(57)【要約】【課題】  被塗布体に着弾した塗布液の液滴は外気に接触することで、外側から乾燥していく。乾燥により液滴の扁平率にばらつきが生じると凹凸や液抜けが発生する問題がある。【解決手段】  被塗布体進入開口側に密閉ローラと、出口側に飽和蒸気注入口とを設け、塗布液が着弾した後の被塗布体を水平に搬送する手段と、溶媒の飽和蒸気が外部に漏洩しない漏洩防止手段を有し、被塗布体に着弾した液滴同士が結合し平滑化するまでは乾燥を防止することと、ヘッドノズル吐出口の乾燥を防止しすることと、人体に有害な気化した溶媒を外部に出さないようにした塗布装置を提供することである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形分を溶解又は分散した塗布液をノズル吐出口から液滴として射出するインクジェットヘッドを用いた塗布装置を使用し、連続的に搬送される被塗布体上に前記塗布液を塗布し、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包囲ボックスを有する塗布装置において、
前記雰囲気包囲ボックスの被塗布体進入開口側に密閉ローラと、被塗布体出口側に気化した溶媒を注入する蒸気注入口とを設け、
前記気化した溶媒が外部に漏洩しない漏洩防止手段を有することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記溶媒は前記塗布液に使用したものであることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
塗布液着弾後の前記被塗布体の搬送は水平方向であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記密閉ローラは導電性部材であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形分を溶解又は分散した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、被塗布体表面に塗布液を塗布する塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持体表面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支持体表面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。
【０００３】
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、一次膜形成後の支持体への浸透といった様々な問題点が存在する。
【０００４】
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。
【０００５】
非特許文献１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支持体表面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ことが記載されている。
【０００６】
特許文献１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。
【０００７】
ここで、支持体への塗布には支持体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、大きさで支持体表面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。
【０００８】
また、特許文献１には、ノズル面の乾燥を防止する方法として、支持体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支持体処理方法が提案されている。
【０００９】
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支持体へ拡散移動させる方法も存在する。特許文献２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。
特許文献３に開示されたインクジェット方式の塗布装置にはヘッド近傍を包囲する箱を設け雰囲気温度や湿度を制御する制御手段が記載されている。
【００１０】
図４は従来の塗布装置の一例を示す模式図である。
【００１１】
図４に示す従来の塗布装置は、被塗布体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、被塗布体供給部５より被塗布体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、被塗布体６へ塗布液９を吐出させた後、乾燥ゾーン１９において被塗布体６上の塗布液を乾燥させた後、被塗布体回収部７で回収する塗布装置である。
【特許文献１】特開２００１−２７７４９０号公報
【特許文献２】特開２００２−８６０２０号公報
【特許文献３】特開２００４−２４３１６４号公報
【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）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
。
【００１３】
特許文献１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。
【００１４】
特許文献２に開示された技術では、支持体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、ナイフエッジと支持体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。
【００１５】
特許文献３に開示された技術では、雰囲気制御ボックス内に進入する外気を基体吹きつけ装置にて遮断させようとするものであり、積極的にボックス内の気体を封印する手段を有していない。
【００１６】
本発明の目的は、雰囲気包囲ボックスの被塗布体進入開口側に密閉ローラと、被塗布体出口側に溶媒の飽和蒸気で満たす飽和蒸気注入口とを設け、さらに塗布液が着弾した後の被塗布体を水平に搬送する手段と、溶媒の飽和蒸気が外部に漏洩しない漏洩防止手段を有することにより、被塗布体に着弾した液滴同士が結合し平滑化するまでは乾燥を防止することと、インクジェットのヘッドノズル吐出口の乾燥を防止しすることと、人体に有害な気化した溶媒を外部に出さないようにした塗布装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的は下記構成により達成できる。
（請求項１）
固形分を溶解又は分散した塗布液をノズル吐出口から液滴として射出するインクジェットヘッドを用いた塗布装置を使用し、連続的に搬送される被塗布体上に前記塗布液を塗布し、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包囲ボックスを有する塗布装置において、前記雰囲気包囲ボックスの被塗布体進入開口側に密閉ローラと、被塗布体出口側に気化した溶媒を注入する蒸気注入口とを設け、前記気化した溶媒が外部に漏洩しない漏洩防止手段を有することを特徴とする塗布装置。
（請求項２）
前記溶媒は前記塗布液に使用したものであることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
（請求項３）
塗布液着弾後の前記被塗布体の搬送は水平方向であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
（請求項４）
前記密閉ローラは導電性部材であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、雰囲気包囲ボックスの被塗布体進入開口側に密閉ローラと、被塗布体出口側に気化した溶媒を注入する蒸気注入口とを設け、前記気化した溶媒が外部に漏洩しない漏洩防止手段を有することにより、インクジェットのノズル吐出口の乾燥を防ぎかつ、人体に有害な気化した溶媒を外部に出さない環境に配慮した塗布装置を提供することができる。
【００１９】
請求項２の記載の発明によれば、溶媒は塗布液に使用したものであるので、化学反応などの影響を受けずヘッドノズルの乾燥を防止できる。
【００２０】
