JP4023258B2 - Inkjet recording paper manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布液を液滴として噴霧して基体に塗布するインクジェット記録用紙の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
基体上に塗布液を塗布する方法は種々知られている。例えば、搬送される長尺の帯状基体(以下、単に基体ともいう)上に塗布液を高精度に塗布する方法としては、Edward Cohen,Edgar Gutoff著「MODERNCOATING AND DRYING TECHNOLOGY」に述べられている如く、各種の方法が提案されており、例えば、ディップ塗布法、ブレード塗布法、エアーナイフ塗布法、ワイヤーバー塗布法、グラビア塗布法、リバース塗布法、リバースロール塗布法、エクストルージョン塗布法、スライドビード塗布法、カーテン塗布法等が知られている。そして、これらの塗布方法において、基体の幅方向に高精度に均一な乾燥膜厚を得るために、塗布時の(塗布後、乾燥前の)塗布膜厚精度、均一性等に注意を払い、塗布を行っている。
【0003】
これらの塗布法の中で特に、流量規制型のダイスを有する塗布装置は、高速、薄膜、多層同時塗布が可能であり、その特徴により写真感光材料、インクジェット記録材料、磁気記録材料等の塗布装置として広く用いられている。
【0004】
その好ましい一例としては、Russell等により米国特許第2,761,791号に提案されたスライドビード塗布装置、あるいはエクストルージョン塗布装置等が広く用いられている。またカーテン塗布装置もダイスを有する流量規制型の塗布装置であるが、同様に広く用いられている。
【0005】
例えば、このスライドビード塗布装置の場合、塗布装置先端と搬送される基体との間に、ビードと称する塗布液溜まりを形成し、このビードを介して塗布が行われる。また、カーテン塗布装置の場合、塗布装置からカーテン状の塗布液膜を自由落下させ、落下先に基体を位置させることにより塗布が行われる。これらは、高精度に均一な乾燥膜厚を得るのに大変有用である。
【0006】
しかし、これらダイスを有する塗布装置による塗布は、その原理上、ビードやカーテン膜等、塗布装置と基体との間を連続的に塗布液でつなぐことになる。基体上に均一な厚さの塗布膜を形成するためには、塗布装置からの塗布液流量は、常に一定で、途切れがあってはならない。すなわち、塗布膜を連続的に形成するため、また、塗布膜厚を精度高く一定にするために、所定量以上の塗布液を要することになる。よって、これらの方式において、塗布装置から吐出される塗布液量を極端に少なくすることは、均一な膜厚を得る目的からすると、困難を伴う。
【0007】
そのため、塗布層あたりの溶質量が少ない、つまり、塗布液を塗布し乾燥する前の湿潤膜厚がごく薄い膜(例えば、1〜50μm程度)を形成する場合には、塗布液の溶媒量を増やし、塗布液全体を増量することが必要となる。特に塗布液の粘度が低い場合には、基体上で流れてしまうため、安定な塗布膜を形成することが難しく、塗布液量をますます増やさねばならない。
【0008】
しかし、溶媒量を増やすと、塗布後、溶媒を飛ばして乾燥させる負荷(乾燥負荷)が大きくなり、生産効率上好ましくない。また、溶媒量が多かったり、乾燥に時間がかかると、当該塗布層の下に別の構成層が存在する場合には、該構成層に当該塗布層の塗布液が過度に浸透、拡散し、悪影響を及ぼす場合がある。
【0009】
よって、薄膜を、塗布膜厚の精度高く、乾燥負荷が少なく、生産性高く設ける塗布方法が望まれている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題を鑑みなされたものであり、その目的は、基体上に高精度に均一な膜厚の薄膜を高速に形成するインクジェット記録用紙の製造方法及び製造装置を提供することである。また、すでに塗布形成された構成層の上に薄膜を設ける場合には、該構成層に悪影響がなく、トータルの生産効率の高い塗布方法及び塗布装置を提供することである。特に、インクジェット用記録用紙の塗布製造において、インク吸収層を構成層として、この上に薄膜のオーバーコート層を設ける場合に、記録用紙の諸特性、塗膜均一性、塗布液安定性に優れたインクジェット記録用紙の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、下記の構成により達成される。
【0012】
(1) 基体を搬送し、前記基体の搬送方向と交差する方向の塗布幅にわたって、スプレー塗布装置により塗布液の液滴を噴霧することにより、前記基体上に塗布液層を形成するインクジェット記録用紙の製造方法において、前記スプレー塗布装置を密閉する筐体内に配置し、前記筐体内を減圧手段に接続して減圧状態に保持して、前記スプレー塗布装置により前記基体上に塗布液層を形成することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造方法。
【0013】
(2) 基体を搬送し、前記基体の搬送方向と交差する方向の塗布幅にわたって、スプレー塗布装置により塗布液の液滴を噴霧することにより、前記基体上に塗布液層を形成するインクジェット記録用紙の製造方法において、前記スプレー塗布装置の塗布液吐出部近傍に配置したマスキング板により、前記基体の幅方向の外縁部を遮蔽して、塗布液層非形成部を形成することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造方法。
【0014】
