JP2022123657A - 液体吐出装置、液体吐出方法及び電池部材用液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形成される被吐出領域の品質低下を抑制すること。【解決手段】本発明の一態様に係る液体吐出装置は、所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出し、塗布することで被吐出領域を形成する液体吐出装置であって、駆動波形に基づき、前記液体を吐出可能な複数の液体吐出部と、前記複数の液体吐出部のそれぞれに前記駆動波形を出力可能な出力部と、前記液体の性状を示す情報を取得する取得部と、前記性状に基づき、前記駆動波形を切り替える切替部と、を備え、前記複数の液体吐出部は、第１液体吐出部と、前記搬送方向に沿って前記第１液体吐出部とは異なる位置に配置された第２液体吐出部と、を含み、前記被吐出媒体上において、前記性状が所定条件を満たしたときに、前記第１液体吐出部及び前記第２液体吐出部のそれぞれによって前記液体が塗布される位置は、前記搬送方向に沿って離隔している。【選択図】図３

Description

本発明は、液体吐出装置、液体吐出方法及び電池部材用液体吐出装置に関する。

従来、所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出し、塗布することで被吐出領域を形成する液体吐出装置が知られている。

また、メンテナンス等で消費される液体量を削減する目的で、被記録媒体上に所望の画像を描画記録するときに記録ヘッドに印加される記録用波形の駆動信号に対して、電圧、周波数、波形形状のうち少なくとも１つを異ならせたテスト用波形の駆動信号を記録ヘッドに印加することにより、記録用波形の駆動信号印加時よりも吐出力を増大させて吐出を行い、テストパターンを形成する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の構成では、被記録媒体に画像を形成しているときに駆動信号が切り替わると、形成される被吐出領域の品質が低下する懸念があった。

本発明は、形成される被吐出領域の品質低下を抑制することを目的とする。

本発明の一態様に係る液体吐出装置は、所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出し、塗布することで被吐出領域を形成する液体吐出装置であって、駆動波形に基づき、前記液体を吐出可能な複数の液体吐出部と、前記複数の液体吐出部のそれぞれに前記駆動波形を出力可能な出力部と、前記液体の性状を示す情報を取得する取得部と、前記性状に基づき、前記駆動波形を切り替える切替部と、を備え、前記複数の液体吐出部は、第１液体吐出部と、前記搬送方向に沿って前記第１液体吐出部とは異なる位置に配置された第２液体吐出部と、を含み、前記被吐出媒体上において、前記性状が所定条件を満たしたときに、前記第１液体吐出部及び前記第２液体吐出部のそれぞれによって前記液体が塗布される位置は、前記搬送方向に沿って離隔している。

本発明によれば、形成される被吐出領域の品質低下を抑制できる。

実施形態に係る膜形成装置の構成例を示す図である。 実施形態に係るインク吐出部の構成例を示す図である。 実施形態に係る制御部の機能構成例のブロック図である。 実施形態に係る制御部による処理例のフローチャートである。 膜形成時間に伴うインクの温度変化例を示す図である。 駆動波形例を示す図であり、図６（ａ）は切替前を示す図、図６（ｂ）は切替後を示す図である。 駆動波形の切替によるインク塗布状態の変化例の図であり、図７（ａ）は比較例の図、図７（ｂ）は本実施形態の図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

また以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液体吐出装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。

実施形態に係る液体吐出装置は、所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出することで塗布し、被吐出領域を形成するものである。

被吐出媒体は、例えば、電池等の蓄電デバイス、燃料電池等の発電デバイス、太陽光発電デバイス等に用いられる電極基材（集電体）等を含み、また電極基材上に活物質などの電極材料層が形成された電極を含む。液体吐出装置は、粉体状の活性物質や触媒組成物をはじめとする各種材料を液体中に分散した液体を被吐出媒体に塗布し、固定及び乾燥させることで被吐出媒体上に当該各種材料を含む膜を有する電極等の被吐出領域を形成する。

このような液体吐出装置では、長時間連続して液体を吐出すると、吐出する液体の温度変化等により液体の性状が変化する場合がある。ここで、液体の性状とは、液体の性質又は状態をいう。液体の性質は液体の粘度又は表面張力等の液体の物性を含む。

液体吐出装置が備える液体吐出部を駆動させる駆動波形は、不吐出や吐出曲がり等の吐出異常が生じることなく液体が適切に吐出されるように、液体の性状に合わせて調整されていることが多い。しかし、長時間の連続吐出等により液体の性状が変化すると、駆動波形が合わなくなり、適切に吐出できなくなる場合がある。

この場合には、液体の異なる性状ごとで調整した複数の駆動波形データを予め格納部等に格納しておき、液体の性状変化に応じて、格納された駆動波形データを用いて駆動波形を切替可能にすることが好ましい。

しかしながら、被吐出領域を形成しているときに駆動波形が切り替わると、吐出特性が過渡的に変化することで異常領域が生じ、形成される被吐出領域の品質が低下する場合がある。この異常領域は、吐出された液体の量が周囲と異なる領域がスジ状に延伸した領域であるスジ領域等を含む。

例えば、液体吐出装置が、搬送方向に沿って配置された複数の液体吐出部を含み、複数の液体吐出部のそれぞれに吐出させる駆動波形が切り替わると、吐出特性が過渡的に変化した状態で吐出された液体が被吐出媒体上で搬送方向に沿う特定位置に集中することで、異常領域がより顕著になる。その結果、形成される被吐出領域の品質が低下する。

