特許 7319615 インク塗布ユニットおよびインク塗布装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】インク塗布ユニットおよびインク塗布装置

(51)【国際特許分類】

   B05B 5/025 20060101AFI20230726BHJP

   B05B 5/08 20060101ALI20230726BHJP

【ＦＩ】

B05B5/025 A

B05B5/08 B

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020012327

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2021115554

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-01-07

(73)【特許権者】

【識別番号】594119298

【氏名又は名称】株式会社メイコー

(73)【特許権者】

【識別番号】304023994

【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100188156

【弁理士】

【氏名又は名称】望月 義時

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】米山 詩麻夫

(72)【発明者】

【氏名】内田 誠

(72)【発明者】

【氏名】田口 千博

【審査官】河内 浩志

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５１２３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９８２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２９３５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３８５３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ５／００－５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクを噴霧する複数のノズルが所定の間隔で配置されたノズル部と、
前記インクに電界を印加するためのノズル電極部と、
前記複数のノズルのうち最も外側の一以上の前記ノズルから前記ノズル部の外側の位置に設けられた一以上のダミー電極と、
前記インクを収容する収容部と
を備え、
前記ノズル電極部は、前記収容部を向く第１面から前記第１面とは反対側の第２面に設けられている前記複数のノズルの端部へと、前記収容部に収容されている前記インクを通過させるように複数の貫通孔が形成され、前記複数のノズルのそれぞれを囲うように設けられており、
前記複数のノズルは、前記収容部に接続されており、前記ノズル電極部の前記貫通孔を貫通してそれぞれ延伸し、前記ノズル電極部から印加された電界に基づいて前記ノズル電極部とは反対側の端部から前記ノズル電極部を通過した前記インクを噴霧し、
前記複数のノズルは、絶縁材料で形成されている、
インク塗布ユニット。

【請求項2】

前記収容部は、絶縁性材料で形成されており、
前記ダミー電極は、前記ノズル電極部の前記第２面から延伸する、請求項１に記載のインク塗布ユニット。

【請求項3】

前記ノズル電極部の前記第２面よりも収容部側に、導電性の整流プレートが更に設けられている、請求項２に記載のインク塗布ユニット。

【請求項4】

前記整流プレートは、前記ノズル電極部の周囲に設けられており、前記ノズル電極部に印加する電圧と同一極性で、前記ノズル電極部に印加する電圧よりも絶対値が大きい電圧が印加される、請求項３に記載のインク塗布ユニット。

【請求項5】

前記複数のノズルは、少なくとも１つの方向において等間隔に配列されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項6】

前記複数のノズルは、異なる３つの方向において同一の間隔で配列されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項7】

前記ダミー電極は、前記ノズル電極部において複数設けられおり、前記複数のノズルの配列方向のうち少なくとも１つの方向に対して平行に配列されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項8】

前記ダミー電極は、前記ノズル電極部において複数設けられおり、前記複数のノズルの配列方向のうち３つの方向に対して平行に配列されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項9】

前記ダミー電極は、前記ノズルの形状と同一の形状に形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項10】

前記ノズル電極部と前記一以上のダミー電極とに同一極性の電圧を印加する電圧印加部を更に備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項11】

前記電圧印加部は、前記ノズル電極部と前記一以上のダミー電極とに同一の電圧を印加する、請求項１０に記載のインク塗布ユニット。

【請求項12】

前記電圧印加部は、所定の時間が経過したことに応じて、前記ノズル電極部と前記一以上のダミー電極とに供給する電圧の極性を反転させる、請求項１０または１１に記載のインク塗布ユニット。

【請求項13】

前記インクを塗布する塗布対象物を載置する搭載部を更に備え、
前記電圧印加部は、前記搭載部に前記ノズル電極部に供給する電圧とは異なる電圧を供給する、
請求項１０から１２のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項14】

前記収容部に接続されている減圧システムを更に備え、
前記減圧システムは、前記収容部のインクの消費と共に前記収容部の内部に空き空間が形成されると、当該空き空間が減圧気体で満たされるように減圧気体を供給する、
請求項１から１３のいずれか一項に記載のインク塗布ユニット。

【請求項15】

ロール状に巻いた塗布対象物に前記インクを塗布して乾燥させてからロール状に巻き取る、ロールツーロール方式のインク塗布装置であって、
前記塗布対象物を搬送する搬送ローラーと、
前記塗布対象物の第１面に対向し、前記塗布対象物の前記第１面に前記インクを塗布する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の第１の前記インク塗布ユニットと
を備える、インク塗布装置。

【請求項16】

ロール状に巻いた塗布対象物に前記インクを塗布して乾燥させてからロール状に巻き取る、ロールツーロール方式のインク塗布装置であって、
前記塗布対象物を搬送する搬送ローラーと、
前記塗布対象物の第１面に対向し、前記塗布対象物の前記第１面に前記インクを塗布する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の第１の前記インク塗布ユニットと、
前記塗布対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対向し、前記塗布対象物の前記第２面に前記インクを塗布する、請求項１から１４のいずれか一項に記載の第２の前記インク塗布ユニットと
を備える、インク塗布装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インク塗布ユニットおよびインク塗布装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インク等の液体を静電気力で噴霧して塗布対象物に塗布する装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、複数のノズルを用いてインク等を塗布対象物に効率的に塗布する装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４２３２７１３号公報