(3) 基体を搬送し、前記基体の搬送方向と交差する方向の塗布幅にわたって、スプレー塗布装置により塗布液の液滴を噴霧することにより、前記基体上に塗布液層を形成するインクジェット記録用紙の製造装置において、前記スプレー塗布装置を収容する筐体、前記筐体内を減圧状態に保持する減圧手段、前記筐体に対向する基体の背面側を減圧吸引しつつ前記基体を搬送する搬送手段、を有することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造装置。
【0015】
(4) 基体を搬送し、前記基体の搬送方向と交差する方向の塗布幅にわたって、スプレー塗布装置により塗布液の液滴を噴霧することにより、前記基体上に塗布液層を形成するインクジェット記録用紙の製造装置において、前記スプレー塗布装置を収容する筐体、前記筐体内を減圧状態に保持する減圧手段、前記筐体に対向する基体の背面側を減圧吸引しつつ前記基体を搬送する搬送手段、前記スプレー塗布装置の塗布液吐出部近傍に配置され、前記基体の幅方向の外縁部を遮蔽して、塗布液層非形成部を形成するマスキング板、を有することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造装置。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0017】
[スプレー塗布装置]
図1は、本発明のインクジェット記録用紙の製造装置におけるスプレー塗布装置1の斜視図である。
【0018】
図中、符号1はスプレー塗布装置、Sは長尺の帯状をなす基体である。基体Sは、基体Sの長手方向である図中の矢印の搬送方向に、図示しない搬送手段により一定の速度で搬送される。スプレー塗布装置1の塗布液ノズル2及びガスノズル3は、搬送方向と直交する方向である基体Sの幅手方向に長さを有し、基体Sの塗布面に対向するように配置されている。塗布液ノズル2の塗布液吐出部2aから吐出された塗布液は、ガスノズル3のガス吐出部3aから吐出された加圧ガスにより液滴状に噴霧され、搬送される基体S上に液滴が着地することにより塗布が行われる。
【0019】
図2は、図1で説明したスプレー塗布装置1を含む塗布装置の概略断面図である。
【0020】
図2において、スプレー塗布装置1は、ガスポケット3bを有する1対のガスノズル3と、塗布液ポケット2bを有する塗布液ノズル2とを有している。塗布液は、連鎖状にならず液滴を形成できる粘度(0.1〜250mPa・sが好ましい)を有する例えば機能賦与化合物含有溶液などにより形成される。この塗布液を調製釜4に入れ、ポンプ5、流量計6を経て、塗布液ポケット2bに供給して塗布液ノズル2に導入する。一方、ガスノズル3へは、加圧空気源7より制御弁8を介して、ガスポケット3bに圧送された加圧空気が供給される。
【0021】
塗布処理に際しては、塗布液ノズル2より規定の塗布量となるように調製釜4より塗布液を供給すると同時に、一対のガスノズル3より加圧空気を吹き付け、塗布液を微細な液滴状にして、基体S上に噴霧、吐着させる。塗布液を微細な液滴として、基体S表面に供給することにより、極めて均一性の高い薄膜を、乾燥負荷なく、高速で形成することができる。
【0022】
図3は、スプレー塗布装置1と、基体S上に形成される液滴の形成及び飛翔状態を説明する拡大断面図である。
【0023】
図3において、塗布液ノズル2より吐出された塗布液は、塗布液ノズル2の両サイドに近接して設けられたガスノズル3より供給される圧縮空気により、細分化、液滴化され球形に近い液滴粒子9となり、飛翔し、基体S表面に均一に着弾する。図3では、基体Sは、支持体Sa上にインク吸収層Sbを構成層として塗布したモデルで示してある。基体S上に着地する塗布液の液滴の面積範囲は、常に均一であることが好ましいが、特に、搬送方向における長さ(図中、飛散長さと記載)が塗布幅にわたって均一であることが好ましい。また、塗布液ノズル2の開口端を基点として基体Sに対し、噴霧される液滴群の広がり角度θは、塗布幅にわたって均一であることが好ましい。
【0024】
図4は、図3のスプレー塗布装置1を塗布液吐出部2a側から見た底面図であり、塗布幅方向に配置された複数の塗布液吐出部2aと、ガス吐出部3aの配置を示す。
【0025】
図4に示す塗布液吐出部2aは、円形の開口端を有する塗布液吐出部2aが、塗布幅方向に例えば23個並んでいる。そして、各塗布液吐出部2aの両サイドに近接して、ガス吐出部3aが設けられている。各塗布液吐出部2aは、それぞれ等間隔に配列されている。同様に各ガス吐出部3aも等間隔に配列されている。
【0026】
ここでは、一つの塗布液吐出部2aと対応する2つのガス吐出部3aとが塗布幅方向と直交する方向に一直線上に配置されているが、塗布液吐出部2aとガス吐出部3aとが、互い違いに千鳥状に配置されていてもよい。塗布液吐出部2aまたはガス吐出部3aの間隔(ピッチ)は一定であることが好ましい。
【0027】
図5は、スプレー塗布装置1の分解斜視図である。図中、符号の1bおよび1dは、所定の距離を有する塗布液用スリットを形成し、このスリットに塗布液を流下させるためのダイブロックである。片方のダイブロック1bは、図示しない塗布液供給源から供給される塗布液を受け入れ、塗布液ポケット2bまで連通する塗布液供給管1fを有している。塗布液ポケット2bに滞留した塗布液は、ダイブロック1bおよび1dの間に形成された塗布液用スリットを流下する。1cは、ブロック1b,1dに挟まれたシム(詰め金)であり、2つのダイブロック1bおよび1dの間隙に形成された塗布液用スリットを垂直方向に分断して塗布幅方向に複数の塗布液ノズルを形成する。
【0028】
