JP2004237234A - 塗布工具および塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粘度の高い塗布液を均一に塗布することのできる塗布工具および塗布措置を提供すること。
【解決手段】複数のヘッド部材を備え、ヘッド部材の対向する側面７が成すスロットの開口部８から塗布液を吐出させて塗布作業に用いられる塗布工具において、開口部８の間隙が、長手方向の両端部から中央部に向かうに従い次第に狭くなるように形成されていることを特徴とする。また、両端部の間隔Ｗ１と中央部の間隔Ｗ２との関係が、０＜（Ｗ１−Ｗ２）／２＜０．１ｍｍの範囲に設定され、開口部８がヘッド部材の先端に設けられた一対のエッジ部材によって形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スロットの開口部から塗布液を吐出させて塗布作業を行う塗布工具、およびこの塗布工具が備えられた塗布装置に関し、とくに粘度の高い塗布液を均一に塗布することのできる塗布工具および塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シート状部材の被塗布面に塗布液を薄く塗布するような塗布作業を行う塗布装置に用いられる工具として、塗布液を流通させるスロットを形成するようにヘッド部材の側面を対向させて配置した塗布工具が用いられており、ヘッド部材自体でスロットの開口部を形成する塗布工具や、ヘッド部材の先端に設けられたエッジ部材でスロットの開口部を形成する塗布工具などがある。
エッジ部材を用いた塗布工具は、たとえばステンレス鋼などの鋼材製のヘッド部材と超硬合金製のエッジ部材とをそれぞれ２個ずつ有しており、ヘッド部材の先端に形成されている切り欠き部に長尺状のエッジ部材がヘッド部材の先端から一定長さ突出して固定される構成となっている。そして、対向するように配置されたヘッド部材の側面の間に、塗布液が供給されるポケット及びポケットからヘッド部材の先端側に延びるスロットが形成されており、エッジ部材の側面の隙間がスロットの開口部をなしている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
このような塗布工具は、塗布装置に装着されて、ヘッド部材およびエッジ部材の両端部が固定されるとともにスロットの両端面が封止された後、ポケットに供給される塗布液をスロットを介して開口部から吐出させて、各エッジ部材の先端面に当接して一定速度で走行するシート状部材の被塗布面に、均一に塗布液を塗布する塗布作業に用いられる。このような塗布工具において、塗布液を均一に塗布するためにエッジ部材の対向する側面の先端部、いわゆるリップ部は高精度に加工されていた。特に真直度を高精度にすることによって、均一な塗布が図られていた。近年、このような塗布工具を備えた塗布装置は、大型ディスプレイパネルのガラス基板の表面にカラーレジストなどの塗布液を塗布する塗布作業に用いられるようになってきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６６４２２号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記塗布工具において、粘度の高い塗布液を塗布する場合、塗布液をポケットの導入口から充填してスロットを通過させて開口部から吐出させるために、高圧で塗布液を供給しなければならず、塗布液に加えられた圧力によってスロットの中央部の間隔が広がってしまう、いわゆる中開きが起こるという問題があった。つまり、塗布装置に装着することによってヘッド部材やエッジ部材の両端部は固定されており塗布液の圧力によって撓むことはないが、中央部は撓んでしまうので中開きが起こるのである。このように、中開きが起こることによって、両端部より中央部における塗布液の供給量が多くなってしまい、開口部の長手方向に渡り均一に塗布することができないという問題があった。とくに、高粘度の塗布液を塗布する場合には、この傾向が顕著に現れていた。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、粘度の高い塗布液を均一に塗布することのできる塗布工具および塗布装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る塗布工具は、複数のヘッド部材を備え、前記ヘッド部材の対向する側面が成すスロットの開口部から塗布液を吐出させて塗布作業に用いられる塗布工具において、前記開口部の間隙が、長手方向の両端部から中央部に向かうに従い次第に狭くなるように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明の塗布工具において、開口部の間隙が、長手方向の両端部から中央部に向かうに従い次第に狭くなるように、ヘッド部材の側面が凸状に形成されているので、粘度の高い塗布液を高圧力で供給した場合にスロットの中央部が広がるように撓む結果、スロットの開口部の間隔が長手方向に渡って均一となる。これにより塗布液を均一に開口部から吐出することができ、開口部の長手方向に渡って均一に塗布液を塗布することができる。
