JP2002254016A - 塗工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報記録材料塗料や情報表示材料塗料などに
おいて、塗料成分の沈降あるいは浮上による分離を抑え
つつ、基板上に材料を均一に塗布された情報記録媒体あ
るいは表示媒体を得る。 【解決手段】 塗料をコーティングヘッドに供給し基板
上に塗膜を形成する塗工装置において、コーティングヘ
ッドまたはそれより上流の位置に塗料分離防止装置を組
み込む。位置として例えばコーティングヘッドあるいは
ポンプとコーティングヘッド間のパイプなどが良く、分
離防止装置として超音波装置など。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報記録材料や情
報表示材料などの塗料を塗工する塗工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】塗料を均一に塗布する技術の１つとして
ダイ塗工を挙げることができる。ダイ塗工は塗膜形成に
必要な塗料のみをダイヘッドから供給することにより塗
膜を形成することができ、さらに形成された塗膜は膜厚
の均一性を高精度に達成できる特徴を持つ。またダイヘ
ッドから吐出されるまでの塗料送液経路が密閉されてい
るので、塗料の変質、塗料濃度の変化、異物の混入等を
防止でき、得られる塗膜の品質を高く維持できる特徴を
持つ。

【０００３】特開平１０−４２１号公報には、ダイ塗工
の特徴を利用し、フォトレジストを塗布する方式が開示
されている。ダイ塗工の塗料塗布は、図１に示すように
ダイヘッド１と塗料をダイヘッドへ供給するポンプ２、
ポンプ２とダイヘッド１を連結する液輸送パイプ３、塗
料を入れるストレージタンク４からなり、ダイヘッド１
から塗料をステージ５上に固定された基板６上に供給
し、ダイヘッドまたは基板を移動させることによって塗
布する。 この方式では、塗料に沈降性がある場合、ポ
ンプ中または液輸送パイプ中で塗料に沈降が生じてしま
い、表示素子が均一に仕上がらない問題が生じていた。

【０００４】また、特開平６−２３０３４６号公報に
は、電子線を利用した液晶調光素子について開示され、
塗工装置として、ロールコーター、カーテンコーター、
ダイコーター、オフセットグラビアコーターなどが例示
されているが、塗料中に沈降性粒子や浮上性粒子が含ま
れる場合の対処などについては記載されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、情報記録材
料塗料や情報表示材料塗料などにおいて、塗料成分の沈
降あるいは浮上による分離を抑えつつ、基板上に材料を
均一に塗布された情報記録媒体あるいは表示媒体を得る
こと課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下の構成を採用する。即ち、本発明の第
１は、「塗料をコーティングヘッドに供給し基板上に塗
膜を形成する塗工装置において、コーティングヘッドま
たはそれより上流の位置に塗料分離防止装置を組み込ん
だことを特徴とする塗工装置」である。

【０００７】本発明の第２は、前記第１発明において、
該塗工装置が塗料ストレージタンク、ポンプ、液輸送パ
イプ、コーティングヘッドを有し、コーティングへツ
ド、ポンプおよび液輸送パイプから選択される一つ以上
に塗料分離防止装置を組み込んだことを特徴とする塗工
装置である。

【０００８】本発明の第３は、前記第２発明において、
該塗工装置がポンプからコーティングヘッドへの塗料供
給量により基板への塗工量を制御する方式であることを
特徴とする塗工装置である。

【０００９】本発明の第４は、前記第１〜第３発明にお
いて、該分離防止装置が、超音波装置および／または攪
拌装置であることを特徴とする塗工装置である。

【００１０】本発明の第５は、前記第１〜第４の発明に
おいて、塗料が沈降性成分を含有し、分離防止装置が沈
降防止装置である塗工装置である。

【００１１】本発明の第６は、前記第１〜第５発明のい
ずれかにおいて、塗料が情報記録材料または情報表示材
料であることを特徴とする塗工装置である。

【００１２】本発明の第７は、前記第６の発明におい
て、情報表示材料が電子表示材料であることを特徴とす
る塗工装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の塗工装置は主として情報
記録材料または情報表示材料の塗料を塗工するための装
置である。情報記録媒体または情報表示媒体は、基材に
情報記録材料または情報表示材料の塗料を塗工し、乾燥
または硬化することにより得られる。本発明で言う情報
記録媒体とは、従来公知の感熱記録体、熱転写記録体、
インクジェット記録体、電子写真記録体などである。