【文献】特許第６４９４０９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、高密度に配置した複数のノズルからインク等を噴霧すると、噴霧されたインクのほとんどは同電位の静電気力となるので、近接する霧状のインク同士は反発し合うことがある。これにより、近接するインクは互いの軌道を乱すことがあり、塗布対象物に対してインク等を効率的に塗布することが困難になってしまうという問題が生じていた。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、複数のノズルを用いて塗布対象物にインク等を効率的に塗布することができるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、インクを噴霧する複数のノズルが所定の間隔で配置されたノズル部と、前記インクに電界を印加するためのノズル電極部と、前記複数のノズルのうち最も外側の一以上の前記ノズルから前記ノズル部の外側の位置に設けられた一以上のダミー電極とを備えるインク塗布ユニットを提供する。

【0007】

前記インク塗布ユニットは、前記インクを収容し、絶縁性材料で形成されている収容部を更に備え、前記ノズル電極部は、収容部を向く第１面から前記第１面とは反対側の第２面に設けられている前記複数のノズルへと、前記収容部に収容されている前記インクを通過させ、前記複数のノズルは、前記ノズル電極部の前記第２面から延伸し、前記ノズル電極部から印加された電界に基づいて前記ノズル電極部とは反対側の端部から前記ノズル電極部を通過した前記インクを噴霧し、前記ダミー電極は、前記ノズル電極部の前記第２面から延伸してもよい。

【0008】

前記インク塗布ユニットには、前記ノズル電極部の前記第２面よりも収容部側に、導電性の整流プレートが更に設けられていてもよい。

【0009】

前記複数のノズルは、少なくとも１つの方向において等間隔に配列されていてもよい。前記複数のノズルは、異なる３つの方向において同一の間隔で配列されていてもよい。

【0010】

前記ダミー電極は、前記ノズル電極部において複数設けられおり、前記複数のノズルの配列方向のうち少なくとも１つの方向に対して平行に配列されていてもよい。前記ダミー電極は、前記ノズル電極部において複数設けられおり、前記複数のノズルの配列方向のうち３つの方向に対して平行に配列されていてもよい。

【0011】

前記複数のノズルは、絶縁材料で形成されていてもよい。前記ダミー電極は、前記ノズルの形状と同一の形状に形成されていてもよい。前記インク塗布ユニットは、前記ノズル電極部と前記一以上のダミー電極とに同一極性の電圧を印加する電圧印加部を更に備えてもよい。

【0012】

前記電圧印加部は、前記ノズル電極部と前記一以上のダミー電極とに同一の電圧を印加してもよい。前記電圧印加部は、所定の時間が経過したことに応じて、前記ノズル電極部と前記一以上のダミー電極とに供給する電圧の極性を反転させてもよい。

【0013】

前記インク塗布ユニットは、前記インクを塗布する塗布対象物を載置する搭載部を更に備え、前記電圧印加部は、前記搭載部に前記ノズル電極部に供給する電圧とは異なる電圧を供給してもよい。

【0014】

本発明の第２の態様においては、ロール状に巻いた塗布対象物に前記インクを塗布して乾燥させてからロール状に巻き取る、ロールツーロール方式のインク塗布装置であって、前記塗布対象物を搬送する搬送ローラーと、前記塗布対象物の第１面に対向し、前記塗布対象物の前記第１面に前記インクを塗布する、第１の態様の第１の前記インク塗布ユニットとを備える、インク塗布装置を提供する。

【0015】

本発明の第３の態様においては、ロール状に巻いた塗布対象物に前記インクを塗布して乾燥させてからロール状に巻き取る、ロールツーロール方式のインク塗布装置であって、前記塗布対象物を搬送する搬送ローラーと、前記塗布対象物の第１面に対向し、前記塗布対象物の前記第１面に前記インクを塗布する、第１の態様の第１の前記インク塗布ユニットと、前記塗布対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対向し、前記塗布対象物の前記第２面に前記インクを塗布する、第１の態様の第２の前記インク塗布ユニットとを備える、インク塗布装置を提供する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複数のノズルを用いて塗布対象物にインク等を効率的に塗布することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係るインク塗布装置１０の構成例を示す。

【図2】本実施形態に係るインク塗布ユニット１００の構成例を示す。

【図3】本実施形態に係るノズル部２３０およびダミー電極２４０の構成例を示す。

【図4】本実施形態に係るノズル部２３０およびダミー電極２４０の変形例を示す。

【図5】本実施形態に係るノズルユニット３００の構成例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜インク塗布装置１０の構成例＞
図１は、本実施形態に係るインク塗布装置１０の構成例を示す。図１は、互いに略垂直な軸をｘ、ｙ、ｚ軸とし、インク塗布装置１０のｘｙ平面における断面の概略構成を示す。インク塗布装置１０は、ロール状に巻いた塗布対象物２０にインクを塗布して乾燥させてからロール状に巻き取る、ロールツーロール方式のインク塗布装置である。