実施形態では、液体吐出装置は、駆動波形に基づき、液体を吐出可能な複数の液体吐出部と、複数の液体吐出部のそれぞれに駆動波形を出力可能な出力部と、液体の性状を示す情報を取得する取得部と、液体の性状に基づき、駆動波形を切り替える切替部とを備える。

複数の液体吐出部は、第１液体吐出部と、搬送方向に沿って第１液体吐出部とは異なる位置に配置された第２液体吐出部とを含み、被吐出媒体上において、液体の性状が所定条件を満たしたときに、第１液体吐出部及び第２液体吐出部のそれぞれによって液体が塗布される位置は、搬送方向に沿って離隔している。

例えば、上記の切替部は、液体の性状が所定条件を満たしたときに、第１液体吐出部及び第２液体吐出部に出力される駆動波形のそれぞれを切り替える。また、液体の性状は液体の温度等であり、所定条件は、液体の温度が所定の閾値以上に変化したときに満たされる。

また「離隔する」とは、液体の中心が離れていることをいい、実施形態では特に隣り合っていないことをいう。但し、液体の中心が離れていれば、液体の一部は必ずしも離れていなくてもよい。

上記により、駆動波形を切り替えたときに第１液体吐出部及び第２液体吐出部のそれぞれの吐出特性が過渡的に変化した状態で吐出された液体は、搬送方向に沿って離隔して分散される。その結果、形成される異常領域が軽減されることで、被吐出領域の品質低下を抑制可能にする。

以下、非浸透性の被塗布材上にインクを吐出することで、被塗布材上に膜を形成する膜形成装置を一例として実施形態を説明する。ここで、被塗布材は被吐出媒体の一例であり、インクは液体の一例であり、膜は被吐出領域の一例であり、膜形成装置は液体吐出装置の一例である。

［実施形態］
＜膜形成装置１００の全体構成例＞
まず図１を参照して、膜形成装置１００の全体構成について説明する。図１は、膜形成装置１００の全体構成の一例を説明する図である。図１は、被塗布材２の搬送方向２０と略直交する方向から透視した膜形成装置１００の内部を示している。

図１に示すように、膜形成装置１００は、巻出部１と、塗布部３と、硬化部４と、乾燥部５と、巻取部６と、制御部７とを有する。また塗布部３は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄを有する。

膜形成装置１００は、巻出部１及び巻取部６により被塗布材２を搬送方向２０に沿って搬送しながら、塗布部３が含むインク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが吐出したインクを被塗布材２上に塗布する。膜形成装置１００は、被塗布材２上に塗布されたインクに対し、硬化部４により紫外線を照射して硬化させ、また乾燥部５により温風を吹き送って乾燥させることで、被塗布材２上に連続した一様な膜を形成する。

巻出部１は、被塗布材２が巻かれた状態で回転可能な巻出ロール１１を回転させ、ロールに巻かれた被塗布材２を巻き出すことで、巻出部１から塗布部３に向けて被塗布材２を走行させて搬送する。巻取部６は、回転させた巻取ロール６１に被塗布材２を巻き付けて被塗布材２を巻き取ることで、乾燥部５から巻取部６に向けて被塗布材２を走行させて搬送する。

巻出部１及び巻取部６の他、符号が付されていない搬送ローラ等も被塗布材２を搬送する搬送手段として用いている。搬送ローラと巻出部１及び巻取手段とによって、被塗布材２の搬送手段を構成する。

被塗布材２は、搬送方向２０に沿って連続している。膜形成装置１００は、巻出部１と巻取部６の間の搬送経路に沿って被塗布材２を搬送する。また被塗布材２の搬送方向２０に沿う長さは、少なくとも巻出部１と巻取部６の間の搬送経路より長い。膜形成装置１００は、搬送方向２０に沿って連続する被塗布材２に対し、連続して膜形成を実行できるようになっている。

インクは、膜の機能を実現する液体で構成されている。インク吐出部が吐出可能な粘度や表面張力を備えるものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０［ｍＰａ・ｓ］以下となるものであることが好ましい。

より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料、顔料、活物質などの電極材料、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料等を含む溶液、懸濁液、エマルジョン等である。これらは例えば、印刷用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターン等の各種デバイスの形成用液等の用途で用いることができる。

塗布部３は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが吐出したインクを被塗布材２上に塗布する。塗布部３は、被塗布材２の搬送方向２０に沿ってインク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄを設けている。但し、これに限定されるものではなく、塗布部３は、搬送方向２０に沿って２つ以上のインク吐出部を設けることができる。

なお、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄは同じ構成であるため、特に区別しない場合は、インク吐出部３０と総称表記する。また本実施形態では、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄは同じ種類のインクを吐出する。

インク吐出部３０は、複数のノズルが配列された複数のノズル列を有する。膜形成装置１００は、ノズルから吐出されるインクの吐出方向が被塗布材２に向くようにインク吐出部３０を設けている。インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれは、駆動波形に基づき、インクを吐出可能な複数の液体吐出部の一例である。

被塗布材２には、金属シート等の非浸透性の基材上に粒子を主成分とした層が設けられたものを用いることができる。非浸透性基材上に設けられた粒子を主成分とした層は、例えばグラファイト層等である。

