JP2004283712A

JP2004283712A - 塗布工具および塗布装置

Info

Publication number: JP2004283712A
Application number: JP2003078287A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Yasutake; 睦実安竹; Toshihiko Kanayama; 利彦金山; Takahiro Isoda; 孝洋磯田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】塗布工具の長手方向に渡って均一に塗布液を吐出することのできる塗布工具およびこの塗布工具を備えた塗布装置を提供すること。
【解決手段】複数のヘッド部構成体２，３が組み合わされて構成された工具本体１を備え、ヘッド部構成体２，３の対向する側面２ａ，３ａのうちの少なくとも一側面に形成された凹溝５によって工具本体１の長手方向に延びるポケット７が画成されているとともに、ポケット７より工具本体１の先端側に位置する側面２ａ，３ａが工具本体１の先端面に連通するスロット４を画成するスロット面とされており、ポケット７に連通して設けられた供給口８から供給された塗布液がスロット４を通過して吐出される塗布工具において、スロット４の長手方向の長さ寸法Ｌ２よりポケット７の長手方向の長さ寸法Ｌ１が長く形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート状部材またはパネル状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布工具および塗布装置に関し、とくに、スロットから均一に塗布液を吐出することのできる塗布工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シート状部材の表面に塗布液を薄く均一に塗布して、塗膜層を形成するような塗布作業を行う塗布装置に装着される塗布工具として、塗布液を通過させるスロットを有する塗布工具が用いられている。このような塗布工具として、図５に示すような塗布ヘッド（工具本体）１を備えた塗布工具があり、塗布ヘッド１は、図中に矢線Ａで示す走行方向に走行するシート状部材Ｓに対して、このシート状部材Ｓの幅方向に延びる長尺に形成されており、その先端部を上向きにしてシート状部材Ｓに摺接可能に、このシート状部材Ｓの下に配置されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
この塗布ヘッド１は、一対のヘッド部構成体２，３の側面２ａ，３ａが一定の間隙を有して配設されることでスロット４を画成しており、側面２ａ，３ａの長手方向に向けて形成された凹溝５，６がポケット７を画成している。スロット４は、塗布ヘッド１の先端面に開口しており、塗布液を供給する供給口（図示せず）がポケット７の中央に連通して設けられている。そして、スロット４の間隔を高精度に形成するために、側面２ａ，３ａは研磨加工によって仕上げ加工が施されている。また、図においてはスロット４およびポケット７が塗布ヘッド１の側方に開口しているが、スロット４およびポケット７の端部は封止される構成となっており、スロット４の長さ寸法とポケット７の長さ寸法とは同一の長さに設定されている。塗布作業において供給口から供給された塗布液は、ポケット７に充満することで塗布ヘッド１の長手方向に広がり、スロット４を通過して塗布ヘッド１の先端から吐出される。吐出された塗布液は、走行するシート状部材Ｓの表面（下面）に塗布され、塗膜層が形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−２４１５７４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、スロットから吐出される塗布液の流量が、供給口の近傍において多く、供給口から離間した両端部分において低下するという傾向があり、塗布工具の長手方向に渡って不均一な流量分布が生じてしまうことにより、形成される塗膜層の膜厚が不均一になるという問題があった。つまり、ポケットの両端部分で塗布液の流れが堰き止められることによって乱流が発生し、この乱流が塗膜層の膜厚偏差に影響を及ぼすことにより、膜厚が均一にならないのである。このような問題を解決するために、スロットの間隔の仕上げ加工時において、研磨加工機の加工面に対して斜めになるようにヘッド部構成体を設置し、スロットを画成する側面の両端付近を傾斜状に加工して、両端部分の間隔が広くなるように設定する加工が行われているが、たとえば、中央部分の間隔に対して両端部分の間隔が３μｍ程度広くなるような高精度の加工が必要とされ、加工が困難であった。また、このような膜厚が不均一になることは、とくに塗布液が低粘度の場合、たとえば塗布液の粘度が１〜１００ｃｐｓの場合に顕著に現れていた。
