特開 2022-144412 インクジェット塗布装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022144412

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】インクジェット塗布装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20220926BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20220926BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B05C11/10

B41J2/175 501

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021045409

(22)【出願日】2021-03-19

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】藤原 久嘉

【テーマコード（参考）】

2C056

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

2C056EC16

2C056EC32

2C056KB04

2C056KB10

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA35

4F042AB00

4F042BA07

4F042CB08

4F042CB10

4F042CB19

(57)【要約】

【課題】インクジェットヘッドへの塗布液の供給、又は、非供給を切り替える切替バルブに汎用のバルブを用いた場合でも、開閉動作に伴うメニスカス破壊を生じるのを抑えることができるインクジェット塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布液を吐出させるインクジェットヘッドを有するインクジェット塗布装置であって、インクジェットヘッドに供給すべき塗布液が送液される供給ラインと、前記供給ラインに設けられ、インクジェットヘッドへの塗布液の供給状態を切り替える切替バルブとを備えており、前記供給ラインには、前記切替バルブと前記インクジェットヘッドとの間に、前記供給ラインの圧力変動を抑制する圧力変動抑制部が設けられているように構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗布液を吐出させるインクジェットヘッドを有するインクジェット塗布装置であって、
インクジェットヘッドに供給すべき塗布液が送液される供給ラインと、
前記供給ラインに設けられ、インクジェットヘッドへの塗布液の供給状態を切り替える切替バルブと、
を備え、
前記供給ラインには、前記切替バルブと前記インクジェットヘッドとの間に、前記供給ラインの圧力変動を抑制する圧力変動抑制部が設けられていることを特徴とするインクジェット塗布装置。

【請求項2】

前記圧力変動抑制部は、前記供給ラインの流路の一部が狭小化されていることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット塗布装置。

【請求項3】

前記圧力変動抑制部は、前記供給ラインに前記切替バルブとは別の流路調整バルブが設けられており、前記流路調整バルブにより、供給ラインの流路の一部が狭小化されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット塗布装置。

【請求項4】

前記圧力変動抑制部は、供給ラインに接続される分岐ラインに気体が滞留するガス溜り部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット塗布装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクジェットヘッドに塗布液を供給する供給ラインに設けられたバルブを開閉する際にメニスカスが破壊されるのを抑えることができるインクジェット塗布装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ガラスやフィルム等の基材上にインクジェット塗布装置により塗布液を液滴状に吐出し、線分、矩形状等、様々な形状の塗布膜パターン（膜パターンともいう）が形成されている。インクジェット塗布装置は、図４（ａ）に示すように、塗布液が貯留される塗布液タンク１００と、インクを吐出する複数のノズル１０３を備えたインクジェットヘッド１０１と、塗布液タンク１００から供給された塗布液を一時的に保留しつつ、ノズル１０３内の圧力を調整するサブタンク１０２とを備えており、ノズル１０３内がピエゾ駆動等で瞬間的に加圧されることによりノズル１０３から液滴状の塗布液が吐出されるようになっている。すなわち、ノズル１０３内は、通常、サブタンク１０２により負圧に調節されており、ノズル１０３内の圧力と、ノズル１０３内の塗布液の重量とのバランスによりノズル１０３先端部分ではメニスカス１０４が形成されている。塗布液の吐出時には、ピエゾ駆動によりメニスカス１０４が破壊され、液滴状の塗布液が吐出される。

【0003】

また、インクジェットヘッド１０１と塗布液タンク１００は、供給ライン１０５によって接続されている。そして、供給ライン１０５には、切替バルブ１０６が設けられており、インクジェットヘッド１０１に対する塗布液の供給状態、又は、非供給状態を切り替えることができるようになっている。具体的には、通常の塗布動作時には切替バルブ１０６が開状態になっており、ブリード終了時、長期保存等で電源オフする際には、切替バルブ１０６を閉状態にすることにより、ノズル１０３からの塗布液漏れを防止できるようになっている。

【0004】

ところが、切替バルブ１０６の開閉動作を行うと、圧力変動が生じることにより、メニスカス１０４が破壊される場合がある。メニスカス１０４が破壊されると、基材上の不適切な位置に液滴が落下したり（図４（ｂ）参照）、ノズル１０３からエアを吸い込んでしまい（図４（ｃ）参照）、ノズル１０３内に気泡が存在することによりメニスカス１０４が形成されない場合がある。そのため、切替バルブ１０６に開閉動作の速度を制御するスピードコントローラ１０７が設けられており、切替バルブ１０６の開閉速度を緩やかになるように調整することによってメニスカス１０４が破壊されないように調整されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２－１５３１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、上記インクジェット塗布装置では、切替バルブ１０６がスピードコントローラ１０７で調節可能な特殊仕様であるため、一般的なバルブと比較して、コストが高く、納期も長期化するという問題があった。また、切替バルブ１０６を制御するスピードコントローラ１０７も、切替バルブ１０６の開閉速度の調整が必要になるため、インクジェット塗布装置のコスト、納期に影響を与えてしまうという問題があった。