非浸透性の基材は、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、白金等の金属シート、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ナイロンフィルムの樹脂フィルム等を含む。

硬化部４は、光源４０ａ及び４０ｂを有する。なお、光源４０ａ及び４０ｂを区別しないときは光源４０と総称する。光源４０は、被塗布材２上に塗布されたインクに紫外線を照射して、インク層を樹脂層に硬化させる硬化機能を有する。

光源４０としては、例えば、低、中、高圧水銀ランプのような水銀ランプ、タングステンランプ、アーク灯、エキシマランプ、エキシマレーザ、半導体レーザ、高出力ＵＶ－ＬＥＤ、ＹＡＧレーザ、レーザと非線形光学結晶とを組み合わせたレーザシステム、高周波誘起紫外線発生装置、ＥＢキュア等の電子線照射装置、Ｘ線照射装置等を使用することができる。なかでも、システムを簡便化できる上から、高周波誘起紫外線発生装置、高・低圧水銀ランプや半導体レーザ等を使用することが好ましい。また、光源４０に集光用ミラーや走引光学系を設けてもよい。

乾燥部５は、ヒータ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃを有する。なお、ヒータ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃを区別しないときはヒータ５０と総称する。ヒータ５０は、被塗布材２上に形成されたインクを加熱してインク中の残溶媒を乾燥させ、インクの硬化を促進したり乾燥させたりする硬化又は乾燥手段或いは加熱又は加熱機構としての機能を有する。

ヒータ５０としては、例えば、赤外ランプ、発熱体を内蔵したローラ（熱ローラ）、温風又は熱風を吹き出すブロワ、水蒸気などを用いたボイラー型熱風を導入した炉などを使用することができる。

制御部７は、膜形成装置１００の全体を制御する制御装置である。なお、制御部７が配置される位置に特段の制限はなく、適宜決定できる。

＜インク吐出部３０の構成例＞
次に図２は、インク吐出部３０の構成の一例を説明する図である。図２はインク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄをインクの吐出方向側から視た図である。被塗布材２は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄに向き合った状態で、搬送方向２０に沿って搬送される。

インク吐出部３０は、ライン型のインク吐出部である。「ライン型のインク吐出部」とは、被塗布材２の幅方向（搬送方向２０と直交する方向）の全幅にわたってインクを吐出するノズルが配置されたものである。

図２に示すように、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれは、搬送方向２０と略直交する方向に配置された４つのインクジェットヘッド９を有する。インクジェットヘッド９は液体吐出ヘッドの一例である。またインクジェットヘッド９は、４つのインクジェットヘッドの総称表記である。インクジェットヘッド９は、搬送方向２０と略直交する方向に配列された複数のノズル１０を有し、複数のノズル１０のそれぞれからインクを吐出する。

複数のノズル１０を有するインクジェットヘッド９が搬送方向２０と略直交する方向に４つ配置されることで、被塗布材２の幅方向の全幅にわたってインクを吐出できるようになっている。なお図２では、１つのインク吐出部３０が４つのインクジェットヘッド９を備える構成を例示するが、インク吐出部３０は少なくとも１つのインクジェットヘッド９を備えればよい。なお、インク吐出部３０の幅は必ずしも被塗布材２の全幅でなくてもよく、適宜決定できる。

インクジェットヘッド９において、インクに刺激を印加してインクを吐出させる手段を目的に応じて適宜選択でき、例えば、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト等を使用できる。具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ等がある。

これらの中でも、特にインクジェットヘッド９内のインク流路内にある圧力室（液室等とも称する）と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加するものが好ましい。このインクジェットヘッド９は、電圧の印加により圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小することで圧力室中のインクを加圧し、ノズルからインクを液滴として吐出する。

インク吐出部３０は、インクジェット吐出ユニットを備える。インクジェット吐出ユニットとは、インク吐出部３０からのインク吐出に関連する機能部品、機構の集合体である。インクジェット吐出ユニットは、供給機構、維持回復機構、液体吐出ヘッド移動機構の構成の少なくとも一つをインク吐出部３０と組み合わせたもの等を含む。

＜制御部７の機能構成例＞
次に図３を参照して、制御部７の機能構成について説明する。制御部７は、インク吐出部３０が内部に保持して吐出するインクの温度に基づき、駆動波形を切り替える処理を実行する。

図３に示すように、制御部７は、取得部７１と、駆動波形格納部７２と、駆動波形保持部７３と、出力部７４と、切替部７５と、増幅部７６とを有する。これらのうち、出力部７４、切替部７５及び増幅部７６の機能は電気回路で実現される他、これらの機能の一部をソフトウェア（ＣＰＵ；Central Processing Unit）によって実現することもできる。また複数の回路又は複数のソフトウェアによってこれらの機能が実現されてもよい。

駆動波形格納部７２の機能は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶装置等により実現され、駆動波形保持部７３の機能は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置等により実現される。

取得部７１は、インク吐出部３０が備えるサーミスタ３１から入力した抵抗値に基づき、インク吐出部３０が吐出するインクの温度情報を取得する。インクの温度は、液体の性状の一例である。またサーミスタ３１は液体の温度を検出する検出部の一例である。

