【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出ヘッド、塗布装置、および塗布方法に関し、具体的には、吐出液を滴状に吐出して塗布する塗布装置において、前記吐出液の液滴が肥大することがなく、微細で均一な液滴を容易に形成できる吐出ヘッド、前記吐出ヘッドを備える塗布装置、および前記吐出ヘッドを用いた塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェットにより印刷画像を形成するインクジェットプリンタが、コンピュータ用プリンタとして広く使用されている。
【０００３】
前記インクジェットプリンタは、通常、インクを滴状に吐出する多数のノズルと、前記ノズルのそれぞれについて設けられ、前記インクを貯留するインク室とを有するインクジェットヘッドを備える。前記インク室のそれぞれには、前記インクを前記ノズルから吐出する圧力を発生させる圧力発生部材と、前記圧力発生部材を駆動する圧電素子とが設けられている。
【０００４】
前記インクジェットプリンタは、インク滴の粒度分布が比較的単分散に近いので、インクの代りにマット化液を滴状に吐出させてＰＳ版に付着させれば、均一な大きさのマットが形成されたマット化面が得られると考えられる。
【０００５】
しかしながら、ＰＳ版のマット化に前記インクジェットプリンタを使用しようとすると、前記インクジェットの幅を前記ＰＳ版の幅と同程度にするとともに、前記ノズルから吐出されるインキにより形成される点が互いに重なり合わないように、前記インクジェットヘッドにおけるノズルの間隔を数１００μｍ程度に設定する必要がある。したがって、ＰＳ版の幅が１ｍであり、前記ノズルの間隔が５００μｍであるとすると、前記インクジェットにおけるノズルの数は２０００個にもなる。インクジェットプリンタにおいては、前記ノズルのそれぞれに前記圧力発生部材と前記圧電素子とを設ける必要があるから、前記圧力発生部材および前記圧電素子の何れもそれぞれ２０００個づつ設ける必要がある。
【０００６】
したがって、インクジェットヘッドの構成部材数が多くなり、製造コストが急増する。また、インクの吐出制御が複雑になる点でも実際的ではない。
【０００７】
さらに、ＰＳ版のマット化に使用されるマット化液は、インクジェットプリンタ用のインクに比較して粘度が高いので、前記インクジェットヘッドにおいては吐出が困難になることが考えられる。
【０００８】
ＰＳ版のマット化に好適に使用できる静電塗布装置として、たとえば、
「吐出液を内部に収容する吐出液溜りと、前記吐出液溜りに収容された吐出液を吐出する管状のノズルと、前記吐出液が塗布される被塗布物に対して正または負の電圧を前記吐出液に印加し、前記吐出液を、前記ノズルから前記被塗布物に向かって滴状に吐出させる電圧印加手段とを備えてなり、前記ノズルの先端部における外形寸法が内径の３．５倍以下であることを特徴とする静電塗布装置」が提案された（特願２００２−２７７１２号出願明細書の［請求項１］）。
【０００９】
また、「被吐出物質を導入するための導入部と、直線状に所定の間隔で配列する複数の吐出孔を形成した吐出部と、前記導入部より導入した前記被吐出物質を一時貯留し前記吐出部に導く通路となるマニホールドと、前記吐出部に対して電気的に絶縁しかつ前記マニホールドの内部に配置した電極（電圧側電極）と、すくなくとも前記吐出部を外部の磁界から遮蔽する遮蔽手段とを有することを特徴とする電界吐出ヘッド。」（特開２００１−１３７７５７号公報。）が提案された。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の静電塗布装置は、インクジェットに比較してはるかに構造が簡略であり、しかも、前記吐出液を微細な液滴として塗布できるものの、ノズルの形成が煩雑であると考えられる。
【００１１】
また、後者のの電界吐出ヘッドにおいては、前記吐出孔から吐出された液滴が前記吐出孔の外側に濡れ広がり、互いに付着して肥大化する故に、所定の径の液滴が形成できない可能性がある。また、前記吐出部の先端が導電性の部材から形成されている場合、液滴に電化が集中し難いので、静電微粒化現象が発生しにくく、前記液滴を効率的に帯電させることができないという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであって、吐出ノズルが容易に作製でき、しかも吐出ノズルから吐出された液滴の肥大化も効果的に防止できる吐出ヘッド、前記吐出ヘッドを有する塗布装置、および前記吐出ヘッドを用いた塗布方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、吐出液を収容する吐出液溜りと、前記吐出液溜りの壁面に形成され、前記吐出液溜りに収容されてなる吐出液を吐出する吐出ノズルと、前記吐出液溜り内の吐出液に正または負の電圧を印加して前記吐出孔から滴状に吐出させ、帯電滴を形成させる電圧印加手段とを備えてなり、前記吐出ノズルにおける吐出側の開口部周辺において、前記吐出液の液滴接触角が９０°以上であることを特徴とする吐出ヘッドに関する。
【００１４】
前記吐出ヘッドにおいては、前記吐出液溜り内の吐出液に、前記電圧印加手段によって正または負の電圧をに印加すると、前記吐出液は、前記吐出ノズルの吐出側開口部から滴状に飛び出すとともに帯電し、帯電滴を形成する。そして、このようにして形成された帯電滴が一定間隔で放出される。前記帯電滴は、クーロン力により、各種被塗布物に向かって飛行して付着する。
【００１５】
前記吐出ヘッドにおいては、前記吐出ノズルは、たとえば板状の部材に貫通孔である吐出孔を穿設することにより形成できるから作製が容易である。
【００１６】
また、前記吐出ノズルにおける吐出側の開口部周辺は、前記吐出液の液滴接触角が９０°以上であるから、前記吐出液に対して疎である。以下、前記吐出液に対して疎であることを「疎液性である」ということがある。言い換えれば、前記吐出ノズルにおいては、吐出側開口部が形成された開口面における前記開口部の周辺が疎液性に形成されている。したがって、前記開口部から吐出された吐出液が周辺に向かって濡れ広がることがないから、液滴の肥大化が防止でき、均一な径の液滴が形成できる。
【００１７】
前記吐出ヘッドをＰＳ版などの印刷用原版や、感光性フィルム、磁性記録材料のマット化に使用すれば、均一にマット化された印刷用原版や感光性フィルム、磁性記録材料が得られる。また、前記吐出ヘッドは、艶消し塗装や、粉体およびマイクロカプセルの製造にも好ましく使用できる。粉体およびマイクロカプセルの製造に使用した場合には、粒径の均一な粉体やマイクロカプセルが得られる。
【００１８】
前記吐出ヘッドによって前記吐出液を付着させる被塗布物としては、ＰＳ版などの印刷用原版、感光性フィルム、磁性記録材料など、前記吐出液の滴を付着させてマット化する物品である被マット化物品、および前記艶消し塗装において塗料が塗布される被塗装物品などが挙げられる。
【００１９】
前記吐出ヘッドにおいては、吐出液としては、粘度１Ｐａ〜１，０００ｍＰａまたはそれ以上の範囲の粘度を有する液体が使用できる。前記吐出液としては、具体的には、前記マット化液のほか、エマルジョン系塗料や溶剤系塗料、ハイソリッド型塗料などの各種塗料、および前記粉体やマイクロカプセルの原液などが挙げられる。