【0007】

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッドへの塗布液の供給、又は、非供給を切り替える切替バルブに汎用のバルブを用いた場合でも、開閉動作に伴うメニスカス破壊を生じるのを抑えることができるインクジェット塗布装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本発明のインクジェット塗布装置は、塗布液を吐出させるインクジェットヘッドを有するインクジェット塗布装置であって、インクジェットヘッドに供給すべき塗布液が送液される供給ラインと、前記供給ラインに設けられ、インクジェットヘッドへの塗布液の供給状態を切り替える切替バルブと、を備え、前記供給ラインには、前記切替バルブと前記インクジェットヘッドとの間に、前記供給ラインの圧力変動を抑制する圧力変動抑制部が設けられていることを特徴としている。

【0009】

上記インクジェット塗布装置によれば、供給ラインにおいて、切替バルブとインクジェットヘッドとの間に、圧力変動抑制部が設けられているため、切替バルブの開閉動作により圧力変動が生じた場合でも圧力変動抑制部により圧力変動の影響が伝達するのを抑えることができる。したがって、切替バルブに汎用のバルブを用いた場合でも、切替バルブの開閉動作によりメニスカスが破壊されるのを抑えることができる。

【0010】

また、前記圧力変動抑制部は、前記供給ラインの流路の一部が狭小化されていることにより形成されている構成にしてもよい。

【0011】

この構成によれば、供給ラインの流路の一部が狭小化されると圧力損失の影響により、切替バルブの開閉動作による圧力変動の影響が抑制された状態でインクジェットヘッドに伝達される。すなわち、供給ラインの流路がメニスカス破壊を生じない程度に狭小化されることにより、切替バルブの開閉動作によってメニスカス破壊が発生するのを抑えることができる。

【0012】

また、前記圧力変動抑制部は、前記供給ラインに前記切替バルブとは別の流路調整バルブが設けられており、前記流路調整バルブにより、供給ラインの流路の一部が狭小化されている構成にしてもよい。

【0013】

この構成によれば、流路調整バルブにより供給ラインの一部を適切なタイミングで狭小化することができる。したがって、切替バルブの開閉動作時に合わせて狭小化することによってメニスカス破壊が発生するのを抑えることができる。

【0014】

また、前記圧力変動抑制部は、供給ラインに接続される分岐ラインに気体が滞留するガス溜り部が形成されている構成にしてもよい。

【0015】

この構成によれば、切替バルブの開閉動作により圧力変動が生じた場合でも、供給ラインの分岐ラインに設けられたガス溜まり部のガスがダンパーとなることにより、圧力変動によりメニスカスが破壊されるのを抑えることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、インクジェットヘッドへの塗布液の供給、又は、非供給を切り替える切替バルブに汎用のバルブを用いた場合でも、開閉動作に伴うメニスカス破壊を生じるのを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明のインクジェット塗布装置の一実施形態における流路を示す概略図である。

【図2】上記インクジェット塗布装置の圧力変動抑制部を示す図である。

【図3】他の実施形態における圧力変動抑制部を示す図であり、（ａ）は流路調整バルブを使用した図であり、（ｂ）は、ガス溜り部を示す図である。

【図4】従来のインクジェット塗布装置を示す図であり、（ａ）は流路を示す概略図とノズル部分の拡大図、（ｂ）はノズルから液滴が漏れた状態を示す図、（ｃ）はノズルに気泡が混入した状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明のインクジェット塗布装置に係る実施の形態について図面を用いて説明する。

【0019】

図１は、インクジェット塗布装置の一実施形態における流路を示す構成図である。

【0020】

インクジェット塗布装置は、図１に示すように、塗布液を貯留する塗布液タンク１と、塗布液中の気泡を除去する気泡除去タンク２と、基材に対して液滴を吐出するインクジェットヘッド４と、インクジェットヘッド４の圧力を調節するサブタンク５とを備えており、これらが供給ライン６（チューブ等の配管部材）で連結されている。そして、塗布液タンク１の塗布液は、塗布液タンク１が加圧されることにより供給ライン６を通じて気泡除去タンク２、及び、サブタンク５の順に送液され、インクジェットヘッド４から液滴状の塗布液が吐出されるようになっている。

