(57)【要約】【課題】本発明は、インクジェット装置用ワイピング機構のワイパーブレードに関する。ワイパーブレードに付着している液滴によってワイピング動作を行ってもオリフィスプレート表面に付着している液滴を完全に除去することが出来ず、吐出不良が発生する場合がある。そこで本発明は、ワイパーブレードへの液滴の付着を抑える手段を提供する。【解決手段】ワイパーブレード表面に洗浄液との塗れ性を向上するような表面処理を施し、洗浄液がワイパーブレード表面に液滴の形で残らないようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷或いは塗布対象の液を吐出する為の複数の吐出口が設けられたオリフィスプレートを有するインクジェットヘッドと、該オリフィスプレート表面に付着した残液を掻き取り方式によって除去するワイピング機構と、ワイピング動作後にワイパーブレード表面に付着している残液を取り除く為の洗浄機構を有するインクジェット塗布装置に於いて、該ワイパーブレード洗浄後の洗浄液がワイパーブレード表面に液滴として付着するのを防止する為、ワイパーブレードの表面に微細な凹凸を形成したことを特徴とするインクジェット塗布装置のワイピング機構に用いられるワイパーブレード。
【請求項２】
請求項１に記載したワイパーブレードの表面には、表面粗さ：１０点平均高さで０．０３μｍの凹凸が形成されていることを特徴とするインクジェット塗布装置のワイピング機構に用いられるワイパーブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に工業用としてインクジェット法を用いた塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット法を用いた塗布装置は、家庭用プリンターばかりでなく、工業用の用途に於いても各種インクやレジスト等の塗布装置として広く適用され始めている。
【０００３】
従来より広く普及しているオフセット印刷法やスクリーン印刷法に代表される印刷方式は、目的の印刷パターン（図柄）を作成する為の印刷版やスクリーン版等が、その印刷パターン毎に必要であった。これに対しインクジェット塗布方式の場合、図２に示すように一般的にはインクを吐出する為の微細な吐出口（以下ノズル３と呼ぶ）が１ｍｍ以下の間隔で多数個配置されたインクジェットヘッド１を持ち、該インクジェットヘッド１或いは印刷対象物の移動と各ノズル３から吐出される吐出液７のＯＮ／ＯＦＦにて所定の塗布パターンを実現することが可能である。従って予め各ノズル３の液吐出のＯＮ／ＯＦＦの条件（塗布パターン）を作成しておくことにより、印刷方式のように印刷版やスクリーン版等を多数保有する必要が無く、またこれら版の交換作業も不要である。
【０００４】
しかし、インクジェット法を用いて目的の印刷パターンを高精度に作成するためには、以下に示す項目を実現する事が重要である。
１）吐出される液滴量が常に均一であること。
２）吐出される液滴の飛翔方向が一定でバラツキが少ないこと。
３）吐出される液滴の飛翔速度が一定でバラツキが少ないこと。
【０００５】
これらを実現するために制御しなければならない項目は幾つか存在するが、その中の一つに、インクジェットヘッド１のオリフィスプレート２に空けられたノズル３出口に吐出液７によって形成されるメニスカスを一定に保つことが重要である。一般的には、ノズル３出口に液によって形成されるメニスカスは図３に示すように凹形状が良いと言われている。しかし、液の吐出を繰り返すことによって、吐出される液の一部や印刷対象物に着弾した液滴の一部の跳ね返りによって、図４に示すようにオリフィスプレート２表面に液が付着し、この付着した液がノズル３に掛かってしまった場合には、正常時のメニスカス形状と違ってしまうため、吐出される液滴の量が変動したり、吐出される液滴の飛翔方向がばらつき吐出液７の着弾精度が悪化する場合が有る。従って、このような吐出異常は、オリフィスプレート２表面に付着している吐出される液７の一部や印刷対象物に着弾した液滴の跳ね返りの一部によって引き起こされている為、定期的にオリフィスプレート２の表面をクリーニングする事によって防止することが可能であり、一般的なインクジェット装置では、このようなオリフィスプレート２表面のクリーニング機構が付随し用いられている。