【００１４】情報表示媒体とは、熱、電界、磁界、圧
力、光等の作用により、文字、画像を描写することがで
きるものを言う。例えば、ブラウン管や液晶などによる
表示装置が挙げられる。近年では、情報記録媒体でも一
度記録された情報を消去し、また、再記録することがで
きる媒体が出現したり、情報表示媒体自体にメモリー性
があるものが出現するなど、情報記録媒体と情報表示媒
体の区別は必ずしも明確なものではなく、以下では一括
して表示媒体あるいは表示材料、表示素子と表現して説
明する。

【００１５】本発明では表示材料の代表的な例として電
子表示材料が挙げられる。ここで言う電子表示材料は、
表示材料の中でも、特に電界の作用により表示のＯＮ、
ＯＦＦができるものを言う。このような電子表示材料を
形成する電子表示素子を具体的に挙げるならば、例え
ば、液晶を用いた調光素子、液晶表示素子、粒子回転型
(Twisting Ball)表示素子、電気泳動表示素子等があ
る。これらの電子表示素子は、例えば、電極を設けた基
板２枚の間に電子表示材料を挟み、上下の電極に電気信
号を送ることにより基板間に電界を生じさせ電子表示材
料をＯＮ，ＯＦＦさせる。また例えば、電極を設けた基
板上に電子表示素子を形成し、基板とペン間それぞれに
電気信号を送信しながらペン先に電極の付いたペンで電
子表示素子上をなぞり、基板とペン間に電界を生じさせ
電子表示材料をＯＮ、ＯＦＦさせるこのにより文字、画
像を形成させるもの等を挙げることができる。

【００１６】本発明で用いる基板は、プラスチックフイ
ルム、プラスチック板、ガラス板等を用いることがで
き、必要に応じて電極（例えば、ＩＴＯ電極、アルミ電
極等を挙げることができる）が設けてある。この電極は
必要に応じて、パターニングされている。また、必要に
応じて電極上に公知の絶縁膜、配向膜等を設けること、
また光の照射されたところのみ導電性を示す光導電層を
設けることもできる。

【００１７】本発明が適用される塗工方式は、塗料をコ
ーティングヘッドに供給し、基板に塗布する方法であれ
ば如何なるものでも構わない。しかし、以下に記載する
理由により、本発明の塗工装置としては、塗料ストレー
ジタンク、ポンプ、液輸送パイプ、コーティングヘッド
を有する装置が好ましい。また、塗工方式として、ポン
プからコーティングヘッドへの塗料供給量により基板へ
の塗工量を制御する方式であることが好ましい。

【００１８】即ち、本発明は電子表示材料のように精密
な塗工厚さ制御を必要とする表示材料に適したものであ
るため、一般的なエアーナイフコーター、ブレードコー
ター、３本ロールコーターのように、塗料が基板に供給
される時点で塗工厚さを直接制御できない方式はあまり
適していない。また、上記した一般的なコーターのよう
に塗料を大気中にオープンにした形で掻き落とした塗料
を循環再使用するような方式も、電子表示材料には好ま
しいとは言えない。

【００１９】本発明に適した塗工装置としては、ダイあ
るいはノズルのようなコーティングへッドを有し、ポン
プの供給量を直接塗布量に反映させる塗布装置であり、
例えば、スプレーコーター、ダイコーター（カーテンコ
ーターを含む）などが挙げられる。その他の塗布方式に
おいても、例えば、塗料パンを用いずロールに直接塗料
をノズル等から供給し塗布するロール塗工、アニロック
スロールに直接ノズル等により塗料を供給するフレキソ
塗工等を挙げることができる。

