JP5581249B2

JP5581249B2 - インクジェット印刷装置による直線描画方法

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Publication number: JP5581249B2
Application number: JP2011052331A
Authority: JP
Inventors: 敬裕吉岡; 齋藤　　亨; 光一藤城
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: TW201242789A; CN102673205B; KR20120103447A; JP2012187491A; CN102673205A

Description

本発明は、紫外線硬化インクを使用するインクジェット印刷装置において、直線を描画する方法に関するものである。

インクジェットプリンター等を用いたインクジェット法は、従来の紙媒体への出力手段としてのみならず、カラーフィルターにおける各画素の形成や、導電性インキを吐出してプリント配線基板を作製するなど、近年では、半導体デバイス等の電子デバイス分野における利用も高まっている。

これは、インクジェット法が、ノズルから吐出される液滴の量や、吐出位置を制御する点で優れていることに起因するものであり、今後さまざまな分野でその利用が広がることが予想される。

カラーフィルターの画素形成のように、隔壁等で区画された所定の領域内に液滴を吐出するような場合には何ら問題にならないが、例えばプリント配線基板の回路を形成するような場合には、所定のマスクを介してラインを形成する必要があり、直接基板上に液滴を吐出して回路等を形成するのは難しいとされてきた。すなわち、隔壁等のバンクやマスク等で区画された領域に液滴を吐出するような場合には、互いに隣接する液滴同士が集合して所定の塗膜を形成するため、その表面の凹凸や、液滴間の接合部分等が問題になることはない。そのため、例えば特許文献１にあるように、基板上に予めバンクを形成し、そのバンク間に液滴を吐出するようにして、電子デバイスを作製する方法が提案されている。また、特許文献２のように、遮光性を有する隔壁を備えた基板上に、所定の樹脂材料を含んだ液滴を吐出していく技術も、上記のような考え方に基づくものである。

バンクやマスクを使わずに、直線状のラインを形成しようとすると、所定のピッチで吐出された液滴が基板上で濡れ広がり、隣接する液滴と合一しながら、特定の方向に伸びていくことになる。その際、液滴同士の距離が開き過ぎてしまうと、いわゆるジャギーと呼ばれるような、１滴の周期で液滴による凹凸が形成されてしまうことがある。逆に、液滴同士の距離が近くなり過ぎてしまうと、後から吐出された液滴が、先に基板上に着弾した液滴に吸収されて特定部分に液滴が集中することがあり、いわゆるバルジと呼ばれるような、液滴の不均一な濡れ広がりが形成されてしまうことがある。そのため、このような現象を避けるためにも、基板に直線状のラインを形成しようとする場合には、バンクの形成やマスクの使用が必要とされてきた。しかしながら、これらを予め形成することはコストアップにつながるばかりか、製造工程の短縮の観点からも望ましくない。そのため、バンクの形成やマスクを不要として、直接基板上にラインを形成できる技術の確立が望まれている。

そこで、例えば、特許文献３では、隣り合う２滴以上で構成される液滴をひとつの組みとして管理し、複数の組みを基板上に着弾させる際、隣り合う組みの端の液滴との間に隙間を設けることで、基板上での濡れ広がりを利用してラインを形成する方法が提案されている。このようにして液滴を組みで管理することで、ジャギーやバルジの発生する確率を減らすような試みがなされている。しかしながら、ここで提案されている方法は、ジャギーやバルジの発生確率を減らすことはできても、これらの現象を根本的に解消しながらライン形成できるようになるものではない。そのため、実際には、基板上に液滴を吐出してラインを形成して、ジャギーやバルジの発生を確認しながら、液滴の着弾ピッチ等を調整しなければならず、作業に負担が掛かるばかりか、良好な直線性を有したラインを形成できるようにする、その再現性の点でも問題が残る。