【0019】

塗布対象物２０は、ロール状に巻き取ることが可能なシート状に形成されており、ローラー等によって搬送される。塗布対象物２０は、有機物、無機物、および金属のうち少なくとも１つを有する基板である。塗布対象物２０は、例えば、樹脂等で形成された基板である。また、塗布対象物２０は、導電性を有する基板であってもよい。図１において、塗布対象物２０は、塗布前の第１ロール２１から搬送され、複数のインク塗布ユニット１００によってインクが塗布された後に、第２ロール２２に再び巻き取られる例を示す。ここで、塗布対象物２０の一方の面を第１面とし、第１面とは反対側の面を第２面とする。インク塗布装置１０は、インク塗布ユニット１００と、搬送ローラー１１０と、第１基準プレート１２０と、第２基準プレート１３０と、電圧印加部１４０とを備える。

【0020】

インク塗布ユニット１００は、塗布対象物２０の第１面側および第２面側に設けられている。第１面側のインク塗布ユニット１００は、塗布対象物２０の第１面に対向し、塗布対象物２０の第１面にインクを塗布する。第１面側のインク塗布ユニット１００を便宜上、第１のインク塗布ユニット１０１と呼ぶ。第２面側のインク塗布ユニット１００は、塗布対象物２０の第１面とは反対側の第２面に対向し、塗布対象物２０の第２面にインクを塗布する。第２面側のインク塗布ユニット１００を便宜上、第２のインク塗布ユニット１０２と呼ぶ。図１は、複数の第１のインク塗布ユニット１０１と複数の第２のインク塗布ユニット１０２とが、塗布対象物２０を挟んで設けられている例を示す。

【0021】

塗布対象物２０は、例えば、－ｙ方向に搬送されて複数のインク塗布ユニット１００の間を移動する。この場合、塗布対象物２０のｘ方向の幅をｘ_１、移動距離をｙ_１とすると、複数のインク塗布ユニット１００は、対向する塗布対象物２０の面のうちｘ_１・ｙ_１の面積に対してインクを塗布できるように配置されていることが望ましい。インク塗布ユニット１００については後述する。

【0022】

第１基準プレート１２０は、塗布対象物２０の第１面とは反対側の第２面に対向し、基準電位が供給される。第１基準プレート１２０は、複数の第１のインク塗布ユニット１０１に対応して複数設けられていることが望ましい。基準電位の第１基準プレート１２０が第１のインク塗布ユニット１０１に対向していることにより、第１のインク塗布ユニット１０１から静電気力によって噴霧されたインクは、当該第１基準プレート１２０に向かって移動する。したがって、第１のインク塗布ユニット１０１から噴霧されたインクは、第１のインク塗布ユニット１０１と第１基準プレート１２０との間に配置している塗布対象物２０に塗布されることになる。なお、第１のインク塗布ユニット１０１が塗布対象物２０にインクを十分に塗布できる場合、このような第１基準プレート１２０は無くてもよい。

【0023】

第２基準プレート１３０は、塗布対象物２０の第１面に対向し、基準電位が供給される。第２基準プレート１３０は、複数の第２のインク塗布ユニット１０２に対応して複数設けられていることが望ましい。これにより、第２のインク塗布ユニット１０２から噴霧されたインクは、第２基準プレート１３０の方向に移動し、第２のインク塗布ユニット１０２と第２基準プレート１３０との間に配置している塗布対象物２０に塗布されることになる。なお、第２のインク塗布ユニット１０２が塗布対象物２０にインクを十分に塗布できる場合、このような第２基準プレート１３０は無くてもよい。

【0024】

電圧印加部１４０は、インク塗布ユニット１００に所定の電圧を印加する。電圧印加部１４０は、インク塗布ユニット１００の電源として機能する。なお、インク塗布ユニット１００は、電圧印加部１４０を含んでもよい。電圧印加部１４０については、後述する。

【0025】

以上の本実施形態に係るインク塗布装置１０は、塗布対象物２０の第１面および第２面の幅方向にインクを塗布させるので、塗布対象物２０を長手方向に移動させるだけで、例えば、塗布対象物２０の表面と裏面の全面にインクを塗布することができる。また、インク塗布装置１０は、静電気力によってインクを微粒子化して噴霧するインク塗布ユニット１００を用いるので、インクの乾燥時間を短縮させることができ、乾燥工程を省くことができる。したがって、インク塗布装置１０の設置面積を大幅に減少させることができる。

【0026】

また、インク塗布装置１０は、小型で軽量なインク塗布ユニット１００を用いるので、図１に示すように、塗布対象物２０を地面に対して略垂直な方向に搬送させつつ、インクを塗布できる。これにより、インク塗布装置１０の設置面積を更に減少させることができる。

【0027】

なお、図１のインク塗布装置１０の構成は、一例であり、これに限定されることはない。例えば、インク塗布ユニット１００は、塗布対象物２０の一方の面だけに配置されていてもよい。この場合、インク塗布装置１０は、第１のインク塗布ユニット１０１または第２のインク塗布ユニット１０２と、対応する基準プレートとを備える。

