘッドの基板搬送方向上流側に設けられ、前記基板の表面へ気体を吹付ける第２の気体吹付装置と、
   前記雰囲気制御ボックスの基板搬送方向上流側の基板入口部の外方で、インク塗布面側に設けられた回転可能なロールと、
   前記雰囲気制御ボックス内を搬送されている基板の裏面側に接触し、前記インクジェットヘッドの近傍に設けられた回転可能なロールと、
   を有することを特徴とする塗布装置。
8. 前記雰囲気制御ボックスは、前記インクジェットヘッドの雰囲気を包囲する中央の分室と、前記第１の気体吹付装置を収容する基板搬送方向下流側の分室と、前記第２の気体吹付装置を収容する基板搬送方向上流側の分室と、から成り、仕切板によって隔離された各分室は雰囲気制御部に接続されて、各分室内の雰囲気は、各分室毎に制御可能であることを特徴とする請求項６又は７に記載の塗布装置。
9. 前記インクジェットヘッドのノズルは、前記基板の搬送方向に直交する方向に配列された複数列のノズルで、各列のノズルを半ピッチずらした配置であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の塗布装置。
10. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布方法において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス内で、前記基板の搬送方向下流側に設けた第１の気体吹付装置により、前記ノズルから吐出されて前記基板に付着した液滴を架橋させ、
    前記基板の搬送方向上流側に設けた第２の気体吹付装置により、前記雰囲気制御ボックス内に進入する外気を遮断させることを特徴とする塗布方法。
11. 塗布液を液滴としてノズルから吐出するインクジェットヘッドを使用し、連続的に搬送される基板へ塗布液を塗布する塗布方法において、前記インクジェットヘッド近傍の雰囲気を包囲する雰囲気制御ボックス外で、前記基板の搬送方向上流側のインク塗布面側に接触して回転可能に設けたロールにより、前記雰囲気制御ボックスの入口部から進入する外気を遮断させ、前記雰囲気制御ボックス内を搬送される基板の裏面側に接触し、前記インクジェットヘッドの近傍に設けた回転可能なロールにより、前記基板の搬送変位を防止することを特徴とする塗布方法。

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