(57)【要約】【課題】粘度が高いインクを用いても、サテライトの発生を防止することが可能なインクジェット吐出方法、インクジェット塗装ステップを含む部材の製造方法等を提供すること。【解決手段】液体を吐出流路１００を通じて吐出するインクジェット吐出方法は、液体の粘度が、８０ｍＰａ・ｓ以上、３５０ｍＰａ・ｓ以下であるとき、吐出流路１００を流れて吐出された液体の速度Ｖが、６ｍ／ｓ以上であり、かつ、ウェーバー数Ｗｅが、１４以上、１２０以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出流路を通じて吐出するインクジェット吐出方法であって、
前記液体の粘度が、８０ｍＰａ・ｓ以上、３５０ｍＰａ・ｓ以下であるとき、
前記吐出流路を流れて吐出された前記液体の速度が、６ｍ／ｓ以上であり、かつ、
ウェーバー数が、１４以上、１２０以下である、
ことを特徴とするインクジェット吐出方法。
【請求項２】
前記吐出流路により吐出された前記液体の体積が、
０．５×１０３ｐｌ以上、２０×１０３ｐｌ以下である、
請求項１に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項３】
前記液体が入れられている液体室で前記液体が所定の圧力に加圧されている状態において、前記液体室から前記吐出流路に向けて前記液体が通過可能な弁が開いた状態となる弁開放時間を、前記吐出流路により吐出された前記液体の体積に対応する時間に設定する、
請求項１または請求項２に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項４】
前記吐出流路よりも横断面の面積が大きい導入流路に、前記液体が入れられている液体室から前記液体を受け入れて前記吐出流路へと流入させる、
請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項５】
前記吐出流路は円形状の横断面を呈し、
前記ウェーバー数は、
前記液体の密度をρ、前記吐出流路の前記液体を吐出する吐出口の直径をＤ、前記吐出口から吐出された前記液体の前記速度をＶ、前記液体の表面張力をσとすると、
（ρＤＶ２）／σ  により表される、
請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェット吐出方法。
【請求項６】
部材を製造する方法であって、
請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェット吐出方法により、前記部材を塗装するステップを含む、
ことを特徴とする部材の製造方法。
【請求項７】
前記部材は、航空機の機体を構成する、
請求項６に記載の部材の製造方法。
【請求項８】
８０ｍＰａ・ｓ以上、３５０ｍＰａ・ｓ以下の粘度の液体が入れられる液体室と、
前記液体室に連通し、前記液体を吐出する吐出流路と、を備え、
前記吐出流路を流れて吐出された前記液体の速度が、６ｍ／ｓ以上であり、
ウェーバー数が、１４以上、１２０以下である、
ことを特徴とするインクジェット吐出装置。
【請求項９】
前記吐出流路により吐出された前記液体の体積が、
０．５×１０３ｐｌ以上、２０×１０３ｐｌ以下である、
請求項８に記載のインクジェット吐出装置。
【請求項１０】
前記吐出流路の容積は、前記液体の前記体積よりも小さい、
請求項９に記載のインクジェット吐出装置。
【請求項１１】
前記液体室から前記液体を受け入れて前記吐出流路へと流入させる導入流路をさらに備え、
前記吐出流路は、円形状の横断面を呈し、
前記導入流路は、円形状の横断面を呈し、前記吐出流路よりも横断面の径が大きく、かつ前記吐出流路と同軸に配置され、
前記ウェーバー数は、
前記液体の密度をρ、前記吐出流路において前記液体を吐出する吐出口の直径をＤ、前記吐出口から吐出された前記液体の前記速度をＶ、前記液体の表面張力をσとすると、（ρＤＶ２）／σ  により表される、