また、1aおよび1eは、ガスブロックで、ダイブロック1bおよび1dのそれぞれとの間隙に圧縮ガスが流通するガスノズルを形成する。この場合のガスノズルは塗布幅方向に延びるスリットである。図示しないエア供給源から圧縮エアがそれぞれのガスブロックのエア供給管1gに供給され、一旦、塗布液ポケット2bに滞留した後、ダイブロック1b,1dとガスブロック1a,1eとの間隙に形成されたガスノズルを圧力をもって流下する。
【0029】
上記シム1cの間を流下してきた塗布液および2つのガスノズル3を流下してきた圧縮エアは、スプレー塗布装置1の底部である塗布液吐出部2aにおいて衝突し、液滴を形成して、被塗布対象物である基体S上に飛翔する。
【0030】
[スプレー塗布装置1の実施例]
本発明に用いられるスプレー塗布装置1において、塗布液ノズル2の塗布液吐出部2aの形状としては、円形でも矩形でも良く、そのサイズとしては50〜300μmの範囲で用いることができ、それらの間隔(ピッチ)は、100〜3000μmとすることが好ましい。
【0031】
一方、ガスノズル3のガス吐出部3aの形状としては、円形でも塗布幅に延びるスリット状でもよく、このときの円形での直径、あるいはスリット間隔としては、概ね50〜500μmの範囲で用いることができる。塗布液ノズル2に対するガスノズル3の角度としては、5〜50度の範囲が好ましい。また、スプレー塗布装置1の塗布液吐出部2aと基体S間の距離は、概ね2〜50mmの範囲で、適宜選択することができる。
【0032】
塗布液ノズルからの塗布液の供給量は、所望の塗布膜厚、塗布液の濃度、塗布速度等により一概には規定できないが、概ね基体S上の塗設量として、1〜50g/m2の範囲が好ましい。1g/m2未満では、安定で均一な塗布膜を形成するのが難しく、逆に50g/m2を越えると乾燥負荷等に影響が表れ、本発明の効果を有効に発揮させることが難しくなる。塗布液の湿潤膜厚としては、1〜50μmであることが特徴であり、好ましくは5〜30μmである。
【0033】
一方、ガスノズル3から噴出されるガスは、塗布に適した気体であればよく、一般にはエア(空気)を用いるが、ガスの供給条件としては、塗布幅あたりの流量が概ね1〜50cm3/minの範囲が好ましく、その時のガスノズル3での内圧としては、塗布の均一性の観点から、10kPa以上であることが好ましい。
【0034】
塗布液の粘度としては、好ましくは0.1〜250mPa・s、より好ましくは0.1〜50mPa・s、さらに好ましくは0.1〜20mPa・sであり、このような低粘度の塗布液をスロットノズルスプレー装置に適用することで、塗布幅にわたって均一な液滴の噴霧が可能である。
【0035】
また、塗布幅にわたって均一な液滴の噴霧を行うには、塗布液の表面張力を20〜70mN/mに調整すること、好ましくは20〜50mN/m、さらに好ましくは20〜30mN/mとすることである。
【0036】
また、スプレー塗布装置1等を用いて、ガスを塗布液に衝突させて液滴を形成するときのガス内圧は、10kPa以上、好ましくは20kPa以上、さらに好ましくは50kPa以上とすると均一な噴霧が行い易い。ガスの流量としては、3.5cm3/min以上、好ましくは7cm3/min以上、さらに好ましくは10cm3/min以上である。
【0037】
上記手段を用いて、塗布幅にわたり、連続状ではなく、不連続な液滴状に飛散させることにより、塗布液が少量であっても、均一に、塗布液を基体S上に供給できる。結果として、塗布膜厚を均一にすることができる。また、不連続な液滴の基体S上への供給であって、塗布液量が少なくなるので、乾燥負荷もかからない。
【0038】
[塗布製造ライン]
図6は、上記説明したようなスプレー塗布装置1を配置した塗布製造ラインの一例を示す模式図である。ここでは、基体Sとしては基体S上に構成層を塗布したものを用いている。該構成層を塗布した後の塗布乾燥工程内に、複数のスプレー塗布装置1を配置した。このように同一ライン上で、構成層の形成と本発明によるオーバーコート層(最表層)の塗布とを行うことをオンライン塗布と称す。
【0039】
図示しない搬送手段によって基体Sの元巻きから、基体Sが搬送ローラ31を通過し、さらにバックアップロール32の位置にて反転搬送される過程で流量規制型のスライドビード塗布装置30より供給される多孔質のインク吸収層(構成層)を形成する塗布液が塗布される。この多孔質インク吸収層用の塗布液は、親水性バインダを含有しているので、冷却ゾーン40で一旦、冷却して固定する。
【0040】
このインク吸収層を有する基体Sは、乾燥工程に搬送される。乾燥工程では、エアを吹き出して塗布膜表面と非接触で反転搬送させるリバーサ33と基体Sの裏面に接触して反転搬送させる通常の搬送ローラ34とを交互に設けて、基体Sを搬送させる。この乾燥工程においては、温風を吹き付けられて乾燥される(温風吹きつけ手段は不図示)。この乾燥工程の途中、好ましくは減率乾燥以降の位置に、2つのスプレー塗布装置1によって上述の液滴噴霧による塗布が行われる。2つのスプレー塗布装置1のうち、少なくとも1つは、乾燥終点以降の位置に載置されることが好ましい。ここでは2つのスプレー塗布装置1を使用したが、1つでももちろんよく、3つ以上でもよい。多段に分けて液滴噴霧による塗布を行うことにより、乾燥負荷がより少なくなると同時に、膜厚均一性も向上する。また、同時に混合する事のできない複数の成分を付与することが可能である。
【0041】
本発明の塗布方法を用いて、基体S上に薄膜を形成する際の塗布速度としては、用いる塗布液の種類、濃度、溶媒含有量、乾燥能力等により変化し、一概に規定することはできないが、塗布速度として、50〜300m/minであることが好ましく、より好ましくは100〜300m/minである。