紫外線硬化インクは、紫外線を照射することにより硬化するという性質上、インクジェットヘッドから吐出され記録媒体表面に付着したインクに紫外線を照射することで、記録媒体内部への浸透又は記録媒体上での滲みが発生する前に速やかにインクを硬化させることが可能である。従って、インク受容層を形成することなく紙、布帛、木材等のインク吸収性のある記録媒体はもとより、皮革、ガラス、金属、セラミックス、フィルム等のインク吸収性の無い記録媒体上にも高品質の画像を形成することができるようになる。インクジェット印刷装置では、インクが流動性を有するため、記録媒体に着弾したインクが紫外線照射により硬化・定着されるまでの間に、インクのドット径が拡大し、ドット間の滲みが生じ、あるいは記録媒体にインクが浸透して、画質が変化する。インク着弾から時間が経つとこのようなドット径拡大や滲み等の問題が顕著となるため、インク射出から光照射までの時間は極力短くすることが好ましく、インクジェットヘッドのごく近傍に光源を配置することが一般的である（例えば、特許文献４など）。しかしながら、特許文献４など、多くの技術は印字・記録を目的としたものであり、半導体デバイス等の作成にそのまま応用可能かどうかには疑問が残る。

特開２００３−３１７９４５号公報特開２００９−２４４４０６号公報特開２００９−２３３６１２号公報特開２００９−２８５９２５号公報

以上のように、半導体デバイス等の作成においてインクジェット印刷法の利用は検討段階にはあるが実際の導入例は限られている。すなわち、基本となる直線を如何にきれいに描画するかが依然として大きな障壁となっている。そこで、本発明者等は、バンクやマスクを使用しないで、ジャギーやバルジの発生を抑制しながら、良好な直線性を有するラインを安定的に形成する事ができる方法を見出し、本発明に至った。すなわち、本発明の目的は、紫外線硬化インクを使用するインクジェット印刷装置において、直線を描画する方法を提供することを目的とする。

本発明は、
紫外線硬化インクを用いてインクジェット印刷装置により基板に直線を描画する方法であって、
工程１：インクジェット印刷装置によるインク吐出工程
工程２：工程１に連続したインライン紫外線照射装置による紫外線照射工程
を少なくとも含む工程からなり、
使用する基板に対するジエチレングリコールブチルエーテルアセテートの接触角（θ）が、5°＜ θ ＜ 20°であること、
工程１において、0.6D ＜ P ＜ 0.9Dの関係が成り立つこと、
工程１と工程２の間の遅れ時間（S）は、0.01秒＜ S ＜ 1秒であること、及び、
工程２における露光量（UV）が、1mJ/cm² ＜ UV ＜ 250mJ/cm²であること
の四条件を全て満たすことを特徴とするインクジェット印刷装置による直線描画方法である。
（ここで、Dは基板上に着弾したインクの着弾径（μm）を表し、Pは基板上でのインクの着弾ピッチ（μm）を表す。）

また、本発明では、好適には上記の直線描画方法において、
（A）成分：分子中に1〜6個のアクリル基を含有する紫外線硬化モノマー
（B）成分：光ラジカル重合開始剤
（C）成分：界面活性剤
を少なくとも含有し、各成分の配合量が（A）成分：40〜94.99重量%、（B）成分：5〜25重量%、及び（C）成分：0.001〜1重量%である紫外線硬化インクであって、紫外線硬化インクを構成する全ての成分における光ラジカル反応性及び重合性化合物の割合が90重量%以上であり、沸点が大気圧で200℃未満である成分の占める割合が紫外線硬化インクを構成する全ての成分に対して10重量%以下であり、更に23℃における粘度が5〜40mPa・sであり、表面張力が18〜35mN/mである紫外線硬化インクを使用する。

本発明によれば、バンクやマスク等を使用せずに、ジャギーやバルジの発生を抑制しながら、良好な直線性を有したラインを形成することができる。そのため、これまで、実際に基板上にラインを形成してみてから、液滴の着弾ピッチを調整したり、インキ組成物の吐出量を制御して着弾径を調整するなどの手間が省けることから、その作業を大幅に改善することができ、しかも、良好な直線性を有したラインを再現性良く形成することができるようになる。