請求項８から１０のいずれか一項に記載のインクジェット吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出して対象に付着させるインクジェット技術を用いたインクジェット式の吐出方法および吐出装置に関する。また、本発明は、塗膜を備えた部材の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット技術は、従来、紙や布、基板等への印刷に用いられる他、電子機器のケース等の塗装にも用いられ、近年では、自動車の車体等の塗装にまで利用が拡大されている。
画像データに基づく制御指令により吐出ヘッドから液体を吐出し、印刷や塗装の対象に液滴がなすドット（粒状の画素）を形成するインクジェット技術においては、主な液滴から分離したサテライトの発生が、印刷あるいは塗装の品質に影響する。サテライトは、吐出された液滴の前端部（主滴）の後方に連なる部分が主滴から分離することで発生した１以上の小滴である。サテライトが、主滴に遅れ、主滴がなすドットからずれた位置に付着することで、図柄の境界のぼやけや色ムラ等の原因となり得る。
【０００３】
特許文献１では、インクの吐出に伴うサテライトの発生を低減するため、所定のアスペクト比であるスリット状の吐出口を用いることに加えて、スリットの幅と、液の表面張力と、液の密度と、液の吐出速度とから特定されるウェーバー数を１０以下とすることが提案されている。この特許文献１は、極少量の液滴による高精細な写真等の印刷を想定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９６５９７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット技術の適用対象の拡大から、従来のインクジェット印刷やインクジェット塗装に用いられてきたインクとは物性が大きく異なるインクの使用が検討されている。
例えば、航空機の機体等、過酷な環境で使用される対象物のインクジェット塗装を行う場合は、使用インク（塗料）自体に高い耐候性が要求されるため、インクジェット印刷用のインクや、インクジェット車体塗装用の水性インクと比べてインクの粘度が高い。
【０００６】
上記のように粘度の高いインクを用いる場合、本発明の発明者による試験によれば、特許文献１に開示されているようにウェーバー数が１０以下であることは、サテライト発生の防止に必ずしも有効ではないことが判明している。
【０００７】
以上より、本発明は、粘度が高いインクを使用しても、サテライトの発生を防ぐことが可能なインクジェット吐出方法、インクジェット吐出装置、および塗膜を備えた部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、液体を吐出流路を通じて吐出するインクジェット吐出方法であって、液体の粘度が、８０ｍＰａ・ｓ以上、３５０ｍＰａ・ｓ以下であるとき、吐出流路を流れて吐出された液体の速度が、６ｍ／ｓ以上であり、かつ、ウェーバー数が、１４以上、１２０以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のインクジェット吐出方法において、吐出流路により吐出された液体の体積が、０．５×１０３ｐｌ以上、２０×１０３ｐｌ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明のインクジェット吐出方法では、液体が入れられている液体室で液体が所定の圧力に加圧されている状態において、液体室から吐出流路に向けて液体が通過可能な弁が開いた状態となる弁開放時間を、吐出流路により吐出された液体の体積に対応する時間に設定することが好ましい。
【００１１】
本発明のインクジェット吐出方法において、吐出流路よりも横断面の面積が大きい導入流路に、液体が入れられている液体室から液体を受け入れて吐出流路へと流入させることが好ましい。
【００１２】