【0042】
本発明の塗布方法を用いて、少なくとも1層の構成層を基体上に有する基体S上に、塗布を行う場合の塗布時期としては、基体上に形成した構成層の減率乾燥以降、好ましくは乾燥終点以降である。また、前記構成層をスライドビード塗布等を用いて行う塗布工程と本発明のスプレー塗布装置1を用いる等により行う塗布工程は、同じ製造ライン上で、連続して行うことが好ましい(オンライン塗布と言う)。
【0043】
本発明の塗布方法は、乾燥負荷が少ないので、該構成層の乾燥工程内において実施することができる。塗布乾燥工程は、通常は、湿潤状態の塗布膜を連続的に搬送しながら、その表面あるいは裏面より、塗膜のひび割れの発生などを良くする目的で、特定の温度及び湿度条件に制御された乾燥風を吹き付けて乾燥させる。
【0044】
基体Sの搬送方向と交差する方向の塗布幅にわたって、塗布液の液滴を形成し、基体S上に塗布液を供給することによって、乾燥負荷が少なく、高速で、膜厚が均一な薄膜を塗布できることが可能である。
【0045】
ここで、本発明において基体Sとは、本発明の塗布方法を用いて塗布液を液滴状にし、噴霧することで、塗布を行う被塗布対象物のことであり、その形態は問わない。上述の長尺の帯状の基体Sや、該基体S上にすでに構成層を有するものであることが本発明の効果を十分に奏することができ好ましいが、これに限られるものではない。
【0046】
また、本発明において、基体Sは、スプレー塗布装置1の塗布液吐出部2aに対して相対的に移動させ、連続的に塗布製造を行う。塗布液吐出部2aは、少なくとも基体Sの塗布幅(基体Sの搬送方向と交差する方向における基体Sの被塗布部の長さのことを指す)に対応する長さを有し、基体Sの搬送方向と交差するように配置させることにより、塗布装置に対して基体Sを搬送させるだけで基体S上に塗布液を塗布する。基体Sが長尺である場合、基体Sの長手方向に基体S自身を搬送させ、塗布液吐出部2aを、前記基体Sの幅手方向に(長手方向と直行する方向に)位置させることが好ましい。スプレー塗布装置1に対し、基体Sを一方向に搬送し、塗布液を塗布幅にわたって液滴として噴霧することにより、ごく薄い塗布膜を、乾燥負荷なく、膜厚均一性高く塗布できる。
【0047】
スプレー塗布装置1の塗布液吐出部2aから噴霧される液滴は、塗布幅方向において、
(1) 液滴径分布が均一であること、
(2) 液滴が基体S上に落ちる面積範囲の搬送方向の長さが均一であること、
(3) 基体S上に落ちる角度が均一であること、
(4) 基体S上に落ちる衝突速度が均一であること、
によって、より塗布膜厚の均一性を確保することが可能となる。
【0048】
塗布幅方向において液滴径分布が均一であるとは、具体的には、塗布幅方向で、平均液滴径の変動が、±20%以下であることを言う。より好ましくは±10%以下である。
【0049】
平均液滴径の変動は、レーザー回折式粒度分布測定装置(MALVERN社製RTS5114(登録商標)など)を用いて測定し、計算することが可能である。具体的には以下の測定法により行う。
【0050】
まず、塗布液を液滴として噴霧するスプレー塗布装置から、塗布液を噴霧させ、その噴霧状態を安定させる。噴霧開始直後では、塗布液の吐出量やガス圧が一定せず噴霧状態が安定しないので、所定の時間噴霧を続けることで安定させることができる。
【0051】
[基体塗布搬送装置]
図7は、インクジェット記録用紙製造用の基体塗布搬送装置を示す断面図である。
【0052】
基体塗布搬送装置は、スプレー塗布装置1を有する塗布手段10と、基体Sを搬送する搬送手段20とから成る。
【0053】
・ 塗布手段10
塗布手段10は、スプレー塗布装置1、外側筐体11、内側筐体12、廃液回収手段13、減圧手段14等から成る。外側筐体11の図示右側の開口部11aは、基体Sの搬送経路に対向して間隙g1を形成している。外側筐体11の図示左側に配置された開口部11b,11cは、吸気管15を介して減圧手段14に連通している。
【0054】
減圧手段14の駆動により、外側筐体11と内側筐体12の内部は減圧状態に保持される。基体Sの搬送時には、外側筐体11と内側筐体12の内部は例えば−225Paの減圧状態に保持される。
【0055】
外側筐体11の内方に支持された内側筐体12の内部には、スプレー塗布装置1が配置されている。内側筐体12はスプレー塗布装置1の塗布液ノズル2から噴射される霧状の塗布液が周囲に飛散する遮蔽壁を有する。この遮蔽壁に付着した塗布液は、傾斜面12aに沿って落下し、廃液管13a内を通過して廃液回収手段13に回収される。
【0056】
スプレー塗布装置1は、前記塗布液処理以外の休止時において、ガスノズル3によるガス噴出を中止させ、スプレー塗布装置1を回転させて基体Sの搬送面から退避させ、塗布液ノズル2を下方にした状態に保持し、塗布液ノズル2から塗布液を吐出させて、塗布液ノズル2内を洗浄する。
【0057】
・ 搬送手段20
塗布手段10の開口部11aに対向する基体Sの背面側には、搬送手段20が配置されている。搬送手段20は、仕切られた複数の減圧室201,202,203を形成する筐体200と、基体入口部の減圧室(第2減圧室)201内に回転可能に配置された第1フィードローラ21,22、基体出口部の減圧室(第3減圧室)203内に回転可能に配置された第2フィードローラ24,25、スプレー塗布装置1の塗布液ノズル2に対向する減圧室(第1減圧室)202位置に回転可能に配置されたバックアップローラ23から成る複数のローラと、から構成されている。
【0058】