図１は、本発明に使用するインクジェット印刷装置の配置イメージを示す概要図である。図２は、実施例で使用したインクジェット印刷装置の装置概念図である。

以降、本発明について詳細に説明する。まず、実施するために必要な装置や基板、インクについて説明する。

＜インクジェット印刷装置＞
本発明に使用するインクジェット印刷装置としては、吐出インクの液量が調整可能なインクジェットヘッド（例えば、コニカミノルタIJ社のKMシリーズ、東芝テック社のCAシリーズなど）を備え、吐出位置制御の可能な機能（例えば、リニアエンコーダーによる高精度xyステージ、リニアエンコーダーによる高精度ヘッドホルダーなど）を備えており、インクジェットヘッド近傍にインライン紫外線照射装置を有するものを使用する。インライン紫外線照射装置の設置場所としては、インクジェット印刷の直後に紫外線照射できるようにインクジェットヘッドのすぐ川下に設置する。配置イメージを図１に示す。

＜インライン紫外線照射装置＞
本発明に使用するインクジェット印刷装置に設置してあるインライン紫外線照射装置としては、250〜400nmの波長の光を含む紫外線を照射するものであれば特に制限は無い。その中でも、インクジェットヘッドに蓄えられている紫外線硬化インクへの不必要な紫外線照射を防ぐため、ミラーなどで光路を絞ったスポット露光型が好ましい。

＜紫外線硬化インク＞
本発明に使用する紫外線硬化インクは、
（A）成分：分子中に1〜6個のアクリル基を含有する紫外線硬化モノマー、
（B）成分：光ラジカル重合開始剤、及び
（C）成分：界面活性剤
を少なくとも含有し、各成分の配合量が（A）成分：40〜94.99重量%、（B）成分：5〜25重量%、及び（C）成分：0.001〜1重量%であり、紫外線硬化インクを構成する全ての成分における光ラジカル反応性及び重合性化合物の割合が90重量%以上であり、沸点が大気圧で200℃未満である成分の占める割合が紫外線硬化インクを構成する全ての成分に対して10重量%以下であり、更に23℃における粘度が5〜40mPa・sであり、表面張力が18〜35mN/mであることを特徴とする紫外線硬化インクである。

本発明における紫外線硬化インクのうち、光ラジカル反応性及び重合性化合物とは、250〜400nmの紫外線照射によりラジカル種を生成するもの若しくは紫外線エネルギーにより励起し水素引き抜きを起こすことでラジカル種を生成するもの及び生成したラジカル種を起点として重合反応を起こす物質のことを示す。例えば、（A）成分のような分子中に1〜6個のアクリル基を含有する紫外線硬化モノマーや（B）成分である光ラジカル重合開始剤、そのほかにも、メタクリル基やビニル基のようにラジカル重合反応を起こす官能基を含有する紫外線硬化モノマー、側鎖にアクリル基やメタクリル基、ビニル基のようにラジカル重合反応を起こす官能基を含有する高分子化合物などが挙げられる。この光ラジカル反応性及び重合性化合物の割合が紫外線硬化インクを構成する全成分において90重量%以上であることで、工程２における紫外線照射の影響を顕著に受け、より直線の固定化を促す。

また、本発明における紫外線硬化インクのうち、沸点が大気圧で200℃未満である物質とは、大気圧（すなわち1atm = 1013.25hPa）における沸点が200℃未満である全ての化学物質を示す。例えば、2-プロパノンやエタノール、ヘキサンなどの有機溶剤やメタクリル酸メチルなどのモノマー類などが挙げられる。この沸点が大気圧で200℃未満である成分の占める割合が紫外線硬化インクを構成する全ての成分に対して10重量%以下であることで、インクジェットヘッドの閉塞を防止することが出来る。更に23℃における粘度が5〜40mPa・sであり、表面張力が18〜35mN/mであることで、インクの吐出性を良好に出来る。