【００２０】本発明では、コーティングヘッドまたはそ
れより上流の位置に塗料分離防止装置を組み込んであ
る。分離防止装置が組み込まれていない場合、塗料中の
沈降性成分がポンプ内または液輸送パイプ内で沈降した
り、あるいは、低密度粒子が浮上したりするため、基板
上に塗布された表示材料層は面内で成分が不均一に分布
する。

【００２１】本発明の塗料分離防止装置として、超音
波、攪拌器を挙げることができる。もちろん、塗料の沈
降防止効果あるいは浮上防止効果のある機器であれば、
これらに限定されることはない。以下では沈降防止装置
を例として説明する。攪拌器としては例えば、羽がモー
ターに連結され回転するもの、マグネチックスターラー
等を挙げることができる。

【００２２】沈降防止装置の組み込み方として、例え
ば、ポンプを超音波水槽内に設置する方式、ポンプ内に
超音波発信機を付ける方式、液輸送パイプを超音波水槽
内に浸漬する方式、ポンプ内に攪拌装置を設ける方式、
液輸送パイプに攪拌器を設ける方式等を挙げることがで
きる。もちろんこれらに限定されることはない。

【００２３】沈降防止装置の起動は、塗布作業中常に動
作している必要はなく、必要時に動作する様にしてもよ
い。例えば、ダイ塗工の場合を例として挙げるならば、
基板を固定しダイヘッドが塗布開始点から塗布終了点ま
で移動して塗布する間は、ダイヘッドから吐出している
塗料の吐出量に変動を及ぼさないように沈降防止装置は
停止する。ダイヘッドが塗布終了点において塗料の吐出
を停止し塗布開始点に復帰している間のみ、沈降防止装
置を起動させる方式等を挙げることができる。もちろん
これに限定されることはない。

【００２４】本発明で用いるポンプとしては、如何なる
ポンプでも限定されることはないが、例えば、シリンジ
ポンプ、ギヤポンプ、ダイヤフラムポンプ、モーノポン
プ等を挙げることができるが、より好ましくはシリンジ
ポンプを挙げることができる。本発明では、液輸送パイ
プとストレージタンクは必要に応じて設けることができ
る。

【００２５】ポンプとコーティングヘッドを一体化でき
ない場合に液輸送パイプを設ける。液輸送パイプは、金
属、プラスチック、テフロン（登録商標）、ゴム、ビニ
ール等のパイプ等如何なるものでも構わない。また、攪
拌器等の沈降防止装置を入る容器を液輸送パイプ内に設
けることもできる。また表示材料塗料を入れるストレー
ジタンクを設ける場合は、沈降防止装置を組み込んであ
ることが好ましい。

【００２６】また、塗料輸送パイプ径が細かく、輸送パ
イプ内の塗料流速が遅い場合に、本発明の沈降防止装置
は塗布面の改善が著しい。おおまかに言えば、下記式１
の関係を満足させる領域で本発明の沈降防止装置を使用
するのが好ましいが、これに限定するものではない。

【００２７】 ｖｄ／（η／ρ）＜2000 ―――――――――――（式１） ここで、ｖは輸送パイプ内の塗料流速（ｃｍ／ｓ）、ｄ
は輸送パイプ内径（ｃｍ）、ηは塗料粘度（ｇ／ｃｍ・
ｓ）、ρは塗料密度（ｇ／ｃｍ³）である。