サーミスタ３１は、インク吐出部３０が備える４つのインクジェットヘッド９のそれぞれに設けられており、インクジェットヘッド９の温度に応じて抵抗値が変化する。インクジェットヘッド９の温度は、インクジェットヘッド９が内部に収容するインクの温度と略等しく、サーミスタ３１が出力する抵抗値からインクの温度情報を取得できる。

取得部７１は、４つのインクジェット９のそれぞれに設けられたサーミスタ３１の少なくとも１つが出力する抵抗値からインクの温度情報を取得する。また、２以上のサーミスタ３１が出力する抵抗値の平均値等からインクの温度情報を取得してもよい。

駆動波形格納部７２は、インク吐出部３０が適切に吐出できるように予め調整された駆動波形データを格納する。駆動波形は、インク吐出部３０に印加され、インク吐出部３０に吐出させるための波形を含む駆動電圧信号である。駆動波形データは、駆動波形を示すデータである。

インク吐出部３０に適切に吐出させるための駆動波形は、インクの温度に応じて異なるため、駆動波形格納部７２は、インクの温度ごとで予め調整された複数の駆動波形の駆動波形データを格納する。

駆動波形保持部７３は、駆動波形格納部７２が格納する複数の駆動波形データのうちの一部を保持するバッファとしての機能を有する。駆動波形保持部７３は、記憶領域Ａ及びＢを有し、インク温度の変化に応じた駆動波形データを駆動波形格納部７２から取得して、記憶領域Ａ及びＢのそれぞれに保持する。

例えば、駆動波形保持部７３は、記憶領域Ａ及びＢの何れか一方に切替前の駆動波形データを保持し、他方に切替後の駆動波形データを保持する。そして、インク温度の変化に応じて、記憶領域Ａ及びＢのそれぞれに保持する駆動波形データを随時更新する。

出力部７４は、駆動波形保持部７３が記憶領域Ａ及びＢのそれぞれに保持する駆動波形データに基づいて生成した駆動波形をインク吐出部３０に出力可能である。出力部７４は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれに切替前及び切替後の駆動波形を並行して出力できる。

切替部７５は、インクの温度情報に基づき、駆動波形を切り替える機能を有する。具体的には、切替部７５は、出力部７４が出力する切替前及び切替後の駆動波形の何れか一方が、増幅部７６を介してインク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれに出力されるように、取得部７１から入力した情報が示すインクの温度に基づき切り替える。切替にはスイッチ回路を用いてもよいし、ソフトウェアで切替を行ってもよい。

また、切替部７５は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが吐出したインクが被塗布材２上に着弾する位置が搬送方向２０に沿って離隔するタイミングで駆動波形を切り替える。その結果、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが吐出したインクは、被塗布材２上で搬送方向２０に沿って離隔した位置に着弾して塗布される。

換言すると、インク吐出部３０ａに吐出させる駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ａが被塗布材２上にインクを塗布する位置と、インク吐出部３０ｂに吐出させる駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｂが被塗布材２上にインクを塗布する位置とは、搬送方向２０に沿って離隔する。

この場合、インク吐出部３０ａは第１液体吐出部の一例に対応し、インク吐出部３０ｂは第２液体吐出部の一例に対応する。但し、これに限定されるものではなく、第１液体吐出部は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのうちの何れのものであってもよいし、第２液体吐出部は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのうちの第１液体吐出部とは異なる何れのものであってもよい。

増幅部７６は、切替部７５から入力される駆動波形を増幅し、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれに出力する。

インク吐出部３０が備える圧電素子３２は、増幅部７６が出力する駆動波形を入力する。圧電素子３２は駆動波形に応じて伸縮し、液室内のインクに正圧又は負圧を付与する。圧電素子３２が付与する圧力に応じて、インク吐出部３０はインクを吐出できる。

＜制御部７による処理例＞
次に図４を参照して、制御部７による処理について説明する。図４は、制御部７による処理の一例を示すフローチャートである。図４が示す処理は、制御部７が膜形成装置１００の操作部等を介してユーザによる膜形成の開始操作を受け付けたタイミングをトリガーにしている。

まず、ステップＳ４１において、取得部７１は、サーミスタ３１から入力した抵抗値に基づき、インク吐出部３０が吐出するインクの温度を示す情報を取得する。

続いて、ステップＳ４２において、切替部７５は、取得部７１が取得した情報が示すインクの温度を比較値として設定する。

続いて、ステップＳ４３において、駆動波形保持部７３は、駆動波形格納部７２が格納する複数の駆動波形データのうちの２つを取得して、記憶領域Ａ及びＢのそれぞれに保持する。例えば、駆動波形保持部７３は、比較値であるインクの温度に対応し、且つ上昇する場合における切替前の駆動波形データを記憶領域Ａに保持し、切替後の駆動波形データを記憶領域Ｂに保持する。切替後の駆動波形データは、切替前の駆動波形データに対し、低温側又は高温側の何れか一方で最も近い温度に対応するものである。

続いて、ステップＳ４４において、出力部７４は、駆動波形保持部７３が記憶領域Ａ及びＢのそれぞれに保持する駆動波形データに基づいて生成した駆動波形をインク吐出部３０に出力する。

続いて、ステップＳ４５において、取得部７１は、サーミスタ３１から入力した抵抗値に基づき、インク吐出部３０が吐出するインクの温度を示す情報を取得する。

続いて、ステップＳ４６において、切替部７５は、インクの温度変化が所定の閾値以上であるか否かを判定する。インクの温度変化は、取得部７１が取得した情報が示すインクの温度と、比較値として設定した温度との差である。切替部７５は、判定後に、取得部７１が取得したインクの温度情報が示す温度へ比較値を更新する。