【０００６】
オリフィスプレート表面のクリーニング方式には、ゴム製のワイパーブレードを用いて余分な液滴を掻き取り除去する方式や吸液性を有する材料によって余分な液滴を吸着する方式、さらに真空吸引によって液滴を除去する方式など幾つかの方式が存在する。
【０００７】
本発明の対象となるクリーニング方式は、ゴム製のワイパーブレードを用いた掻き取り方式である。
【０００８】
工業用の用途に用いられるインクジェット塗布装置では、吐出される液が必ずしもインクジェット吐出に最適な組成に調整することは困難である。場合によっては、クリーニング機構内のワイパーブレードにてオリフィスプレート表面に付着している残液を掻き取り方式によるワイピング動作を行った場合、該ワイパーブレードにて掻き取った液が、ワイパーブレード上に付着し、そのまま残っているとその液の一部が固化し、ワイパーブレードの特性を劣化させてしまう場合がある。その為、ワイパーブレードを用いた掻き取り方式によるワイピング機構の場合、オリフィスプレートのワイピング動作直後に、ワイパーブレード自体に付着している液を洗浄液によって洗い流す動作を行う場合がある。図５を用い、ワイピング動作直後にワイパーブレードの洗浄を実施する場合の、ワイピング動作の一例を説明する。
１）ワイパーブレード４をインクジェットヘッド１のオリフィスプレート２表面に接触させる。
２）ワイパーブレード４あるいはインクジェットヘッド１を移動させ、オリフィスプレート２表面付着している余分な液滴８を除去する。
３）掻き取った液滴８がワイパーブレード４上に残り固化しないよう、該ワイパーブレードの先端を洗浄液９の中に浸して洗い落とす。
４）ワイパーブレード４を洗浄液９より取り出し、ワイパーブレード４の乾燥を行う（ワイパーブレード４上の洗浄液９の除去）。
【０００９】
しかし実際の量産設備や製品では、前述したワイパーブレードを用いたワイピング動作を実施しても、インクジェットヘッドのオリフィスプレート表面に付着している液滴を完全に除去することは困難である為、該オリフィスプレート表面に残ってしまった残液の状態によっては、この残液の影響によって吐出不良が発生してしまう場合がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−３３８３７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３５８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ワイパーブレードを用いた掻き取り方式にてオリフィスプレート表面に付着している液滴の除去を行うワイピング機構が取り付けられているインクジェット塗布装置に於いて、ワイピング動作後にも関わらずオリフィスプレート表面に液残りが発生し、この液残りによって液の吐出の均一性が失われ、１）吐出される液滴量のバラツキや、２）吐出される液滴の飛翔方向のバラツキ、３）吐出される液滴の飛翔速度のバラツキ等が発生してしまう場合が有る。
【００１２】
ワイパーブレードを用いたワイピング動作を実施しているにもかかわらず、オリフィスプレート表面に液残りが発生してしまう原因の一つに、液滴が付着したワイパーブレードを用いて、オリフィスプレート表面に付着している液滴の除去動作を実施してしまう事が上げられる。これは、液滴が付着したワイパーブレードにて、インクジェットヘッドのオリフィスプレート表面に付着している液滴の除去を行うと、オリフィスプレート表面に付着している液滴の除去と同時に、ワイパーブレードに付着していた液滴を該オリフィスプレート表面に転写してしまうためである。
【００１３】
ワイパーブレードに液滴が付着してしまう原因は、ワイピング動作によって該ワイパーブレード表面から掻き取り除去した液滴の一部がワイパーブレード自体に残ってしまったり、前述したワイパーブレード自体の洗浄作業によってワイパーブレード自体に洗浄液が液滴として残ってしまう事が上げられる。
【００１４】
そこで本発明の目的は、ワイパーブレードを用いた掻き取り方式によるワイピング機構に於いて、ワイパーブレード自体の洗浄作業を行ったとしても掻き取り方式によるワイピング動作に悪影響を与えるような液滴の残りがワイパーブレードに発生しないような、ワイパーブレードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明では以下の手段を用いる。