（A）成分：分子中に1〜6個のアクリル基を含有する紫外線硬化モノマーとしては、特に限定されることは無く、一般に公知のものを使用することが出来る。たとえば、荒川化学社のビームセットシリーズ、大阪有機化学社のビスコートシリーズ、共栄社化学社のライトアクリレートシリーズ、新中村化学工業社のNKエステルシリーズ、第一製薬工業社のニューフロンティアシリーズ、東亞合成社のアロニックスシリーズ、日本化薬社のKAYARADシリーズ、日油社のブレンマーシリーズ、日立化成社のファンクリルシリーズ、ダイセル・サイテック社のEBECRYLシリーズ、サートマージャパン社のSRシリーズ／CDシリーズなどが挙げられる。

また、アクリル基以外の官能基を含有するものでもかまわない。たとえば、4-ヒドロキシブチルアクリレートのように水酸基を持つもの、2-アクリロイロキシエチルコハク酸のようにカルボキシル基を持つもの、ビス（2-アクリロイルオキシエチル）リン酸エステルのようにリン酸基を持つもの、アクリロイルモルフォリンのようにアミノ基を持つもの、アクリル酸2-（2-ビニロキシエトキシ）エチルのようにビニル基を持つもの、グリシジルアクリレートのようにエポキシ基を持つもの、東亞合成社のアロンオキセタンシリーズのようにオキセタン基を持つもの、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランのようにトリアルコキシシリル基を持つものなどが例示できる。これらのモノマーは単独で使用しても良く、複数を混合して使用してもかまわない。単独で使用する場合は分子中に一個のアクリル基を含有する（単官能）モノマーよりも、分子中に二つ以上のアクリル基を持つ（多官能）モノマーを使用することが好ましい。三官能（分子中にアクリル基を三つもつ）以上のモノマーを使用する場合、単独で使用するとインクの粘度が高くなるため、低粘度な単官能もしくは二官能（分子中にアクリル基を二つもつ）モノマーと混合すると良い。

（A）成分の配合量としては、40〜94.99重量%が望ましい。94.99重量%以上の場合、十分な量の（B）成分を添加することが出来ず、40重量%以下では紫外線硬化インク中の紫外線重合成分が不足し、十分な物性の硬化物を得ることが出来なくなる。

（B）成分：光ラジカル重合開始剤としては、特に限定されることは無く、一般に公知のものを使用することが出来る。たとえば、BASFジャパン社のIrgacureシリーズ／Darocurシリーズ／Lucirinシリーズ、DKSHジャパン社のEsacureシリーズ／Speedcureシリーズ、日本化薬社のKAYACUREシリーズなどが挙げられる。これらの光ラジカル重合開始剤は単独で使用しても良く、複数を混合して使用してもかまわない。（B）成分の配合量としては、5〜25重量%が望ましい。25重量%以上の場合、硬化物の架橋密度が上がらず十分な物性の硬化膜を得ることが出来ず、5重量%以下では工程２における紫外線照射の影響を受けにくく直線の固定化を促しづらいため、本方法に使用するのは不適格である。

（C）成分：界面活性剤としては、特に限定されることは無く、一般に公知のものを使用することが出来る。たとえば、シリコーン系界面活性剤として、信越化学社のKPシリーズ、BYKジャパン社のBYKシリーズなどが挙げられ、フッ素系界面活性剤として、AGCセイミケミカル社のサーフロンシリーズ、DIC社のメガファックシリーズ、ネオス社のフタージェントシリーズなどが挙げられる。これらの界面活性剤は単独での使用が好ましいが、複数を混合して使用してもかまわない。（C）成分の配合量としては、0.001〜1重量%が望ましい。1重量%以上添加してもインクの表面張力はほとんど変わらず、このような量の界面活性剤を添加することは無意味であり、更なる表面張力調整が必要な場合は界面活性剤の種類を変更するほうが有用である。0.001重量%以下ではインクの表面張力調整が不十分であり安定吐出できるインクとならない。

