JP2004209381A - 塗膜形成方法及び塗膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗膜の乾燥工程で塗膜歪みが発生するのを防止する。
【解決手段】複数のノズルをディスク基板３１の保護層上の印刷面３３ａに半径方向に並べ、顔料とバインダーを含有する水系塗布液または水溶性高分子を含む水系塗布液からなる受理液を塗布する。各ノズルの吐出口面積を半径方向内側から外側に向けて漸次増大させることで、印刷面３３ａの単位面積当たりの塗布量を均一にし、展延処理しないで平坦な塗膜３４を形成する。次にこのディスク基板３１を乾燥部３のカバー１０内に配設し、開口１０ａを通して温風供給手段９から温風を塗膜３４の中央部に吹き付ける。塗膜３４の外周側領域は高濃度蒸気の雰囲気に設定して塗膜３４の外周側の乾燥を遅らせる。温風は塗膜３４の中央部から外周側へ流れる。塗膜３４は乾燥後に多孔質または膨潤型インク受理層になる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被塗布物の表面に塗膜を形成する塗膜形成方法及び塗膜形成装置に関し、例えば水、各種アルコール等を溶媒とする塗布剤を、被塗布物、特には塗布剤を吸収しない平板状の被塗布物表面に塗布した後に乾燥させることによって、所定の塗膜を形成する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチック製シートや基板等の溶剤非吸収性の平板状被塗布物に対して塗布剤を一定領域に塗布して乾燥させ、均一な機能性塗膜を形成することが行われている。とくにＯＨＰシートや光ディスク表面に塗布剤を塗布して形成されるインク受理層用の塗膜形成は、インク非吸収性の被塗布物上へ印刷を行う手段として、各種の受理層の構成やその形成方法が報告されており、特に光ディスク分野では受理層の改良による印刷画像の高画質化、トータルコストの低価格化が望まれている。
従来、光ディスクとしてＣＤやＤＶＤ等が知られており、これらの光ディスクではＰＣ（ポリカーボネート）製のディスク基板の一方の面に情報記録層を形成し、その上にコート層を形成した構成を有している。そしてコート層を挟んで情報記録層と対向する他方の面にはレーベルが取り付けられてＣＤやＤＶＤ等に関する写真や絵やタイトル等の各種の情報が印刷されている。レーベルとして、例えばコート層の上にオフセット印刷等で情報を記録した紙を貼付していた。オフセット印刷による紙等のレーベルは大量に印刷され、大量生産されるＣＤやＤＶＤ等の各種ディスクに採用されていた。
【０００３】
ところで、近年、ＣＤ等の光ディスクは数百枚から数千枚単位で生産する多品種少量生産の需要が高くなってきている。これら少量のＣＤ等のレーベルに上述したオフセット印刷等で情報を記録するのは、編集、製版、色合わせ等の下処理を必要とするためにコストが著しく高くなり不向きであった。このような少量生産の光ディスクの場合、パソコン等で処理したデジタル画像を編集、製版、色合わせ等を行わずに直接インクジェット印刷等で印刷する、オンデマンド印刷またはデジタル印刷が行われていた。
オンデマンド印刷やデジタル印刷を行う場合、インクジェット印刷された画像の優劣は受理層の品質性能に左右され、高性能の受理層を用いるならば写真画質と同レベルの鮮明画像を得ることも可能となっている。
【０００４】
一方、プラスチックフィルムや写真光沢紙等にインクジェットプリンタ等を用いて写真画像等の画像をプリントする場合、直接印刷したのでは十分な吸収性や解像度が得られないために、例えば下記特許文献１、２等に記載されている水性アルミナゾルを含有する塗布液を塗布して得られる多孔質インク受理層、又は例えば特許文献３に記載されている水溶性高分子を含む塗布液を塗布して得られる膨潤型のインク受理層が採用されている。特に形成後の塗膜が多孔質インク受理層となる、顔料とバインダーを含有する水系塗布液（以下、単に水系塗布液という）で得られた上記受理層にインクジェットプリンタで印刷した場合には、写真画質同様の鮮明な画像が得られることが知られている。
このような水性アルミナゾル等を含む水系塗布液による多孔質インク受理層をＣＤやＤＶＤ等の光ディスクのレーベルとして用いる場合、ダイコーター、スライドコーター、カーテンコーター、スピンコーター等の各種塗布装置を用いて、水系塗布液等からなる受理液をディスク基板上に塗布して液状の塗膜を形成することになる。そして液状の塗膜を自然乾燥させたり、ディスク全面に温風を当てて温風乾燥させたりすることになる。塗布された水系塗布液等の塗膜は乾燥後にインク受理層を形成する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２７６６７０号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０１３２３号公報
【特許文献３】