【００１６】
［手段１］ワイパーブレード表面に洗浄液との塗れ性を向上するような表面処理を施し、洗浄液がワイパーブレード表面に液滴の形で残らないようにする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を用いることにより、ワイパーブレード上に掻き取った残液や洗浄液が液滴の形で付着している部分と液滴が付着していない部分が混在する部位が発生する割合が大幅に低減する。またワイパーブレード先端部分に付着する洗浄液の量が低減され、オリフィス表面に付着している残液の除去能力及び除去信頼性が向上する。さらにオリフィスプレート先端部分に付着する洗浄液の量が低減される為、ワイピング動作によって、ワイパーブレードに付着していた洗浄液がオリフィスプレート表面に転写される量が減少する。これにより、ノズルから吐出される液滴量の均一性、液滴の飛翔方向及び液滴飛翔速度のバラツキが低減され、高品質な塗布動作を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施例により具体的に説明する。
【００１９】
ワイパーブレード上に掻き取った液や洗浄液が液滴の形で付着している部分と液滴が付着していない部分が混在するワイパーブレードを用いて、オリフィスプレート表面のワイピング動作を実施すると、ワイピング後のオリフィスプレート表面に液滴が残ってしまう場合がある。最良の方法としては、ワイパーブレード洗浄後に、ワイパーブレード上に残っている洗浄液を完全に無くなるまで、自然あるいは強制的に乾燥させるか、別の手段で除去する事によって、前記したようなワイピング不良は発生しない。しかしこれを実現するには、ワイパーブレードの液滴除去機構が必要となってしまう。
【００２０】
そこで本発明では、前述したワイパーブレード上に残った洗浄液の除去機構を用いることなく、ワイパーブレード上に洗浄液が残らないか、或いは残っていたとしても液の付着量が少なく且つ均一に（ワイパーブレード上に洗浄液が液滴の形で付着している部分と付着していない部分が混在することが無い）ワイパーブレードを実現する方法を提案することにした。
【実施例１】
【００２１】
ワイパーブレードを用いた掻き取り方式によるワイピング機構に於いて、ワイピング性能を低下させる原因は、ワイパーブレード上に掻き取った液や洗浄液が液滴の形で付着している部分と液滴が付着していない部分が混在する事で有る。
【００２２】
ワイパーブレード４にてワイピング動作を行う場合、図８に示すようにワイピング動作中のワイパーブレード４の先端は若干変形した状態となる。これはワイピング時のワイパーブレード４とオリフィスプレート２表面を完全に接触させる必要から、ワイパーブレード４とオリフィスプレート２を若干オーバーラップするように取り付ける場合が多いからである。このようなワイピング機能の場合、ワイパーブレード４先端部分に洗浄液９等が付着していると、ワイピング動作時にワイパーブレード４先端に付着していた洗浄液９がオリフィスプレート２表面に転写され、この転写された洗浄液滴９によって、吐出の安定性が低下するおそれがある。通常ワイパーブレード４はオリフィスプレート２と接触してオリフィスプレート２表面に付着している余分な液滴８の掻き取り動作を行う構造から、ある一定の剛性が必要で有り、通常先端部の幅は図２に示すように１〜２ｍｍ程度とすることが多い。ワイパーブレード４の先端部の幅が１ｍｍ以上の場合、図８に示すように洗浄液９が先端部に液滴の形で付着する場合があり、このような状態でワイピング動作を行うと、ワイピング後のオリフィスプレート２表面にワイパーブレード４先端部に付着していた洗浄液がオリフィスプレート２表面に転写されてしまう場合があった。
【００２３】
ワイパーブレード先端部分や側面に洗浄液が液滴の形で残らないようにする方法の一つに、ワイパーブレードと洗浄液との接触角を小さくする方法が有る。すなわち、ワイパーブレード表面を親液化する方法である。ワイパーブレードと洗浄液の濡れ性を向上させるための表面処理技術には、薬品処理などに代表される化学的処理技術、紫外線照射、プラズマ処理に代表される物理的処理技術及び界面活性物質を用いる添加剤処理技術など様々な方法がある。