ステップＳ４６で、閾値以上であると判定された場合には（ステップＳ４６、Ｙｅｓ）、処理はステップＳ４７に移行し、閾値以上でないと判定された場合には（ステップＳ４６、Ｎｏ）、処理はステップＳ４９に移行する。

続いて、ステップＳ４７において、切替部７５は、出力部７４が出力する切替後の駆動波形が、増幅部７６を介してインク吐出部３０に出力されるように切り替える。

続いて、ステップＳ４８において、駆動波形保持部７３は、保持する駆動波形データを更新する。

例えば、駆動波形保持部７３は、記憶領域Ｂに保持する切替後の駆動波形データを記憶領域Ａに保持する。そして、駆動波形保持部７３は、温度が上昇している場合には（変化後の温度から変化前の温度を引き算した値が正の値である場合）、切替後の駆動波形データが適合する温度より高い温度に適合する駆動波形データを駆動波形格納部７２から取得し、記憶領域Ｂに保持する。一方、温度が下降している場合には（変化後の温度から変化前の温度を引き算した値が負の値である場合）、切替後の駆動波形データが適合する温度より低い温度に適合する駆動波形データを駆動波形格納部７２から取得し、記憶領域Ｂに保持する。

続いて、ステップＳ４９において、制御部７は処理を終了するか否かを判定する。

ステップＳ４９で、終了するは判定された場合には（ステップＳ４９、Ｙｅｓ）、制御部７は処理を終了し、終了しないと判定された場合には（ステップＳ、Ｎｏ）、制御部７はステップＳ４４以降の処理を再度行う。

このようにして、制御部７は、インク吐出部３０が吐出するインクの温度情報に基づき、駆動波形を切り替える処理を実行できる。

＜インクの温度変化例＞
次に図５を参照して、インク吐出部３０が吐出するインクの温度変化について説明する。図５は、膜形成時間に伴うインクの温度変化の一例を示す図である。

長時間連続して膜形成を行うと、膜形成装置１００の内部温度の変化や、インクジェットヘッド９が駆動することに伴う発熱等の影響で、インクの温度が変化する。図５に示すグラフ５１は、このような膜形成時間に応じたインクの温度変化を表している。

インクの温度に応じてインクの粘度等の物性が変化し、吐出特性が変化する。例えばインク温度が上昇するとインクの粘度が低下して粘性抵抗が小さくなるため、インク温度が低い場合と同じ駆動波形を用いると、吐出速度が所望のものより速くなる。その結果、吐出したインクの被塗布材２への着弾位置が所望の位置からずれる。また吐出したインクの液滴の体積が所望のものより大きくなり、吐出されたインクの液滴が被塗布材２に着弾して形成されるドットの大きさが大きくなったり、厚みが厚くなったりする。これらの結果、被塗布材２に塗布されたインクにムラが生じ、形成される膜の品質が低下する場合がある。

例えば、液体吐出装置により用紙等の被塗布材に所定の間隔で画像を形成するような用途では、形成される画像間等の無効領域を利用して駆動波形を切り替えることで、異常領域の影響を受けなくすることも考えられる。

しかし、本実施形態に係る膜形成装置１００のように、被塗布材２に一様な膜を連続して形成する用途では、無効領域が存在しないため、駆動波形の切り替えのために無効領域を利用することができず、異常領域の影響が特に顕著になる。

そのため、本実施形態では、インクの温度に応じて駆動波形が切替可能になっている。グラフ５１上に示した複数の横棒は、同じ駆動波形が使用される時間範囲を表している。インクの温度に合わせて調整された横棒の個数に対応する個数だけの駆動波形が駆動波形格納部７２に格納され、インクの温度に応じて駆動波形が切り替わるようになっている。

例えば、格納された複数の駆動波形は、インクの温度が高くなるほど吐出力が小さくなるように調整されている。インクの温度に応じて駆動波形が切り替わることで、インクの温度によらずにインクの吐出速度や液滴の体積が略一定になるようになっている。

ここで、例えば横棒５３に対応する駆動波形が横棒５２に対応する駆動波形に切り替わるときには、タイミング５２ａとタイミング５３ｂで示すようにほぼ同じタイミングで駆動波形が切り替わるため、切替に応じて吐出特性が過渡的に変化する。その結果、インクの吐出速度の変化に起因するスジ領域や、インク液滴の体積変化に起因する濃度ムラ等の異常領域が発生する場合がある。インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが吐出したインクによる異常領域が、搬送方向２０に沿って近い位置に集中すると、異常領域がより顕著になる。

これに対し、本実施形態では、駆動波形が切り替わったときに、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれは、被塗布材２上で搬送方向２０に沿って離隔した位置にインクを塗布する。これにより、各異常領域の位置が搬送方向２０に沿って分散され、複数のインク吐出部による異常領域が搬送方向２０に沿って近い位置に集中する場合と比較して、異常領域が軽減されるようになっている。

＜駆動波形例＞
次に図６を参照して、駆動波形について説明する。図６は、駆動波形の一例を示す図である。図６（ａ）は切替前の駆動波形、図６（ｂ）は切替後の駆動波形をそれぞれ示している。図６の横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。