【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、塗布工具の長手方向に渡って均一に塗布液を吐出することのできる塗布工具、およびこの塗布工具を備えた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、複数のヘッド部構成体が組み合わされて構成された工具本体を備え、前記ヘッド部構成体の対向する側面のうちの少なくとも一側面に形成された凹溝によって前記工具本体の長手方向に延びるポケットが画成されているとともに、該ポケットより前記工具本体の先縁端に位置する前記側面が前記工具本体の先端面に連通するスロットを画成するスロット面とされており、前記ポケットに連通して設けられた供給口から供給された塗布液が前記スロットを通過して吐出される塗布工具において、前記スロットの長手方向の長さ寸法より前記ポケットの長手方向の長さ寸法が長く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では、スロットの長手方向の長さ寸法よりポケットの長手方向の長さ寸法が長く形成されているので、ポケットの両端部分にスロットの両端より外側に位置する凹状部分が設けられ、この凹状部分によってスロットの長手方向に渡りポケット内の塗布液の流れがスムーズになり、均一に塗布液が吐出される。つまり、ポケットの両端部分で発生する乱流が上記凹状部分に収容されることでポケット内の塗布液の流れがスムーズになるので、塗膜層の膜厚が両端部分の縁端近隣まで均一となるように形成され、従来より幅方向に渡って広く均一な膜厚の塗膜層が形成されるのである。これにより、スロットの間隔を一定に形成しても、両端部分において塗布液の流量が低下していた傾向を解消することができるので、従来より塗布工具の長手方向に渡って均一に塗布液を吐出することができ、均一な厚みの塗膜層を形成することができる。
【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、前記工具本体の長手方向の長さ寸法と略同一の長さ寸法のシムが前記側面の間に狭持されているとともに、前記シムの長手方向の両端に前記工具本体の先端方向へ延びるサイド部分が設けられており、前記サイド部分の対向する内側面間の長さ寸法によって設定されるスロットの長手方向の長さ寸法より、前記ポケットの長手方向の長さ寸法が長く形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明の塗布工具では、複数のヘッド部構成体の側面の間にシムを狭持させることによってシムの厚みがスロットの間隔を画成しており、シムは、工具本体の長手方向の長さ寸法と略同一の長さ寸法で、その長手方向の両端に工具本体の先端方向へ延びるサイド部分を備えている。このサイド部分の対向する内側面間の長さ寸法によってスロットの長手方向の長さ寸法が設定され、スロットの長手方向の長さ寸法よりポケットの長手方向の長さ寸法が長くなるように形成することによって、上記凹状部分が画成されている。つまり、ポケットの長手方向の長さ寸法よりサイド部分の対向する内側面間の長さ寸法を短く設定することで、この内側面より外側に位置することになるポケットの両端部分が上記凹状部分となるのである。このように、シムを利用してスロットとポケットとの長手方向の長さ寸法の関係を設定することで、上述したような均一に塗布液を吐出する効果を容易に得ることができる。また、従来のようにスロットを画成する側面を傾斜状に加工した場合には、塗布液の粘度などの変更に対応することができないが、シムを利用した場合には、異なる設定のシムに交換するだけで対応することができる。
【００１１】