特開昭６３−２４２５８５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のディスクに用いられる塗布装置では、水系塗布液等からなる塗膜を平坦で均一な膜厚に形成することが困難であった。しかも、塗布後の塗膜の乾燥工程において、リング状の塗布領域を自然乾燥や温風乾燥等による従来の乾燥方法で乾燥すると、中央部に孔のあるリング状のディスク基板の内周部と外周部から乾燥が先行し、内外周部から徐々に径方向中間部へ乾燥が進むために、ディスク基板の中間部の乾燥が遅れて中間部に塗膜歪みが発生する欠点がある。
一般に水系塗布液は、溶液中の５０％以上が水分であるために水分が蒸発した既乾燥部分と未乾燥部分との体積収縮差が大きく、外周側部分と内周側部分の両側から乾燥が進むと、内周側部分の既乾燥領域と外周側部分の既乾燥領域との接合部分で乾燥方向に不連続が発生し、この接合部分に円周上の塗膜歪みが発生することになる。
この塗膜歪みによって受理層がゆがむために、特に多孔質型インク受理層の場合、孔の間隔が他の領域より小さくなったり、孔が変形したり、孔の一部が塞がれたりする不具合が生じ、その後の印刷工程において均一で高精度な画像印刷ができなくなったり、レーベルとして外観の意匠性を損ねる等の不具合が発生する欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みて、塗膜に塗膜歪みを発生させないで平坦に乾燥できるようにした塗膜形成方法及び塗膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による塗膜形成方法は、液状の塗布剤を被塗布物の表面に塗布して塗膜を形成し、この塗膜を塗布剤の塗布領域の幅の狭い領域から幅の広い領域に向けて乾燥させるようにしたことを特徴とする。
被塗布物の表面の塗膜に対して、塗布領域の塗膜の幅の狭い領域から幅の広い領域に向けて乾燥を進めることで、塗膜の乾燥が進むにつれて塗膜が徐々に収縮してもしわが生じることを防止できて塗膜歪みを生じない均一で高精度な塗膜を形成できる。これとは逆に幅の広い領域から幅の狭い領域に向けて乾燥が進行すると最内周部分に歪みが集中し、しわによる塗膜歪みを生じることになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による塗膜形成方法によれば、被塗布物の表面が円板状に形成されていて、塗膜の乾燥が塗布領域の内側から外側に向けて行われるようにしてもよい。
本実施の形態において、液状の塗布剤中に顔料及びバインダーまたは水溶性高分子を含有することが好ましい。顔料、バインダー及び水溶性高分子の材質はとくに限定されず、公知の無機顔料、有機顔料また公知の塗布剤用のバインダー、水溶性高分子を広く使用できるが、これらを含有する液状の塗布剤としてはとくに水系塗布液を用いたときに本発明の効果が大きい。さらに顔料が無機顔料でバインダーが水溶性樹脂のときに本発明の効果が極めて良好に発揮される。
液状の塗布剤としては種々の顔料濃度や粘度を持ったものを適用できるが、特に顔料濃度の上昇とともに粘度が非直線的に急増する傾向のある塗布剤は、乾燥の初期過程において顔料濃度の上昇とともに急激に増粘し流動性を失い易く、本発明の塗膜形成方法を好適に適用することができる。
塗膜は円板状の被塗布物上に円環状、好ましくは同心円状に塗布領域が形成されていてもよい。そして、この塗膜の塗布領域の内側から外側に向けて拡幅する方向に乾燥を進めれば収縮による塗膜歪みの発生を防止できる。
尚、被塗布物の半径方向にノズルを複数配置し、これらノズルから塗布剤を吐出して塗布するようにしてもよい。塗布剤を展延処理することなく被塗布物表面に必要量だけ置くように塗布すれば、展延処理による遠心力により外周側部分に塗布剤が偏在することが無く、塗膜の平坦性と膜厚の均一性が高くなる。この場合、複数のノズルは、被塗布物の半径方向外側に向けて開口面積が増大するように設定されていてもよく、或いは開口面積は一定で単位時間あたりに吐出される塗布剤の量が半径方向外側に向けて増大するように設定されていてもよい。また、同一の供給源から複数のノズルへ塗布剤を供給するようにすれば複数のノズル間での塗布剤の塗布圧が均一になって各ノズルの塗布量を制御し易くなる。
また、被塗布物は光ディスクであり、塗布剤は形成後の塗膜がインク受理層となる、顔料とバインダーを含有する水系塗布液か、または水溶性高分子を含有する水系塗布液にしてもよく、前者では多孔質のインク受理層が得られ、後者では膨潤型のインク受理層が得られる。顔料はアルミナ、シリカ、シリカアルミナ複合粒子であることが好ましい。光ディスクの印刷面に上記ノズルで上記水系塗布液を塗布剤として塗布し、その後に乾燥処理することで平坦で均一な厚みのインク受理層を形成できる。
【００１０】
また、本発明による塗膜形成装置は、円板状の被塗布物の表面に塗布した液状の塗布剤からなる塗膜を乾燥させるようにした塗膜形成装置において、塗膜を中央部から半径方向外側に向けて順次乾燥させる乾燥手段が設けられていることを特徴とする。