図６（ａ）に示すように、切替前の駆動波形３３は、パルス波形Ｐ１ａ、Ｐ２ａ及びＰ３ａを含む第１の駆動波形の一例である。パルス波形Ｐ１ａ及びＰ２ａは負圧波形であり、インク吐出ヘッドにインクを吐出させる波形である。パルス波形Ｐ１ａ及びＰ２ａの印加により２滴の小滴が吐出され、飛翔中にマージして中滴となる。パルス波形Ｐ３ａは正圧波形であり、吐出後の液面に残留する振動を抑制する機能を有する。

パルス間隔Ｔａは、パルス波形Ｐ１ａとパルス波形Ｐ２ａ間の時間間隔を表す。パルス幅Δｔａはパルス波形Ｐ２ａのパルス幅を表す。立ち下げ時期ｔ１ａは、パルス波形Ｐ２ａが含む立ち下げ時期を表し、立ち上げ時期ｔ２ａは、パルス波形Ｐ３ａが含む立ち下げ時期を表す。

図６（ｂ）に示すように、切替後の駆動波形３４は、パルス波形Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ及びＰ３ｂを含む第２の駆動波形の一例である。パルス波形Ｐ１ｂ及びＰ２ｂは負圧波形であり、インク吐出ヘッドにインクを吐出させる波形である。パルス波形Ｐ１ｂ及びＰ２ｂの印加により２滴の小滴が吐出され、飛翔中にマージして中滴となる。パルス波形Ｐ３ｂは正圧波形であり、吐出後の液面に残留する振動を抑制する機能を有する。

パルス間隔Ｔｂは、パルス波形Ｐ１ｂとパルス波形Ｐ２ｂ間の時間間隔を表す。パルス幅Δｔｂはパルス波形Ｐ２ｂのパルス幅を表す。立ち下げ時期ｔ１ｂは、パルス波形Ｐ２ｂが含む立ち下げ時期を表し、立ち上げ時期ｔ２ｂは、パルス波形Ｐ３ｂが含む立ち下げ時期を表す。

電位差Ｖ１は、パルス波形Ｐ１ａとパルス波形Ｐ１ｂ間の負側のピーク電位の電位差を示す。電位差Ｖ２は、パルス波形Ｐ２ａとパルス波形Ｐ２ｂ間の負側のピーク電位の電位差を示す。

駆動波形３３と駆動波形３４では、電位差Ｖ１及びＶ２が生じるように、パルス波形の負側のピーク電位が異なっている。駆動波形３４は、駆動波形３３と比較して、電位差Ｖ１及びＶ２の分だけ負側のピーク電位が小さく、吐出力が小さい。インクが低温から高温に変化した場合に、駆動波形３３を駆動波形３４に切り替え、吐出力を小さくすることで、インクの吐出速度又はインクの液滴体積等の変化が駆動波形の切替前後で低減する。

図６では、駆動波形の電位が異なる例を示したが、これに限定されるものではない。切替部７５は、駆動波形３３を、パルス波形が含む電位、立ち下げ時期、パルス幅、立ち上げ時期、複数のパルス波形間の時間間隔の少なくとも１つ以上が駆動波形３３とは異なる駆動波形３４に切り替えられればよい。どの項目を切り替えるかは、インクの性状に応じて適宜選択可能である。

＜駆動波形の切替に伴うインク塗布状態の変化例＞
図７は、駆動波形の切替によるインク塗布状態の変化の一例を示す図である。図７（ａ）は比較例を示す図、図７（ｂ）は本実施形態を示す図である。図７は、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが吐出したインクが、被塗布材２上に塗布されて形成されたドットアレイを示している。ドットアレイは、インク吐出部の各ノズルから吐出されたインクによるドットが、搬送方向２０に直交する方向に配列したものである。

図７では、各ドットアレイは搬送方向２０に沿って繰り返し塗布されている。同じ種類のハッチングで示すドットアレイは、同じインク吐出部によるドットアレイであることを表している。

また、比較例は、本実施形態を適用しない場合のものである。

図７（ａ）において、ドットアレイ３５ａＸはインク吐出部３０ａが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｂＸはインク吐出部３０ｂが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｃＸはインク吐出部３０ｃが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｄＸはインク吐出部３０ｄが吐出したインクで形成されたものである。

ドットアレイ３５ａＸ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ａが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｂＸ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｂが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｃＸ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｃが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｄＸ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｄが吐出したインクで形成されたものである。

ドットアレイ３５ａＸ'、３５ｂＸ'、３５ｃＸ'及び３５ｄＸ'では、駆動波形の切替によりインクの吐出特性が過渡的に変化し、吐出したインクの液滴の体積が小さくなることでドットが小さくなっている。

比較例では、領域７０１として示すように、ドットアレイ３５ａＸ'、３５ｂＸ'、３５ｃＸ'及び３５ｄＸ'が搬送方向２０に沿って近い位置に集中している。その結果、他の領域との違いがより顕著になっている。

一方、図７（ｂ）において、ドットアレイ３５ａはインク吐出部３０ａが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｂはインク吐出部３０ｂが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｃはインク吐出部３０ｃが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｄはインク吐出部３０ｄが吐出したインクで形成されたものである。