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、前記スロットの長手方向の長さ寸法より前記ポケットの長手方向の長さ寸法が、０．５〜１０ｍｍ長く形成されていることを特徴とする。
この発明の塗布工具では、スロットの長手方向の長さ寸法よりポケットの長手方向の長さ寸法が、０．５〜１０ｍｍ長く形成されている、つまり、上記凹状部分の長手方向の長さ寸法が０．５〜１０ｍｍで形成されているので、上述した乱流を凹状部分に確実に収容することができる。これにより、均一に塗布液を吐出する効果を確実に得ることができる。
【００１２】
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、前記凹溝の両端部分の形状が曲面を有し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では、凹溝の両端部分の形状が曲面を有して形成されているので、両端部分で発生する乱流による影響がさらに抑制されて、塗布液がよりスムーズにスロットの両端部分に流れ込むようになる。たとえば、両端面自体が略半球状の曲面で形成されていたり、凹溝の両端面の角部がＲ曲面で形成されていることにより、上記凹状部分が滑らかに形成されるので、凹状部分に収容される乱流がスムーズに形成されて塗布液への悪影響が抑制されるのである。これにより、塗布工具の長手方向に渡って均一に塗布液を吐出する効果をより良好に得ることができる。
【００１３】
また、本発明に係る塗布装置は、被塗布部材に塗布液を吐出しながら、該被塗布部材に対して相対的に一方向に移動することで被塗布部材の表面に塗布液を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が装着されていることを特徴とする。
この発明の塗布装置は、上述したいずれかの塗布工具が装着されているので、従来の塗布装置より被塗布部材の表面の幅方向に渡って均一な厚みで塗布液を吐出することができ、均一な厚みの塗膜層を形成することができる。また、塗布工具の外径形状などは従来の塗布工具と同様であるので、この塗布装置を従来より用いられている塗布装置に装着することができ、容易に上記効果を得ることができる。
【００１４】
【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（ａ）は、塗布工具に使用される塗布ヘッド１の一実施形態の側面図を示し、図１（ｂ）は、塗布ヘッド１を構成するヘッド部構成体２の正面図（Ｂ−Ｂ矢視図）を示しており、従来例で示した塗布ヘッド１と同様の構成部品には、同一の符号を付している。ヘッド部構成体２にはポケット７を画成する凹溝５が形成され、ヘッド部構成体３には凹溝が形成されずに凹溝５に対向する側面３ａがポケット７を画成しており、これによりポケット７は半円形状とされている。また、ヘッド部構成体２の凹溝５に連通するように供給口８が形成されており、供給口８は長手方向に沿って形成された凹溝５の中央に設けられている。また、凹溝５は長手方向へ同一の断面形状（半円形状）で形成され、その両端面５ａが平面で形成されており、凹溝５の長手方向の長さ寸法、つまりポケット７の長手方向の長さ寸法（以下、マニホールド長さという）はＬ１に設定されている。
【００１５】
また、ヘッド部構成体２，３は、ステンレス鋼材などにより形成された板状の部材で、塗布ヘッド１の先縁端の厚みが薄くなるようにスロット４に対して対称に先端傾斜面２ｃ，３ｃが形成されている。ヘッド部構成体２の側面２ａと先端傾斜面２ｃとの間には切欠き部１０が形成されており、切欠き部１０には超硬合金製のエッジ部材１１が装着され、同様に、ヘッド部構成体３に形成されている切欠き部１２にもエッジ部材１３が装着されている。エッジ部材１１，１３は、断面略長方形の板状部材で、その先端部が先端傾斜面２ｃ，３ｃより先縁端に突出し、側面１１ａ，１３ａが側面２ａ，３ａに連続した平面を成すように装着されている。つまり、エッジ部材１１，１３の側面１１ａ，１３ａ、および、ヘッド部構成体２，３の側面２ａ，３ａをスロット面としてスロット４が画成されているのである。なお、凹溝５より先縁端に一列に複数設けられているボルト用穴２０は、ヘッド部構成体２にエッジ部材１１を装着する際に使用され、凹溝５より基縁端に一列に複数設けられているボルト用穴２１は、ヘッド部構成体２，３を組み合わせる際に使用されるものである。
【００１６】