乾燥手段の温風や蒸気や熱等によって円板状の被塗布物の中央部から半径方向外側に向けて徐々に乾燥を進めることで、塗膜歪みを生じることなく塗膜の乾燥を行うことができる。乾燥手段として例えば温風供給手段を設けてもよい。
或いは、被塗布物の塗膜と反対側の面に対向して加熱蒸気供給手段を設けてもよい。塗膜に直接、熱風等を吹き付けると塗膜の表面だけが乾燥して皮膜が形成され、遅れて加熱された内部の塗布剤が塗膜表面を通って蒸発するので塗膜表面の皮膜が破れて塗膜の平坦性が損なわれるおそれがあるが、塗膜と反対側の面から被塗布物の中心部に加熱蒸気を当てるようにすれば、被塗布物を介して塗膜が徐々に加熱されて乾燥することになり、塗膜歪みを生じたり、塗膜表面の乾燥が塗膜内部の乾燥より進むおそれがなく、また被塗布物下面より回り込んだ加熱蒸気が被塗布物外周部分を通過するため、この部分の蒸気濃度が高まり、塗膜の乾燥が抑制されるため、確実に且つより迅速に均一な乾燥を達成できる。また温風供給手段と加熱蒸気供給手段を、被塗布物を挟んで対向させて配設してもよい。
【００１１】
また乾燥手段に加えて、塗膜の外周側に蒸気供給手段を設けてもよく、これによって被塗布物の中央部から外周側にかけて漸次乾燥させる際に、外周部の蒸気濃度を中央部よりも高めておけば、この部分の乾燥を中央部よりも遅らせることができる。
更に、塗膜の外周側を覆うカバーが設けられていることが好ましく、被塗布物の外周部において蒸気の拡散を防止し、滞留し易くすることによって、乾燥が進むのを抑制できる。
特に被塗布物が光ディスクで、塗膜が顔料とバインダーを含有する水系塗布液である場合には多孔質のインク受理層が得られ、塗膜が水溶性高分子を含有する水系塗布液である場合には膨潤型のインク受理層が得られる。いずれの場合も、乾燥収縮後の塗膜が平坦で均一な厚みに形成できるために受理層の外観の意匠性に優れ、インクジェットプリンタ等で印刷した際にインクの滲み等のない鮮明な画像が得られる。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例をコンパクトディスクへの塗膜形成を例にとって図１乃至図５により説明する。
図１は本発明の実施例による塗膜形成装置の塗布部を示す要部斜視図、図２は塗布部における各ノズルの吐出口を示す図、図３は塗膜形成装置の乾燥部の模式図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は乾燥部による乾燥工程を示す図、図５は光ディスクの部分縦断面図である。
本実施例による塗膜形成装置１で塗膜を形成する光情報媒体としての光ディスク３０は例えば通常のコンパクトディスクであり、図５に示すように例えばポリカーボネート基板（ＰＣ基板）からなるリング状のディスク基板３１の一方の面３１ａに情報記録層３２が形成されており、この情報記録層３２はスタンパ等で形成された０．１μｍ程度の凹凸の表面に金属薄膜からなる反射膜を被覆して構成されている。
そしてこの情報記録層３２の表面には例えば５〜１０μｍの膜厚の保護層３３が被覆形成されている。ディスク基板３１の他方の面３１ｂ側から再生光を照射し、情報記録層３２からの反射光により読みとりを行う。光ディスク３０の情報読みとり側の面３１ｂとは反対側の保護層３３上の印刷面３３ａに、水系塗布液を塗布してなる薄膜を乾燥して得たインク受理層３４Ａが設けられている。
【００１３】
図１乃至図３において、本実施例による塗膜形成装置１は、形成後の塗膜がインク受理層となる、顔料とバインダーを含有するか、又は水溶性高分子を含有する水系塗布液（以下、単に水系塗布液という）等からなる受理液（塗布液、塗布剤）を塗布する塗布部２と、受理液が塗布されてなる塗膜３４を乾燥させる乾燥部３とで概略構成されている。顔料とバインダーを含有する水系塗布液で塗膜を形成すると乾燥後に多孔質インク受理層を形成でき、水溶性高分子を含有する水系塗布液で塗膜を形成すると乾燥後に膨潤型インク受理層を形成できる。インク受理層３４Ａとしていずれを用いてもよい。
尚、膨潤型インク受理層とは、水溶性高分子を主成分としたものであり、受理層自体がインクを吸収し、自ら膨潤または溶解してインクを受理層内に吸着するものである。
図１に示す塗膜形成装置１の塗布部２は、上述した情報記録層３２と保護層３３を積層したディスク基板３１（以下、単にディスク基板３１という）の保護層３３上の印刷面３３ａに液体状の受理液Ｓを塗布する装置である。ここで、受理液Ｓとして例えば下記の処方を用いる。受理層処方１〜３は多孔質型のインク受理層に関する処方であり、受理層処方４は膨潤型のインク受理層に関する処方である。
【００１４】
受理層処方１
アルミナゾル（固形分濃度２０％）：１００質量部
ポリビニルアルコール（クラレ社製、商品名ＰＶＡ−１２４、固形分濃度７％）：２８．６質量部
ホウ酸（固形分濃度４％）：５質量部
（アルミナゾルの製造方法）
アルミナゾルは、９５℃に加熱したポリ塩化アルミニウムと水からなる液にアルミン酸ナトリウム溶液を添加し、熟成したスラリーをイオン交換水で洗浄し、再び９５℃に昇温し、酢酸を添加して解膠と濃縮を行い、次いで超音波処理を行って得られる。