【００２０】
前記吐出ノズルは、前記吐出液溜りと一体に形成してもよく、別の部材として形成し、前記吐出液溜りに組み合わせてもよい。
【００２１】
前記吐出ノズルとしては、長尺板状の部材に、吐出孔を、長手方向に沿って一定間隔で一列または２列以上に穿設したもの、および円盤状の部材の全面に吐出孔を多数穿設したものなどが挙げられる。
【００２２】
前記吐出ノズルにおいては、前述のように吐出側の開口部周辺が疎液性に形成されていればよいが、前記吐出側の開口部周辺のみならず、開口面全体が疎液性であることが好ましい。ここで、吐出側の開口部周辺は、前記吐出液が吐出される側の開口部の縁部および前記縁部に隣接する区域を指す。
【００２３】
前記吐出液が前記エマルジョン型塗料や前記マット化液のように水性である場合には、前記吐出ノズルは、疎水性材料から形成することが好ましいが、大部分を各種金属のような導電性材料やセラミックスのような親水性材料で形成し、前記開口面の全体、または前記吐出孔の開口およびその周辺の部分を前記疎水性材料で形成または被覆してもよい。ここで、疎水性材料は、前記水性の吐出液の液滴接触角が９０°以上である材料であり、言い換えれば撥水性材料でもある。前記撥水性材料としては、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体樹脂、ポリビニリデンフルオライド樹脂、ポリビニルフルオライド樹脂などの弗素樹脂、ならびに超高分子量ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。
【００２４】
吐出側の開口部の内径は、１０〜１００μｍの範囲が好ましく、特に、２０〜７０μｍの範囲が好ましいが、吐出液の種類や帯電滴の所要粒径によっては、吐出孔の内径は１０μｍより小さくても、１００μｍより大きくてもよい。
【００２５】
また、前記開口部の間隔は、被塗布物に、前記吐出液を点状に付着させるか、それとも全面に一様に付着させるかに応じて決定できる。たとえば、ＰＳ版のマット化のように、前記吐出液を点状に付着させる場合には、前記被塗布物の表面において、前記吐出液の帯電滴が互いに重なり合わず、したがって合一することがないように、前記開口部の最小間隔は５０μｍ程度が好ましい。但し、前記開口部から吐出される帯電滴の粒径が小さな場合には、前記吐出孔の間隔は５０μｍ未満であってもよい。
【００２６】
また、前記吐出ノズルの先端と前記被塗布物との間隔は、後述する電圧印加手段によって印加される電圧の大きさとの関係で、前記吐出ノズルから吐出される前記帯電滴の単位時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るが、１ｍｍ〜５００ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００２７】
前記吐出ノズルの方向は、下向きであってもよく、また、上向きまたは横向きであってもよい。
【００２８】
前記吐出ノズルの大部分および前記吐出液溜りが導電性材料から形成されているときは、前記電圧印加手段としては、前記吐出液溜りおよび前記吐出ノズルの少なくとも一方に接続される電圧発生装置を使用できる。前記電圧発生装置としては、各種の高圧直流発生回路、高圧交流発生回路、高圧矩形波電流発生回路、高圧台形波発生回路などが使用できる。
【００２９】
前記吐出液溜りおよび前記ノズルが前記撥水性材料のような絶縁性材料から形成されているときは、前記電圧印加手段としては、前記吐出液溜り内部に設けられた電圧印加電極と前記電圧印加電極に電圧を印加する電圧発生装置とからなる電圧発生装置を使用できる。前記電圧印加電極としては、板状、格子状、線状、螺旋状、および棒状など、各種の形状を有する電極が挙げられる。前記電圧印加電極は、各種金属材料および炭素材料から形成できる。電圧発生装置については、前述の通りである。
【００３０】
また、前記吐出液溜りの内壁面を金属鍍金するなどして導電性材料で内張りし、前記導電性の内張りを前記電圧印加電極として使用してもよい。さらに、吐出側開口部の内面に金属鍍金を施し、前記金属鍍金層にも電圧を印加すれば、前記電圧印加手段によって形成される電界が、前記吐出孔の開口部にさらに集中するから、より帯電電圧の高い帯電滴が安定的に形成される。
【００３１】
前記電圧印加手段において印加される電圧の大きさは、前記吐出ノズルの先端から被塗布物までの距離と、吐出液の粘度と、前記被塗布物１ｍ２当り何個の帯電滴を付着させるかという帯電滴の所望密度とに基づいて定めることができるが、通常は１〜３０ｋＶの範囲であり、好ましくは３〜２０ｋＶの範囲である。
【００３２】
前記電圧印加手段においては直流を印加してもよいが、前記吐出液の粘度が特に高い場合には、交流を印加すれば前記吐出液を効率良く滴化できる。前記交流としては、正現場電流のほか、矩形波電流、台形波電流、および三角波電流などが挙げられる。
【００３３】
前記交流を印加する場合には、前記交流の波形を制御することにより、前記ノズルから吐出される帯電滴の粒径を制御できる。
【００３４】
前記電圧印加手段により電圧を印加するときは、前記被塗布物がＰＳ版などのように導体である場合には、前記被塗布物に反対の極性の電圧を印加してもよく、また、前記被塗布物を接地してもよい。また、被塗布物が感光材料などのように非導電性のシート材であるときは、前記被塗布物と前記ノズルとの間、または前記被塗布物における前記吐出液が付着する側とは反対側の面に隣接した位置に接地電極を設ければよい。
【００３５】
請求項２に記載の発明は、前記吐出ノズルにおける吐出側の開口部周辺が非導電性である吐出ヘッドに関する。
【００３６】
前記吐出ヘッドにおいては、前記電圧印加手段により印加された電圧によって形成された電界は、前記吐出ノズルの吐出側の開口部に特に強く集中する。したがって、前記開口部から吐出される吐出液に電荷が集中するから、静電微粒化現象を安定に生起させることができ、粒径の均一な微細液滴を一定間隔で容易に発生させることができる。
【００３７】
請求項３に記載の発明は、前記吐出ノズルが、前記吐出液を吐出する吐出孔が所定の間隔で１列または２列以上の列状に穿設されてなる吐出ヘッドに関する。
【００３８】
前記吐出ヘッドにおいては、吐出液溜りの壁面に吐出孔を穿設することにより、吐出ノズルを形成できるから、吐出ノズルの形成が極めて容易に行える。
【００３９】
前記吐出ノズルを有する吐出ヘッドにおいては、前記吐出ヘッドの幅を、ＰＳ版などの被マット化物品の幅に合わせて作製すれば、前記吐出ヘッドを固定し、前記被マット化物品を一定速度で搬送することにより、前記被マット化物品の全面に吐出液の液滴を付着させることができる。したがって、ＰＳ版のマット化などの用途に極めて好適に使用できる。
【００４０】
請求項４に記載の発明は、前記電圧印加手段によって印加される電圧が直流である吐出ヘッドに関する。
【００４１】