本発明のインクジェット吐出方法において、吐出流路は円形状の横断面を呈し、ウェーバー数は、液体の密度をρ、吐出流路の液体を吐出する吐出口の直径をＤ、吐出口から吐出された液体の速度をＶ、液体の表面張力をσとすると、（ρＤＶ２）／σ  により表されることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、部材を製造する方法であって、上述したインクジェット吐出方法により、部材を塗装するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の部材の製造方法において、部材は、航空機の機体を構成していることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明は、インクジェット吐出装置であって、８０ｍＰａ・ｓ以上、３５０ｍＰａ・ｓ以下の粘度の液体が入れられる液体室と、液体室に連通し、液体を吐出する吐出流路と、を備え、吐出流路を流れて吐出された液体の速度が、６ｍ／ｓ以上であり、ウェーバー数が、１４以上、１２０以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明のインクジェット吐出装置において、吐出流路により吐出された液体の体積が、０．５×１０３ｐｌ以上、２０×１０３ｐｌ以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明のインクジェット吐出装置において、吐出流路の容積は、液体の体積よりも小さいことが好ましい。
【００１８】
本発明のインクジェット吐出装置は、液体室から液体を受け入れて吐出流路へと流入させる導入流路をさらに備え、吐出流路は、円形状の横断面を呈し、導入流路は、円形状の横断面を呈し、吐出流路よりも横断面の径が大きく、かつ吐出流路と同軸に配置され、ウェーバー数は、液体の密度をρ、吐出流路において液体を吐出する吐出口の直径をＤ、吐出口から吐出された液体の速度をＶ、液体の表面張力をσとすると、（ρＤＶ２）／σ  により表されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の規定する液体の吐出速度およびウェーバー数によれば、粘度の高いインクや塗料等の液体を使用していても、吐出流路を通じて液体を吐出可能であって、サテライトの発生を防ぐことができる。
本発明により、高粘度の液体を用いて体積が大きい液滴を吐出する場合の吐出不可能を克服できるため、大型の装置のインクジェット塗装の実用化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るインクジェット装置のヘッダ装置に備わるインク室および吐出ノズルを模式的に示す図である。（ｂ）のIa−Ia線でヘッダ装置を破断している。（ｂ）は、（ａ）のIb矢印で示す方向から吐出ノズル（流路）を示す模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、吐出ノズルにより吐出されたインクが対象に着弾するまでの液滴の状態の一例を模式的に示す図である。実施形態に係る（ａ）に示す例のみ、サテライトが発生しない。比較例に係る（ｂ）および（ｃ）に示す例では、サテライトが発生する。（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて四角形の枠線の内側は、インクの液滴が着弾対象になしたドットを示す平面図に相当する。
【図３】高粘度のインクを使用し、インクの圧力（0.6MPa／0.4MPa）毎にノズル径を変えて、吐出されたインクの速度およびウェーバー数をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態では、インクジェット技術により、例えば航空機の機体等の大型の構造物が有する大面積の表面に塗装（あるいは印刷）を施すにあたり適用可能なインクジェット吐出方法およびインクジェット吐出装置について説明する。
【００２２】