受理層処方２
シリカアルミナ複合ゾル（固形分濃度２０％）：１００質量部
ポリビニルアルコール（クラレ社製、商品名ＰＶＡ−１４０Ｈ、固形分濃度７％）：５７．２質量部
ホウ酸（固形分濃度４％）：５質量部
（シリカアルミナ複合ゾルの製造方法）
シリカアルミナ複合ゾルは、３号ケイ酸ソーダ溶液と水に、撹拌しながら５ｍｏｌ／Ｌの塩酸を徐々に添加した。その後８０℃に昇温し、熟成してシリカヒドロゲルを得た。このシリカヒドロゲルをコロイドミルと超音波分散処理で粉砕した。この粉砕したシリカヒドロゲルを８０℃に昇温し、ポリ塩化アルミニウム水溶液を徐々に添加した。この常温の反応液に５ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを加えて、反応液のＰＨを７．７に調整した後、限外濾過を行い、濾液の電導度が２０μＳ／ｃｍ以下になるまで精製した。次いで、この精製液に１０％アミド硫酸水溶液を添加してＰＨを４．０とし。減圧下で加熱濃縮し冷却した後、再び１０％アミド硫酸水溶液を添加してＰＨを４．０としシリカアルミナ複合ゾルを得た。
受理層処方３
シリカ分散液（固形分濃度１４％）：１００質量部
ポリビニルアルコール（クラレ社製、商品名ＰＶＡ−４２０、固形分濃度
７％）：５０質量部
（シリカ分散液の製造方法）
気相法シリカ微粒子（日本アエロジル社製、アエロジル３００）と水の混合液を、高速回転式コロイドミル（エム・テクニック社製、クレアミックス）を用いて、１０，０００ｒｐｍで３０分間分散処理を行いシリカ分散液を得た。
受理層処方４
メチルセルロース（信越化学社製、メトリーズＳＭ１５）：１００質量部
不定形シリカ（富士シリシア化学社製、サイリシア３７０）：０．０３質量部
メチルセルロースは固形分濃度３％の溶液であり、これに不定形シリカを混合、攪拌して水系塗布液を得た。
【００１５】
塗布部２は、ディスク基板３１を回転軸Ｏと同軸に載置する回転テーブル４を備え、回転テーブル４は図示しない制御手段によって回転速度が制御される。回転テーブル４の回転軸Ｏからずれた位置には回転軸Ｏを中心とする半径方向に受理液Ｓを吐出するための吐出手段５が配設されている。
この吐出手段５は単一の供給系部６（供給源）とこの供給系部６から複数本に分岐されたノズル７ａ、７ｂ…７ｈからなるノズル部７とで構成されており、供給系部６の領域に設けた図示しないバルブの開閉によって各ノズル７ａ〜７ｈからの受理液Ｓの吐出と停止を制御する。各ノズル７ａ〜７ｈは例えばマイクロディスペンサノズルからなっていて、ディスク基板３１の半径方向に並んで配列されていて、例えば印刷面３３ａの形成幅に亘って直線状に配列されている。
しかも各ノズル７ａ〜７ｈは図２に示すようにそれぞれ円形または多角形の吐出口を有しており、配列方向の最も内周側に位置する最内周ノズル７ａは吐出口が最小の面積とされ、径方向外側に向けて複数の各ノズル７ｂ、７ｃ、…は吐出口の面積が漸次増大し、最外周ノズル７ｈは吐出口の面積が最も大きく設定されている。
そのため、最内周ノズル７ａから最外周ノズル７ｈに向けて漸次単位時間当たりの吐出量が増大するように設定され、且つ単位面積当たりの各ノズル７ａ〜７ｈの受理液吐出量はそれぞれ一定に設定されている。これはディスク基板３１に対して径方向に並べられた各ノズル７ａ〜７ｈが同一の角速度で相対回転するためであり、各ノズル７ａ〜７ｈによるディスク基板３１の保護層３３上の印刷面３３ａでの単位面積当たりの塗布量が均一になるように各ノズル７ａ〜７ｈの単位時間当たりの吐出量がそれぞれ設定されている。例えば、単位面積当たりの塗布量がほぼ等しくなるように調整した１〜２ｍｍの内径のノズルを最内周側から外側に向けて順次配列して用いることができる。
【００１６】
次に塗膜形成装置１の乾燥部３について図３により説明する。図３に示す乾燥部３において、ディスク基板３１の保護層３３上の印刷面３３ａに受理液Ｓが塗布されて塗膜３４が形成されており、この状態でディスク基板３１は図示しない支持部材で塗膜３４を上方に向けて略水平に支持される。リング状をなす塗膜３４の中央部に対向させて塗膜３４に温風を吹きつける温風吐出手段９（乾燥手段）の吐出口９ａを配設し、吐出口９ａから吐出する温風は塗膜３４の中央部に当たって半径方向外側に向けて放射状に流れるように送風方向が制御される。温度、風量は適宜設定でき、例えば５０〜７０℃、０．８〜１．５ｍ^３／分に設定することができる。
ディスク基板３１の外周側には平面視略リング状のカバー１０が配設され、このカバー１０は上部中央に、温風吐出手段９からの温風をディスク基板３１の保護層３３上の塗膜３４中央に誘導する開口１０ａが形成され、開口１０ａの周囲は塗膜３４の外周側を覆う上部周辺部１０ｂとされ、更に上部周辺部１０ｂからディスク基板３１の下方へ筒状に延びる周側部１０ｃが形成されている。