【0028】

また、例えば、インク塗布装置１０は、塗布対象物２０を地面と略平行な方向に搬送させてもよい。更に、インク塗布装置１０は、インクを塗布した後の塗布対象物２０を加熱しつつ圧力を加える、ホットプレス装置を備えてもよい。また、インク塗布装置１０は、インクを塗布した後の塗布対象物２０を保護する保護膜を貼り付ける保護膜貼り付け装置を更に備えてもよい。

【0029】

以上のように、インク塗布装置１０は、インク塗布ユニット１００を用いることにより、より装置規模を低減させて、簡便に、低コストでインクを塗布対象物２０に塗布することができる。このようなインク塗布装置１０に設けられているインク塗布ユニット１００について、次に説明する。

【0030】

＜インク塗布ユニット１００の構成例＞
図２は、本実施形態に係るインク塗布ユニット１００の構成例を示す。図２は、互いに略垂直な軸をｘ、ｙ、ｚ軸とし、インク塗布ユニット１００のｘｙ平面における平面視の概略構成を示す。インク塗布ユニット１００は、複数のノズルを用いて塗布対象物２０にインク等を効率的に塗布する。インク塗布ユニット１００は、収容部２１０と、ノズル電極部２２０と、ノズル部２３０と、ダミー電極２４０と、整流プレート２５０とを備える。

【0031】

収容部２１０は、インクを収容する。収容部２１０は、絶縁性材料で形成されていることが望ましい。また、収容部２１０は、インクを密閉して収容できるように形成されていることが望ましい。収容部２１０の内部には、例えば、空気等の気体が存在する程度にインクが充填されている。この場合、後に述べるが、収容部２１０の内部の空気は、減圧システム等によって供給されてもよい。

【0032】

ノズル電極部２２０は、インクに電界を印加するために設けられている。ノズル電極部２２０は、例えば、全体が板状に形成されており、一方の面に収容部２１０が配置されている。ここで、ノズル電極部２２０の収容部２１０を向く面を第１面２２１とする。ノズル電極部２２０の第１面２２１と収容部２１０とは接していてもよく、これに代えて、他の部材を挟むように配置されていてもよい。図２は、ノズル電極部２２０の第１面２２１と収容部２１０との間に、整流プレート２５０が設けられている例を示す。

【0033】

ノズル電極部２２０は、収容部２１０を向く第１面２２１から第１面２２１とは反対側の第２面２２２に設けられている複数のノズル２３２へと、収容部２１０に収容されているインクを通過させる。ノズル電極部２２０は、収容部２１０が収容しているインクを第２面２２２側へと流通できるように、複数の貫通孔が形成されている。そして、ノズル電極部２２０は、貫通孔を流通するインクに電界を印加するための電極がそれぞれの貫通孔に形成されている。ノズル電極部２２０に形成されている複数の電極は、略同一の電圧となるように、電気的に接続されている。

【0034】

ノズル部２３０は、インクを噴霧する複数のノズル２３２が所定の間隔で配置されている。ノズル部２３０は、ノズル電極部２２０の第２面２２２に設けられている。複数のノズル２３２は、略一定の間隔で配置されていることが望ましい。

【0035】

複数のノズル２３２は、ノズル電極部２２０の第２面２２２から延伸している。例えば、複数のノズル２３２は、収容部２１０に接続されており、ノズル電極部２２０を貫通してノズル電極部２２０の第２面２２２から延伸する。この場合、ノズル電極部２２０の電極は、それぞれのノズル２３２を囲うように設けられていることが望ましい。また、ノズル電極部２２０の電極は、ノズル電極部２２０の少なくとも収容部２１０に近い領域に形成されていることが望ましい。これにより、ノズル電極部２２０の電極は、静電結合的に電荷を印加したインクを収容部２１０からノズル２３２へ押し出すように電界を印加することができる。

【0036】

また、複数のノズル２３２は、ノズル電極部２２０から印加された電界に基づいてノズル電極部２２０とは反対側の端部からノズル電極部２２０を通過したインクを噴霧する。このように、ノズル２３２から噴霧されたインクを、Charge-up Dropletsと呼ぶ。複数のノズル２３２は、例えば、絶縁材料で形成されている。ここで、出願人は、絶縁材料で形成されているノズル２３２を用いると、金属等で形成されているノズルと比較して、ノズル２３２の先端部においてインクが円錐形状のテーラーコーンを安定に形成でき、略均一な液滴形状のインクを噴霧することができることを見出した。

【0037】

ノズル２３２が絶縁材料で形成されていると、ノズル２３２の先端部および先端部に近いインクには、絶縁材料を介してノズル電極部２２０からの電界が印加されることになる。これにより、ノズル２３２の先端部においてインクが円錐形状のテーラーコーンを安定に形成できると考えられる。また、基準プレート等を用いて、塗布対象物２０の塗布領域を基準電位に近づけることにより、このようなテーラーコーンの形成をより安定化させることができると考えられる。