本実施形態に係る航空機の機体表面の塗装には、航空機の運行上要求される耐候性に適合する物性を有する液体（インク、塗料）が使用される。以下、本実施形態における塗装に使用する液体のことを「インク」と称するものとする。
かかるインクは、インクジェット印刷あるいはインクジェット塗装に典型的に使用されるインクと比べて粘度が非常に高い。典型的なインクの粘度は、高くても１０ｍＰａ・ｓ程度に留まるのに対し、本実施形態で使用するインクの粘度は、８０〜３５０ｍＰａ・ｓである。より好ましいインクの粘度は、８６〜１８９ｍＰａ・ｓである。
【００２３】
本実施形態では、色が異なる複数種類のインクを用いてカラー塗装を行う。例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、およびブラックの各色に対応するインクを用いて、網点印刷の手法により、濃淡のグラデーションを含む任意の図柄を実現可能である。網点印刷は、単色のインクの液滴が物の表面になすドットの単位面積あたりの色の比率に応じて色調を再現する。複数色のインクのそれぞれの粘度はいずれも、上述した粘度の値の範囲内にある。
【００２４】
図１（ａ）に、本実施形態のインクジェット塗装に使用するインクジェット装置に備わるヘッダ装置１０の一部を示す。ヘッダ装置１０は、任意のインク色に対応している。ヘッダ装置１０は、複数のインク色毎に、同様に構成されている。
このヘッダ装置１０は、インクジェット装置に備わる制御部（図示しない）により、画像データに基づいて送られる制御指令により所定の位置まで駆動されて吐出ノズル１２からインクを吐出する。ヘッダ装置１０は、１色あたり複数のヘッダ装置１０を備えている。
【００２５】
本実施形態のインクジェット装置は、塗装の対象である部材に対して相対変位しながら、インクジェット装置と塗装対象との相対変位の方向に対して直交する方向にヘッダ装置１０を駆動しつつ、所望のヘッダ装置１０の吐出ノズル１２からインクを吐出する。かかるインクジェット装置は、各色に対応したヘッダ装置１０と、ヘッダ装置１０を駆動する機構と、制御部と、各色のインクを貯留する図示しないタンクとを備えている。
【００２６】
図１（ａ）および（ｂ）を参照し、ヘッダ装置１０の構成について簡単に説明する。ヘッダ装置１０は、インクが入れられるインク室１１と、インク室１１に連通し、インクを吐出する吐出ノズル１２と、吐出ノズル１２の入口１２１を塞ぐ弁体としてのピン１４と、ピン１４を駆動するアクチュエータ１５とを備えている。
図１（ａ）には吐出ノズル１２を１つだけ示しているが、実際は、１つのヘッダ装置１０に複数の吐出ノズル１２が備えられている。それらの吐出ノズル１２に個別に対応するように、ピン１４も、ヘッダ装置１０の全体として複数が備えられている。
【００２７】
インク室１１は、ヘッダ装置１０の内側に形成された空間である。インク室１１の内側には、図示しないインク貯留タンクから図示しないインク供給機構により供給流路１１Ａを通じてインクが供給される。インク供給機構により、インク室１１の内部のインクは一定の圧力に加圧されている。本実施形態では、加圧下にあるインクの圧力により、インク室１１から弁１３を通り吐出ノズル１２を流れるインクに、吐出に必要なエネルギーを得ている。
【００２８】
インクに吐出エネルギーを得る方法は、本実施形態のようにインク室１１を加圧し、弁１３を開閉する方法に限らず、インクを加熱して気泡を発生させる所謂サーマル方式も含めて、適宜な方法をとることができる。
【００２９】
吐出ノズル１２は、ヘッダ装置１０に備わる壁、あるいは壁に設けられたプレート（図示省略）を貫通する流路に相当する。
吐出流路１００の先端に、吐出ノズル１２の出口１２２が位置している。本実施形態において、出口１２２の径Ｄは、吐出流路１００の断面径と同一である。
【００３０】