【００２８】本発明では、効果を妨げるものでなけれ
ば、コーティングヘッド、液輸送パイプ、ポンプ、スト
レージタンク等に塗料の空気抜き機器、塗料投入用機器
等の機能補足機器等を設けることができる。本発明の塗
料の塗工方式が最も有効である塗料の物性は、式２で求
めることのできる塗料の沈降速度Ｖが０．０１μｍ／秒
以上、かつ、１００μｍ／秒以下の場合に特に有効であ
る。０．０１μｍ／秒より小さい場合は、本発明の方式
を用いなくても良好な表示素子を形成でき、１００μｍ
／秒より大きい場合は、本発明の方式を用いても塗料を
均一に塗布できないことがある。同様の理由でより好ま
しい範囲は０．５〜９０μｍ／秒である。

【００２９】 Ｖ[μｍ／秒]＝０．５４５Δρφ²／η ――――――――（式２） ここで、式２の各記号は下記の内容を示す。 Δρ：「沈降性物質の比重」と「沈降性物質を除いた塗
料の比重」の差 φ ：塗料中の沈降性物質の平均粒子径（μ） η ：塗料粘度（ｃｐｓ） （式２の説明：「塗料の流動と顔料分散」Ｔ．Ｃ．Ｐａ
ｔｔｏｎ著、共立出版、初版９刷、３６頁、式（７４）
のストークスの式を単位［μｍ／秒］に変換して引用）

【００３０】本発明に使用する塗料は、溶媒中に表示材
料等の有効成分が溶解されていても、またはエマルジョ
ン化、カプセル化され分散された状態であっても構わな
い。本発明で用いる溶媒は、例えば、水、トルエン、キ
シレン、ベンゼン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン、２−オクタノ
ン、メタノール、イソプロピルアルコール、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン、γ−ブチルラクトン、ブチルセロソ
ルブ、ブチルカルビトール、ヘキシレングリコール等を
挙げることができる。もちろんこれらに限定されること
はない。

【００３１】本発明では必要に応じて接着剤としての樹
脂、表示材料層の厚さを一定に保つ、ブロッキング防
止、その他の機能を具備させる目的で公知の有機顔料お
よび／または無機顔料を添加することができる。有機顔
料としては例えば、尿素樹脂、アクリル樹脂、シリコー
ン樹脂、ポリスチレン、ポリオレフィンなどの合成樹脂
微粒子あるいは澱粉粒子などが挙げられる。無機顔料と
しては例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム、シリ
カ、雲母などが挙げられる。

【００３２】

【実施例】以下に本発明を実施例によってさらに具体的
に説明するが、もちろん本発明の範囲はこれらに限定さ
れるものではない。各実施例中、「部」は「乾燥重量
部」を示す。

【００３３】＜実施例１＞シリンジポンプ内にスターラ
ー回転子を入れ回転させることにより塗料を攪拌できる
ようにしたシリンジポンプの先に注射針を取り付け、ア
ニロックスロールに直接表示材料塗料１を供給するよう
にしたフレキソ印刷機（ＵＮストライプコーター［アニ
ロックスロール：ピラミッド＃３００メッシュ、フレキ
ソ版：ＡＦＰ版ピラミッド＃５００メッシュ、ナカン社
製）を用いて表示材料塗料１を基板１に塗布し、８０℃
の乾燥器で溶媒を揮発させた後、１２０℃の乾燥機で１
時間、表示材料塗料１のポリイミド材料を焼成させ、厚
さ０．０５μｍの配向膜膜付き基板２を作成した。形成
された基板２を目視判断で行った結果、良好に均一な塗
膜であった。

【００３４】 ［表示材料塗料１］ 成 分 部数 低温焼成ポリイミド材料（商品名：サンエバーＳＥ−１１８０、日産化学社製） ９５部 顔料（商品名：シーホスターＫＥ−Ｐ５０、日本触媒社製、シリカ微粒子、平均 粒径０．５μｍ） ５部 上記組成になるように溶媒であるブチルセルソルブに溶
解および分散し、塗料濃度５重量％の表示材料塗料１を
作成した。表示材料塗料１の沈降性物質は顔料であり比
重は２．０であった。表示材料塗料１の比重は０．９
１、粘度は４ｃｐｓ、Ｖ＝３７μｍ／秒であった。 ［基板１］ＩＴＯ電極付き透明ポリエステルフィルム
（商品名：Ｔ−ＣＯＡＴ Ａ−７５、厚さ７５μ、帝人
社製）