請求項３の記載の発明によれば、塗布液着弾後の被塗布体の搬送は水平方向であるので塗布液が重力によって垂れる事が無く、均一な膜厚を持った塗布ができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、密閉ローラは導電性部材であるので被塗布体が静電気を帯びても徐電されるのでインクヘッドから吐出された液滴は静電気に影響されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１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２（ａ）は塗布装置の被塗布体進入開口側から見た斜視図、図２（ｂ）は被塗布体出口側から見た斜視図である。
【００２３】
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は被塗布体供給部、６は被塗布体、７は被塗布体回収部である。
【００２４】
８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、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。
【００２５】
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塗布液供給装置１０が負圧にならないようにするためである。
【００２６】
さらに被塗布体６はバックアップローラ２１、搬送部２２、乾燥ゾーン１９を通りテンションローラ部２３にて被塗布体のしわなどを取り除いて被塗布体回収部７に巻き取られる構造になっている。矢印は被塗布体の搬送方向を示す。
【００２７】
雰囲気制御ボックス８の被塗布体進入口には密閉ローラ２０が、被塗布体搬送方向上流側に密閉ローラ２０の中心とバックアップローラ２１の中心を通る直線と垂直方向との角度が１５°〜４５°となるように配置され、被塗布体の出口には溶媒（例えばプロピレングリコールメチルエーテル等）を蒸気にする蒸気発生手段２４から送風された蒸気注入口２５が設けられている。
【００２８】
雰囲気制御ボックス８は溶媒循環パイプ２６を有し、本塗布装置は注入された蒸気溶媒が蒸気発生手段２４に再び戻るようにしてある。
【００２９】
雰囲気制御ボックス８の被塗布体搬送部２２の長さは、塗布液が被塗布体６に着弾してから平滑化するまでの時間と搬送スピードにより求められる。
【００３０】
気化した溶媒により雰囲気制御ボックス８が飽和状態に達すると、溶媒循環バルブ２７が作動して気化した溶媒は蒸気発生手段２４に再注入される。
【００３１】
このような循環系を有する本塗布装置であるので、雰囲気制御ボックス８が溶媒の飽和蒸気で満たされているときはインクジェットヘッドノズル面の乾燥を防止でき、かつ気化した溶媒を循環系の外に漏洩する事がないので人に対して安全であり、オゾン破壊などが起こらず環境に対しても有利である。
【００３２】
密閉ローラ２０は例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール剤やアルミ材を用いた、肉厚８ｍｍの円筒状の金属パイプに、金属パイプ外周面に厚さ２ｍｍの導電性弾性体部材で被覆されている。導電性部材を設けることにより被塗布体が静電気を帯びた状態であっても徐電されるので、液滴４の弾道軌跡は静電気の影響を受けない。
【００３３】
図３はインクジェットヘッド１の斜視図である。
【００３４】
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、図３（ａ）に示すように複数のノズル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、被塗布体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。
【００３５】
また、図３（ｂ）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、被塗布体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。
【００３６】
本発明において用いられる被塗布体の基体はセルローストリアセテートフィルム（ＴＡＣ）を用いたが種類に制限なく、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）、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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、被塗布体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。
【００３９】
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。
【実施例】
【００４０】
［塗布液］
＜組成比＞
ポリビニルブチラール          ３質量％
メチルイソブチルケトン        ９７質量％
粘度                          ５．２ｍＰａｓｅｃ  （２３℃Ｂ型粘度計）
図１（ａ）に示すような雰囲気制御ボックスを有するインクジェット塗布装置を用い以下の条件で実施した。
【００４１】
溶剤：          メチルイソブチルケトン
被塗布体：      セルローストリアセテートフィルム（以降単にＴＡＣと略す）
幅６００ｍｍ、厚さ７５μｍ、長さ１０００ｍの片面に塗布膜を形成
全塗布幅：        Ｗ＝５５０ｍｍ
被塗布体搬送速度：１０ｍ／ｍｉｎ
乾燥：            １００℃で２０ｓｅｃ
インクジェットヘッドノズル吐出面と被塗布体６との間隙距離：  １ｍｍ
インクジェットヘッド１：  剪断モード型（ピエゾ方式）
ノズル径  ：  ０．０４ｍｍ
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）
使用したインクジェットヘッドの数：１７
１個当たりの塗布幅ｗ＝ｐ×（ｎ−１）は、６３．５μｍ×５１１＝３２．４ｍｍ
塗布幅Ｗ＝５５０ｍｍ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（＝５５０ｍｍ）／ｗ（＝３２．    ４ｍｍ）≒１７（個）
［形成塗布膜の比較評価］
実施例  ：図１（雰囲気制御手段あり／飽和蒸気有り／密閉ローラ有り）
比較例１：図４（雰囲気制御手段なし／飽和蒸気なし／密閉ローラなし）
比較例２：    （雰囲気制御手段なし／飽和蒸気有り／密閉ローラなし）
塗布膜厚ばらつきは、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。
【００４２】
比較評価結果
実施例では塗布膜厚ばらつきはない。
比較例１では塗布ばらつきがあり品質に問題有り。
比較例２では塗布ばらつきが数カ所あり品質に問題あり。
【００４３】
上記比較評価より本発明の塗布装置は被塗布体上の塗布液の膜厚は平滑化しており品質的に問題はなかった。またインクヘッドノズルの乾燥がなくノズル欠というインク出射不良の発生はなかった。さらに人による溶媒の臭気検査を行ったが溶媒の異臭はなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１はインクジェットヘッドを利用した塗布装置の模式図。
【図２】図２（ａ）は塗布装置の被塗布体進入開口側から見た斜視図、図２（ｂ）は被塗布体出口側から見た斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドの斜視図。
【図４】従来の塗布装置の一例を示す模式図。
【符号の説明】
【００４５】
１  インクジェットヘッド
２  圧電振動素子
３  ノズル
６  被塗布体
７  被塗布体回収部
８  雰囲気制御ボックス
９  塗布液
１０  塗布液供給装置
１３  制御部
１９  乾燥ゾーン
２０  密閉ローラ
２１  バックアップローラ
２２  搬送部
２３  テンションローラ部
２４  蒸気発生手段
２５  蒸気吸入口
２６  溶媒循環パイプ
【図１】
2006263536.tif 000003
【図２】
2006263536.tif 000004
【図３】
2006263536.tif 000005
【図４】
2006263536.tif 000006