また、その他の成分（D）として必要に応じて様々なものを添加してもかまわない。例えば、ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ブチラール樹脂、セルロース系樹脂などのようなバインダー成分となりうる樹脂類、顔料や染料のような色材類、熱ラジカル重合開始剤やラジカル連鎖移動剤などのように（A）成分のラジカル重合反応を補助して、若しくはジカルボン酸無水物やポリオール、ポリアミンなどのようにバインダー成分となりうる樹脂類の硬化を促し塗膜の硬化を促す硬化促進剤、熱により微量発生した不要なラジカルを補足して、若しくは塗膜の長期的な紫外線暴露を防ぐことで紫外線硬化インクの保管安定性を向上させる熱重合禁止剤、若しくは紫外線吸収剤などの安定化剤、シリカ粒子やアルミナ粒子、硫酸バリウム粒子、ジルコニア粒子など充填剤、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテートのような溶剤、消泡剤などが挙げられる。

＜支持基板＞
本発明に使用する支持基板の材質には特に制限は無い。例えば、インク吸収性のものとしては紙や布など、インク不吸収性のものとしては鉄やガラスのような無機基板、ポリエチレンやポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂などの樹脂フィルムや樹脂基板のような有機基板などが挙げられる。これらの基板はそのまま用いてもよいし、洗浄などを施し、表面のぬれ性を制御したものでも良い。ただし、使用する基板に対するジエチレングリコールブチルエーテルアセテートの接触角（θ）は、5°＜ θ ＜ 20°である必要がある。本来であれば、実際に使用するインクの接触角を測定し、インク毎に支持基板とインクのぬれ性を評価することが必要であるが、インク毎に評価することは煩雑であり有意義ではない。そのため、代替溶剤を一種類に固定して基板単独のぬれ性として評価する。このとき使用する溶剤としては、インクジェット用インクに使用されることが多いほうが望ましい。一般的にはインクヘッドの閉塞の問題で、インクジェット用インクには高沸点溶剤使用する。本発明では一般的に使用されるジエチレングリコールブチルエーテルアセテートで基板のぬれ性を評価することで、インク毎に行う煩雑さを解消している。θが5°以下の場合、着弾液滴がぬれ広がりすぎてきれいな直線を描くことが出来ない。その逆に、θが20°以上の場合は着弾液滴のぬれ広がりが狭い事が原因となり、きれいな直線を安定的に描くことが難しい。

次に、実際の印刷方法について説明する。印刷方法としては、
工程１：インクジェット印刷装置によるインク吐出工程、及び
工程２：工程１に連続したインライン紫外線照射装置による紫外線照射工程
を必須工程とする。その後にインクの乾燥・硬化や基板の切断・巻取りなど様々な工程が続くことが想定されるが、これらの工程は本発明と深い関わりは無く、特に制限は無いため詳細な説明は省略する。

まず、紫外線硬化インクをインクジェット装置のインクジェットヘッド給液ビンなどインクジェットヘッドへインクを供給する箇所に設置する。次に、インクジェット装置内の描画ステージに前述した接触角（θ）の条件（5°＜ θ ＜ 20°）を満たす支持基板を設置し、インクジェットヘッド吐出面と基板とのクリアランスを任意の距離（たとえば、0.1mmなど）に固定する。