【0021】

なお、本実施形態の供給ライン６は、樹脂製のチューブを用いているが、金属製の配管でもよく、流路を形成するものであれば、特に限定しない。

【0022】

塗布液タンク１は、インクジェットヘッド４から基材に吐出するための塗布液を貯留するためのものである。塗布液タンク１には、生産に必要となる量の塗布液が貯留されており、供給ライン６を通じてインクジェットヘッド４に塗布液が送液される。すなわち、塗布液タンク１は、サブタンク５を介して供給ライン６によって連結されており、塗布液タンク１が加圧されることにより供給ライン６を通じてサブタンク５に塗布液が送液されるようになっている。

【0023】

気泡除去タンク２は、塗布液内の気泡を除去するためのものである。この気泡除去タンク２は、塗布液内の異物を除去する異物除去部である。具体的には、気泡除去タンク２は、収容容器として形成されており、上方が大気開放されている。底面部２１は、供給ライン６が接続されており、塗布液タンク１から送液された塗布液は供給ライン６を通じて気泡除去タンク２に収容されるようになっている。そして、気泡除去タンク２に塗布液が収容されると、塗布液内に存在している気泡が、時間の経過とともに気泡が比重により上昇する。すなわち、収容された塗布液は、上方部分に気泡が集まり、下方部分に気泡のない状態が形成される。一方、底面部２１には、フィルタユニット３に接続される供給ライン６が接続されている。したがって、この供給ライン６を通じて気泡除去タンク２から塗布液が送液されることにより、下方部分の塗布液が送液されることにより、気泡及び異物が除去された塗布液がサブタンク５に送液される。

【0024】

サブタンク５は、インクジェットヘッド４に供給される塗布液の圧力を調節するためのものである。本実施形態では、サブタンク５に所定量の塗布液が貯留されており、サブタンク５内の圧力が調節されることによりインクジェットヘッド４の塗布液の圧力が調節される。このサブタンク５により、ノズルの先端にメニスカスが形成された状態でノズル内に塗布液を保持することができるようになっている。

【0025】

インクジェットヘッド４は、塗布液を液滴状に吐出し、基材上に塗布膜を形成するためのものである。インクジェットヘッド４は、複数のノズルを有するヘッドモジュールを備えており、この複数のノズルから液滴状の塗布液が吐出される。すなわち、ヘッドモジュールは、インクが収容できるように形成されており、ヘッドモジュールは、供給ライン６を通じてサブタンク５と連結されている。そして、サブタンク５により塗布液の圧力が大気圧以下に調節されることにより、ヘッドモジュール内の塗布液が吸引力を受け、ノズル内に塗布液が保持される。すなわち、ヘッドモジュール内の塗布液は、ノズルの先端部分にメニスカスが形成された状態で保持される。この状態でヘッドモジュールに駆動電圧が印加されると、ヘッドモジュール内が一瞬収縮することによりメニスカスが破壊され、ノズルから液滴状の塗布液が吐出されるようになっている。

【0026】

また、インクジェット塗布装置には、廃液トレイ７が設けられている。廃液トレイ７は、インクジェットヘッド４から吐出された塗布液を一時的に受けるためのものである。具体的には、インクジェットヘッド４が廃液トレイ７上に停止し、基材に塗布する塗布動作を一時的に停止する際、一定量の塗布液を捨て打ちするフラッシング処理、また、一定期間塗布動作が行われなかった場合の復帰処理としてブリード処理が行われる。また、インクジェット塗布装置を一定期間使用しない場合には、インクジェットヘッド４を廃液トレイ７上で停止させた状態で長期保存が行われる。

【0027】

また、供給ライン６には、切替バルブ３が設けられている。この切替バルブ３は、インクジェットヘッド４に対する塗布液の供給状態を切り替えるためのものである。この切替バルブ３は、開閉動作が行える汎用性のあるバルブが使用されており、開状態では、供給ライン６が挿通状態になり、サブタンク５からインクジェットヘッド４に塗布液を供給することができる。また、切替バルブ３を閉状態にすることにより、供給ライン６が閉塞され、サブタンク５からインクジェットヘッド４に塗布液を送液することを停止することができる。すなわち、通常の塗布動作の際、切替バルブ３は開状態にされているが、サブタンク５を加圧することによるブリード処理の終了時、切替バルブ３を閉状態にすることにより塗布液の供給が停止される。また、長期保存等で電源をオフにする際、切替バルブ３を閉状態にすることにより、インクジェットヘッド４への塗布液の供給を停止させ、ノズルからの塗布液漏れを防止することができる。

