(57)【要約】【課題】吐出口における液の固形成分の析出を抑制し、ノズルつまりを防止する。【解決手段】静電塗布装置１０を用いて、アルミニウム製のウェブ１１をマット化する。静電塗布装置の吐出ヘッド１６は、エアアクチュエータ３６により支持されながら、位置及び向きを変えられる。吐出ヘッド１６の吐出口は、マット化時にはウェブ１１と対向し、マット化を停止する際には、電圧の印加及び液の吐出が継続されたまま向きを変えて下向きとする。吐出ヘッド１６を下向きとしたときには、吐出口及びその付近の液が落下して液受け１８により受けられる。これにより、吐出口における液の固形成分の析出が抑制され、ノズルつまりが防止される。したがって、マット化を再開した際にも、良好なマット化を行うことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液に電圧を印加する電圧印加手段によって、前記液を吐出ヘッドの吐出口から滴状に吐出させて塗布対象物に塗布する静電塗布装置において、
前記吐出口の向きを変更する吐出口向き変更手段を備えることを特徴とする静電塗布装置。
【請求項２】
前記吐出口向き変更手段は、吐出口の向きを前記塗布対象物に向けた塗布位置と、それ以外の非塗布位置との間で変更することを特徴とする請求項１記載の静電塗布装置。
【請求項３】
前記吐出口向き変更手段は、前記電圧印加手段によって液に電圧を印加した状態で前記吐出口の向きを変更することを特徴とする請求項１または２記載の静電塗布方法。
【請求項４】
前記吐出口に前記液を供給する液供給手段を有し、この液供給手段により前記吐出口に前記液を供給した状態で、前記吐出口の向きを変更することを特徴とする請求項１ないし３いずれかひとつ記載の静電塗布装置。
【請求項５】
前記非塗布位置に吐出口から吐出された液を受けるための液受けを有することを特徴とする請求項１ないし４いずれかひとつ記載の静電塗布装置。
【請求項６】
前記吐出口向き変更手段は、前記吐出ヘッドの向きを変更させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項１または２記載の静電塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電塗布装置に関するものであり、特にアルミニウム板を支持体とするＰＳ版の製造においてマット化する際の塗布に好適な静電塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ＰＳ版の製造において、アルミニウム板の少なくとも一方の面を粗面化して平版印刷原版用支持体を形成し、その粗面化状に感光層を形成した平版印刷原版に水溶性樹脂の水溶液を主成分とするマット化液を噴霧して、感光層の前面に略半球状の小突起を多数形成するマット化が行われている。
【０００３】
これまで、マット化液のように粘度の高い塗布液を単分散性の高い液滴状に吐出するため、構成が簡略である静電塗布装置が提案されてきており、また、液滴が吐出する吐出口と塗布対象物との間隙の許容範囲を大きくし、液滴の吐出口の孔径に対する広がりを狭くすることで、良好なストライプ状の塗布パターンを形成する塗布装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
なお、プリンタ装置の一種としてインクジェットプリンタにおけるマット化のための塗布が考えられるが、この場合にも高濃度の液を吐出させることは困難である。また、幅が約１．５ｍのアルミニウムウェブに塗布するためには、多数の精密部品であるインクジェットヘッドを用いる必要があり、コストやメンテナンス上で問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３７７５７号公報（第２−９頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案における吐出ヘッドは、いずれも液滴を吐出するノズル形状を主体とした提案であり、ノズルの向き等を変更するための動きに関しては言及おらず、静電塗布を断続的に実施する場合等の具体的提案はなされていない。静電塗布装置の吐出ヘッドは、溶液または分散液（以下、液と称する。）を吐出する複数のノズルを有しており、吐出ヘッドへの液の供給と吐出ヘッドの荷電によって液の微粒化がなされ、液の供給を停止すれば液滴は発生しないものとなっている。つまり、液滴が必要なときに液を吐出ヘッドに供給し、不要なときは液の供給を停止することで、所望のタイミングに液滴を発生させることができる。しかし、液滴の発生を止めると、ノズルの先端部に滞留している液から固形成分が析出してしまい、この固形成分によってノズルつまりが発生してしまうという問題点がある。