【0038】

なお、ノズル２３２は、表面が絶縁性材料で形成されており、インクに接する内側の少なくとも一部が導電性材料で形成されていてもよい。これに代えて、ノズル２３２は、導電性金属で形成されていてもよい。また、複数のノズル２３２は、異なる材料で形成された複数種類のノズル２３２を含んでもよい。

【0039】

ダミー電極２４０は、ノズル電極部２２０の第２面２２２から延伸するように設けられている。ダミー電極２４０は、例えば、ノズル２３２と同様に、収容部２１０に接続されており、ノズル電極部２２０を貫通してノズル電極部２２０の第２面２２２から延伸する。これに代えて、ダミー電極２４０は、ノズル電極部２２０と一体に形成されていてもよい。また、ダミー電極２４０は、ノズル電極部２２０に取り付けられていてもよい。

【0040】

インク塗布ユニット１００には、１または複数のダミー電極２４０が設けられている。ダミー電極２４０は、複数のノズル２３２のうち最も外側の一以上のノズル２３２からノズル部２３０の外側の位置に設けられている。ダミー電極２４０は、例えば、ノズル２３２の形状と同一の形状に形成されている。これに代えて、ダミー電極２４０は、ノズル２３２とは異なる形状に形成されていてもよい。ノズル部２３０およびダミー電極２４０の配置については、後に述べる。

【0041】

整流プレート２５０は、ノズル電極部２２０の第２面２２２よりも収容部２１０側に設けられている。整流プレート２５０は、ノズル電極部２２０の一部として形成されていてもよい。また、整流プレート２５０は、収容部２１０のノズル電極部２２０とは反対側の面に設けられていてもよく、収容部２１０のノズル電極部２２０とは反対側に収容部２１０と離隔されて設けられていてもよい。また、整流プレート２５０は、ノズル電極部２２０の周囲に庇状に形成されていてもよい。例えば、整流プレート２５０がノズル電極部２２０の第２面２２２と収容部２１０との間に設けられている場合、整流プレート２５０は、ノズル電極部２２０が貫通するように形成されている。

【0042】

図２は、整流プレート２５０は、収容部２１０とノズル電極部２２０の第１面２２１との間に設けられている例を示す。整流プレート２５０には、ノズル電極部２２０に形成されている複数の電極と同一の極性の電圧が印加される。整流プレート２５０は、予め定められた電圧が印加されることにより、複数のノズル２３２から噴霧されたインクの液滴を加速させるように電界を発生させる。これにより、複数のノズル２３２から噴霧されたインクは、より速く塗布対象物２０に到達し、塗布対象物２０においてインクが塗布される領域を略一定の範囲内に抑制することができる。言い換えると、整流プレート２５０は、塗布対象物２０におけるインクの分散範囲を制御して、適切な塗布領域を形成することができる。

【0043】

電圧印加部１４０は、ノズル電極部２２０、一以上のダミー電極２４０、および整流プレート２５０に同一極性の電圧を印加する。電圧印加部１４０は、例えば、ノズル電極部２２０と一以上のダミー電極２４０とに略同一の電圧を印加する。電圧印加部１４０は、例えば、数ｋＶから２０数ｋＶ程度の電圧を供給する。電圧印加部１４０は、１０数ｋＶ程度の電圧を供給することが望ましい。また、電圧印加部１４０は、一例として、ノズル電極部２２０に印加する電圧よりも絶対値が大きい電圧を整流プレート２５０に印加する。

【0044】

以上の本実施形態に係るインク塗布ユニット１００は、複数のノズル２３２からインクを噴霧可能に形成されており、複数の静電スプレーとして機能する。インク塗布ユニット１００には、より多くのノズル２３２が設けられることにより、塗布対象物２０にインクを塗布できる領域を拡大することができる。また、複数のノズル２３２を高密度に配置することにより、インク塗布ユニット１００がインクを塗布する領域に隙間なく効率的にインクを塗布できる。

【0045】

したがって、ノズル部２３０には、より多くのノズル２３２が高密度に配置されていることが望ましい。しかしながら、高密度に配置した複数のノズル２３２からインクを噴霧すると、噴霧されたインクのほとんどは同電位の静電気力を有するので、近接する霧状のインク同士は反発し合うことになる。このような反発力が生じると、噴霧されたインクの軌道が曲げられてしまい、塗布対象物２０に対してインクを効率的に塗布することが困難になってしまうことがあった。

【0046】

そこで、本実施形態に係るインク塗布ユニット１００は、ノズル部２３０およびダミー電極２４０を適切に配置して、塗布対象物２０にインクを効率的に塗布する。このようなノズル部２３０およびダミー電極２４０の配置について、次に説明する。

【0047】

＜ノズル部２３０およびダミー電極２４０の配置＞
図３は、本実施形態に係るノズル部２３０およびダミー電極２４０の構成例を示す。図３は、互いに略垂直な軸をｘ、ｙ、ｚ軸とし、インク塗布ユニット１００のｚｙ平面における平面視の概略構成を示す。図３に示すノズル部２３０およびダミー電極２４０は、図２で説明したインク塗布ユニット１００の一部の例である。