【０００９】
また、本発明に係る塗布工具は、上述した塗布工具であって、前記両端部の間隔Ｗ１と前記中央部の間隔Ｗ２との関係が、０＜（Ｗ１−Ｗ２）／２＜０．１ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
この発明の塗布工具において、端部の間隔Ｗ１と中央部の間隔Ｗ２との関係が、上記関係式の範囲内に設定されているので、塗布液に加えられる圧力によって開口部の側面が略直線状に撓むことになる。たとえば、関係式の値が０．１ｍｍ以上の場合には、塗布液の圧力によっても略直線状となるまで撓ませることができなくなってしまう。このような範囲とすることにより、均一に塗布液を塗布することができる。
【００１０】
また、本発明に係る塗布工具は、上述した塗布工具であって、前記開口部がヘッド部材の先端に設けられた一対のエッジ部材によって形成されていることを特徴とする。
この発明の塗布工具において、スロットの開口部がヘッド部材の先端に設けられた一対のエッジ部材によって形成されているので、共通のヘッド部材にエッジ部材を交換して用いることができる。これにより、異なる粘度の塗布液を用いる場合、塗布液の粘度に合わせてエッジ部材を選定してスロットの中央部の間隔を変更することで、各粘度の塗布液を均一に塗布することができる。また、ヘッド部材とエッジ部材とを異なる材質で構成することもでき、たとえば、エッジ部材を超硬合金で形成することによって、さらに中開きを抑制する効果が得られる。
【００１１】
本発明に係る塗布装置は、被塗布面に塗布液を均一に塗布する塗布装置において、上述したいずれかの塗布工具を備えていることを特徴とする。
この発明の塗布装置において、上述したいずれかの塗布工具を備えているので、粘度の高い塗布液を高圧力で供給した場合でも、従来より均一に塗布液を塗布することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、塗布工具１は、略台形形状の２つのヘッド部材２，２の側面２ａ，２ａが対向するように配置されており、側面２ａ，２ａに形成されている断面半円状の溝が対向して略円筒状のポケット３を形成している。ポケット３より下方の側面２ａ，２ａは互いに密着しており、ポケット３より上方では一定の間隔を有してヘッド部材２，２の先端側に延びるスロット４をなしている。ヘッド部材２，２の先端には、長尺状の超硬合金製のエッジ部材６，６を固定するための切り欠き部５，５が形成されている。エッジ部材６，６は、ヘッド部材２，２の先端から一定長さ突出するように固定されており、エッジ部材６，６の対向する側面の先端部分、いわゆるリップ部７，７がスロット４の開口部８をなしている。
【００１３】
図２に、開口部８を正面視した概略図を示す。図に示すように、開口部８が、その両端部から中央部に向かうに従い次第に狭くなるように、対向するリップ部７，７が両端部Ａ，Ｃよりも中央部Ｂを漸次突出した凸状に形成されている。また、リップ部７は中央部Ｂに対して対称となるような曲線状に形成されているとともに、リップ部７，７同士が軸線Ｏに対称となるように形成されている。また、開口部８の間隔は、両端部において間隔Ｗ１、中央部において間隔Ｗ２とされ、長手方向に長さＬとされ、間隔Ｗ１と間隔Ｗ２との関係式より、リップ部７，７の両端部Ａ，Ｃに対する中央部Ｂの突出寸法Ｄが、式１で表される。
Ｄ＝（Ｗ１−Ｗ２）／２ ・・・ 式１
本実施の形態において、突出寸法Ｄは、０＜Ｄ＜０．１ｍｍの範囲となるように設定されている。また、これらの詳細な寸法は、使用される塗布液の粘度や、塗布液に加えられる圧力などを考慮して設定される。
【００１４】
また、図３に示す開口部８の変形例の概略図のように、リップ部７，７が複数の直線によって形成されていてもよく、つまり、リップ部７，７は、直線状の中央部Ｂを有し、一方の端部Ａから中央部Ｂの一端Ｂ１、中央部Ｂの一端Ｂ１から中央部Ｂの他端Ｂ２、そして中央部Ｂの他端Ｂ２から他方の端部Ｃまでの間がそれぞれ直線状に形成されている。この場合においても、開口部８は軸線Ｏに対称となるような形状となっており、その寸法関係は上記実施形態と同一関係とされる。
【００１５】
このような塗布工具１を用いた塗布作業は、たとえば図１に仮想線で示されているようにシート状部材Ｃの被塗布面をエッジ部材６，６の先端面６Ａ，６Ａに当接させて一定速度で走行（走行方向は図中白抜き矢印）させたり、パネル状部材（図示せず）に対して塗布工具１を移動させたりすることで行われる。塗布工具１は、スロット４の両端から塗布液が漏出しないように封止されるとともに、スロット４が一定の間隔となるようにヘッド部材２，２やエッジ部材６，６の両端部が固定されて塗布装置（図示せず）に装着される。そして、ポケット３の端部から供給された塗布液は、ポケット３の内部に充填された後、スロット４を通過して開口部８から吐出され、シート状部材Ｃの被塗布面に塗布される。