【０００７】
例えばＰＳ版のマット化液の場合には、固形成分の含有率が１０〜２０重量％であり、上記の固形成分の析出を抑制するためにこの含有率を低くすると、マット化されたあとのマット体積が減少してしまい所望のマットが得られないという問題がある。したがって、マット化液等の静電塗布の場合には、この固形成分の含有率を維持して高粘度のままの液を用いてもノズル先端部における固形成分の析出を抑えることが重要となる。さらに、マット化については、塗布対象物であるアルミニウムウェブの幅は様々であるために、液の吐出対象幅がそれぞれ異なるものとなり、アルミニウムウェブよりも幅の広い吐出ヘッドを用いて塗布すると、余分な幅の液を飛散させることとなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、静電塗布装置に関するものであり、特に、吐出ヘッドの先端部において液の固形成分の析出を抑制し、ノズルつまりを防止する静電塗布装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、液に電圧を印加する電圧印加手段によって、前記液を吐出ヘッドの吐出口から滴状に吐出させて塗布対象物に塗布する静電塗布装置において、前記吐出口の向きを変更する吐出口向き変更手段を備えることを特徴として構成されている。
【００１０】
さらに、前記吐出口向き変更手段は、吐出口の向きを前記塗布対象物に向けた塗布位置と、それ以外の非塗布位置との間で変更することが好ましい。前記吐出口向き変更手段は、前記電圧印加手段によって液に電圧を印加した状態で前記吐出口の向きを変更することが好ましく、前記吐出口に前記液を供給する液供給手段を有し、この液供給手段により前記吐出口に前記液を供給した状態で、前記吐出口の向きを変更することがより好ましい。
【００１１】
また、前記静電塗布装置は、前記非塗布位置に吐出口から吐出された液を受けるための液受けを有することが好ましく、前記吐出口向き変更手段は、前記吐出ヘッドの向きを変更させるアクチュエータを有することがさらに好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に図１及び図２を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明を実施した静電塗布装置１０の概略図である。図２は吐出ヘッドの概略断面図である。静電塗布装置１０は、ウェブロール１２と、複数のローラ１５と、吐出ヘッド１６と、乾燥機１７と、液受け１８と、回収タンク１９とを有して構成される。本実施形態においては、ウェブロール１２から供給されるウェブ１１をローラ１５により搬送しながら吐出ヘッド１６から液を吐出させてこの液をウェブ１１に付着させる。乾燥機１７にて熱風乾燥することにより、ウェブ１１に付着した液滴を突起２１として固形化し、マット化を実施する。なお、吐出ヘッド１６はウェブ１１の搬送路近傍に設置され、ウェブ１１は、シート状のアルミニウムとしている。ただし、本発明は、ウェブのマット化に限定されるものではなく、静電微粒化による液の吐出に関わる他の利用形態にも適用することができる。
【００１３】
吐出ヘッド１６は、その内部において液を吐出するためのノズル３１を複数備えている。ノズルの一方の開口端は、吐出ヘッドに液を供給するための液だまり３２へとつながっており、もう一方の開口端は液の吐出口３１ａである。
【００１４】