前記吐出ヘッドにおいては、従来使用されてきた回転型の静電霧化頭において塗布液に高電圧を印加するのに使用されてきた直流孔電圧発生装置を、殆どそのまま前記電圧印加手段として使用できるから、設備費が安価である。
【００４２】
請求項５に記載の発明は、前記電圧印加手段によって印加される電圧が交流である吐出ヘッドに関する。
【００４３】
前記吐出ヘッドは、前記請求項４に記載の塗布ヘッドに比較して更に高粘度の吐出液が使用できるという特長を有する。
【００４４】
請求項６に記載の発明は、前記電圧印加手段が前記吐出液溜りの内部に設けられた電極を備えてなる吐出ヘッドに関する。
【００４５】
前記吐出ヘッドにおいては、吐出液溜りと吐出ノズルとの材料として前述の撥水性材料が使用できるから、吐出液溜りと吐出ノズルとを特に容易に作製でき、また、両者の一体成形も容易である。また、吐出ノズルにおける開口面は撥水性に形成できるから、吐出液として水性の溶液を使用する場合に、前記吐出孔から吐出された液滴の濡れ広がりを効果的に防止できる。したがって、特に均一性の高い帯電滴を発生させることができる。
【００４６】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６に記載の吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドから吐出液を吐出して付着させる被塗布物を、前記吐出ヘッドから所定の距離だけ隔たった位置において保持または搬送する保持搬送手段とを備えてなることを特徴とする塗布装置に関する。
【００４７】
前記塗布装置は、請求項１のところで述べたのと同様の理由により、ＰＳ版や各種感光材料、および磁性記録材料のマット化に好適に使用できる。
【００４８】
前記被塗布物が連続した帯状体である場合には、保持搬送手段としては、前記被塗布物を搬送する被塗布物搬送装置を使用できる。前記被塗布物搬送装置としては、具体的には搬送ローラなどが挙げられる。
【００４９】
請求項８に記載の発明は、前記被塗布物がＰＳ版であり、前記吐出液がＰＳ版のマット化に使用されるマット化液であり、前記被塗布物保持手段がＰＳ版を一定方向に搬送するＰＳ版搬送装置である塗布装置に関する。
【００５０】
前記塗布装置によれば、ＰＳ版を均一に、しかも効率的にマット化できる。
【００５１】
請求項９に記載の発明は、吐出液を収容する吐出液溜りと、前記吐出液溜りの壁面に形成され、前記吐出液溜りに収容されてなる吐出液を吐出する吐出ノズルと、前記吐出液溜りに収容されてなる吐出液に正または負の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記吐出ノズルの吐出側の開口部周辺における前記吐出液の液滴接触角が９０°以上である吐出ヘッドを用い、前記電圧印加手段によって前記吐出液溜り内の吐出液に電圧を印加して前記吐出ノズルから滴状に吐出させるとともに帯電させて前記吐出液の帯電滴を形成し、前記帯電滴を被塗布物に付着させることを特徴とする塗布方法に関する。
【００５２】
前記塗布方法によれば、請求項１のところで述べたのと同様な理由により、ＰＳ版や各種感光材料、および磁性記録材料などのマット化に好適に使用できる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
１．実施形態１
本発明に係る吐出ヘッドの一例を図１〜図３に示す。
【００５４】
図１〜図３に示すように、実施形態１に係る吐出ヘッド１００は、内部にマット化液溜り４が形成された直方体状の本体２と、マット化液溜り４に貯留されたマット化液を吐出する吐出ノズル部６と、マット化液溜り４の内壁面に固定された板状の電極８とを備える。電極８には、後述する高圧直流電源１２に接続され、高圧の直流が印加される。マット化液溜り４、吐出ノズル部６、および電極８は、それぞれ本発明に係る吐出ヘッドにおける塗布液溜り、吐出ノズル、および電圧印加手段に相当する。
【００５５】
本体２は、マット化液溜り４を形成するとともに両端が開口した中央部２Ａと、中央部２Ａの両端開口部を覆蓋する一対の端板２Ｂとから形成されている。
【００５６】
前記中央部２Ａの一の側壁面には、三角形状の断面を有する稜状の吐出ノズル部６が、本体２の幅方向に沿って全幅に亘って突出している。ここで、本体２の幅方向は、後述するＰＳ版Ｗの搬送方向ａに対して直角な方向であり、言い換えれば、端板２Ｂに直交する方向である。吐出ノズル部６の頂部は平面状に形成され、ノズル開口面６Ｂを形成している。吐出ノズル部６には、マット化液溜り４内に貯留されたマット化液が吐出される吐出孔６Ａが一列に一定間隔で穿設され、ノズル開口面６Ｂ上に開口して本発明における吐出側の開口部を形成している。なお、吐出孔６Ａの内面を金属鍍金し、電極８と電気的に接続してもよい。
【００５７】
中央部２Ａにおける吐出ノズル部６が形成された側壁面に相対する壁面には、マット化液溜り４にマット化液を供給するマット化液供給流路１０が貫通している。
【００５８】
本体２における中央部２Ａと端板２Ｂ、および吐出ノズル部６は、前記撥水性材料、たとえば超分子量ポリエチレンや弗素樹脂により形成できる。そして、中央部２Ａと端板２Ｂとは、ボルトなどの締結手段で固定してもよいし、高周波溶着法などを用いて熱溶着して固定してもよい。また、射出成形法や焼結成形法などにより中央部２Ａと端板２Ｂとを一体に形成してもよい。さらに図４に示すように、吐出ノズル部６を予め独立した部材として形成し、中央部２Ａに取りつけてもよい。吐出ノズル部６を独立した部材として形成する場合には、中央部をアルミニウム合金やステンレス鋼のような導電性材料で形成し、吐出ノズル部６を前記撥水性材料で形成することにより、本体２Ａそのものを電極８として使用できる。
【００５９】
実施形態１に係る吐出ヘッド１００を備えるマット化装置の一例を図６に示す。前記マット化装置は、本発明に係る塗布装置の一例である。
【００６０】
図５に示すように、マット化装置２００は、マット化液を下方に向かって吐出する吐出ヘッド１００と、吐出ヘッド１００にマット化液を供給するマット化液供給装置２０と、吐出ヘッド１００の下方に位置し、吐出ヘッド１００によってマット化されるＰＳ版Ｗを搬送方向ａに沿って搬送する搬送ローラ３２、３４と、吐出ヘッド１００における電極８に高圧の直流を印加する高圧直流電源１２とを備える。
【００６１】
マット化液供給装置２０は、マット化液を貯留するマット化液タンク２２と、マット化液タンク２２と吐出ヘッド１００におけるマット化液供給流路１０とを接続するマット化液供給管路２４とを備える。マット化液供給管路２４には、マット化液タンク２２内のマット化液を吐出液溜り４に供給するマット化液供給ポンプ２６が介装されている。
【００６２】
搬送ローラ３２および搬送ローラ３４は、本発明に係る塗布装置における保持搬送手段に相当し、金属製の胴を有している。そして、搬送ローラ３２は接地されている。したがって、搬送ローラ３２によって搬送されるＰＳ版Ｗも搬送ローラ３２を介して接地される。ここで、高圧直流電源１２は、図６に示すように、負極が電極８に接続され、正極が接地されている。したがって、電極８には、ＰＳ版Ｗおよび搬送ローラ３２に対して負の直流電圧が印加される。