また、好ましくはカバー１０の上部周辺部１０ｂには蒸気または蒸気濃度の高い空気を塗膜３４の外周部付近に供給する蒸気供給手段１１が設けられている。この蒸気供給手段１１は外周側部分に均一に蒸気が供給されるのであれば１つ設けても良いし、周方向に所定間隔で複数配設してもよい。
塗布剤の溶媒が水のときは、蒸気は水蒸気が好ましいが、ディスク基板や基板上に塗布された塗膜が悪影響を受けない限り、水以外の溶剤蒸気を用いることもできる。一般的に塗布剤の溶媒と同種の溶剤を用いることが好ましい。
【００１７】
本実施例による塗膜形成装置１は上述の構成を有しており、次に塗膜の形成方法について説明する。
先ずディスク基板３１の片面に情報記録層３２と保護層３３が積層された状態で、図１において、保護層３３の表面の印刷面３３ａを塗布部２の吐出手段５に対向させて、回転テーブル４上に回転軸Ｏと同軸に載置する。そして、ディスク基板３１の回転軸Ｏからずれたリング状の印刷面３３ａに接近した位置に吐出手段５を対向して配置する。この状態で吐出手段５の各ノズル７ａ〜７ｈはディスク基板３１上に形成された保護層３３上の印刷面３３ａの径方向に配列されている。
そして回転テーブル４を低速の一定速度で回転軸Ｏ回りに回転させると同時に吐出手段５の供給系部６のバルブを開弁して受理液Ｓを同一圧力の下で各ノズル７ａ〜７ｈにそれぞれ供給し、各ノズル７ａ〜７ｈから印刷面３３ａに連続して吐出する。回転テーブルの回転速度は塗布量との関係で適宜調整されるが、塗布液が遠心力による流動を起こさず、かつ効率的な塗布が行えるよう３〜１２ｍｉｎ^−１が好ましく、６〜９ｍｉｎ^−１がさらに好ましい。
各ノズル７ａ〜７ｈから吐出される受理液Ｓの単位時間当たりの吐出量は最内周ノズル７ａが最小で外周側のノズル７ｂ、７ｃ…に向けて漸次増大し、最外周ノズル７ｈで最大であるが、各ノズル７ａ〜７ｈの相対周速度が相違するためにディスク基板３１の保護層３３上の印刷面３３ａにおける単位面積当たりの塗布量はほぼ均一に設定される。
【００１８】
しかも各ノズル７ａ〜７ｈで吐出される受理液Ｓは、各ノズル７ａ〜７ｈの相対移動方向（周方向）と配列方向（径方向）とにそれぞれ相互に一部重複した状態で例えば液滴状または山状で連続して塗布される。この場合、受理液Ｓを構成する水系塗布液は固形分に対して水分比率が８割程度であるから、各ノズル７ａ〜７ｈからディスク基板３１の保護層３３上の印刷面３３ａ上に同時に吐出された受理液Ｓは流動性が高く相互の親和力がよいために速やかにレベリング作用が働き全体に同一厚みで平坦化される。
このような受理液Ｓの塗布とレベリング作用とが各ノズル７ａ〜７ｈの配列方向だけでなく各ノズル７ａ〜７ｈの相対移動方向にも生じる。そのため、ディスク基板３１の保護層３３上の印刷面３３ａの全周領域に亘って受理液Ｓが塗布され且つ全体的に平坦化作用がなされてほぼ均一厚みの塗膜３４が得られる。
その際、回転テーブル４は低速の一定速度で相対回転運動するためにディスク基板３１も同期して低速で相対回転運動することになり、印刷面３３ａに塗布された受理液Ｓは、遠心力による展延処理はなされない。各ノズル７ａ〜７ｈによってディスク基板３１に吐出された各受理液Ｓはその印刷面３３ａの吐出位置に保持され、いわば必要量だけ吐出位置に置かれた状態で高い流動性によるレベリング作用がなされ塗膜の均一化がなされる。
従って、各ノズル７ａ〜７ｈが印刷面３３ａに対して１周相対回転することで、印刷面３３ａ全面に均一な厚みのリング状の塗膜３４を形成する。
【００１９】
このようにして塗布工程が終了し、塗膜３４が形成されたディスク基板３１は乾燥工程に送られる。
乾燥工程では、図３に示すように、ディスク基板３１は塗膜３４を乾燥部３のカバー１０の中央開口１０ａと対向させて図示しない支持部材に載置する。この状態でカバー１０の上部周辺部１０ｂに設けた蒸気供給手段１１から蒸気濃度が雰囲気より高いエアをリング状の塗膜３４の外周部に供給すると共に、温風吐出手段９から温風を吐出させてディスク基板３１の中央部に吹き付ける。
開口９ａからの温風を若干拡散する方向に吹き付けることで、塗膜３４に吹き付けられた温風は塗膜３４の表面に沿って外周側に送られるため、塗膜３４は徐々に中心部から水分が飛ばされて乾燥する。しかも塗膜３４の外周側領域には蒸気供給手段１１から蒸気濃度の高いエアが継続的に供給されているために、外周側領域の乾燥を抑制し、塗膜３４の中央部から外周部に向けて時間差をおいて徐々に乾燥がすすむ。
そのため、水系塗布液の受理液Ｓからなるリング状の塗膜３４は、周方向の長さ（幅）が最も狭い径方向内側の中央部から周方向の長さ（幅）が最も広い外周部に向けて次第に乾燥させられ、水分の蒸発による収縮が進んでも周長（幅）が拡散する方向に歪みを吸収しつつ漸次収縮するために乾燥した塗膜３４にはしわ等の塗膜歪みが形成されない。そのため、塗膜３４は乾燥して全体に平坦で均一厚みのインク受理層３４Ａになる。
【００２０】
尚、本実施例によるインク受理層３４Ａは、顔料微粒子間の空隙にインクを受容させる、いわゆる空隙吸収型の多孔質インク受理層である方が好ましい。