吐出ヘッド１６は少なくともノズル３１の周辺部及び互いに隣り合うノズル３１の間が非導電性であり、疎水性の材料で形成されている。本実施形態においてノズル３１は、吐出ヘッド１６のノズルプレート３３にノズル部材を埋め込む方法で形成されているが、吐出ヘッド１６の部材に孔をあけて形成されたものでもよい。あるいは、非導電性であるヘッド部材に液体流路を形成し、この流路の内壁面を金属材料にてメッキし、ノズル３１としてもよい。ノズル１６の内径は、所望の液滴が得られるように大きさが設計される。ＰＳ版のマット化においては、通常は内径が１０μｍ以上１００μｍ以下であるが、使用する液の性状または性質によっては１０μｍより小さくでも、あるいは、１００μｍより大きくてもよい。複数のノズル３１は、生成する液滴が相互に合一しないような間隔で設けられており、通常５０μｍ以上とされるが、所望する液滴が比較的小さければ５０μｍ以下でもよい。
【００１５】
液は液供給手段としての供給元３３と送液ポンプ３４とにより液だまり３２に適宜供給される。ただし、静電塗布では液がノズルを通過するために必要な圧力が液の液だまり側に存在すればよく、本発明においても、液だまりに対する上記液供給手段による更なる加圧は、長時間の連続塗布を実施する以外には必要とされない。液だまり３２の一部は、導電性材料と接しており、液を所望の電圧に帯電できるようになっている。なお、非導電性であるヘッド部材に液体流路を形成し、この流路の内壁面を金属材料にてメッキし、これをノズルとした場合には、ノズルの先端部においても液を帯電させることができる。
【００１６】
液は液だまり３２からノズル３１を通って吐出口３１ａから吐出される。このとき、ウェブ１１とノズル先端の間隔は１ｍｍ以上５００ｍｍの範囲で設定されることが好ましい。この間隔は、吐出ヘッド１６に印加する電圧と、付着する液滴の形状及び単位時間あたりの個数により適宜決定することが好ましい。なお、静電塗布装置による液の吐出対象としてのワークは、本実施形態においてはアルミニウムウェブ１１であるが、他のウェブにマット化液等を塗布する場合にも本発明を適用することができる。
【００１７】
吐出ヘッド１６は方向可変手段としてのエアアクチュエータ３６により支持されている。なお、図２において、エアアクチュエータ３６については図示を省略している。エアアクチュエータ３６は、ウェブの幅方向に対して平行な軸３６ａを中心に回転することで揺動することができ、吐出ヘッド１６の背面に可動的に取り付けられている。これにより吐出ヘッド１６は位置及び向きを変えられて、吐出口３１ａがウェブ１１に対面する塗布位置と、吐出口３１ａが下を向いた非塗布位置との間で変位する。本実施形態においては、エアアクチュエータ３６の揺動範囲は、吐出ヘッド１６のノズルプレート３３がウェブ１１の面と平行となる位置と、前記ノズルプレート３３が下方を向く位置との間であってその可変角度は概ね９０度となっている。なお、エアアクチュエータ３６は揺動範囲における任意の位置で、ストッパ（図示なし）により位置が固定され、これにより吐出ヘッド１６は、上記範囲内において任意の向きとされうる。
【００１８】
また、エアアクチュエータ３６は、その回転軸３６ａがレール３７と固定部材３８によって接続されており、固定部材３８がレール３７上を動くことによって、吐出ヘッド１６とウェブ１１との間の距離を任意に設定できるものとなっている。ただし、本発明において、方向可変手段は、エアアクチュエータ３６に限定されず、遠隔操作を行うことができるその他のアクチュエータ等を用いることができる。また、方向の変更可能範囲についても上記実施形態に限定されるものではなく、吐出ヘッド１６が、ウェブ１１に液を吐出させるに最適な向きと、ウェブ１１に液が付着されない向きとの間とで、その向きを変更できるものであればよい。
【００１９】
液だまり３２の内部には、液体を帯電するための電極が配置され、この電極は、導線によって高電圧電源に接続されており、スイッチによって高電圧の印加のオンとオフを切り替えるものとしている。なお、液だまりの内壁を導電性材料として、この導電性の内壁を電圧印加電極としてもよい。
【００２０】