＜工程１：インクジェット印刷装置によるインク吐出工程＞
続いて、使用するインクと基板を用いて基板上に着弾したインクの着弾径D（μm）を求める。この際、インクジェットヘッドより吐出されるインクの液量は一定（例えば、4〜42pl）とし、吐出液滴は一滴とする。インクの吐出速度としては、秒速2〜10メートル程度が適当である。基板搬送速度もしくはインクジェットヘッド移動速度は秒速10〜500ミリメートル程度に制御して、寸法制度を確保する。着弾径測定の際の着弾ピッチP（μm）は1〜5ミリメートルとする。着弾径Dの測定は、乾燥・硬化など不必要な工程を経た後でなく、液滴着弾後のインクの直径を任意の方法（例えば、実体顕微鏡や光干渉式三次元形状観察装置など）で測定する。ここで得られた着弾径Dを元に、基板上でのインクの着弾ピッチP（μm）を、0.6D ＜ P ＜ 0.9Dの関係が成り立つようにインクを吐出することで直線性良好なラインを形成することが出来る。この際、着弾ピッチPが着弾径Dを超えると、液滴根は重なることが無く直線を形成することは無い。0.9D ＜ P ＜ Dの場合、液滴根間がきれいに埋まらず、いわゆるジャギーと呼ばれる状態になる。これとは逆に、P ＜ 0.6Dの場合は過剰のインクが一箇所に引き寄せられ、若しくは表面張力の限界を超える量のインクがライン上に集中しその結果部分的な決壊を起こすことによる、いわゆるバルジと呼ばれる状態になる。

＜工程１と工程２の間の間隔：遅れ時間S＞
工程２は、工程1終了後、速やかに行う。この遅れ時間Sは、基板の搬送速度やインク着弾箇所から紫外線照射箇所の間の距離などに依存するため、これら必要なパラメーターを設定することで、遅れ時間Sを間接的に設定する。ただし、あまりにも遅れ時間Sが短いと（S ＜ 0.01秒の場合）、液滴根が重なって直線として変形し終わる前に工程２に入ることになり好ましくない。遅れ時間Sが長い場合（1秒＜ Sの場合）、液滴根が重なって直線として変形し終わり、工程２に入る前に更なる変形（例えば、緩やかにライン幅が拡大していき、やがて拡大に必要なインクが欠乏し、直線自身が波打つ／引き千切られるなどの変形）を起こしてしまう。したがって、工程１と工程２の間の遅れ時間Sは、0.01秒＜ S ＜ 1秒が最適である。

＜工程２：工程１に連続したインライン紫外線照射装置による紫外線照射工程＞
本工程２において、紫外線硬化インクに紫外線を照射してインクの増粘を促し、工程１で作成した直線を固定化する。本法によれば、紫外線照射装置はインクジェットヘッドのすぐ川下に設置してあるため、紫外線を照射しながらインクを吐出すれば、インクが着弾した後、然るべき間隔をおいて紫外線がインクにあたる。本工程の主目的は直線の固定化であるため、紫外線硬化インクの硬化に必要な露光量UVをあてる必要は無い。本工程の紫外線照射では硬化不足な場合、その後の工程で必要な加熱／露光などの硬化工程を随時付け加えればよい。本工程で必要以上の露光量UVを照射することは（250mJ/cm² ＜ UVの場合）、インクジェットヘッド近傍に不必要に強力な紫外線照射装置を設置することとなりインクジェットヘッドへの悪影響が懸念される、または搬送速度を落とすことによるプロセスタイムの増加となる。露光量UVが少ない場合（UV ＜ 1mJ/cm²の場合）、直線の固定化には至らず、時間の経過と共に形状が変形してしまう。したがって、工程２における露光量UVは、1mJ/cm² ＜ UV ＜ 250mJ/cm²が最適である。

以上に説明したインクジェット印刷方法により、バンクやマスクを使用しないで、ジャギーやバルジの発生を抑制しながら、良好な直線性を有するラインを安定的に形成する事ができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りの無い限り、「部」は重量部を表す。

＜紫外線硬化インクの調整＞
（A）〜（C）の各成分及びその他の成分を表1のような部数で混合した。さらに、1μmのポリプロピレン製メンブレンフィルターを用いて0.2kg/cｍ²加圧にてろ過し、紫外線硬化インクを調製した。

なお、表1中の略称は以下の通りである。
A-1：1,4-ブタンジオールジアクリレート（サートマー・ジャパン製、SR213）
A-2：トリメチロールプロパントリアクリレート（サートマー・ジャパン製、SR351S）
B-1：2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン（BASFジャパン製、Irgacure907）
C-1：シリコーン系界面活性剤（ビックケミー・ジャパン製、BYK-378）と1,4-ブタンジオールジアクリレート（サートマー・ジャパン製、SR213）の1対9混合物