減圧室201,203は減圧手段26に接続し、基体Sの搬送時に例えば−294Paの減圧状態に保持される。減圧室202は減圧手段27に接続し、基体Sの搬送時に例えば−225Paの減圧状態に保持される。
【0059】
第1フィードローラ22の外周面と、外側筐体11の開口部11aにおける先端部との間隙g1は、例えば2mm以下に保持されている。第1フィードローラ21,22の各外周面の間隙g2と、第2フィードローラ24,25の各外周面の間隙g3とは、例えば約0.2mmに保持されている。
【0060】
減圧室201,202を仕切る仕切壁204と第1フィードローラ22の外周面との間隙g4と、減圧室202,203を仕切る仕切壁205と第2フィードローラ25の外周面との間隙g5とは、例えば約0.2mmに保持されている。
【0061】
用紙搬送入口部の減圧室201においては、搬入される基体Sを吸引しながら、回転する第1フィードローラ21,22によって基体Sを搬送するから、基体Sを平坦な安定した状態に保持して、スプレー塗布部に搬送する事が出来る。
【0062】
外側筐体11の開口部11aと、減圧室202とが対向するスプレー塗布部においては、基体Sは、外側筐体11内の減圧と、減圧室202内の減圧とにより、平坦な安定した状態に保持され、且つ、回転するバックアップローラ23によって搬送される。
【0063】
用紙搬送出口部の減圧室203においては、搬出される基体Sを吸引しながら、回転する第2フィードローラ24,25によって基体Sを搬送するから、基体Sを平坦な安定した状態に保持して、スプレー塗布後の基体Sを搬出する事が出来る。
【0064】
[マスキング板]
図8は、搬送手段20の正面図である。
【0065】
基体Sの幅方向の両側にマスキング板50を配置する。マスキング板50は、スプレー塗布装置1の塗布液吐出部2a近傍に配置され、基体Sの幅方向の外縁部を遮蔽して、塗布液層非形成部を形成する(図1、図8参照)。図8に示す破線は、搬送手段20のバックアップローラ23に対向するスプレー塗布装置1の配置位置である。
【0066】
図9(a)は、スプレー塗布装置1、基体S、マスキング板50の各幅寸法を説明する平面模式図、図9(b)は図1におけるA矢視図である。
【0067】
スプレー塗布装置1の幅方向全長W1、塗布液ノズル2の塗布液吐出部2aの幅方向長さW2(例えば1532mm)、ガスノズル3の幅方向長さW3(例えば1592mm)を有する。(図4参照)。
【0068】
基体Sは、基体Sの全幅Ws1(例えば1546mm)、インク吸収層Sbの全幅Ws2(例えば1538mm)を有する。
【0069】
マスキング板50の内法間隔W5(例えば1534mm)は、インク吸収層Sbの全幅Ws2より若干狭く、且つ、塗布液吐出部2aの幅方向長さW2より若干広く設定されている(Ws2>W5>W2)。
【0070】
塗布液吐出部2aから吐出され、ガスノズル3により霧状に噴霧された液滴粒子9は、広がり角度θで拡散されて、基体Sの両端部近傍では、マスキング板50により遮断されて、基体S上に着地して均一な塗布液層を形成する。基体S上には、有効塗布幅Ws3(例えば1538mm)が形成される。
【0071】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のインクジェット記録用紙の製造方法及び製造装置により以下の効果が奏せられる。
【0072】
(1) スプレー塗布装置を密閉する筐体内に配置し、筐体内を減圧手段に接続して減圧状態に保持して、スプレー塗布装置により基体上に塗布液層を形成することによって、均一な塗布膜が高速に形成される。
【0073】
(2) スプレー塗布装置に対向する基体の背面側を減圧状態に保持して複数のローラにより搬送する事により、基体が平面性を保持して安定に搬送され、スプレー塗布装置により基体上に均一な塗布膜が高速に形成される。
【0074】
(3) スプレー塗布装置の塗布液吐出部の両端部に、基体の幅方向の外縁部を遮蔽して塗布液層非形成部を形成するマスキング板を配置する事によって、基体の有効塗布幅内に均一な塗布膜が高速に形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット記録用紙の製造装置におけるスプレー塗布装置の斜視図。
【図2】スプレー塗布装置を含む塗布装置の概略断面図。
【図3】スプレー塗布装置と、基体上に形成される液滴の形成及び飛翔状態を説明する拡大断面図。
【図4】スプレー塗布装置を塗布液吐出部側から見た底面図。
【図5】スプレー塗布装置の分解斜視図。
【図6】スプレー塗布装置を配置した塗布製造ラインの一例を示す模式図。
【図7】インクジェット記録用紙製造用の基体塗布搬送装置を示す断面図。
【図8】搬送手段の正面図。
【図9】スプレー塗布装置、基体、マスキング板の各幅寸法を説明する平面模式図、及び図1におけるA矢視図。
【符号の説明】
1 スプレー塗布装置
2 塗布液ノズル
2a 塗布液吐出部
3 ガスノズル
3a ガス吐出部
10 塗布手段
11 外側筐体
12 内側筐体
13 廃液回収手段
14 減圧手段
20 搬送手段
200 筐体
201,202,203 減圧室
204,205 仕切壁
21,22 第1フィードローラ
23 バックアップローラ
24,25 第2フィードローラ
26,27 減圧手段
50 マスキング板
S 基体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing an inkjet recording paper in which a coating liquid is sprayed as droplets and applied to a substrate.