【００１６】
ここで、塗布液の粘度が高い場合、ポケット３に供給される塗布液に加えられる圧力を高圧力にすることにより、一定の塗布液の吐出量が確保される。この圧力によって、リップ部７，７の中央部Ｂが互いに離間する方向に撓みが生じ、スロット４の中央部の間隔が広がるように変形する。このとき、上述したようにスロット４の間隔は中央部が狭くなるように設定されているので、塗布液の圧力によってスロット４の間隔がほぼ均一になるように変形する。つまり、塗布液によって撓んだリップ部７，７が略直線状となるように、あらかじめ塗布液の粘度や圧力を基にして計算や実験を行うことによってリップ部７，７の形状を設定しておくことにより、塗布作業中にはスロット４の間隔が長手方向に略直線状となるのである。
【００１７】
上述したように、塗布工具１が構成されているので、スロット４の開口部８の長手方向に渡って塗布液を均一に吐出することができ、均一に塗布液を塗布することができる。
ここで、突出寸法Ｄが０＜Ｄ＜０．１ｍｍの範囲に設定されているので、より均一に塗布することができる。特に、間隔Ｗ１が０．０４〜１．０ｍｍ、長さＬが５００〜１８００ｍｍに設定され、粘度が１０００〜５００００ｃｐｓの塗布液に０．１〜５ＭＰａの圧力を加える場合において、均一な塗布を要する塗布作業に用いて好適である。また、突出寸法Ｄが０．１ｍｍ以上の場合には、塗布液の圧力によってもリップ部７，７を略直線状に撓ませることが困難で、均一に塗布することが難しい。
【００１８】
また、スロット４の開口部８が、ヘッド部材２，２の先端に設けられた超硬合金製のエッジ部材６，６によって形成されているので、塗布液に高圧力が加えられてもリップ部７，７の撓み量を抑制することができ、より粘度の高い塗布液を用いても均一に塗布することができる。また、塗布液の粘度に合わせて突出寸法Ｄを選定してエッジ部材６，６を交換することで、異なる粘度の塗布液に対応することができる。また、従来の塗布工具からエッジ部材６，６を取り替えるだけで粘度の高い塗布液に対応することができ、ヘッド部材などは従来品を用いることでコストダウンを図ることができる。
【００１９】
また、このような塗布工具１を備えた塗布装置は、塗布液を均一に塗布する塗布作業を行うことができる。また、ヘッド部材２，２の形状は従来のヘッド部材の形状と同一の形状で用いることができるので、ヘッド部材２，２の固定手段などは従来と同じ構成の塗布装置で、上記効果を得ることができ、新しい設備投資などを抑えることができる。
【００２０】
つぎに、以下の実施例の条件における、開口部８の撓みによる変形量を計算した結果を示す。
図４に、計算に用いられた塗布工具１の一実施例における開口部８の形状を示す。図４の開口部８の形状は、図３に示した開口部８の形状と同形状で、一方の端部の点Ａから中央部の一端の点Ｂ１までの長手方向の寸法が３２０ｍｍ、中央部の一端の点Ｂ１から中央部の他端の点Ｂ２までの長手方向の寸法が６０ｍｍ、中央部の他端の点Ｂ２から他方の端部の点Ｃまでの長手方向の寸法が３２０ｍｍとされ、中央部の突出寸法Ｄが０．００４ｍｍで、開口部８の両端での間隔Ｗ１が３ｍｍとされている。
【００２１】
また、開口部に加えられる圧力の条件を求めるために、従来のように開口部が直線状に形成された塗布工具において、変形量と圧力分布との関係を計算した。図５は、直線状の開口部を有する塗布工具に塗布液による圧力が加えられた場合における、開口部の変形量と塗布液の圧力分布を、ＣＡＥを用いて計算した結果を示すグラフである。計算は、ヘッド部材およびエッジ部材が一体に形成されたスチール製の塗布工具において、中央部の変形量が５μｍとなる圧力の条件において行われ、同一条件において超硬合金製のエッジ部材が用いられた塗布工具による変形量の計算も行われた。グラフの横軸はスロットの長手方向の位置で、左右対称の結果になることより一方の端部から中央部までの範囲において結果を示し、０ｍｍが端部の位置で、３５０ｍｍが中央部の位置である。左側縦軸は変形量を示し、右側縦軸は圧力を示している。
【００２２】
グラフより、塗布液の圧力分布は端部から中央部に向かって直線的に圧力が上昇する勾配となることが分かる。また、超硬合金を用いた塗布工具の開口部の変形量が、スチールを用いた塗布工具の開口部の変形量よりも少なく、どちらも０ｍｍから３００ｍｍ付近までは、ほぼ直線的に変形し、中央部付近において変形の勾配が緩やかになっていることが分かる。
このような直線状の開口部を有する塗布工具における計算結果より、図４に示すような実施例の寸法が設定された。
【００２３】