【0028】

また、供給ライン６には、圧力変動抑制部８が設けられている。この圧力変動抑制部８は、切替バルブ３の開閉動作に伴う圧力変動の影響がインクジェットヘッド４に伝達するのを抑えるためのものである。すなわち、開閉動作に伴う圧力変動の影響がノズル内のメニスカスに作用すると、メニスカスが破壊され、基材上に液滴が落下したり、また、ノズルからエアが吸い込まれることにより、ノズル内に気泡が混入し正常にメニスカスが形成されないという問題が発生する。圧力変動抑制部８は、これらの問題を抑えるためのものである。

【0029】

本実施形態では、圧力変動抑制部８は、供給ライン６の流路の一部が狭小化されることによって形成されている。具体的には、図２に示すように、供給ライン６において、切替バルブ３の下流側（ノズル側）に、他の供給ライン６の流路径よりも小径に形成された括れ部８１が形成されている。この括れ部８１が形成されていることにより、圧力損失の影響によりノズル側に伝達される圧力変動の影響が抑えられる。すなわち、切替バルブ３を開閉動作させると、圧力変動の衝撃波が発生し伝達されるが、括れ部８１の圧力損失の影響により、括れ部８１を超えてノズル側に伝達される圧力が緩和される。これにより、ノズル内に形成されたメニスカスに伝達される圧力変動の衝撃波が小さくなるため、切替バルブ３の開閉動作によるメニスカスの破壊を抑えることができる。これにより、切替バルブ３に容易に入手できる汎用性のあるバルブを用いた場合でも、切替バルブ３の開閉動作によりメニスカスが破壊されるのを抑えることができる。

【0030】

このように、上記実施形態におけるインクジェット塗布装置によれば、供給ライン６の流路の一部が狭小化されメニスカス破壊を生じない程度に狭小化されることにより、切替バルブ３の開閉動作によってメニスカス破壊が発生するのを抑えることができる。

【0031】

また、上記実施形態では、供給ライン６の流路自体を物理的に狭小化する例について説明したが、バルブを用いることにより流路の狭小化を行うものであってもよい。具体的には、図３（ａ）に示すように、切替バルブ３とは別に流路を調整する流路調整バルブ８２を設け、この流路調整バルブ８２により流路の開口状態を調節するものであってもよい。流路調整バルブ８２は、グローブ弁、ボール弁、ゲート弁等、バルブの開閉状態により流量を調節できるバルブであれば、特に限定されることなく使用することができる。この流路調整バルブ８２を使用することにより、切替バルブ３の開閉動作によりメニスカス破壊が生じる虞のあるタイミングのみ、圧力損失が生じる開度に調節し、圧力損失の影響が不要な場合は、全開することにより狭小化による圧力損失の影響を皆無にすることができる。すなわち、圧力損失の影響をノズルに及ぶのを抑えつつ、メニスカスが破壊されるのを抑えることができる。

【0032】

また、上記実施形態では、供給ライン６の流路を狭小化する例について説明したが、供給ライン６にガス溜り部８３が形成されることにより、メニスカスが破壊されるのを抑えるものであってもよい。具体的には、図３（ｂ）に示すように、供給ライン６に接続される分岐ライン６１が設けられ、この分岐ライン６１にガスが滞留するガス溜り部８３が形成されている。そして、分岐ライン６１には、逆止弁６２が設けられており、供給ライン６側が低圧になった場合に、ガス溜り部８３のガスが供給ライン６に侵入することを抑えるように形成されている。これにより、ガス溜り部８３がダンパーの役割を果たすことにより圧力変動を抑えてメニスカスが破壊されるのを抑えることができる。すなわち、切替バルブ３の開閉動作により圧力変動の衝撃波が伝達されると、逆止弁６２が開いてガス溜り部８３のガスが圧縮され、ガス溜り部８３がダンパーとなり、圧力変動の衝撃波が抑えられる。そして、ノズル内のメニスカスに伝達される圧力変動が緩和されることにより、メニスカスの破壊が抑えられる。また、圧力変動が収まると、逆止弁６２が閉じることにより、ガス溜り部８３のガスが供給ライン６側に侵入することを抑えることができる。

【符号の説明】

【0033】

１ 塗布液タンク
４ インクジェットヘッド
５ サブタンク
６ 供給ライン
８ 圧力変動抑制部
８１ 括れ部
８２ 流路調整バルブ
８３ ガス溜り部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】