吐出ノズル１２は、インクを吐出する吐出流路１００に加え、吐出流路１００よりも横断面の面積（流路断面積）が大きい導入流路１０１を有することが好ましい。導入流路１０１は、インク室１１からインクを受け入れて吐出流路１００に導入する。インク室１１から導入流路１０１を介して吐出流路１００へとインクを供給することにより、インク室１１から直接吐出流路１００へとインクを供給する場合よりもインクの圧力損失を抑えることができる。
インクの圧力損失をより抑えるため、導入流路１０１の終端部の流路断面積が、吐出流路１００の流路断面積にまで漸次縮小するようにしている。
【００３１】
本実施形態の導入流路１０１および吐出流路１００はいずれも、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、円形状の横断面を呈する円筒状の空間である。導入流路１０１の径は、吐出流路１００の径よりも大きい。導入流路１０１および吐出流路１００は、同軸に配置されている。
導入流路１０１の始端である吐出ノズル１２の入口１２１の周縁部は、ピン１４の先端部が突き当てられる弁座に相当する。インク室１１から吐出ノズル１２へとインクが通過可能な弁１３は、弁座としての入口１２１の周縁部と、弁体としてのピン１４とから構成されている。
【００３２】
ピン１４は、入口１２１よりも径が大きい略円柱状に形成されており、アクチュエータ１５により軸線方向に沿って駆動される。アクチュエータ１５は、ピエゾ素子等を含んで構成されており、制御部から送られる指令に基づいて、ピン１４を入口１２１に対して進退させるように駆動する。
【００３３】
図１に実線で示すようにピン１４が吐出ノズル１２の入口１２１の周縁部に対して退いている状態は、弁１３が開いた状態に相当する。このとき、インク室１１のインクがインク室１１の内壁とピン１４の先端部との間を通り、入口１２１から導入流路１０１へ流入する。ピン１４の先端部とインク室１１の内壁との間にインクがスムーズに流れる流路ができるように、ピン１４の先端側の外周部は、軸線方向の入口１２１側に向かうにつれて次第に径が縮小するように形成されている。
図１に一点鎖線で示すようにピン１４が入口１２１の周縁部に突き当てられて入口１２１が塞がれると、弁１３が閉じた状態となる。
【００３４】
アクチュエータ１５によりピン１４が入口１２１に対して退くことで、弁１３は、所定の開放時間に亘り開かれる。
弁１３が開いている間に、吐出流路１００をインクが流れて出口１２２から吐出される。弁１３が開く度に１回ずつ、インクが吐出流路１００から吐出される。
弁１３の開放時間は、出口１２２から吐出されたインクの体積（後述）に対応する時間に設定されている。弁１３の開放時間は、例えば、１００〜２００μｓに設定することができる。
【００３５】
吐出流路１００の容積は、出口１２２から吐出されたインクの体積よりも小さい。例えば、吐出流路１００の容積が１００〜３００ｐＬ程度であるとすると、吐出されたインクの体積は５００〜２５００ｐＬであって、吐出インクの体積に対して吐出流路１００の容積は十分に小さい。そのため、弁１３が開いたことで出口１２２から吐出されて液滴Ｌ（図２（ａ））をなすインクの全量が、吐出流路１００を流れる。吐出流路１００を流れるインクは、吐出流路１００の断面積に応じた速度で、吐出流路１００の軸線方向に沿って出口１２２から吐出される。出口１２２から吐出されたインクの速度（吐出速度）は、例えば、移動しているインクの液滴をカメラにより撮像したデータを用いた画像処理等により実測可能である。吐出されたインクの速度の実測には、高速度に対応可能なカメラにより撮影された動画を用いることもできる。
【００３６】
吐出流路１００および出口１２２の断面形状は、必ずしも円形である必要はなく、例えば矩形状などの適宜な形状に定めることができる。
【００３７】
出口１２２から吐出されたインクの体積は、０．５×１０３ｐｌ〜２０×１０３ｐｌであることが好ましい。より好ましくは、１×１０３ｐｌ〜５×１０３ｐｌである。
吐出されたインクの体積は、例えば、吐出されて移動する液滴をカメラにより撮影した画像データに基づいて、液滴を球体と仮定して液滴の径から体積を計算することにより、求めることができる。