【００２４】
本発明では、ワイパーブレード表面に微細な凹凸を形成することによって、洗浄液とワイパーをブレードの塗れ性を向上させる事にした。
【００２５】
表面粗さとぬれの関係について図６、図７を用い説明する。
【００２６】
平滑な固体表面上に置かれた液滴の接触角θは、次の（１）式（ヤングの式）によって与えられる。固体表面が同じ化学物質で出来ていても、その表面には液滴よりも小さな凹凸が有ると、接触角θγは平滑な表面上での接触角θとは異なってくる。凹凸が少ない場合には、凹凸面上の液滴の接触角θγは平滑面上のθによって式（２）のように表されることが知られている。式（２）は平滑表面のぬれと凹凸表面のぬれの関係を与える基本式であり、ウエンゼルの式と呼ばれる。ここでγ（γ＞１）は凹凸面の表面積が平らな面に比べ何倍になったかを表す因子である（表面積増倍因子と呼ぶ）。
【００２７】
凹凸面上では表面積増倍因子γは１よりも大きいから、式（２）によって、接触角θγはθ＞９０°の時にはθよりも大きくなり、θ＜９０°の時には逆に小さくなる（θ＝９０°の時には接触角は変わらない）。すなわち固体表面に凹凸を付けることによって、撥液的な表面はより撥液的に、親液的な表面はより親液的なる事がわかる。
【００２８】
従って、ワイパーブレード４と洗浄液９の接触角が９０°より小さい場合には、ワイパーブレード４表面に凹凸を付けることによって、親液化の方向に変化し洗浄液がワイパーブレード４上に液滴の形で残りにくくなる。
【００２９】
ワイパーブレード表面に微細な凹凸を付ける方法としては、ワイパーブレード表面にプラズマジェット処理やプラズマ接触処理、イオンビーム処理、薬品によるエッチング効果にて表面を多孔性構造にする方法やワイパーブレードを作製するための金型表目に微細な凹凸を付けることによって、この金型によって作製されるワイパーブレード表面に微細な凹凸を形成する方法などが有る。また、ワイパーブレード表面を、ヤスリ（紙ヤスリなど）によってこすることにより、表面に微細な傷（凹凸）を作ることによっても、同様の効果を得ることが可能である。
【００３０】
確認の結果、表面粗さ（１０点平均高さ）Ｒｚが０．００５μｍのフッ素系ゴムを使用したワイパーブレードでは、ワイパーブレードと洗浄液との接触角は約７７°であり、洗浄液は、液滴の形でワイパーブレード上に付着してしまったのに対し、プラズマ処理によってワイパーブレード先端及び側面部分に表面粗さ：Ｒｚが０．０３μｍの凹凸を作ることによって、接触角は約５０°まで低下した。このワイパーブレードでは、より親液化されたことにより、洗浄液はワイパーブレード全体に付着（うっすらと塗れたような状態）した状態となるため、ワイパーブレード上に液滴の形で付着することが無くなり、また全体に付着している量も均一且つ微少であるため、ワイピング時の状態がワイパーブレード全体で均一であり、安定したワイピング動作が行えるようになった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
主に産業用のインクジェット法を用いた塗布装置において、インクジェットヘッド表面のワイピング機構として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図。
【図２】インクジェットヘッドを示す斜視図。
【図３】ノズル部分の拡大断面図。
【図４】オリフィスプレート表面に液滴が付着している状態を示すノズル部断面図。
【図５】ワイピング動作を示すプロセスフロー。
【図６】表面粗さとぬれの関係を示す説明図。
【図７】表面粗さとぬれの関係を示す説明図。
【図８】ワイピング動作時のワイパーブレードの状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１…インクジェットヘッド、２…オリフィスプレート、３…ノズル、４…ワイパーブレード、７…吐出液、８…余分な液滴、残液、９…洗浄液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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