図６は、図４に示した実施例の開口部を有する塗布工具において、図５の計算に用いた条件と同一条件で計算を行った結果を示すグラフで、上述したような、超硬合金を用いた塗布工具とスチールを用いた塗布工具との２種類の塗布工具を用いて計算を行った。左側縦軸は開口部の間隔寸法を示し、右側縦軸は変形前の開口部の形状を示している。グラフより、超硬合金を用いた塗布工具の開口部が変形によって略直線状になっていることが分かり、計算値において最も間隔が広くなっている中央部での間隔寸法は０．１５μｍであった。また、スチールを用いた塗布工具の開口部は、中央部に向かうに従い間隔寸法が広くなっているが、中央部での間隔寸法は１μｍとなっており、従来よりも直線状に近くなっていることが分かる。
【００２４】
上述したような実施例の開口部を有する塗布工具を用いることで、塗布液に高圧力が加えられた場合に、従来より中央部における間隔寸法の広がりを抑制することができ、とくに超硬合金製のエッジ部材を用いた場合には間隔寸法は略一定となり、従来より均一に塗布液を塗布することができる。また、両端部から一定の範囲（０〜３００ｍｍの範囲）においてほぼ直線状に変形することより、図４に示すように点Ａと点Ｂ１との間を直線状に形成しても十分な効果が得られ、曲線状に形成するよりも容易に形成することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、ヘッド部材２の先端にエッジ部材６を固定した塗布工具１を用いて説明を行ったが、ヘッド部材およびエッジ部材が一体に形成された塗布工具に本発明を用いてもよい。また、開口部８の形状は、図２に示す両端部Ａ，Ｃと中央部Ｂとの間を直線状にしてもよく、図３に示す点Ｂ１と点Ｂ２との間を曲線状としてもよい。また、これらの形状にかかわらず、中央部の間隔が狭くなるように側面を凸状に形成することで、一定の効果を得ることができる。また、３つ以上のヘッド部材を用いて２つ以上のスロットを有した塗布ヘッドを構成することにより、シート状部材Ｃの表面に複数の塗布液を同時に塗布することを可能とした塗布工具に本発明を用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る塗布工具によれば、開口部の長手方向の両端部から中央部に向かうに従い次第に狭くなるように形成されているので、粘度の高い塗布液を供給する高圧力によって側面が撓んで開口部の間隔が長手方向に渡って均一となり、塗布液を均一に開口部から吐出することができる。これにより、従来問題となっていた中開きによる不均一な塗布を解消することができ、開口部の長手方向に渡って均一に塗布液を塗布することができる。
また、端部の間隔Ｗ１と中央部の間隔Ｗ２との関係が、０＜（Ｗ１−Ｗ２）／２＜０．１ｍｍの範囲に設定されているので、塗布液に加えられる圧力によって開口部の側面が略直線状に撓むことになり、均一に塗布液を塗布することができる。
また、スロットの開口部がヘッド部材の先端に設けられた一対のエッジ部材によって形成されているので、材質や突出寸法の異なるエッジ部材を共通のヘッド部材に用いることができ、異なる粘度の塗布液に対応することができる。
また、本発明に係る塗布装置によれば、このような塗布工具を備えているので、粘度の高い塗布液を高圧力で供給した場合においても、均一に塗布する塗布作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における塗布工具の構成図である。
【図２】一実施形態における開口部の正面図である。
【図３】変形例における開口部の正面図である。
【図４】変形量の計算に用いられた一実施例の開口部の正面図である。
【図５】直線状の開口部における圧力勾配と変形量との関係図である。
【図６】図４に示した開口部の形状と間隔寸法との関係図である。
【符号の説明】
１ 塗布工具
２ ヘッド部材
４ スロット
６ エッジ部材
７ リップ部（側面）
８ 開口部
Ｄ 突出寸法
Ｗ１ 端部の間隔
Ｗ２ 中央部の間隔

Claims (4)

1. 複数のヘッド部材を備え、前記ヘッド部材の対向する側面が成すスロットの開口部から塗布液を吐出させて塗布作業に用いられる塗布工具において、
   前記開口部の間隙が、長手方向の両端部から中央部に向かうに従い次第に狭くなるように形成されていることを特徴とする塗布工具。
2. 請求項１に記載の塗布工具であって、
   前記両端部の間隔Ｗ１と前記中央部の間隔Ｗ２との関係が、０＜（Ｗ１−Ｗ２）／２＜０．１ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする塗布工具。
3. 請求項１または請求項２に記載の塗布工具であって、
   前記開口部がヘッド部材の先端に設けられた一対のエッジ部材によって形成されていることを特徴とする塗布工具。
4. 被塗布面に塗布液を均一に塗布する塗布装置において、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布工具を備えていることを特徴とする塗布装置。

Images