この空隙吸収型の多孔質インク受理層は主に顔料とバインダーからなり、顔料としては、アルミナだけでなく、シリカ、ベーマイト、合成微粒子シリカ、合成微粒子アルミナシリケート、気相法合成シリカ、シリカアルミナ複合粒子、ゼオライト、モンモリロナイト群鉱物、バイデライト群鉱物、サポナイト群鉱物、ヘクトライト群鉱物、スチーブンサイト群鉱物、ハイドロタルサイト群鉱物、スメクタイト群鉱物、ベントナイト群鉱物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、カオリン、タルク、アルミナ水和物、プラスチックピグメント、尿素樹脂顔料、セルロース粒子、澱粉粒子などが挙げられ、なかでも、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ複合粒子が好ましい。このうち、特にベーマイト（Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＨ_２Ｏ、ｎ＝１〜１．５）がインクの吸収性、定着性の観点から好適である。
【００２１】
さらに好ましくは、多孔質インク受理層３４Ａの平均細孔半径が３〜２５ｎｍであり、特には５〜１５ｎｍが適切であり、かつ細孔容積が０．３〜２．０ｃｍ^３／ｇが好ましく、特には０．５〜１．５ｃｍ^３／ｇであるのが好適である。
例えば前記受理層処方１によって実際に形成した受理層の細孔容積は０．７５ｃｍ^３／ｇ、平均細孔半径は１０．５ｎｍであり、また受理層処方２については０．８８ｃｍ^３／ｇ、１１．２ｎｍ、また受理層処方３については０．６７ｃｍ^３／ｇ、１０．２ｎｍであった。
またバインダーとしては、でんぷんやその変性物、ポリビニルアルコール又はその変性物，スチレン・ブタジエンゴムラテックス，ニトリル・ブタジエンゴムラテックス、ヒドロキシセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等の水溶性重合体、アルコール可溶性の重合体若しくはこれらの重合体の混合物などの水溶性樹脂を用いることができる。なかでも本実施例では、インク吸収性や耐水性が良好であることを要するからポリビニルアルコールまたはその変性物の使用が好ましい。多孔質インク受理層である場合には、バインダーは上記顔料１００質量部に対して、好ましくは、１〜１００質量部、特には、３〜５０質量部含まれるのが適切である。一方、膨潤型インク受理層を得るために用いる水溶性高分子としては、完全鹸化ないしは部分鹸化のポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレンオキサイド、ポリアクリルアミド、又はそれらの誘導体などの水溶性の合成高分子、ゼラチン、変性ゼラチン、デンプン、変性デンプン、カゼイン、大豆カゼイン、変性大豆カゼイン若しくはその変性物、又はそれらの誘導体、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース誘導体などの水溶性の天然高分子が挙げられる。なかでも、ポリビニルアルコール若しくはその誘導体、ポリビニルピロリドン若しくはその誘導体、ポリアクリルアミド、セルロース誘導体、ゼラチン若しくはその誘導体が特に好ましい。これらの水溶性高分子はそれぞれ単独、又は２種以上の混合物の形態で使用される。
膨潤型インク受理層の場合、上述した水溶性高分子の他に、必要に応じて、顔料を水溶性高分子に対して０．０５〜１０重量％含有することができる。なお、顔料としては、多孔質型のものと同じものが使用できる。
尚、インク受理層３４には、その他の添加剤として、必要に応じて、硬化剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、蛍光増白剤、着色染料、着色顔料等を使用することが出来る。特に硬化剤は、多孔質層の場合、形成過程において影響が大きく、水系塗布液の乾燥過程における水分蒸発での体積収縮による歪みから生じるクラックなどの塗膜欠陥を、早期にゲル化することで抑制する効果がある。バインダーとしてポリビニルアルコールを使用する場合は、ホウ酸やホウ酸塩などが有効である。
本実施例において、ディスク基板３１の保護層３３上に設けられるインク受理層３４Ａの塗布厚は、インク吸収性、塗工層の強度、用途などに応じても選択されるが、好ましくは２〜８０μｍが採用される。この塗布厚が２μｍに満たない場合はインク受理層３４Ａとしての効果が発現し難く、一方，８０μｍを超える場合は、透明性や強度の低下または表面に微細なクラックが発生するおそれがあるので好ましくない。なかでも、インク受理層３４Ａの塗布厚は１０〜５０μｍであるのが適切であり、３０〜４０μｍが更に好ましい。塗布液の塗布膜厚は塗布液の固形分濃度に対応して例えば乾燥膜厚の４〜８倍程度、塗布液の重さにして１０〜４００ｇ／ｍ^２にすることができる。
【００２２】
上述のように本実施例による塗膜形成装置１を用いた塗膜形成方法によれば、ディスク基板３１の保護層３３上に塗膜歪みのない平坦で均一厚みのインク受理層３４Ａを得られる。そのため、インク受理層３４Ａにインクジェット印刷を施す場合、写真画像であっても鮮明な画像を得られる。