[0002]
[Prior art]
Various methods for applying a coating solution on a substrate are known. For example, as described in “MODERNCOATING AND DRYING TECHNOLOGY” by Edward Cohen, Edgar Gutoff, as a method of applying a coating liquid with high accuracy onto a long belt-like substrate to be conveyed (hereinafter also simply referred to as a substrate). Various methods have been proposed, for example, dip coating method, blade coating method, air knife coating method, wire bar coating method, gravure coating method, reverse coating method, reverse roll coating method, extrusion coating method, slide bead. A coating method, a curtain coating method, and the like are known. And in these coating methods, in order to obtain a uniform dry film thickness with high accuracy in the width direction of the substrate, pay attention to the coating film thickness accuracy and uniformity during coating (after coating and before drying), Applying.
[0003]
Among these coating methods, in particular, a coating device having a flow rate control die can perform high-speed, thin film, and multilayer simultaneous coating, and coating devices for photographic photosensitive materials, ink jet recording materials, magnetic recording materials, and the like due to their characteristics. Is widely used.
[0004]
As a preferred example, a slide bead coating device or an extrusion coating device proposed by Russell et al. In US Pat. No. 2,761,791 is widely used. The curtain coating device is also a flow regulation type coating device having a die, but is also widely used.
[0005]
For example, in the case of this slide bead coating device, a coating liquid reservoir called a bead is formed between the tip of the coating device and the substrate to be transported, and coating is performed via this bead. In the case of a curtain coating apparatus, the curtain-like coating liquid film is freely dropped from the coating apparatus, and coating is performed by positioning the substrate at the dropping destination. These are very useful for obtaining a uniform dry film thickness with high accuracy.
[0006]
However, the coating by the coating device having these dies, in principle, continuously connects the coating device and the substrate, such as a bead or a curtain film, with the coating liquid. In order to form a coating film having a uniform thickness on the substrate, the flow rate of the coating solution from the coating apparatus is always constant and must not be interrupted. That is, in order to form a coating film continuously and to make the coating film thickness highly accurate and constant, a predetermined amount or more of coating solution is required. Therefore, in these methods, it is difficult to extremely reduce the amount of the coating liquid discharged from the coating apparatus for the purpose of obtaining a uniform film thickness.
[0007]
Therefore, when forming a film having a small dissolved mass per coating layer, that is, a very thin wet film thickness (for example, about 1 to 50 μm) before coating and drying the coating liquid, the solvent amount of the coating liquid is set. It is necessary to increase the total amount of the coating liquid. In particular, when the viscosity of the coating solution is low, it flows on the substrate, so that it is difficult to form a stable coating film, and the amount of the coating solution must be increased.
[0008]
However, if the amount of the solvent is increased, the load (drying load) for drying the solvent after application increases, which is not preferable in terms of production efficiency. In addition, when the amount of solvent is large or drying takes a long time, when another constituent layer is present under the coating layer, the coating layer coating solution excessively penetrates and diffuses into the constituent layer, May have adverse effects.
[0009]
Therefore, there is a demand for a coating method in which a thin film is provided with high accuracy in coating thickness, low drying load, and high productivity.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing an ink jet recording paper, which form a thin film with a uniform film thickness with high accuracy on a substrate at high speed. It is. In addition, when a thin film is provided on a component layer that has already been applied and formed, there is no adverse effect on the component layer, and a coating method and a coating apparatus with high total production efficiency are provided. In particular, in the production of ink jet recording paper, when the ink absorbing layer is a constituent layer and a thin overcoat layer is provided thereon, the recording paper has excellent properties, coating film uniformity, and coating solution stability. An object of the present invention is to provide an ink jet recording paper manufacturing method and manufacturing apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is achieved by the following constitution.
[0012]
(1) Inkjet recording paper for transporting a substrate and forming a coating liquid layer on the substrate by spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction intersecting the transport direction of the substrate. In this manufacturing method, the spray coating apparatus is disposed in a sealed casing, and the casing is connected to a decompression means and held in a decompressed state, and a coating liquid layer is formed on the substrate by the spray coating apparatus. An ink jet recording paper manufacturing method characterized by the above.
[0013]
(2) Inkjet recording paper for transporting a substrate and forming a coating liquid layer on the substrate by spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction intersecting the transport direction of the substrate. In the manufacturing method according to the present invention, the coating liquid layer non-formation portion is formed by shielding the outer edge portion in the width direction of the substrate with a masking plate disposed in the vicinity of the coating liquid discharge portion of the spray coating apparatus. Recording paper manufacturing method.