【００６３】
以下、吐出ヘッド１００およびマット化装置２００の作用について説明する。
【００６４】
電極８には高圧直流電源装置１２から負の高圧直流電圧が印加されているから、吐出液溜り４内の吐出液は、電極８によって負に帯電した状態にある。ここで、吐出ノズル部６は撥水性材料で形成されているから、ノズル開口面６Ｂも疎水性である。そして、マット化液としては、通常、メチルメタクリレート／エチルアクリレート／アクリル酸ソーダ共重合体のような水溶性ビニルポリマーの水溶液が使用されるから、ノズル開口面６Ｂは、前記マット化液に対して疎であり、換言すれば、図６に示すように、前記マット化液のノズル開口面６Ｂに対する接触角θは９０°以上である。
【００６５】
したがって、電極８からマット化液に印加された直流電圧によって生じる電界は、図７に示すように、ノズル開口面６Ｂにおける吐出孔６Ａの開口部に集中するから、図８において（Ａ）に示すように、マット化液は、吐出孔６Ａの開口部において、Ｔａｙｌｏｒ ｃｏｎｅと称する円錐状のメニスカスＴｃを形成する。前記メニスカルＴｃは、同図において（Ｂ）に示すように、前記電界によって吐出孔６Ａの開口部からＰＳ版Ｗに向かって細長く引き伸ばされ、同図において（Ｃ）に示すように、先端部に、負の電荷を帯びた球状の帯電滴が形成される。前記帯電滴は、次第に成長し、同図において（Ｄ）に示すように、メニスカスＴｃの先端からちぎれてＰＳ版Ｗに向かって飛行する。
【００６６】
帯電滴の直径は、電界の強度、およびメニスカスＴｃの底面の直径によって決まるるが、前述のように、マット化液は、ノズル開口面６Ｂに対して疎であるから、吐出孔６Ａの開口部に形成されたメニスカスＴｃが周辺に濡れ広がることはない。したがって、メニスカスＴｃの直径は、電界の強度のみに依存するから、実施形態１に係る塗布ヘッドによれば、電極８に印加する直流電圧が一定であれば一定の直径の帯電滴が形成できる。故に、ＰＳ版Ｗに均一なマットを形成できる。
【００６７】
【実施例】
（実施例１〜６）
図５に示す塗布装置２００を用いてＰＳ版をマット化した。吐出ヘッド１００の本体２および吐出ノズル部６は、液滴接触角θが９４°である超高分子量ポリエチレンで形成した。ノズル部６に、吐出孔６Ａとして、内径１００μｍ、長さ１ｍｍの貫通孔を１列に２ｍｍ間隔で３１個設けた。
【００６８】
塗布装置２００においては、吐出ノズル部６からＰＳ版Ｗの搬送経路である搬送面に対して直角の方向にマット化液が吐出され、また、ノズル開口面６Ｂから前記搬送面までの距離が５０ｍｍになるように吐出ヘッド１００を配設した。
【００６９】
ＰＳ版Ｗは、１０ｍ／分の速度で搬送した。
【００７０】
マット化液としては、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とを６８／２０／１２の重量比で共重合した水溶性共重合体の水溶液を用いた。前記水溶液には、塩化カリウムを０．５重量％配合した。前記水溶液における水溶性共重合体の重合比は、表１に示すとおりである。
【００７１】
結果を表１に示す
電極８に印加する直流電圧は、−１ｋＶからー９ｋＶの範囲で変化させた。前記印加電圧も表１に示す。
【００７２】
【表１】
（比較例１〜６）
塗布ヘッドとして、本体２および吐出ノズル部６を液滴接触角θが６９°であるＳＵＳ３０４から形成したものを用いた以外は、実施例１〜６と同様の塗布装置を用い、同様の条件下でＰＳ版Ｗをマット化した。結果を表１に示す。
【００７３】
前記共重合体の含有量が２５重量％のマット化液を用いた実施例１〜３においては、電極８への印加電圧が−１ｋＶのときは前記マット化液の微粒化が困難であったが、前記印加電圧がー３〜―９ｋＶのときは、均一性の高いマット化面が得られた。
【００７４】
一方、 前記共重合体の含有量が５重量％のマット化液を用いた実施例４〜６においては、電極８への印加電圧が−１〜―９ｋＶの何れの場合においても、均一性の高いマット化面が得られた。
【００７５】
これに対して、比較例１〜６においては、マット化液における共重合体の含有量が５重量％のときも２５重量％の何れの場合においても、前記マット化液の微粒化が困難であり、マット化が殆ど不可能であった。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、吐出ノズルが容易に作製でき、しかも吐出ノズルから吐出された液滴の肥大化も効果的に防止できる吐出ヘッド、前記吐出ヘッドを有する塗布装置、および前記吐出ヘッドを用いた塗布方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る吐出ヘッドの一例につき、吐出孔の穿設された方向とは直角な平面に沿って切断した断面を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す吐出ヘッドを、吐出孔の穿設された方向に沿って切断した断面を示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示す吐出ヘッドを底面から見たところを示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係る吐出ヘッドの別の例につき、吐出孔の穿設された方向とは直角な平面に沿って切断した断面を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明に係る塗布装置の一例であるＰＳ版のマット化装置につき、構成の概略を示すブロック図である。
【図６】図６は、図１に示す吐出ヘッドにおける吐出ノズル部の先端からマット化液が滴下したところを示す拡大図である。
【図７】図７は、マット化時において図１に示す吐出ヘッドにおける吐出孔の開口部に形成される電界を示す概略図である。
【図８】図８は、図１に示す吐出ヘッドにおける吐出孔の開口部においてマット化液が帯電滴として吐出されることを示すフロー図である。
【符号の説明】
２ 本体
４ マット化液溜り
６ 吐出ノズル部
６Ａ 吐出孔
６Ｂ ノズル開口面
８ 電極
１２ 高圧直流電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge head, a coating apparatus, and a coating method. Specifically, in a coating apparatus that discharges and applies a discharge liquid in a droplet shape, the liquid droplets of the discharge liquid are not enlarged and are fine. The present invention relates to a discharge head capable of easily forming uniform droplets, a coating apparatus including the discharge head, and a coating method using the discharge head.