【0048】

複数のノズル２３２は、ノズル電極部２２０を貫通し、ノズル電極部２２０の第２面２２２に配置されている。図３において、ノズル２３２を白丸で示す。複数のノズル２３２は、ノズル電極部２２０の第２面２２２において、少なくとも１つの方向において等間隔に配列されていることがより望ましい。複数のノズル２３２から噴霧されたインクのそれぞれは、略同一の電荷を有し、近傍のインクに対して互いに反発する静電力が発生する。そこで、複数のノズル２３２を一方向以上の方向において等間隔に配列すると、１つのノズルから噴霧されるインクに対する他のノズルから噴霧されるインクによる反発力を合成した合成力の絶対値を低減させることができる。

【0049】

また、１つのノズル２３２がインクに印加する電界と、他の近接するノズル２３２が発生する電界とが合成された電界が、当該１つのノズル２３２に存在するインクに加わることになる。そこで、複数のノズル２３２を一方向以上の方向において等間隔に配列することにより、複数のノズル２３２がインクに印加する電界を均等な電界に近づけ、インクの軌道の乱れを低減させることができる。

【0050】

例えば、複数のノズル２３２は、ノズル電極部２２０の第２面２２２において、異なる３つの方向において同一の間隔で配列されていることがより望ましい。図３は、複数のノズル２３２が正三角形を第２面２２２に隙間なく敷きつめた場合の頂点の位置に配列されている例を示す。この場合、一のノズル２３２から噴霧されたインクに対して、当該一のノズル２３２の周囲の複数のノズル２３２から噴霧されたインクから発生する反発力を、理想的には相殺することができる。

【0051】

これにより、隣接するノズル２３２の間隔をより近づけて、複数のノズル２３２をより高密度に配置しても、塗布対象物２０に略均一にインクを噴霧して塗布を効率化することができる。隣接するノズル２３２の間隔は、一例として、３ｍｍから１０ｍｍ程度の間隔にすることができる。また、ノズル部２３０には、数個から数千個程度のノズル２３２を配列させることができる。ノズル２３２の数は、１０個から１０００個程度の数であることが望ましい。

【0052】

ダミー電極２４０は、このようなノズル部２３０から噴霧するインクの塗布対象物２０における塗布領域を調節するように配置されている。図３において、ダミー電極２４０を黒丸で示す。図３に示すダミー電極２４０は、ノズル２３２と略同一の形状を有する例を示す。

【0053】

ダミー電極２４０は、ノズル部２３０のノズル２３２のうち外側のノズル２３２に隣接するように設けられている。外側のノズル２３２は、例えば、隣接するノズル２３２の数が、他のノズル２３２と比較して少ないノズル２３２である。ダミー電極２４０は、ノズル部２３０を囲うように設けられていることが望ましい。

【0054】

ダミー電極２４０には、例えば、ノズル電極部２２０と同一の電圧が印加される。ダミー電極２４０には、ノズル電極部２２０の電極と少なくとも同一の極性の電圧が印加される。これにより、ダミー電極２４０は発生させる電界は、ノズル部２３０から噴霧されたインクを反発するように働く。

【0055】

これにより、ダミー電極２４０がノズル部２３０の周囲に配置されていることにより、ノズル部２３０から噴霧されたインクは、ノズル部２３０から大きく発散することを抑制することができる。このように、ダミー電極２４０は、最外周のノズル２３２の電界とノズル部２３０の内部のノズル２３２の電界とを均一にさせるように、ノズル部２３０の最外周のノズル２３２の更に外側に設けられている。

【0056】

このようなダミー電極２４０は、ノズル２３２の配列に合わせて配置されていることが望ましい。例えば、ダミー電極２４０は、ノズル電極部２２０の第２面２２２において複数設けられており、複数のノズル２３２の配列方向のうち少なくとも１つの方向に対して平行に配列されていることが望ましい。

【0057】

また、ダミー電極２４０は、ノズル電極部２２０の第２面２２２において複数設けられており、複数のノズル２３２の配列方向のうち３つの方向に対して平行に配列されていることがより望ましい。図３は、ダミー電極２４０が、複数のノズル２３２と同様に、正三角形を第２面２２２に隙間なく敷きつめた場合の頂点の位置に配列されている例を示す。

【0058】

例えば、図３において、外側のノズル２３２の一例をノズル２３２Ａとする。ノズル２３２Ａには、例えば、隣接するノズル２３２Ｂ、ノズル２３２Ｃ、およびノズル２３２Ｄから電界が印加されるので、噴霧されたインクの方向は図中の矢印の方向に傾斜する。そこで、ダミー電極２４０Ａ、ダミー電極２４０Ｂ、およびダミー電極２４０Ｃをノズル２３２Ｂの外側に設ける。これにより、ノズル２３２Ａには、ノズル２３２Ｂ、ノズル２３２Ｃ、およびノズル２３２Ｄによる電界と、ダミー電極２４０Ａ、ダミー電極２４０Ｂ、およびダミー電極２４０Ｃによる電界が合成された電界が印加される。