ウェブ１１に液滴を付着させるときには、吐出口３１ａがウェブ１１に対向するように吐出ヘッド１６を塗布位置（図１実線参照。）に固定させる。また、ウェブ１１に液滴を付着させたくないときには、液滴がウェブ１１に付着しないように吐出口３１ａの向きを変更して下向きの非塗布位置（図１二点破線参照。）に固定される。吐出ヘッド１６が、下向きとされたときには、液受け１８により液滴を受ける。なお、液受け１８の素材は導電性材料であって、これを接地することが好ましく、導電性材料であるウェブ１１とともに、接地により電位をゼロとされる。接地の代わりに、反対の極性の電圧を印加してもよい。液受け１８内の液は、液受け１８に接続された回収タンクに回収され、ここに回収された液は濃度を調製されることにより再使用が可能となる。
【００２１】
液に付加する電圧は、高圧直流でもよいが、高圧交流、または高圧矩形波電流や高圧台形波電流等の電圧変化がコントロールされた任意の波形を有するものであってもよい。この波形をコントロールすることにより、吐出する液滴の大きさと数を調節することが可能である。また、液に付加される電圧は、吐出口３１ａからウェブ１１までの間隙との関係により、吐出口３１ａから吐出される液滴の１秒間あたりの個数が所望の範囲内になるように定めることができ、通常は１ｋＶ〜３０ｋＶであり、好ましくは３ｋＶ〜２０ｋＶである。
【００２２】
本発明において用いる液は水溶液が最も好ましいが、これに限定するものではない。なお、液滴をウェブ１１に吐出させる際の、吐出ヘッド１６とウェブ１１との対向角度は、下向き、上向き、横向き等の、吐出に最適な任意の向きとする。
【００２３】
次に、上記実施形態の作用について説明する。本発明においては、吐出ヘッド１６に正または負の高電圧を印加されることで、吐出口３１ａからウェブ１１へ向かって微粒化した液滴が多数吐出し、ウェブ１１へマット化が施される。吐出した液滴は、クーロン力によってウェブ１１に向かって飛行する。なお、ワークが非導電性材料の場合には、吐出口３１ａとワークの間に、またはワークの背面に隣接した位置に接地電極を設けることにより、本実施形態と同様の効果を得ることができるものとなっている。
【００２４】
吐出ヘッド１６はエアアクチュエータ３６により位置及び向きを変えられ、吐出口３１ａの向きが必要に応じて変えられる。これにより、液滴の吐出方向を変更し規定することができるとともに、ウェブ１１との距離を設定することができる。さらに、吐出ヘッド１６は荷電されたままでの向きの変更を行うことができるようになるので、微粒化を継続させ、ウェブ１１への付着を停止している間においても、液を継続して吐出させて吐出口３１ａにおける液滴からの固形成分の析出が抑制される。したがって、ノズルつまりが防止され、再度マット化を開始して行うときにも液の吐出を最適に行うことができる。さらに、吐出ヘッド１６の向きを変えて、液の吐出方向がウェブ１１とされずに、吐出ヘッド１６が液受け１８の上方に位置されて吐出口３１ａが下向きとされたときには、液滴が液受け１８に受けられるので、液滴が不必要に周りに飛散しない。
【００２５】
ウェブの幅を変更する場合には、図３に示すように、適宜長さに分断された第１〜第ｎのヘッドブロックｂ１〜ｂｎからなる吐出ヘッド４１を用いることが好ましい。図３においては、符号Ｗ１はウェブ４２の幅を示し、符号Ｗ２はヘッドブロックｂ１〜ｂｎの各幅を示している。また、各ヘッドブロックｂ１〜ｂｎにはそれぞれ複数の吐出口（図示なし）が設けられている。図３によると、ウェブ４２の幅Ｗ１は、第３〜第ｎ−２ヘッドブロックｂ３〜ｂｎ−２に対向して搬送される幅となっており、この際には、第３〜第ｎ−２ヘッドブロックのみを塗布位置にセットし、第１，第２及び第ｎ−１，第ｎヘッドブロックｂ１，ｂ２，ｂｎ−１，ｂｎ−２は非塗布位置にセットする。このとき各ヘッドブロック毎にアクチュエータを設けることが好ましく、非塗布位置にセットされた第１，第２及び第ｎ−１，第ｎヘッドブロックｂ１，ｂ２，ｂｎ−１，ｂｎ−２は電圧を印加されて液が吐出されたまま液受け１８（図１参照。）に受けられることが好ましい。これにより、ウェブ４２の幅Ｗ１が変更されても、吐出ヘッド４１の先端において固形成分が析出することが抑制され、ノズルつまりを防止することが可能となる。
【００２６】
【実施例】