【００３５】＜実施例２＞以下の手順に従い、電子線硬
化型液晶調光素子（特開平６−２３０３４６号公報開
示）を作成した。液輸送パイプとして内径５mmのテフロ
ンチューブを用い、シリンジポンプと液輸送パイプを超
音波水槽（ブランソン社製超音波洗浄器８５１０に水を
入れたもの）内に設置し、ダイヘッドが移動することに
より塗布を行うダイコーターを用いて、表示材料塗料２
を実施例１で作成した基板１の配向膜面に塗布し（チュ
ーブ内塗料流速ｖ＝約11ｃｍ／ｓ）、８０℃の乾燥器で
溶媒を揮発させた。この塗膜上に別の基板２の配向膜面
が接するように、２本のロールニップ間を通して貼合し
た。貼合したものを電子線硬化装置（エナージーサイエ
ンス社製）を用いて１９０ｋＶ−３０ｋＧｙの電子線を
照射して、樹脂層を硬化させるとともに液晶とを相分離
させ塗膜厚さ１０μ、大きさＡ４の調光素子を作成し
た。形成された調光素子を目視評価した結果、スジの発
生もなく良好に均一な表示素子であった。

【００３６】 ［表示材料塗料２］ 成 分 部数 １，６−ヘキサンジオールジアクリレート（商品名：ＨＤＤＡ、第１工業製薬社 製） ４０部 ネマティック液晶（商品名：ＧＲ−６３、チッソ化学社製） ６０部 顔料（商品名：エポスターＧＰ Ｈ１００、日本触媒社製ベンゾグアナミン・メ ラミン・ホルムアルデヒド縮合物球状微粒子、平均粒径１０μｍ） ６部 上記組成になるように溶媒であるメチルエチルケトンに
溶解および分散し、塗料濃度４０重量％の表示材料塗料
２を作成した。表示材料塗料２の沈降性物質は顔料であ
り比重は１．４であった。表示材料塗料１の比重は０．
８４、粘度は、６０ｃｐｓ、Ｖ＝０．５１μｍ／秒であ
った。

【００３７】＜実施例３＞以下の手順により、下記の球
状材料を用いた粒子回転型表示素子を作成した。ポンプ
としてモーノポンプ、液輸送パイプとして内径５mmのテ
フロンチューブを用い、液輸送パイプのみ超音波水槽
（ブランソン社製超音波洗浄器８５１０に水を入れたも
の）内に設置し、ダイヘッドが移動することにより塗布
を行うダイコーターを用いて表示材料塗料３を基板１の
ＩＴＯ電極面に塗布し（チューブ内塗料流速ｖ＝約145
ｃｍ／ｓ）、８０℃の乾燥器で溶媒を揮発させた。表示
材料層の厚さは、５０μであった。その後、トルエンに
８時間浸漬し、ステアリン酸亜鉛を溶出し後、８０℃の
乾燥器でトルエンを乾燥後、シリコンオイル（ＫＦ９６
Ｌ、信越シリコーン社製）に８時間間浸漬しポリビニル
アルコールと球状材料間にシリコンオイルを染み込ま
せ、更に別の基板１のＩＴＯ電極面が表示材料塗料３塗
布面と接するように２本のロールニップ間を通して貼合
し、大きさＡ４の粒子回転型表示素子を作成した。形成
された表示素子を目視評価した結果、面内スジもなく良
好に均一な表示素子であった。

【００３８】 ［表示材料塗料３］ 成 分 部数 ポリビニルアルコール（ＰＶＡ１１７，クラレ社製） ５０部 球状表示材料１ ５０部 上記組成になるように溶媒である水に溶解および分散
し、塗料濃度１０重量％の表示材料塗料３を作成した。
表示材料塗料３の沈降性物質は球状表示材料１であり比
重は２．８であった。沈降性物質を除いた表示材料塗料
３の比重は１．０５、粘度は、５００ｃｐｓ、Ｖ＝４．
８μｍ／秒であった。