特に、従来のレーベル印刷のように紙にオフセット印刷やスクリーン印刷を行う場合には、画像の編集や製版等、多くの手間とコストがかかるが、インクジェットプリンタでジェットインクをインク受理層に印刷する場合、本実施例による水系塗布液で形成されたインク受理層３４Ａ、特に多孔質インク受理層を採用することで高精度で鮮明な画質が得られる。
【００２３】
尚、上述の実施例において、塗膜形成装置１の塗布部２として、印刷面３３ａの径方向外側に向けて各ノズル７ａ〜７ｈの開口面積を漸次増大させるようにしたが、これに代えて各ノズル７ａ〜７ｈの開口面積をほぼ同一に設定して単位時間当たりの受理液Ｓの塗布量を半径方向外側に向けて漸次増大するように設定してもよい。この場合には、径方向外側に向けて各ノズル７ａ〜７ｈの吐出圧力を漸次増大させる必要がある。また受理液Ｓを塗布すべき印刷面３３ａの全面に複数のノズルを配設すれば相対移動させることなく塗膜３４を形成できる。いずれの場合も、ディスク基板３１の保護層３３上の印刷面３３ａにおける径方向及び周方向における単位面積当たりの塗布量をほぼ均一に設定する。
次に乾燥部３の変形例を図６により説明するが、上述した実施例と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明する。
上述の実施例において温風供給手段９で塗膜３４を乾燥させる場合、温風の温度が高すぎると塗膜３４の表面のみが先に乾燥して皮膜を形成し、塗膜３４内部の乾燥が遅れる現象が生じることがある。この場合、皮膜内部の水系塗布液が遅れて乾燥すると、水分が蒸発して蒸気で皮膜を破るために塗膜３４の平坦性が損なわれるおそれがある。このような不具合を防ぐためには、温風の温度を比較的低く設定して長時間かけて乾燥させる必要があるため、乾燥効率が低下するおそれがある。
このような不具合を改善するために、次のような変形例を採用することができる。
【００２４】
即ち、図６に示す乾燥部１３は、ディスク基板３１に対して印刷面３３ａに塗布された液状の塗膜３４と反対側の表面３１ｂに対向させて加熱蒸気吐出手段１４（乾燥手段）を配設している。この乾燥部１３には蒸気供給手段１１と温風供給手段９は設けられていない。
そして加熱蒸気吐出手段１４から吐出された加熱蒸気はディスク基板表面３１ｂの中央部に吹き付けられた後に、ディスク基板表面３１ｂに沿って外周部に向けて流れるように制御されている。好ましくはディスク基板３１の中心軸に対して若干外側に拡散させて加熱蒸気が流れるように放射状に吐出制御するのが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、塗膜３４に対して加熱蒸気吐出手段１４から吐出された加熱蒸気がディスク基板３１の表面３１ｂ中央部に吹き付けられて、その後に外周側に流れるためにディスク基板３１を通して塗膜３４を加熱して内周側部分から外周側部分へと乾燥させることになる。しかも加熱蒸気の多くはディスク基板３１の外周面とカバー周側部１０ｃとの間隙を通過してディスク基板３１の上面側に回り、塗膜３４外周部付近に流動してカバー上部周辺部１０ｂ内に滞留するために塗膜３４の外周領域の乾燥を抑制する。そのため、塗膜３４は中央部から外周部に向けて徐々に乾燥が進むことになる。
従って、上述の実施例と同様に、塗膜３４は、周方向の長さ（幅）が最も狭い径方向内側の中央部から周方向の長さ（幅）が最も広い外周部に向けて次第に乾燥させられ、乾燥した塗膜３４にはしわ等の塗膜歪みが形成されず、全体に平坦で均一厚みのインク受理層３４Ａになる。
【００２６】
上述の乾燥部１３によれば、ディスク基板３１の表面３１ｂ側から塗膜３４を乾燥処理させるために、高温の加熱蒸気を吹き付けても塗膜３４の表面だけが先に乾燥して皮膜を形成するおそれがなく、比較的短時間で均一な乾燥処理を行うことができる。しかも蒸気供給手段１１を設けなくても塗膜３４の外周部の乾燥を中央部の乾燥に遅らせることができて全体に良好な乾燥処理を行える。
尚、上述の変形例において、乾燥手段として加熱蒸気供給手段１４に加えてディスク基板３１を挟んで対向する位置に、上述した実施例に示す温風供給手段９をも設けてもよい。これによってディスク基板３１の上下両面から乾燥させることができるために一層短時間で塗膜３４の乾燥を行える。
また実施例や変形例による乾燥部３，１３において、温風供給手段９に代えて変形例に示す加熱蒸気供給手段１４をディスク基板３１の上方に配設するようにしてもよい。この構成を採用すれば、実施例における蒸気供給手段１１を省略できる。
【００２７】
尚、乾燥手段として温風供給手段９や加熱蒸気供給手段１４に限定されることなく、同心円状の複数の加熱導体パターンを有する加熱手段を塗膜３４に対向して同心に配設し、中央部の加熱導体パターンから外周部の加熱導体パターンに向けて漸次加熱処理するように制御してもよい。この場合、蒸気供給手段１１等によって外周部の蒸気濃度を中央部よりも高く設定しておくことが好ましい。