【0059】

したがって、ノズル２３２Ａから噴霧されたインクの方向は、理想的にはｘ方向と略平行な方向とすることができる。なお、この場合、外側のノズル２３２Ａに印加される電界は、内側のノズル２３２Ｃと略同一となる。同様に、隣接するノズル２３２Ｂおよびノズル２３２Ｄに印加される電界も、隣接するダミー電極２４０によって、ノズル２３２Ａに印加される電界と略同一となる。したがって、複数のノズル２３２にそれぞれ印加される電界が均一になることがわかる。

【0060】

以上のように、ダミー電極２４０を設けることにより、ノズル部２３０の外側のノズル２３２から噴霧されたインクであっても、内側のノズル２３２から噴霧されたインクと同様に、軌道が乱されてしまうことを抑制できる。このように、ダミー電極２４０は、複数のノズル２３２から噴霧されたインクの軌道の乱れを低減させて、塗布対象物２０におけるインクの塗布領域が拡散してしまうことを防止できる。

【0061】

以上のように、本実施形態に係るインク塗布ユニット１００は、複数のノズル２３２およびダミー電極２４０を適切に配置することにより、塗布対象物２０にインクを効率的に塗布することができる。なお、図３は、複数のノズル２３２およびダミー電極２４０の配置の一例であり、このような配置に限定されることはない。

【0062】

複数のノズル２３２は、例えば、ノズル電極部２２０の第２面２２２において、正方形、長方形、平行四辺形、台形、正ｎ角形等を敷きつめた場合の頂点、中心点、および／または対角線が交差する点の位置等に配置されてもよい。この場合、隣接するノズル２３２、またはダミー電極２４０の間隔は、略一致する方が望ましい。

【0063】

また、ダミー電極２４０の形状は、ノズル２３２の形状とは異なっていてもよい。ダミー電極２４０は、長さ、断面等の形状がノズル２３２とは異なって形成されてよい。また、ダミー電極２４０は、板状に形成されていてもよい。図４は、本実施形態に係るノズル部２３０およびダミー電極２４０の変形例を示す。本変形例のノズル電極部２２０およびノズル部２３０は、図３に示された本実施形態に係るノズル電極部２２０およびノズル部２３０の動作と略同一なので、説明を省略する。

【0064】

図４は、ダミー電極２４０がノズル部２３０を囲う壁状に形成されている例を示す。このように、ダミー電極２４０がノズル部２３０の周囲を覆うように形成されていても、図３で説明したように、複数のノズル２３２から噴霧されたインクの塗布領域が拡散してしまうことを防止できる。なお、図４は、ダミー電極２４０が一体に形成されている例を示すが、これに代えて、ダミー電極２４０は、複数の板状部材で形成されていてもよい。

【0065】

また、電圧印加部１４０は、ノズル電極部２２０とダミー電極２４０とに略同一の電圧を印加する例を説明したが、これに限定されることはない。インク塗布ユニット１００から塗布対象物２０までの距離、ダミー電極２４０の形状および配置、ノズル２３２の配置、電圧印加部１４０の印加電圧等に基づき、塗布対象物２０におけるインクの塗布領域は変化することがある。そこで、電圧印加部１４０がノズル電極部２２０とダミー電極２４０とに印加する電圧値を異ならせて、インクの塗布領域を調節してもよい。

【0066】

この場合、インク塗布装置１０のオペレータ等がインクの塗布領域を確認して、電圧印加部１４０が出力する電圧値を調整してもよい。これに代えて、電圧印加部１４０は、出力電圧を調節する制御部と、インクの塗布領域を撮像する撮像部とを有してもよい。この場合、制御部は、撮像部が撮像したインクの塗布領域の大きさに応じて、電圧印加部１４０が出力する電圧値を調整する。これにより、インク塗布ユニット１００の塗布領域を自動で調節することができる。

【0067】

また、電圧印加部１４０は、ノズル電極部２２０とダミー電極２４０とに印加する電圧の極性を調節してもよい。例えば、電圧印加部１４０は、所定の時間が経過したことに応じて、ノズル電極部２２０と一以上のダミー電極２４０とに供給する電圧の極性を反転させる。ノズル部２３０が噴霧するインクは帯電しているので、インクが塗布された塗布対象物２０が電荷を帯びてしまうことがある。

【0068】

そこで、電圧印加部１４０は、例えば、略一定の時間が経過したことに応じて、印加電圧の極性を反転させる。これにより、塗布対象物２０が帯電したとしても、一定時間ごとに中和させることができ、噴霧するインクへの影響を低減させることができる。これにより、塗布対象物２０により多くのインクを安定に塗布させることができ、所定の厚さの塗布膜を塗布対象物２０に形成することができる。

【0069】

これに代えて、または、これに加えて、電圧印加部１４０は、塗布対象物２０と接する部材等に電圧を印加してもよい。例えば、インク塗布装置１０が塗布対象物２０を載置する搭載部を備えていることがある。この場合、電圧印加部１４０は、搭載部にノズル電極部２２０に供給する電圧とは異なる電圧を供給する。電圧印加部１４０は、例えば、ノズル電極部２２０に供給する電圧と比較して、絶対値が小さく、極性を反転した電圧を搭載部に供給する。