吐出されたインクの体積は、弁１３の１回の開放に対応している。塗装対象面に着弾したインクの液滴により、液滴の体積に応じた大きさのドットが塗装対象面に形成される。ドットの径の大きさは、上記の吐出インクの体積の範囲において、均一であっても、異なっていてもよい。ドットの集合からなる塗膜の厚さは、例えば、２５〜７５μｍである。
【００３８】
本実施形態におけるインク液滴の体積は、インクジェット印刷の典型例におけるインク液滴の体積が数ｐｌであり、多くても１０ｐｌ程度に留まるのに対して格段に大きい。一般に、インクジェット印刷は、極少量の液滴による微細なドットから高精細な印刷品質を指向している。それに対して、本実施形態のように大型の部材の大面積の表面を塗装する場合は、塗装の品質もさることながら、現実的な作業速度で塗装を効率よく進めることも指向している。そのため、インクジェット印刷用のノズルと比べて径が大きいノズルから吐出される体積の大きな液滴により、液滴の体積に対応した大きさのドットを塗装対象面に形成する。航空機等の大型の構造物に対して従来行われているスプレーガンによる塗装から、本実施形態に係るインクジェット塗装技術へ代替可能である。
【００３９】
出口１２２から吐出流路１００に沿った方向の前方に向けて吐出されたインクは、図２（ａ）の（１）に示すように出口１２２に位置するインクから延びた液柱の状態を経て、（２）に示すように、出口１２２から離れて液滴Ｌをなし、出口１２２から例えば数ｍｍ前方の塗装対象面に付着（着弾）する。
図２（ａ）における四角形の枠線の内側は、液滴Ｌが着弾したことで塗装対象面に略円形状に形成された１つのドット２を示している。
図２（ａ）の（１）および（２）に示すように、出口１２２から吐出されたインクの前端部の形状は、吐出ノズル１２の外部空間において安定のため球状に向かう。球状の前端部は、後方に連なる部分とは分離して１つの液滴Ｌに収束する。
【００４０】
比較例に係る図２（ｂ）および（ｃ）は、液滴Ｌ（主滴）から後方に分離し、液滴Ｌの着弾後に着弾する１以上のサテライト（小滴）が発生した例を示している。図２（ｂ）および（ｃ）のそれぞれの枠線内には、主滴がなすドット２から、塗装対象面に対するヘッダ装置１０の移動方向（矢印の向き）にずれた位置に、図示しないサテライトの着弾による小ドット２´が形成された例を示している。塗装対象面における規定の位置に形成されたドット２からずれているドット２´により、塗装の品質が低下する。
その他、図示を省略するが、微小なインク滴からなるミスト状のサテライトが発生し、浮遊することで、ヘッダ装置１０等が汚損する場合もある。
【００４１】
サテライトが発生する場合は、例えば、出口１２２から吐出されたインクが図２（ｂ）の（１）に示す液柱の状態を経て、（２）に示すように出口１２２から離れても、球状の前端部から後方に連なる尾Ｔが長い状態のままである。図２（ｃ）に示す例では、吐出されたインクが出口１２２から離れない、あるいは離れるのが遅い。
【００４２】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すような液滴Ｌの種々の形状や挙動を表す指標として、一般にウェーバー数が用いられる。
但し、本実施形態のように粘度の高いインクを用いる場合に、サテライトが発生しない適切な慣性力をインクに与えようとすると、必ずしもウェーバー数だけで規定することができない。
本実施形態では、吐出流路１００を流れて出口１２２から吐出されたインクの速度を６ｍ／ｓ以上に定め、かつ、ウェーバー数を１４〜１２０に定める。
上記のインクの吐出速度およびウェーバー数は、上述したように粘度が８０〜３５０ｍＰａ・ｓであるインクを使用する場合に適合する。
【００４３】
ウェーバー数Ｗｅは、液体の慣性力と表面張力との比に相当する無次元量であり、次式により定義することができる。
Ｗｅ＝（ρＤＶ２）／σ
（ρ：液体の密度、Ｄ：吐出口の代表長さ、Ｖ：吐出された液体の代表速度、σ：液体の表面張力）