また上述の乾燥部３において、ディスク基板３１を静止状態で保持して乾燥処理するようにしたが、乾燥手段に対して中心軸回りに回転させるようにしてもよく、ディスク基板３１と乾燥手段とが相対回転すればよい。
また、本発明は光ディスク等のコンパクトディスクに限らず他のディスクを含む各種の被塗布物に塗膜を塗布して乾燥する方法及び装置に採用できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る塗膜形成方法及び塗膜形成装置によれば、塗膜の幅の狭い領域から塗膜の幅の広い領域に向けて乾燥を進めることで塗膜歪みを防止して均一で高精度な塗膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による塗膜形成装置の塗布部で受理液を光ディスクへ塗布する状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すノズル部の各ノズルの配列状態における吐出口を示す図である。
【図３】塗膜形成装置の乾燥部を示す構成図である。
【図４】光ディスクの印刷面に塗布された塗膜の乾燥工程を示すもので、（ａ）は光ディスクの中央部のみ乾燥した段階を示す図、（ｂ）は光ディスクの中央部から中間部まで乾燥した段階を示す図、（ｃ）は光ディスク全体を乾燥した段階を示す図である。
【図５】実施例による塗膜形成方法で得られた光ディスクの部分縦断面図である。
【図６】変形例による乾燥部を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 塗膜形成装置
２ 塗布部
３ 乾燥部
７ ノズル部
９ 温風吐出手段（乾燥手段）
１０ カバー
１１ 蒸気供給手段
１４ 加熱蒸気供給手段（乾燥手段）
３０ 光ディスク（被塗布物）
３４ 塗膜
３４Ａ 多孔質インク受理層
Ｓ 受理液（水系塗布液）

Claims (18)

1. 液状の塗布剤を被塗布物の表面に塗布して塗膜を形成し、該塗膜を前記塗布剤の塗布領域の幅の狭い領域から幅の広い領域に向けて乾燥させるようにしたことを特徴とする塗膜形成方法。
2. 前記被塗布物の表面が円板状に形成されていて、前記塗膜の乾燥が前記塗布領域の内側から外側に向けて行われるようにした請求項１に記載の塗膜形成方法。
3. 前記被塗布物の半径方向にノズルを複数配置し、該ノズルから塗布剤を吐出して塗布するようにした請求項２記載の塗膜形成方法。
4. 前記複数のノズルは、被塗布物の半径方向外側に向けて開口面積が増大するように設定されている請求項３に記載の塗膜形成方法。
5. 前記複数のノズルには、同一の供給源から前記塗布剤が供給されている請求項３または４に記載の塗膜形成方法。
6. 前記複数のノズルは、開口面積が何れも同一であって単位時間あたりに吐出される塗布剤の量が半径方向外側に向けて増大するように設定されている請求項３に記載の塗膜形成方法。
7. 前記被塗布物は光ディスクであり、前記塗布剤は形成後の塗膜がインク受理層になる請求項１乃至６のいずれかに記載の塗膜形成方法。
8. 前記塗布剤は顔料とバインダーを含有する水系塗布液であって、インク受理層が多孔質である請求項７に記載の塗膜形成方法。
9. 前記塗布剤は水溶性高分子を含む水系塗布液であって、前記インク受理層が膨潤型のインク受理層である請求項７に記載の塗膜形成方法。
10. 前記顔料は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ複合粒子のいずれかである請求項８に記載の塗膜形成方法
11. 円板状の被塗布物の表面に塗布した液状の塗布剤からなる塗膜を乾燥させるようにした塗膜形成装置において、
    前記塗膜を中央部から半径方向外側に向けて順次乾燥させる乾燥手段が設けられていることを特徴とする塗膜形成装置。
12. 前記乾燥手段は、塗膜に対向して設けられた温風供給手段である請求項１１に記載の塗膜形成装置。
13. 前記塗膜の外周側に蒸気供給手段を設けてなる請求項１１または１２に記載の塗膜形成装置。
14. 前記乾燥手段が、前記被塗布物の塗膜と反対側の面に対向して設けた加熱蒸気供給手段である請求項１１に記載の塗膜形成装置。
15. 前記塗膜の外周側を覆うカバーが設けられていている請求項１１乃至１４のいずれかに記載の塗膜形成装置。
16. 前記被塗布物は光ディスクであり、前記塗膜は顔料とバインダーを含有する水系塗布液から形成される多孔質インク受理層である請求項１１乃至１５のいずれかに記載の塗膜形成装置。
17. 前記被塗布物は光ディスクであり、前記塗膜は水溶性高分子を含有する水系塗布液から形成される膨潤型インク受理層である請求項１１乃至１５のいずれかに記載の塗膜形成装置。
18. 前記顔料は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ複合粒子のいずれかである請求項１６に記載の塗膜形成装置。

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