[0014]
(3) Inkjet recording paper which forms a coating liquid layer on the substrate by transporting the substrate and spraying droplets of the coating solution with a spray coating device over a coating width in a direction crossing the transport direction of the substrate. A housing for housing the spray coating device, a decompression means for maintaining the interior of the housing in a decompressed state, a transport means for transporting the substrate while suctioning the back side of the substrate facing the housing under reduced pressure, An inkjet recording paper manufacturing apparatus comprising:
[0015]
(4) Inkjet recording paper for transporting a substrate and forming a coating liquid layer on the substrate by spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction crossing the transport direction of the substrate. A housing for housing the spray coating device, a decompression means for maintaining the interior of the housing in a decompressed state, a transport means for transporting the substrate while suctioning the back side of the substrate facing the housing under reduced pressure, An ink jet recording paper comprising: a masking plate disposed in the vicinity of a coating liquid discharge portion of the spray coating apparatus, and shielding a peripheral edge portion in the width direction of the base to form a coating liquid layer non-forming portion. Manufacturing equipment.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
[Spray coating device]
FIG. 1 is a perspective view of a
[0018]
In the figure,
[0019]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a coating apparatus including the
[0020]
In FIG. 2, the
[0021]
During the coating process, the coating liquid is supplied from the preparation kettle 4 so as to have a prescribed coating amount from the coating
[0022]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view for explaining the
[0023]
In FIG. 3, the coating liquid discharged from the coating
[0024]
FIG. 4 is a bottom view of the
[0025]
In the coating
[0026]
Here, one coating
[0027]
FIG. 5 is an exploded perspective view of the
[0028]
[0029]
The coating liquid flowing down between the
[0030]
[Example of spray coating apparatus 1]
In the
[0031]
On the other hand, the shape of the
[0032]
Although the supply amount of the coating liquid from the coating liquid nozzle cannot be defined unconditionally depending on the desired coating film thickness, coating liquid concentration, coating speed, etc., the coating amount on the substrate S is generally 1 to 50 g / m. 2 The range of is preferable. 1g / m 2 Is less than 50 g / m, it is difficult to form a stable and uniform coating film. 2 Exceeding this will affect the drying load and the like, making it difficult to effectively exert the effects of the present invention. The wet film thickness of the coating solution is 1 to 50 μm, and preferably 5 to 30 μm.
[0033]
On the other hand, the gas ejected from the
[0034]
The viscosity of the coating solution is preferably 0.1 to 250 mPa · s, more preferably 0.1 to 50 mPa · s, and still more preferably 0.1 to 20 mPa · s. By applying to a slot nozzle spray device, it is possible to spray droplets uniformly over the coating width.
[0035]
In order to spray droplets uniformly over the coating width, the surface tension of the coating solution is adjusted to 20 to 70 mN / m, preferably 20 to 50 mN / m, more preferably 20 to 30 mN / m. That is.
[0036]
Further, when the gas internal pressure is 10 kPa or more, preferably 20 kPa or more, more preferably 50 kPa or more when the gas is collided with the coating solution to form a droplet using the
[0037]
By using the above-mentioned means, the coating liquid can be uniformly supplied onto the substrate S even if the amount of the coating liquid is small. As a result, the coating film thickness can be made uniform. Further, since the discontinuous droplets are supplied onto the substrate S and the amount of the coating liquid is reduced, no drying load is applied.
[0038]
[Coating production line]
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a coating production line in which the
[0039]
Porous supplied from the flow-regulating slide
[0040]
The substrate S having the ink absorbing layer is conveyed to the drying process. In the drying process, the substrate S is transported by alternately providing a
[0041]
The coating speed at the time of forming a thin film on the substrate S using the coating method of the present invention varies depending on the type, concentration, solvent content, drying ability, etc. of the coating solution to be used and cannot be generally specified. However, the coating speed is preferably 50 to 300 m / min, and more preferably 100 to 300 m / min.
[0042]
As a coating time when coating is performed on the substrate S having at least one component layer on the substrate using the coating method of the present invention, preferably after the component layer formed on the substrate is reduced-rate drying, After the end of drying. Moreover, it is preferable that the coating process performed by using the slide bead coating and the like and the coating process performed by using the
[0043]
Since the coating method of the present invention has a small drying load, it can be carried out in the drying step of the constituent layers. The coating and drying process is usually controlled to specific temperature and humidity conditions for the purpose of improving the occurrence of cracks in the coating film from the front or back surface while continuously transporting the wet coating film. Dry by blowing dry air.
[0044]
By forming droplets of the coating liquid over the coating width in the direction crossing the transport direction of the substrate S and supplying the coating solution onto the substrate S, a thin film with a uniform drying thickness and a low drying load can be obtained. It can be applied.
[0045]
Here, in the present invention, the substrate S is an object to be coated by applying a coating liquid in the form of droplets using the coating method of the present invention, and the form is not limited. Although it is preferable that the above-described long strip-shaped substrate S and the substrate S already have a constituent layer because the effects of the present invention can be sufficiently obtained, the present invention is not limited to this.
[0046]
Further, in the present invention, the substrate S is moved relative to the coating
[0047]
The droplets sprayed from the coating
(1) The droplet size distribution is uniform,
(2) The length in the transport direction of the area range in which the droplets fall on the substrate S is uniform,
(3) The angle falling on the substrate S is uniform,
(4) The collision speed falling on the base S is uniform,
By this, it becomes possible to ensure the uniformity of the coating film thickness.
[0048]
That the droplet diameter distribution is uniform in the coating width direction specifically means that the variation of the average droplet diameter is ± 20% or less in the coating width direction. More preferably, it is ± 10% or less.
[0049]
The fluctuation of the average droplet diameter can be measured and calculated using a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (such as RTS5114 (registered trademark) manufactured by MALVERN). Specifically, the following measurement method is used.
[0050]
First, the coating liquid is sprayed from a spray coating device that sprays the coating liquid as droplets, and the spray state is stabilized. Immediately after the start of spraying, the discharge amount of the coating liquid and the gas pressure are not constant, and the spray state is not stable. Therefore, it can be stabilized by continuing spraying for a predetermined time.
[0051]
[Substrate coating and conveying device]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a substrate coating and conveying apparatus for manufacturing inkjet recording paper.