[0002]
[Prior art]
In recent years, inkjet printers that form printed images by inkjet have been widely used as computer printers.
[0003]
The ink jet printer usually includes an ink jet head having a large number of nozzles that eject ink in droplets and an ink chamber that is provided for each of the nozzles and stores the ink. Each of the ink chambers is provided with a pressure generating member that generates a pressure for ejecting the ink from the nozzle, and a piezoelectric element that drives the pressure generating member.
[0004]
In the ink jet printer, since the particle size distribution of the ink droplets is relatively monodisperse, a mat with a uniform size is formed if the matting liquid is ejected in the form of droplets instead of ink and adhered to the PS plate. It is considered that a matted surface can be obtained.
[0005]
However, if the ink jet printer is used for matting the PS plate, the width of the ink jet is made to be about the same as the width of the PS plate, and the points formed by the ink ejected from the nozzles overlap each other. In order to avoid this, it is necessary to set the nozzle interval in the inkjet head to about several hundreds of micrometers. Therefore, assuming that the width of the PS plate is 1 m and the interval between the nozzles is 500 μm, the number of nozzles in the ink jet is 2000. In the ink jet printer, since it is necessary to provide the pressure generating member and the piezoelectric element in each of the nozzles, it is necessary to provide 2000 each of the pressure generating member and the piezoelectric element.
[0006]
Therefore, the number of constituent members of the ink jet head increases and the manufacturing cost increases rapidly. Further, it is not practical in that the ink discharge control is complicated.
[0007]
Further, since the matting liquid used for matting the PS plate has a higher viscosity than the ink for an ink jet printer, it is considered that the ink jet head is difficult to discharge.
[0008]
As an electrostatic coating apparatus that can be suitably used for matting a PS plate, for example,
“A positive or negative voltage is applied to a discharge liquid reservoir that contains the discharge liquid, a tubular nozzle that discharges the discharge liquid stored in the discharge liquid reservoir, and an object to which the discharge liquid is applied. Voltage application means for applying to the discharge liquid and discharging the discharge liquid in droplets from the nozzle toward the object to be coated. An electrostatic coating apparatus characterized in that it is less than or equal to twice "has been proposed ([Claim 1] of the specification of Japanese Patent Application No. 2002-27712).
[0009]
Further, “the introduction part for introducing the substance to be ejected, the ejection part in which a plurality of ejection holes arranged linearly at a predetermined interval are formed, and the substance to be ejected introduced from the introduction part is temporarily stored. A manifold serving as a passage leading to the discharge section, an electrode (voltage side electrode) that is electrically insulated from the discharge section and disposed inside the manifold, and shielding means that shields at least the discharge section from an external magnetic field An electric field discharge head characterized by having the following. "(Japanese Patent Laid-Open No. 2001-137757) has been proposed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former electrostatic coating apparatus has a much simpler structure than that of the ink jet, and although the discharge liquid can be applied as fine droplets, it is considered that the formation of the nozzle is complicated.
[0011]
Further, in the latter electric field discharge head, the droplets discharged from the discharge holes wet out and spread outside the discharge holes and adhere to each other to enlarge, so there is a possibility that droplets of a predetermined diameter cannot be formed. There is. In addition, when the tip of the discharge part is formed of a conductive member, since electrification is difficult to concentrate on the droplet, the electrostatic atomization phenomenon hardly occurs and the droplet can be charged efficiently. There was also a problem that it was not possible.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and can be easily manufactured as a discharge nozzle, and can effectively prevent enlargement of droplets discharged from the discharge nozzle, and the discharge head. It is an object of the present invention to provide a coating apparatus having the above and a coating method using the discharge head.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a discharge liquid reservoir that contains a discharge liquid, a discharge nozzle that is formed on a wall surface of the discharge liquid reservoir and that discharges the discharge liquid stored in the discharge liquid reservoir, and the discharge liquid A voltage applying means for applying a positive or negative voltage to the discharge liquid in the reservoir to discharge the liquid droplets from the discharge holes to form charged droplets, and around the discharge-side opening of the discharge nozzle. And a droplet contact angle of the discharge liquid is 90 ° or more.
[0014]
In the discharge head, when a positive or negative voltage is applied to the discharge liquid in the discharge liquid reservoir by the voltage application means, the discharge liquid jumps out from the discharge side opening of the discharge nozzle in a droplet shape. Charge to form charged droplets. The charged droplets formed in this way are emitted at regular intervals. The charged droplets fly and adhere to various objects to be coated by Coulomb force.
[0015]
In the discharge head, the discharge nozzle can be easily formed because it can be formed, for example, by forming a discharge hole which is a through hole in a plate-like member.
[0016]
Further, the periphery of the discharge side opening of the discharge nozzle is sparse with respect to the discharge liquid because the droplet contact angle of the discharge liquid is 90 ° or more. Hereinafter, being sparse with respect to the discharge liquid may be referred to as “liquid lyophobic”. In other words, in the discharge nozzle, the periphery of the opening on the opening surface where the discharge-side opening is formed is formed to be lyophobic. Accordingly, since the discharge liquid discharged from the opening does not spread out toward the periphery, enlargement of the liquid droplets can be prevented, and liquid droplets having a uniform diameter can be formed.
[0017]
If the discharge head is used for matting printing masters such as PS plates, photosensitive films, and magnetic recording materials, uniform printing masters, photosensitive films, and magnetic recording materials can be obtained. Further, the discharge head can be preferably used for matte coating, production of powders and microcapsules. When used in the production of powders and microcapsules, powders and microcapsules having a uniform particle diameter can be obtained.