ドットアレイ３５ａ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ａが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｂ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｂが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｃ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｃが吐出したインクで形成されたものである。ドットアレイ３５ｄ'は駆動波形が切り替わったときにインク吐出部３０ｄが吐出したインクで形成されたものである。

ドットアレイ３５ａ'、３５ｂ'、３５ｃ'及び３５ｄ'は、駆動波形の切替によりインクの吐出特性が過渡的に変化し、吐出したインクの液滴の体積が小さくなることでドットが小さくなっている。

本実施形態では、ドットアレイ３５ａ'、３５ｂＸ'、３５ｃ'及び３５ｄ'が搬送方向２０に沿って離隔している。つまり、インク吐出部２０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが、駆動波形が切り替わったときに吐出したインクによるドットアレイ同士が搬送方向２０に沿って隣り合っていない。これにより、ドットアレイ３５ａＸ'、３５ｂＸ'、３５ｃＸ'及び３５ｄＸ'と比較して、他の領域との違いが少なくなり、異常領域が軽減されている。

また、近傍に同じ種類のインクで形成されたドットが存在するため、同じ種類のインクによる合一作用やレベリング（平均化）作用により、他の領域との違いはさらに軽減される。

なお、図７では、異常領域として、液滴の体積が小さいインクで形成されるドットを例示したが、異常領域はこれに限定されるものではなき。例えば、インクの吐出速度が異なる場合には、搬送方向２０に沿ってドットの位置がずれて搬送方向２０に略直交方向に延伸するスジ状領域が生じる。このスジ状領域に対しても、上述したものと同様に、異常領域の軽減作用が得られる。

＜膜形成装置１００の効果＞
以上説明したように、本実施形態では、膜形成装置１００（液体吐出装置）は、駆動波形に基づき、インク（液体）を吐出可能な複数のインク吐出部３０（液体吐出部）と、複数のインク吐出部３０のそれぞれに駆動波形を出力可能な出力部７４と、インクの温度（性状）を示す情報を取得する取得部７１と、インクの温度に基づき、駆動波形を切り替える切替部７５とを備える。

複数のインク吐出部３０は、インク吐出部３０ａと、搬送方向に沿ってインク吐出部３０ａとは異なる位置に配置されたインク吐出部３０ｂとを含み、被塗布材２（被吐出媒体）上において、インクの温度が所定条件を満たしたときに、インク吐出部３０ａ及び３０ｂのそれぞれによってインクが塗布される位置は、搬送方向２０に沿って離隔している。

切替部７５は、インクの温度が所定条件を満たしたときに、インク吐出部３０ａ及び３０ｂに出力される駆動波形のそれぞれを切り替える。また所定条件は、例えば液体の温度が所定の閾値以上に変化したときに満たされる。

これにより、駆動波形を切り替えたときにインク吐出部３０ａ及び３０ｂのそれぞれの吐出特性が過渡的に変化した状態で吐出されたインクは、搬送方向２０に沿って分散される。その結果、形成される異常領域が軽減されることで、膜（被吐出領域）の品質低下を抑制できる。

また本実施形態では、複数のインク吐出部３０のそれぞれは、搬送方向２０と交差する方向に配置された４つ（複数）のインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を含む。これにより、被塗布材２の幅方向に沿うより広い領域に膜を形成できる。

また本実施形態は、駆動波形３３はパルス波形Ｐ１ａ及びＰ２ａを含み、切替部７５は、駆動波形３３（第１の駆動波形）を、パルス波形Ｐ１ａ及びＰ２ａが含む電位、立ち下げ時期、パルス幅、立ち上げ時期、複数のパルス波形間の時間間隔の少なくとも１つ以上が駆動波形３３とは異なる駆動波形３４（第２の駆動波形）に切り替える。これにより、インク吐出部３０は、インクの温度等の性状に合わせて適切に吐出できる。

＜その他の好適な実施形態＞
上述した実施形態では、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄが同じ種類のインクを吐出する構成を例示したが、これに限定されるものではない。少なくとも２つ以上のインク吐出部３０が同じ種類のインクを吐出する場合に、上述したものと同様の効果を得ることができる。

また駆動波形の切替を、インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄごとで行う構成を例示したが、これに限定されるものではない。インク吐出部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのそれぞれが含むインクジェットヘッド９ごとに駆動波形の切替が行われる場合にも、上述したものと同様の効果を得ることができる。

また駆動波形の切替タイミングは、各インク吐出部３０又は各インクジェットヘッド９で異ならせてもよいが、全てのインク吐出部３０の全てのインクジェットヘッド９でほぼ同じタイミングで切り替えてもよい。全てのインク吐出部３０の全てのインクジェットヘッド９は、それぞれ配置された位置が異なるため、ほぼ同じタイミングで駆動波形を切り替えれば、全てのインク吐出部３０の全てのインクジェットヘッド９がそれぞれインクを塗布する位置は、搬送方向２０に沿って離隔することになる。その結果、上述したものと同様の効果が得られる。

また上述した実施形態では、インクの温度変化に対して駆動波形を切り替える場合を例示したが、湿度や気圧等に応じたインクの他の性状変化に対して駆動波形を切り替える場合においても同様の効果が得られる。

また、上述した実施形態に示した膜形成装置１００は、様々な用途に適用可能である。例えば、蓄電池等の電池が含む部材を被吐出媒体とし、電池が含む部材上に膜を形成することが挙げられる。