【００３９】［球状表示材料１］３元系ガラス材料（Ｌ
ｉ₂Ｏ−ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂）を熱処理して白色球を作成
後、この白色球の半表面をＳｂ₂Ｓ₃およびＭｇＦ₂で蒸
着し、一方の半表面が白色、もう一方の半表面が黒色
で、かつ帯電状態の異なる二極に分極された平均粒径５
０μｍの球状材料を作成した。更にこの球形材料にステ
アリン酸亜鉛の粉体をまぶし、１２０℃の乾燥機に１分
間いれ、球形材料表面に厚さ５μのステアリン酸亜鉛を
球状材料表面に溶融付着させ、球状表示材料１を作成し
た。

【００４０】＜比較例１＞シリンジポンプ内での塗料攪
拌を行わない以外、実施例１と同じ実験を行った。形成
された配向膜の均一性を目視判断で行った結果、面内に
スジが生じていた。光学顕微鏡で観察したところ、スジ
の部分に顔料が多く分布していた。

【００４１】＜比較例２＞超音波洗浄器を用いない以
外、実施例２と同じ実験を行った。形成された調光素子
の均一性を目視判断で行った結果、面内にスジが生じて
いた。光学顕微鏡で観察したところ、スジの部分に顔料
が多く分布していた。

【００４２】＜比較例３＞超音波洗浄器を用いない以
外、実施例３と同じ実験を行った。形成された表示素子
の均一性を目視判断で行った結果、面内にスジが生じて
いた。光学顕微鏡で観察したところ、スジの部分に球状
材料が多く分布していた。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、表示材料塗料を均一に塗布で
きるようになり、良好な表示素子が生産でき、産業上極
めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイ塗工の一例を示す装置断面の概略図であ
る。

【符号の説明】

１：ダイヘッド ２：ポンプ ３：液輸送パイプ ４：ストレージタンク ５：ステージ ６：基板 ７：塗膜 ８：塗料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 滋雄 東京都江東区東雲一丁目10番６号 王子製 紙株式会社東雲研究センター内 Ｆターム(参考） 4F041 AA02 AA05 AA12 AB02 BA02 BA42 CA02 CA15 4F042 AA02 AA06 AA10 AA22 BA12 BA25 CA01 CB02 CB11 CB19 CB27

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗料をコーティングヘッドに供給し基板
   上に塗膜を形成する塗工装置において、コーティングヘ
   ッドまたはそれより上流の位置に塗料分離防止装置を組
   み込んだことを特徴とする塗工装置。
2. 【請求項２】 該塗工装置が塗料ストレージタンク、ポ
   ンプ、液輸送パイプ、コーティングヘッドを有し、コー
   ティングへツド、ポンプおよび液輸送パイプから選択さ
   れる一つ以上に塗料分離防止装置を組み込んだことを特
   徴とする請求項１に記載の塗工装置。
3. 【請求項３】 該塗工装置が、ポンプからコーティング
   ヘッドへの塗料供給量により基板への塗工量を制御する
   方式であることを特徴とする請求項２に記載の塗工装
   置。
4. 【請求項４】 該分離防止装置が、超音波装置および／
   または攪拌装置であることを特徴とする請求項１〜請求
   項３のいずれかに記載の塗工装置。
5. 【請求項５】 塗料が沈降性成分を含有し、分離防止装
   置が沈降防止装置である請求項１〜請求項４のいずれか
   に記載の塗工装置。
6. 【請求項６】 塗料が情報記録材料または情報表示材料
   である請求項１〜請求項５のいずれかに記載の塗工装
   置。
7. 【請求項７】 情報表示材料が電子表示材料であること
   を特徴とする請求項６に記載の塗工装置。