[0018]
The object to be coated with the ejection liquid by the ejection head is an article to be matted by attaching droplets of the ejection liquid, such as a printing plate such as a PS plate, a photosensitive film, and a magnetic recording material. And articles to be coated on which the paint is applied in the matte coating.
[0019]
In the ejection head, a liquid having a viscosity in the range of 1 Pa to 1,000 mPa or more can be used as the ejection liquid. Specific examples of the discharge liquid include the matting liquid, various paints such as emulsion paints, solvent paints, and high solid paints, and stock solutions of the powders and microcapsules.
[0020]
The discharge nozzle may be formed integrally with the discharge liquid reservoir, or may be formed as a separate member and combined with the discharge liquid reservoir.
[0021]
As the discharge nozzle, a long plate-shaped member having discharge holes formed in one or more rows at regular intervals along the longitudinal direction, and a large number of discharge holes are formed on the entire surface of the disk-shaped member. The ones that have been set up.
[0022]
In the discharge nozzle, it is only necessary that the periphery of the discharge-side opening is made lyophobic as described above, but not only the periphery of the discharge-side opening but also the entire opening surface is lyophobic. Is preferred. Here, the periphery of the discharge-side opening refers to the edge of the opening on the discharge side and the area adjacent to the edge.
[0023]
When the discharge liquid is aqueous, such as the emulsion type paint or the matting liquid, the discharge nozzle is preferably formed of a hydrophobic material, but most of the conductive material such as various metals. It may be formed of a hydrophilic material such as or ceramics, and the entire opening surface or the opening of the discharge hole and its peripheral portion may be formed or covered with the hydrophobic material. Here, the hydrophobic material is a material having a droplet contact angle of the aqueous discharge liquid of 90 ° or more, in other words, a water repellent material. Specific examples of the water-repellent material include polytetrafluoroethylene resin, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer resin, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer. Examples include coal resins, polychlorotrifluoroethylene resins, chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer resins, polyvinylidene fluoride resins, fluorine resins such as polyvinyl fluoride resins, and polyolefin resins such as ultrahigh molecular weight polyethylene. .
[0024]
The inside diameter of the opening on the discharge side is preferably in the range of 10 to 100 μm, and particularly preferably in the range of 20 to 70 μm. However, depending on the type of discharge liquid and the required particle size of the charged droplet, the inner diameter of the discharge hole is smaller than 10 μm. Alternatively, it may be larger than 100 μm.
[0025]
Further, the interval between the openings can be determined depending on whether the discharge liquid is adhered to the object to be coated in the form of dots or uniformly over the entire surface. For example, when the discharge liquid is attached in the form of dots like a PS plate mat, the charged droplets of the discharge liquid do not overlap each other on the surface of the coated object, and therefore can be united. Therefore, the minimum interval between the openings is preferably about 50 μm. However, when the particle size of the charged droplets discharged from the opening is small, the interval between the discharge holes may be less than 50 μm.
[0026]
The distance between the tip of the discharge nozzle and the object to be coated is the number of the charged droplets discharged from the discharge nozzle per unit time in relation to the magnitude of the voltage applied by the voltage applying means described later. However, it is preferable to set in the range of 1 mm to 500 mm.
[0027]
The direction of the discharge nozzle may be downward, and may be upward or lateral.
[0028]
When most of the discharge nozzles and the discharge liquid reservoir are formed of a conductive material, a voltage generator connected to at least one of the discharge liquid reservoir and the discharge nozzle is used as the voltage application means. it can. As the voltage generator, various high-voltage DC generation circuits, high-voltage AC generation circuits, high-voltage rectangular wave current generation circuits, high-voltage trapezoidal wave generation circuits, and the like can be used.
[0029]
When the discharge liquid reservoir and the nozzle are formed of an insulating material such as the water repellent material, the voltage application means includes a voltage application electrode provided inside the discharge liquid reservoir and the voltage application electrode. A voltage generator composed of a voltage generator for applying a voltage to can be used. Examples of the voltage application electrode include electrodes having various shapes such as a plate shape, a lattice shape, a linear shape, a spiral shape, and a rod shape. The voltage application electrode can be formed of various metal materials and carbon materials. The voltage generator is as described above.
[0030]
Further, the inner wall surface of the discharge liquid reservoir may be lined with a conductive material such as by metal plating, and the conductive lining may be used as the voltage application electrode. Furthermore, if a metal plating is applied to the inner surface of the discharge side opening and a voltage is applied to the metal plating layer, the electric field formed by the voltage applying means is further concentrated on the opening of the discharge hole. Charged droplets having a high charging voltage are stably formed.
[0031]
The magnitude of the voltage applied by the voltage applying means is the distance from the tip of the discharge nozzle to the object to be coated, the viscosity of the discharge liquid, and the object to be coated 1 m. 2 Although it can be determined on the basis of the desired density of the charged droplets such as how many charged droplets are to be deposited per contact, it is usually in the range of 1 to 30 kV, and preferably in the range of 3 to 20 kV.
[0032]
The voltage application means may apply a direct current, but when the viscosity of the discharge liquid is particularly high, the discharge liquid can be efficiently dropped by applying an alternating current. Examples of the alternating current include a positive field current, a rectangular wave current, a trapezoidal wave current, and a triangular wave current.
[0033]
When the alternating current is applied, the particle diameter of the charged droplets discharged from the nozzle can be controlled by controlling the alternating current waveform.
[0034]
When the voltage is applied by the voltage applying means, if the object to be coated is a conductor such as a PS plate, a voltage having an opposite polarity may be applied to the object to be coated. The object to be coated may be grounded. Further, when the object to be coated is a non-conductive sheet material such as a photosensitive material, it is opposite to the area between the object to be coated and the nozzle or the side to which the discharge liquid adheres in the object to be coated. A ground electrode may be provided at a position adjacent to the side surface.
[0035]
The invention according to claim 2 relates to an ejection head in which the periphery of the ejection side opening of the ejection nozzle is non-conductive.
[0036]
In the ejection head, the electric field formed by the voltage applied by the voltage application means is particularly strongly concentrated in the opening on the ejection side of the ejection nozzle. Accordingly, since charges are concentrated on the discharge liquid discharged from the opening, the electrostatic atomization phenomenon can be stably generated, and fine droplets having a uniform particle diameter can be easily generated at regular intervals. it can.
[0037]
A third aspect of the present invention relates to a discharge head in which the discharge nozzle is formed such that discharge holes for discharging the discharge liquid are formed in a single row or two or more rows at predetermined intervals.
[0038]
In the discharge head, since the discharge nozzle can be formed by forming the discharge hole in the wall surface of the discharge liquid reservoir, the discharge nozzle can be formed very easily.