電池が含む部材は、電極層、絶縁層又は活物質層等の様々な膜を積層して製造されるが、厚みが均一で且つ内部欠陥がない膜を一様に形成することが要求される。膜形成装置１００は、異常領域を軽減し、異常領域による品質低下を抑制した膜を形成できるため、電池を含む部材に膜を形成する用途において特に好適である。膜形成装置１００は、電池部材用液体吐出装置の一例である。

以上、実施形態を説明したが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

また、実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。

また、実施形態は、液体吐出方法も含む。例えば、液体吐出方法は、所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出し、塗布することで被吐出領域を形成する液体吐出装置による液体吐出方法であって、複数の液体吐出部が、駆動波形に基づき前記液体を吐出する工程と、前記複数の液体吐出部のそれぞれに前記駆動波形を出力する工程と、前記液体の性状を示す情報を取得する工程と、前記性状に基づき前記駆動波形を切り替える工程と、を行い、前記複数の液体吐出部は、第１液体吐出部と、前記搬送方向に沿って前記第１液体吐出部とは異なる位置に配置された第２液体吐出部と、を含み、前記被吐出媒体上において、前記性状が所定条件を満たしたときに、前記第１液体吐出部及び前記第２液体吐出部のそれぞれによって前記液体が塗布される位置は、前記搬送方向に沿って離隔している液体吐出方法。このような液体吐出方法により、上述した液体吐出装置と同様の効果を得ることができる。

さらに、上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

１ 巻出部
１１ 巻出ロール
２ 被塗布材
２０ 搬送方向
３ 塗布部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ インク吐出部（液体吐出部の一例）
３１ サーミスタ（検出部の一例）
３２ 圧電素子
３３、３４ 駆動波形
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ ドットアレイ
３５ａ'、３５ｂ'、３５ｃ'、３５ｄ' 駆動波形切替後のドットアレイ
４ 硬化部
５ 乾燥部
６ 巻取部
６１ 巻取ロール
７ 制御部
７１ 取得部
７２ 駆動波形格納部
７３ 駆動波形保持部
７４ 出力部
７５ 切替部
７６ 増幅部
９ インクジェットヘッド（インク吐出ヘッドの一例）
１０ ノズル
１００ 膜形成装置（液体吐出装置、電池部材用液体吐出装置）
Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａ パルス波形
Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ３ｂ パルス波形
Ｖ１、Ｖ２ 電位差

特開２０１１－２０１０５０号公報

Claims (9)

1. 所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出し、塗布することで被吐出領域を形成する液体吐出装置であって、
   駆動波形に基づき、前記液体を吐出可能な複数の液体吐出部と、
   前記複数の液体吐出部のそれぞれに前記駆動波形を出力可能な出力部と、
   前記液体の性状を示す情報を取得する取得部と、
   前記性状に基づき、前記駆動波形を切り替える切替部と、を備え、
   前記複数の液体吐出部は、第１液体吐出部と、前記搬送方向に沿って前記第１液体吐出部とは異なる位置に配置された第２液体吐出部と、を含み、
   前記被吐出媒体上において、前記性状が所定条件を満たしたときに、前記第１液体吐出部及び前記第２液体吐出部のそれぞれによって前記液体が塗布される位置は、前記搬送方向に沿って離隔している液体吐出装置。
2. 前記切替部は、前記性状が所定条件を満たしたときに、前記第１液体吐出部及び前記第２液体吐出部に出力される前記駆動波形のそれぞれを切り替える請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記性状は、前記液体吐出部が吐出する前記液体の温度であり、
   前記所定条件は、前記液体の温度が所定の閾値以上に変化したときに満たされる請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記複数の液体吐出部のそれぞれは、前記搬送方向と交差する方向に配置された複数の液体吐出ヘッドを含む請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記複数の液体吐出部のそれぞれは、前記液体の温度を検出する検出部を有し、
   前記性状は、前記検出部が検出した前記温度を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記第１液体吐出部と前記第２液体吐出部は、同じ種類の前記液体を吐出する請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記駆動波形はパルス波形を含み、
   前記切替部は、第１の駆動波形を、前記パルス波形が含む電位、立ち下げ時期、パルス幅、立ち上げ時期、複数のパルス波形間の時間間隔の少なくとも１つ以上が前記第１の駆動波形とは異なる第２の駆動波形に切り替える請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体吐出装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体吐出装置を有し、
   前記被吐出媒体は、電池が含む部材である電池部材用液体吐出装置。
9. 所定の搬送方向に搬送される被吐出媒体上に、液体を吐出し、塗布することで被吐出領域を形成する液体吐出装置による液体吐出方法であって、
   複数の液体吐出部が、駆動波形に基づき前記液体を吐出する工程と、
   前記複数の液体吐出部のそれぞれに前記駆動波形を出力する工程と、
   前記液体の性状を示す情報を取得する工程と、
   前記性状に基づき前記駆動波形を切り替える工程と、を行い、
   前記複数の液体吐出部は、第１液体吐出部と、前記搬送方向に沿って前記第１液体吐出部とは異なる位置に配置された第２液体吐出部と、を含み、
   前記被吐出媒体上において、前記性状が所定条件を満たしたときに、前記第１液体吐出部及び前記第２液体吐出部のそれぞれによって前記液体が塗布される位置は、前記搬送方向に沿って離隔している液体吐出方法。

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