[0052]
The substrate coating / conveying device includes a
[0053]
Application means 10
The
[0054]
By driving the decompression means 14, the inside of the
[0055]
A
[0056]
The
[0057]
・ Conveying means 20
On the back side of the substrate S facing the
[0058]
The
[0059]
A gap g1 between the outer peripheral surface of the
[0060]
The gap g4 between the
[0061]
In the
[0062]
In the spray application part where the
[0063]
In the
[0064]
[Masking plate]
FIG. 8 is a front view of the conveying
[0065]
Masking
[0066]
FIG. 9A is a schematic plan view for explaining the width dimensions of the
[0067]
The
[0068]
The substrate S has a total width Ws1 (for example, 1546 mm) of the substrate S and a total width Ws2 (for example, 1538 mm) of the ink absorbing layer Sb.
[0069]
The internal spacing W5 (for example, 1534 mm) of the masking
[0070]
The droplet particles 9 discharged from the coating
[0071]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the following effects can be achieved by the method and apparatus for manufacturing an inkjet recording paper of the present invention.
[0072]
(1) Uniform application by placing the spray coating device in a sealed housing, connecting the inside of the housing to a decompression means and holding it in a decompressed state, and forming a coating liquid layer on the substrate with the spray coating device A film is formed at high speed.
[0073]
(2) By holding the back side of the substrate facing the spray coating device in a reduced pressure state and transporting it by a plurality of rollers, the substrate is stably transported while maintaining flatness, and uniformly on the substrate by the spray coating device. Can be formed at high speed.
[0074]
(3) By disposing a masking plate that shields the outer edge in the width direction of the substrate to form a coating liquid layer non-forming portion at both ends of the coating solution discharge portion of the spray coating device, within the effective coating width of the substrate. A uniform coating film is formed at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a spray coating apparatus in an inkjet recording paper manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a coating apparatus including a spray coating apparatus.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view for explaining a spray coating apparatus and formation and flight states of droplets formed on a substrate.
FIG. 4 is a bottom view of the spray coating apparatus as viewed from the coating liquid discharge unit side.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a spray coating apparatus.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a coating production line in which a spray coating device is arranged.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a substrate coating / conveying apparatus for manufacturing inkjet recording paper.
FIG. 8 is a front view of a conveying unit.
9 is a schematic plan view for explaining each width dimension of a spray coating device, a base body, and a masking plate, and a view taken in the direction of arrow A in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Spray coating device
2 Coating liquid nozzle
2a Coating liquid discharge part
3 Gas nozzle
3a Gas discharge part
10 Application means
11 Outer housing
12 Inner housing
13 Waste liquid recovery means
14 Pressure reducing means
20 Transport means
200 case
201, 202, 203 decompression chamber
204,205 partition wall
21, 22 First feed roller
23 Backup roller
24, 25 Second feed roller
26, 27 Pressure reducing means
50 Masking plate
S substrate
Claims (10)
前記スプレー塗布装置を密閉する筐体内に配置し、前記筐体内を減圧手段に接続して減圧状態に保持して、前記スプレー塗布装置により前記基体上に塗布液層を形成することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造方法。A method for producing an ink jet recording sheet, wherein a substrate is transported and a coating liquid layer is formed on the substrate by spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction intersecting the substrate transport direction. In
The spray coating apparatus is disposed in a sealed casing, and the casing is connected to a decompression unit and held in a decompressed state, and a coating liquid layer is formed on the substrate by the spray coating apparatus. Ink jet recording paper manufacturing method.
前記スプレー塗布装置の塗布液吐出部近傍に配置したマスキング板により、前記基体の幅方向の外縁部を遮蔽して、塗布液層非形成部を形成することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造方法。A method for producing an ink jet recording sheet, wherein a substrate is transported and a coating liquid layer is formed on the substrate by spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction intersecting the substrate transport direction. In
A method for producing an ink jet recording sheet, wherein a coating liquid layer non-formation portion is formed by shielding an outer edge portion in the width direction of the substrate by a masking plate disposed in the vicinity of a coating liquid discharge portion of the spray coating apparatus. .
前記スプレー塗布装置を収容する筐体、
前記筐体内を減圧状態に保持する減圧手段、
前記筐体に対向する基体の背面側を減圧吸引しつつ前記基体を搬送する搬送手段、
を有することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造装置。An inkjet recording paper manufacturing apparatus that forms a coating liquid layer on a substrate by transporting the substrate and spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction crossing the substrate transport direction. In
A housing for housing the spray application device;
Decompression means for maintaining the inside of the housing in a decompressed state;
Transport means for transporting the base while suctioning the back side of the base facing the housing under reduced pressure;
An inkjet recording paper manufacturing apparatus comprising:
前記スプレー塗布装置を収容する筐体、
前記筐体内を減圧状態に保持する減圧手段、
前記筐体に対向する基体の背面側を減圧吸引しつつ前記基体を搬送する搬送手段、
前記スプレー塗布装置の塗布液吐出部近傍に配置され、前記基体の幅方向の外縁部を遮蔽して、塗布液層非形成部を形成するマスキング板、
を有することを特徴とするインクジェット記録用紙の製造装置。An inkjet recording paper manufacturing apparatus that forms a coating liquid layer on a substrate by transporting the substrate and spraying droplets of the coating liquid with a spray coating device over a coating width in a direction crossing the substrate transport direction. In
A housing for housing the spray application device;
Decompression means for maintaining the inside of the housing in a decompressed state;
Transport means for transporting the base while suctioning the back side of the base facing the housing under reduced pressure;
A masking plate that is disposed in the vicinity of the coating liquid discharge portion of the spray coating apparatus and shields the outer edge portion in the width direction of the substrate to form a coating liquid layer non-forming portion;
An inkjet recording paper manufacturing apparatus comprising:
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