[0039]
In the ejection head having the ejection nozzle, if the width of the ejection head is adjusted in accordance with the width of the article to be matted such as a PS plate, the ejection head is fixed and the article to be matted is fixed at a constant speed. By carrying it, droplets of the discharge liquid can be adhered to the entire surface of the article to be matted. Therefore, it can be used very suitably for applications such as matting PS plates.
[0040]
The invention described in claim 4 relates to an ejection head in which the voltage applied by the voltage applying means is a direct current.
[0041]
In the discharge head, a DC hole voltage generator that has been used to apply a high voltage to a coating solution in a rotary electrostatic atomizing head that has been used in the past can be used as the voltage applying means almost as it is. Therefore, the equipment cost is low.
[0042]
The invention described in claim 5 relates to an ejection head in which the voltage applied by the voltage applying means is an alternating current.
[0043]
The discharge head has a feature that a discharge liquid having a higher viscosity can be used as compared with the coating head according to claim 4.
[0044]
A sixth aspect of the present invention relates to a discharge head in which the voltage applying means includes an electrode provided inside the discharge liquid reservoir.
[0045]
In the discharge head, since the water-repellent material described above can be used as the material for the discharge liquid reservoir and the discharge nozzle, the discharge liquid reservoir and the discharge nozzle can be manufactured particularly easily, and the integral molding of both is easy. . Further, since the opening surface of the discharge nozzle can be formed with water repellency, when an aqueous solution is used as the discharge liquid, it is possible to effectively prevent wetting and spreading of the liquid droplets discharged from the discharge holes. Therefore, it is possible to generate charged droplets with particularly high uniformity.
[0046]
According to a seventh aspect of the present invention, the discharge head according to any one of the first to sixth aspects and an object to be applied to which the discharge liquid is discharged and adhered from the discharge head are separated from the discharge head by a predetermined distance. The present invention relates to a coating apparatus characterized by comprising holding and conveying means for holding or conveying.
[0047]
The coating device can be suitably used for matting PS plates, various photosensitive materials, and magnetic recording materials for the same reason as described in the first aspect.
[0048]
In the case where the object to be coated is a continuous belt-like body, the object conveying device that conveys the object to be coated can be used as the holding and conveying means. Specific examples of the article conveying apparatus include a conveying roller.
[0049]
In the invention according to claim 8, the object to be coated is a PS plate, the discharge liquid is a matting liquid used for matting the PS plate, and the object holding means holds the PS plate in a certain direction. The present invention relates to a coating apparatus that is a PS plate conveying apparatus that conveys the film to the surface.
[0050]
According to the coating apparatus, the PS plate can be matted uniformly and efficiently.
[0051]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a discharge liquid reservoir for storing a discharge liquid, a discharge nozzle that is formed on a wall surface of the discharge liquid pool and discharges the discharge liquid stored in the discharge liquid reservoir, and the discharge liquid A voltage application means for applying a positive or negative voltage to the discharge liquid contained in the reservoir, and a discharge contact angle of the discharge liquid around the discharge-side opening of the discharge nozzle is 90 ° or more. Using a head, a voltage is applied to the discharge liquid in the discharge liquid reservoir by the voltage applying means to discharge it in droplets from the discharge nozzle, and charged to form charged droplets of the discharge liquid. The present invention relates to a coating method characterized by adhering to an object to be coated.
[0052]
The coating method can be suitably used for matting PS plates, various photosensitive materials, and magnetic recording materials for the same reason as described in the first aspect.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1. Embodiment 1
An example of the ejection head according to the present invention is shown in FIGS.
[0054]
As shown in FIGS. 1 to 3, the discharge head 100 according to the first embodiment includes a rectangular parallelepiped main body 2 having a matting liquid reservoir 4 formed therein, and a matting liquid stored in the matting liquid reservoir 4. And a plate-like electrode 8 fixed to the inner wall surface of the matting liquid reservoir 4. The electrode 8 is connected to a high-voltage DC power source 12 which will be described later, and a high-voltage DC is applied. The matting liquid reservoir 4, the discharge nozzle portion 6, and the electrode 8 correspond to the coating liquid reservoir, the discharge nozzle, and the voltage application unit in the discharge head according to the present invention, respectively.
[0055]
The main body 2 is formed of a central portion 2A that forms a matting liquid reservoir 4 and both ends open, and a pair of end plates 2B that cover the both end openings of the central portion 2A.
[0056]
On one side wall surface of the central portion 2A, a ridge-shaped discharge nozzle portion 6 having a triangular cross section projects over the entire width along the width direction of the main body 2. Here, the width direction of the main body 2 is a direction perpendicular to the conveyance direction a of the PS plate W, which will be described later, in other words, a direction orthogonal to the end plate 2B. The top of the discharge nozzle portion 6 is formed in a flat shape, and forms a nozzle opening surface 6B. The discharge nozzle portion 6 is provided with discharge holes 6A through which the matting liquid stored in the matting liquid reservoir 4 is discharged at regular intervals, and is opened on the nozzle opening surface 6B to discharge in the present invention. A side opening is formed. Note that the inner surface of the discharge hole 6 </ b> A may be metal-plated and electrically connected to the electrode 8.
[0057]
A matting solution supply flow path 10 for supplying the matting solution reservoir 4 passes through a wall surface of the central portion 2A facing the side wall surface where the discharge nozzle portion 6 is formed.
[0058]
The central portion 2A, the end plate 2B, and the discharge nozzle portion 6 in the main body 2 can be formed of the water-repellent material, for example, ultra-molecular weight polyethylene or fluorine resin. The central portion 2A and the end plate 2B may be fixed by fastening means such as bolts, or may be fixed by heat welding using a high frequency welding method or the like. Further, the central portion 2A and the end plate 2B may be integrally formed by an injection molding method, a sintering molding method, or the like. Furthermore, as shown in FIG. 4, the discharge nozzle portion 6 may be formed as an independent member in advance and attached to the central portion 2A. When the discharge nozzle portion 6 is formed as an independent member, the central portion is formed of a conductive material such as an aluminum alloy or stainless steel, and the discharge nozzle portion 6 is formed of the water repellent material, whereby the main body 2A. It can be used as the electrode 8 itself.
[0059]
An example of the matting apparatus including the ejection head 100 according to Embodiment 1 is shown in FIG. The matting apparatus is an example of a coating apparatus according to the present invention.
[0060]
As shown in FIG. 5, the matting apparatus 200 includes a discharge head 100 that discharges the matting liquid downward, a matting liquid supply apparatus 20 that supplies the matting liquid to the discharge head 100, and the discharge head 100. Conveying rollers 32 and 34 that are located below and convey the PS plate W matted by the ejection head 100 along the conveyance direction a, and a high-voltage DC power source 12 that applies high-voltage direct current to the electrode 8 in the ejection head 100 Is provided.