密度ρおよび表面張力σは、使用するインクの物性により定まる。
本実施形態において、Ｄは、出口１２２の直径であるものとする。以下では、ノズル径Ｄと称する。また、Ｖは、出口１２２から吐出流路１００に沿って直進方向に移動するインクの速度であるものとする。
なお、出口１２２が矩形状である場合、Ｄは、出口１２２の短辺の長さであるものとする。
【００４４】
紙等へのインクジェット印刷用途のインクに関してサテライト低減のために有効と言われるウェーバー数（例えば、１０以下）を、本実施形態のように高粘度のインクを用いて、大きな液滴体積に応じたノズル径が設定されるインクジェット塗装に適用すると、インクの粘性抵抗により吐出に必要なエネルギーが不足し、インクが出口１２２に留まってしまう場合がある。その場合、有効と言われるウェーバー数を実現するように、出口１２２の径やインク室１１のインクの圧力、弁１３の開放時間等を定めてはいるものの、弁１３が開き、吐出流路１００をインクが流動しても、出口１２２から外側にインクが膨らむだけか、あるいは、出口１２２付近のインクに挙動が見られない。つまり、インクの吐出が不可能である。
【００４５】
本発明の発明者により、本実施形態のインクとヘッダ装置１０の試作品あるいは模型を用いて、出口１２２から吐出されたインクの速度（吐出速度）を実測する試験を行ったところ、吐出されたインクが出口１２２から分離し、液滴Ｌ（図２（ａ））として移動する、つまりインクの吐出が可能であるためには、吐出速度で言うと、６ｍ／ｓ以上が必要である。
上述の試験では、インクの吐出に伴うサテライト発生の有無について、塗装面の観察により調べた。そうしたところ、ウェーバー数Ｗｅが１２０以下であれば、サテライトが発生しない。なお、吐出された液滴Ｌをカメラにより撮像したデータによる画像処理に基づいてサテライト発生有無を調べてもよい。
【００４６】
上述した事項を図３に具体例として整理し、ウェーバー数Ｗｅ、吐出速度Ｖ、およびノズル径Ｄについて、サテライト発生の防止と、インクの吐出可否との観点から説明する。
図３のグラフの縦軸はウェーバー数Ｗｅであり、横軸は出口１２２から吐出されたインクの速度Ｖである。
【００４７】
図３には、粘度が９２ｍＰａ・ｓのインクを使用した場合のシミュレーションおよび計算の結果より、ノズル径Ｄを変えてプロットするとともに、上述した試験に基づいてインクの吐出が可能な最低の速度Ｖである６ｍ／ｓに相当する吐出可否速度ラインＬ１と、サテライトが発生しない上限のウェーバー数である１２０に相当するサテライト有無上限ラインＬ２と、シミュレーションまたは計算結果からインクの吐出が可能な下限のウェーバー数である１４に相当する吐出可能下限ラインＬ３とを示している。
吐出可否速度ラインＬ１よりも左側の領域における速度Ｖ（６ｍ／ｓ未満）は、シミュレーション上あるいは計算上の値であって、出口１２２からインクは吐出できない。
【００４８】
インク室１１内部のインクの圧力が０．６ＭＰａに対応するプロットを円形で示している。これらのプロットは、図３に示しているように、ノズル径Ｄが４０μｍから１５０μｍまでの範囲に亘り、４０〜６０μｍの間は５μｍずつ、６０〜１５０μｍの間は１０μｍずつ変化している。円形のプロットおよび菱形のプロットのいずれも、弓なりのカーブを描いている。
また、インク室１１内部のインクの圧力が０．４ＭＰａに対応するプロットを菱形（◆）で示している。これらのプロットは、ノズル径Ｄが５０μｍから１５０μｍまでの範囲に亘り、５０〜６０μｍの間は５μｍずつ、６０〜１５０μｍの間は１０μｍずつ変化している。
なお、一般的なインクジェット印刷の場合のノズル径は、１０〜３０μｍ程度であり、図３に示すプロットのノズル径Ｄと比べて小さい。
円形のプロットと菱形のプロットから、吐出エネルギーをインクに与える圧力が変化するとインクの速度Ｖが変化し、速度Ｖに関するウェーバー数Ｗｅも変化する。しかし、圧力や、速度Ｖが変わっても、ラインＬ１で示す吐出可能な最低の速度（６ｍ／ｓ）と、ラインＬ２で示す、サテライトを発生させないウェーバー数Ｗｅの上限（１２０）と、ラインＬ３で示す、インク吐出が可能なウェーバー数Ｗｅの下限（１４）の要件がいずれもあてはまる。