調整した紫外線硬化インクの粘度、表面張力は以下の方法で測定した。各値は表２に示す。
粘度；Ｅ型粘度計（東機産業製、RE80L）を用いて23℃で測定した。
表面張力；23±2℃に制御された空間内で自動表面張力計（協和界面科学製、CBVP-Z）を用いて測定した。

＜支持基板の調整＞
支持基板１として、ガラス板（旭硝子製、AN100）をそのまま使用した。
支持基板２として、ガラス板（旭硝子製、AN100）にDeepUV（オーク製作所製、VUM-3073）を一分間照射したものを使用した。
支持基板に対するジエチレングリコールブチルエーテルアセテートの接触角（θ）は、英弘精機製、OCAH-200を用いて測定した。各値は表３に示す。

＜インクジェット印刷装置＞
ここで、実施例及び比較例にて使用したインクジェット印刷装置について説明する。架台にリニアエンコーダーにより吐出位置制御の可能な高精度xyステージ（分解能0.5μm）、xyステージの制御基板、インクジェットヘッド（コニカミノルタIJ製、ピエゾ素子駆動型、KM512M）とインライン紫外線照射装置（オムロン製UV-LED照射器、構成：ZUV-C20H（コントローラ）＋ZUV-H20MB（ヘッドユニット）＋ ZUV-L3H（レンズユニット）、スポット径φ3mm）を備えたz軸制御可能なヘッドホルダー、インクジェットヘッドの制御基板、及びインクジェットヘッド給液ビンを備えた本体と各制御基板へ命令信号を送る電子演算機を備えたものを使用した。なお紫外線照射装置は、紫外線照射位置がインク着弾位置の後方35mm、紫外線照射部と基板との距離が11mmとなるようにを配置している。着弾ピッチP、ステージ速度、インク吐出量およびインク吐出速度は電子演算機にて制御する。紫外線照射強度（出力%）及び紫外線照射のON／OFFは紫外線照射装置のコントローラで制御する。装置概念図を図２に示す。

＜インクジェット印刷装置による直線描画（実施例１〜９および比較例１〜４）＞
まず、紫外線硬化インクをインクジェットヘッド給液ビンに仕込み、支持基板をxyステージ上に配置した。基板とインクジェットヘッドの間の距離を0.5mmに固定し、電子演算機にてインク吐出量を14pl、インク吐出速度を秒速6〜7メートル、ステージ速度を秒速125mm、着弾ピッチPを1mmに設定し、インクの吐出を行った。その後、インクジェット印刷装置より基板を取り出し、インクの着弾径Dを実体顕微鏡（ニコン製CNC画像測定システムNEXIV、VMR-3020）で測定した。使用したインクの種類、支持基板の種類、得られた着弾径Dは表4に示す。

次に、直線描画を行った。上と同じインクを給液ビンに仕込み、支持基板をxyステージ上に配置し、基板とインクジェットヘッドの間の距離を0.5mmに固定し、電子演算機にてインク吐出量を14pl、インク吐出速度を秒速6〜7メートルに設定した。ステージ速度、着弾ピッチPは表4に記載した値を設定した。紫外線照射装置の紫外線照射強度（出力%）を設定し、紫外線照射を開始した。設定した紫外線照射強度は表4に示す。
次に、インクの吐出を行い、直線描画を行った。

直線描画後、インクジェット印刷装置より基板を取り外し、直線の線幅を実体顕微鏡（ニコン製CNC画像測定システムNEXIV、VMR-3020）で測定した。これを一時間放置し、形状が保たれ、線幅変化が±10%未満のものを○、形状が崩れるものやバルジ状のなるも、線幅変化が10%以上のものは×とした。結果は表4に記載した。