[0061]
The matting liquid supply device 20 includes a matting liquid tank 22 that stores the matting liquid, and a matting liquid supply pipe 24 that connects the matting liquid tank 22 to the matting liquid supply flow path 10 in the discharge head 100. Is provided. The matting liquid supply pipe 24 is provided with a matting liquid supply pump 26 that supplies the matting liquid in the matting liquid tank 22 to the discharge liquid reservoir 4.
[0062]
The conveyance roller 32 and the conveyance roller 34 correspond to the holding conveyance means in the coating apparatus according to the present invention, and have a metal cylinder. The transport roller 32 is grounded. Therefore, the PS plate W conveyed by the conveyance roller 32 is also grounded via the conveyance roller 32. Here, as shown in FIG. 6, the high-voltage DC power supply 12 has a negative electrode connected to the electrode 8 and a positive electrode grounded. Therefore, a negative DC voltage is applied to the electrode 8 with respect to the PS plate W and the transport roller 32.
[0063]
Hereinafter, the operation of the ejection head 100 and the matting apparatus 200 will be described.
[0064]
Since a negative high voltage DC voltage is applied to the electrode 8 from the high voltage DC power supply device 12, the discharge liquid in the discharge liquid reservoir 4 is negatively charged by the electrode 8. Here, since the discharge nozzle portion 6 is formed of a water-repellent material, the nozzle opening surface 6B is also hydrophobic. As the matting liquid, an aqueous solution of a water-soluble vinyl polymer such as methyl methacrylate / ethyl acrylate / sodium acrylate copolymer is usually used. In other words, as shown in FIG. 6, the contact angle θ of the matting liquid with respect to the nozzle opening surface 6B is 90 ° or more.
[0065]
Accordingly, the electric field generated by the DC voltage applied from the electrode 8 to the matting liquid is concentrated at the opening of the discharge hole 6A in the nozzle opening surface 6B as shown in FIG. As described above, the matting liquid forms a conical meniscus Tc called Taylor cone at the opening of the discharge hole 6A. The meniscal Tc is elongated from the opening of the discharge hole 6A toward the PS plate W by the electric field as shown in FIG. 4B, and at the tip as shown in FIG. A spherical charged droplet having a negative charge is formed. The charged droplets grow gradually and, as shown in (D) in the figure, tear off from the tip of the meniscus Tc and fly toward the PS plate W.
[0066]
The diameter of the charged droplet is determined by the strength of the electric field and the diameter of the bottom surface of the meniscus Tc. As described above, since the matting liquid is sparse with respect to the nozzle opening surface 6B, the opening portion of the discharge hole 6A. The meniscus Tc formed on the surface does not spread around the periphery. Therefore, since the diameter of the meniscus Tc depends only on the strength of the electric field, according to the coating head according to the first embodiment, a charged droplet having a constant diameter can be formed if the DC voltage applied to the electrode 8 is constant. Therefore, a uniform mat can be formed on the PS plate W.
[0067]
【Example】
(Examples 1-6)
The PS plate was matted using the coating apparatus 200 shown in FIG. The main body 2 and the discharge nozzle portion 6 of the discharge head 100 were formed of ultra high molecular weight polyethylene having a droplet contact angle θ of 94 °. The nozzle portion 6 was provided with 31 through holes having an inner diameter of 100 μm and a length of 1 mm as discharge holes 6A in a row at intervals of 2 mm.
[0068]
In the coating apparatus 200, the matting liquid is discharged from the discharge nozzle unit 6 in a direction perpendicular to the transfer surface that is the transfer path of the PS plate W, and the distance from the nozzle opening surface 6B to the transfer surface is 50 mm. The ejection head 100 was disposed so as to be.
[0069]
The PS plate W was conveyed at a speed of 10 m / min.
[0070]
As the matting solution, an aqueous solution of a water-soluble copolymer obtained by copolymerizing methyl methacrylate, ethyl acrylate, and sodium acrylate in a weight ratio of 68/20/12 was used. The aqueous solution was mixed with 0.5% by weight of potassium chloride. The polymerization ratio of the water-soluble copolymer in the aqueous solution is as shown in Table 1.
[0071]
The results are shown in Table 1.
The DC voltage applied to the electrode 8 was changed in the range of −1 kV to −9 kV. The applied voltage is also shown in Table 1.
[0072]
[Table 1]
(Comparative Examples 1-6)
The same coating apparatus as in Examples 1 to 6 was used under the same conditions except that the main body 2 and the discharge nozzle portion 6 were formed from SUS304 having a droplet contact angle θ of 69 ° as the coating head. PS mat W was matted. The results are shown in Table 1.
[0073]
In Examples 1 to 3 using a matting solution having a copolymer content of 25% by weight, it was difficult to atomize the matting solution when the voltage applied to the electrode 8 was -1 kV. However, when the applied voltage was -3 to -9 kV, a highly uniform matted surface was obtained.
[0074]
On the other hand, in Examples 4 to 6 using a matting solution having a copolymer content of 5% by weight, the uniformity of the applied voltage to the electrode 8 is -1 to -9 kV. A high matte surface was obtained.
[0075]
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6, it is difficult to atomize the matting liquid regardless of whether the copolymer content in the matting liquid is 5% by weight or 25% by weight. And matting was almost impossible.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the discharge nozzle can be easily manufactured, and the droplets discharged from the discharge nozzle can be effectively prevented from being enlarged, the coating apparatus having the discharge head, and A coating method using the ejection head is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section cut along a plane perpendicular to a direction in which a discharge hole is formed, for an example of a discharge head according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the discharge head shown in FIG. 1 cut along the direction in which the discharge holes are formed.
FIG. 3 is a perspective view showing the ejection head shown in FIG. 1 as viewed from the bottom.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section cut along a plane perpendicular to the direction in which the discharge holes are formed, in another example of the discharge head according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a PS plate matting apparatus which is an example of a coating apparatus according to the present invention.
6 is an enlarged view showing the matting liquid dripped from the tip of the discharge nozzle portion in the discharge head shown in FIG. 1. FIG.
7 is a schematic diagram showing an electric field formed at the opening of the ejection hole in the ejection head shown in FIG. 1 during matting. FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing that the matting liquid is discharged as charged droplets at the opening of the discharge hole in the discharge head shown in FIG.
[Explanation of symbols]
2 body
4 Matting liquid reservoir
6 Discharge nozzle
6A Discharge hole
6B Nozzle opening surface
8 electrodes
12 High voltage DC power supply