吐出ヘッド１６を、以下の方法で作製した。なお、ノズル３１は、その吐出口３１ａの断面が内径１００μｍの半円形であって、長さが２ｍｍであり、吐出ヘッド１６にはこのノズル３１を３１個、２ｍｍ間隔で縦に１列に、かつ流路が平行になるように設けた。吐出ヘッド１６としては、縦に複数配列して設けられるノズル３１を形成する断面を接合面とする２つのヘッド部材を含んで構成されるものを用いた。一方のヘッド部材は、接合面を平面とした。他方のヘッド部材は、平面とされた接合面に、液だまりとなる凹部が形成されており、凹部の一辺は吐出ヘッドの先端部からの距離が２ｍｍとした。さらに、この凹部と吐出ヘッド１６の先端部との間の平面部には、液の流路となる溝部を形成した。この溝部は、内径１００μｍの半円である断面形状をもって凹部から吐出ヘッド１６の先端部にかけて形成されている。この溝部は、互いが平行となるように３１個形成されている。また、吐出ヘッド１６の背面から液だまり３２にかけては、液を液だまり１８へ供給する供給口と供給路とが設けられている。これら２つのヘッド部材をネジ等により接合することにより、液の供給口と、液だまり１８と、３１個の平行液流路であるノズル３１とを有する吐出ヘッド１６を作製した。なお、ウェブ１１に対向する吐出口３１ａの周辺にはシリコーンオイルを塗布し、この部分を疎水性とした。
【００２７】
ウェブ１１と吐出口３１ａとの距離は２０ｍｍに設定し、ウェブ１１の搬送速度は１０ｍ／分とした。液は、メチルメタクリレートとエチルアクリレートとアクリル酸ソーダの重量比率が、仕込み比率で６８：２０：１２の共重合体ポリマーの２５％水溶液であって、これを１００ｃｃ液だまり３２に供給し、高電圧を付加した。１分間の連続微粒化によるウェブ１１への液の吐出と、微粒化を連続させたまま吐出ヘッド１６の向きを下向きとしマット化を一時停止させることとを数回繰り返し行った。マット化の一時停止時間を１分〜６分の１分きざみごとに設定して、これらを実施例１〜６とする。
【００２８】
【比較例】
マット化の一時停止の間、微粒化を停止し、吐出ヘッドの向きを変更しなかったほかは前記実施例と同様に実施した。
【００２９】
上記の実施例１〜６及び比較例１〜６について、微粒化状態を目視にて判断し、また、ノズルつまりを確認した。これらの結果は表１に示す。表１において、微粒化状態については、良好のものを○とし、液滴が不均一でかつ液滴数が少ないもの△とし、液滴がないものを×とする。また、ノズルつまり評価においては、良好のものを○とし、つまりをおこしたものを×とする。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
実施例１〜６及び比較例１〜６の結果、実施例１〜６においては微粒化状態も非常に良好であり、また、ノズルつまりもなく本発明の効果が確認された。また、比較例１〜６により、マット化を一時停止する間、吐出ヘッドの向きを変えず、また微粒化を停止した場合には、その一時停止時間が短いと微粒化状態は良好でありノズルつまりも発生しないが、その状態での停止時間が長くなるほど、微粒化状態が悪化し、ノズルつまりが起こりやすいことがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の静電塗布装置により、電圧印加及び液の吐出を連続して行い、一時的に塗布を停止する場合でも良好な静電塗布を再開始して実施することができ、ノズルつまりを防止することができる。さらに、幅が異なるウェブに塗布する場合であっても、その幅に応じて良好な塗布を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した静電塗布装置の概略図である。
【図２】吐出ヘッドの概略断面図である。
【図３】吐出ヘッドの概略平面図である。
【符号の説明】
１０    静電塗布装置
１１    ウェブ
１６    吐出ヘッド
３１    ノズル
３１ａ  吐出口
３６    エアアクチュレータ
４１    吐出ヘッド
４２    ウェブ
【図１】
2004243182.tif 000004
【図２】
2004243182.tif 000005
【図３】
2004243182.tif 000006