【0070】

これにより、電圧印加部１４０は、帯電した塗布対象物２０を中和させることができる。また、搭載部の電圧の極性をノズル電極部２２０の電圧の極性に対して反転させているので、噴霧されたインクを引き寄せる電界を発生することになる。したがって、電圧印加部１４０は、インクの塗布領域が分散することを抑制することができ、所定の厚さの塗布膜を塗布対象物２０に形成することができる。

【0071】

なお、電圧印加部１４０が制御部を有する場合、当該制御部は、ＣＰＵ等のコンピュータと記憶部とを含むことが好ましい。記憶部は、制御部が機能するためのＯＳ（Operating System）、およびプログラムの情報を格納してもよい。また、記憶部は、当該プログラムの実行時に参照されるデータベースを含む種々の情報を格納してもよい。例えば、コンピュータは、記憶部に記憶されたプログラムを実行することによって、制御部として機能する。

【0072】

記憶部は、例えば、コンピュータ等のＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、および作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶部は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）および／またはＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置を含んでもよい。また、コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。

【0073】

以上の本実施形態に係るインク塗布ユニット１００において、収容部２１０がインクを収容することを説明した。これに加えて、収容部２１０は、減圧システム等と接続されていてもよい。例えば、減圧システムは、収容部２１０のインクの消費と共に収容部２１０の内部に空き空間が形成されると、当該空き空間に減圧気体を供給するように設けられる。これにより、インク塗布ユニット１００のインクの塗布方向を重力が加わる方向とは異なる方向にしても、重力の影響を低減させることができる。

【0074】

以上の本実施形態に係るインク塗布ユニット１００において、複数のノズル２３２が１つの収容部２１０に接続されている例を説明したが、これに限定されることはない。例えば、インク塗布ユニット１００は、複数の収容部２１０を備え、それぞれの収容部２１０と１または複数のノズル２３２とが接続されていてもよい。また、インク塗布ユニット１００は、１つのノズル２３２毎に形成されているノズルユニットを複数有する構成であってもよい。このようなノズルユニットについて次に説明する。

【0075】

＜ノズルユニット３００の構成例＞
図５は、本実施形態に係るノズルユニット３００の構成例を示す。ノズルユニット３００は、収容部３１０と、ノズル電極３２０と、ノズル３３０とを備える。

【0076】

収容部３１０は、インクを収容する。収容部３１０は、図２に示すインク塗布ユニット１００の収容部２１０と同様に、絶縁性材料で形成されていることが望ましい。また、収容部３１０は、インクを密閉して収容できるように形成されていることが望ましい。収容部３１０の内部には、例えば、空気等の気体が存在する程度にインクが充填されている。また、収容部３１０は空き空間に減圧気体が満たされるように、、減圧システム等と接続されていてもよい。

【0077】

ノズル電極３２０は、インクに電界を印加するために設けられている電極である。ノズル電極３２０は、例えば、ノズル３３０の一部の周囲を囲うように設けられている。言い換えると、ノズル電極３２０は、ノズル３３０を貫通させる貫通孔を有する。ノズル電極３２０は、ノズル３３０の収容部３１０側に設けられている。ノズル電極３２０と収容部３１０とは接するように設けられていてもよい。

【0078】

ノズル３３０は、一端が収容部３１０に接続され、収容部３１０から延伸している。ノズル３３０の収容部３１０に接続されている一端とは反対側の他端は、ノズル電極３２０から露出している。ノズル電極３２０に電圧が供給されると、ノズル電極３２０は収容部２１０のインクを帯電させてノズル３３０へ押し出すように電界を印加する。これにより、ノズル３３０は、インクを噴霧する。

【0079】

ノズル３３０は、絶縁材料で形成されている。図２に示すインク塗布ユニット１００のノズル２３２と同様に、ノズル３３０が絶縁材料で形成されていることにより、ノズル３３０の先端部においてインクが円錐形状のテーラーコーンの液滴形状を安定に形成でき、略均一なCharge-up Dropletsを噴霧することができる。

【0080】

本実施形態に係るインク塗布ユニット１００は、以上のようなノズルユニット３００を複数備える構成であってもよい。また、塗布領域が比較的狭い場合、１つのノズルユニット３００をインク塗布ユニット１００として用いてもよい。また、本実施形態に係るインク塗布ユニット１００は、インクを噴霧する例を説明したが、これに限定されることはない。インク塗布ユニット１００が静電スプレーとして機能して噴霧できる液体であれば、インク以外の液体であってもよい。

【0081】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0082】

１０ インク塗布装置
２０ 塗布対象物
２１ 第１ロール
２２ 第２ロール
１００ インク塗布ユニット
１０１ 第１のインク塗布ユニット
１０２ 第２のインク塗布ユニット
１１０ 搬送ローラー
１２０ 第１基準プレート
１３０ 第２基準プレート
１４０ 電圧印加部
２１０ 収容部
２２０ ノズル電極部
２２１ 第１面
２２２ 第２面
２３０ ノズル部
２３２ ノズル
２４０ ダミー電極
２５０ 整流プレート
３００ ノズルユニット
３１０ 収容部
３２０ ノズル電極
３３０ ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】