図３に示すプロットのデータは、吐出可能な速度Ｖが６〜８．３ｍ／ｓの範囲に対応している。
【００４９】
本実施形態は、図３において、吐出可否速度ラインＬ１よりも右側で、かつ、吐出可能下限ラインＬ３からサテライト有無上限ラインＬ２までの斜線を付した領域Ｒ１における速度Ｖおよびウェーバー数Ｗｅに基づいて、吐出流路１００を通じてインクを吐出することを主要な特徴とする。
具体的には、円形のプロットでいうと、ノズル径Ｄが１００μｍ、５５μｍ、５０μｍ，および４５μｍの４つのプロットが、領域Ｒ１内に存在する。図３に示す例では、ノズル径Ｄが１００μｍのプロットがラインＬ１上でかつラインＬ２上に位置している。このプロットは、実測された最低限の吐出速度（６ｍ／ｓ）と一致している。このノズル径Ｄが１００μｍのプロットから、ノズル径Ｄを小さくしていくと、吐出可能であっても、サテライトが発生する領域Ｒ２を経て、再び、領域Ｒ１へ復帰する（５５μｍ、５０μｍ，および４５μｍ）。しかし、ノズル径Ｄがさらに小さくなると、速度ＶがラインＬ１を下回り、領域Ｒ３において吐出不可となる（４０μｍ）。
菱形のプロットも、上記と同様の傾向を示す。菱形のプロットでいうと、ノズル径Ｄが５５μｍ、６０μｍ、７０μｍ、および１００μｍのプロットが、領域Ｒ１内に存在する。
図３に示すプロットのデータは、領域Ｒ１内、すなわちウェーバー数Ｗｅが１４〜１２０であり吐出速度Ｖが６ｍ／ｓ以上であって、且つ、Ｗｅ＝３４．６Ｖ−１８０を表す直線のラインＬ４よりも上側である領域に対応している。
【００５０】
領域Ｒ１においては、高粘度のインクを使用していても、吐出流路１００を通じてインクを吐出可能であり、サテライトの発生を防いで塗装品質を確保することができる。
この領域Ｒ１は、上述したインク滴の体積の範囲（０．５×１０３ｐｌ〜２０×１０３ｐｌ）に対応している。
なお、塗装開始時からの時間経過によるインクの物性変化への対応を考慮すると、塗装開始時における吐出速度Ｖおよびウェーバー数Ｗｅが、適正な領域Ｒ１の中で大きいことが好ましい。上記の物性変化への対応は、例えば、インクの粘度上昇に伴う吐出速度の低下を考慮して、インク室１１のインク圧力を増加させる等の処理が挙げられる。
【００５１】
以上で説明した実施形態のように、領域Ｒ１に規定されている速度Ｖおよびウェーバー数Ｗｅに基づいて、ヘッダ装置１０から、大面積に適した体積の大きなインク滴の機体表面に向けた吐出を繰り返す塗装ステップによれば、機体表面を効率よく塗装しつつ、塗装品質を確保することができる。この塗装ステップを経ることにより、航空機の機体を構成する部材を製造することができる。
【００５２】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本発明によれば、特に、航空機や、屋外で使用される他の装置等、高粘度のインクを使用した、体積の大きい液滴による大型の装置のインクジェット塗装の実用化に寄与することができる。
【符号の説明】
【００５３】
２        ドット
１０      ヘッダ装置
１１      インク室（液体室）
１１Ａ    供給流路
１２      吐出ノズル
１３      弁
１４      ピン
１５      アクチュエータ
１００    吐出流路
１０１    導入流路
１２１    入口
１２２    出口
Ｄ        ノズル径
Ｌ        液滴
Ｌ１      吐出可否速度ライン
Ｌ２      サテライト有無上限ライン
Ｌ３      吐出可能下限ライン
Ｒ１〜Ｒ３      領域
Ｔ        尾
【図１】
2019171580.tif 000003
【図２】
2019171580.tif 000004
【図３】
2019171580.tif 000005