遅れ時間Sは紫外線照射位置とインク着弾位置との間の距離とステージ速度より計算し、その値を表4に記載した。露光量UVは、ステージ速度と紫外線照射強度（出力%）、紫外線照射装置の照射領域より計算し、その値を表4に記載した。

上記実施例及び比較例により、本発明の有効数値範囲を規定した。すなわち、接触角θに関して、実施例１及び３より異なる表面状態（すなわちことなる接触角θの値）の基板でも5°＜ θ ＜ 20°の範囲であれば良好な直線が描画できた。着弾ピッチPに関して、実施例２〜４より着弾ピッチPと着弾径Dの関係が0.6 ＜ P ＜ 0.9Dの範囲であれば良好な直線が描写できるが、比較例１（すなわち、着弾ピッチPと着弾径Dの関係がP ＜ 0.6D）では良好な直線が得られずバルジ状となり、比較例２（すなわち、着弾ピッチPと着弾径Dの関係がP ＞ 0.9D）では液滴根が十分に重ならいことにより良好な直線は描画できなかった。

遅れ時間Sに関して、実施例３および５のように遅れ時間Sが0.01秒＜ S ＜ 1秒の範囲であれば良好な直線を描画することが出来るが、比較例３のように紫外線照射を行わない（すなわち、遅れ時間Sは1秒より限りなく大きく、実質的な遅れ時間Sの数値は規定できず、上記表4には便宜上無限大と表記した）と直線が固定化されず良好な直線が得られなかった。

露光量UVに関して、実施例５〜８より露光量UVが1mJ/cm² ＜ UV ＜ 250mJ/cm²の範囲であれば紫外線照射の効果（直線の固定化）が十分に得られ良好な直線が描画できるが、比較例４のように紫外線照射を行わない（すなわち、UVは0mJ/cm²、また、比較例４の遅れ時間Sは比較例３の遅れ時間Sと同様に実質的な数値は規定できず、上記表4には便宜上無限大と表記した）と直線が固定化されず良好な直線が得られなかった。また、紫外線硬化インクを構成する全ての成分における（B）成分の重量割合に関して、実施例３及び９のように5〜25重量%の範囲であれば、紫外線照射の効果を十分に享受でき、良好な直線を描画することが出来る。

Claims

紫外線硬化インクを用いてインクジェット印刷装置により基板に直線を描画する方法であって、
工程１：インクジェット印刷装置によるインク吐出工程
工程２：工程１に連続したインライン紫外線照射装置による紫外線照射工程
を少なくとも含む工程からなり、
使用する基板に対するジエチレングリコールブチルエーテルアセテートの接触角（θ）が、5°＜ θ ＜ 20°であること、
工程１において、0.6D ＜ P ＜ 0.9Dの関係が成り立つこと、
工程１と工程２の間の遅れ時間（S）は、0.01秒＜ S ＜ 1秒であること、及び、
工程２における露光量（UV）が、1mJ/cm² ＜ UV ＜ 250mJ/cm²であること
の四条件を全て満たすことを特徴とするインクジェット印刷装置による直線描画方法。
（ここで、Dは基板上に着弾したインクの着弾径（μm）を表し、Pは基板上でのインクの着弾ピッチ（μm）を表す。）
（A）成分：分子中に1〜6個のアクリル基を含有する紫外線硬化モノマー
（B）成分：光ラジカル重合開始剤
（C）成分：界面活性剤
を少なくとも含有し、各成分の配合量が（A）成分：40〜94.99重量%、（B）成分：5〜25重量%、及び（C）成分：0.001〜1重量%である紫外線硬化インクであって、紫外線硬化インクを構成する全ての成分における光ラジカル反応性及び重合性化合物の割合が90重量%以上であり、沸点が大気圧で200℃未満である成分の占める割合が紫外線硬化インクを構成する全ての成分に対して10重量%以下であり、更に23℃における粘度が5〜40mPa・sであり、表面張力が18〜35mN/mである紫外線硬化インクを使用することを特徴とする請求項１に記載の直線描画方法。