また、塗布ヘッド１は、側面２ａ，３ａの間にシム１４が狭持されることで、シム１４の厚みがスロット４の間隔となるように構成されている。シム１４は、塗布ヘッド１の長手方向の長さ寸法と略同一の長さ寸法の長尺状の薄板で、側面２ａの凹溝５より基縁端に位置するシム本体部１５と、シム本体部１５の長手方向の両端に位置して塗布ヘッド１の先端方向へ延びるサイド部分１６とを有している。そして、サイド部分１６，１６の対向する内側面１６ａ，１６ａの間隔の長さ寸法によってスロット４の長手方向の長さ寸法（以下、塗布幅という）Ｌ２が設定され、塗布幅Ｌ２はマニホールド長さＬ１より短く設定されている。つまり、塗布幅Ｌ２よりマニホールド長さＬ１が長く設定されているのである。また、シム本体部１５にはボルト用穴２１に対応する穴が設けられており、サイド部分１６の先端面がエッジ部材１１の先端面と略同平面となるように、サイド部分１６の長さが設定されている。
【００１７】
このように、塗布幅Ｌ２とマニホールド長さＬ１とが設定されることにより、ポケット７の両端部分にスロット４の両端より外側に位置する凹状部分１７，１７が設けられることになる。凹状部分１７，１７は、ポケット７の両端部分とシム１４とによって凹状に囲まれた部分で、ポケット７の中央に向かって互いに向かい合うように開口している。また、凹状部分１７，１７の深さ（長手方向の長さ寸法）Ｄは、マニホールド長さＬ１と塗布幅Ｌ２との差の半分、つまり深さＤ＝（Ｌ１−Ｌ２）／２とされ、０．５ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍの範囲となるように設定されている。
【００１８】
上述したように形成された塗布ヘッド１を備えた塗布工具は、塗布装置に装着されて塗布作業に用いられる。塗布作業において、塗布装置から塗布液が供給口８に供給され、塗布液はポケット７に充満することで塗布ヘッド１の長手方向に広がり、スロット４を通過して塗布ヘッド１の先端、つまりスロット４の開口端から吐出され、シート状部材Ｓ（図５参照）に塗布される。また、形成される塗膜層の幅は、塗布幅Ｌ２と略同寸法となる。
【００１９】
このような塗布作業におけるポケット７に沿った塗布液の流れは、供給口８からポケット７の両端に向かって流れて行きつつスロット４に流れ込んでいく。そして、ポケット７の両端で流れが堰き止められることによって乱流が発生するが、この乱流が凹状部分１７に収容されることによって、ポケット７内部の塗布液の流れを整流する作用が得られ、ポケット７からスロット４の両端部分に塗布液がスムーズに流れ込んでいく。つまり、スロット４の両端部分に流れ込んでいく塗布液の流れによって、凹状部分１７の中に渦が形成され、この渦がポケット７の両端によって塗布液が堰き止められることによる悪影響を緩和しているのである。
【００２０】
これにより、スロット４の長手方向に渡って塗布液が均一に供給されるようになり、均一な厚みの塗膜層を形成することができる。つまり、本実施の形態による膜厚分布と従来の膜厚分布とを比較すると、図３に示されている塗膜層の幅方向に渡る膜厚分布線図のように、従来の膜厚分布線Ｔ１では両端部分において縁端に向かうに従い漸次緩やかに膜厚が薄くなっているのに対し、本実施の形態の膜厚分布線Ｔ２では両端部分の縁端近隣まで均一となり、両端部分で急激に膜厚が薄くなっているのである。したがって、本実施の形態において、従来より均一となる膜厚の範囲が広い塗膜層を形成することができる。
【００２１】
また、凹状部分１７は、マニホールド長さＬ１よりシム１４のサイド部分１６，１６の対向する内側面１６ａ，１６ａの間隔の長さ寸法（塗布幅Ｌ２）を短く設定することによって形成されているので、従来の塗布ヘッド１からポケット７またはシム１４を設計変更するだけで、均一に塗布液を吐出する効果を得ることができる。また、塗布幅Ｌ２の異なるシム１４に交換することにより粘性などの性質の異なる塗布液に対応することができる。
【００２２】
また、凹状部分１７の深さＤが、０．５ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍの範囲となるように設定されているので、上述したような乱流または渦を凹状部分１７の内部に確実に収容することができ、確実に塗布液を均一に吐出する効果を得ることができる。このような凹状部分１７による効果は、塗布液の粘度が１〜１００ｃｐｓ程度の低粘度の塗布液を用いた時に、良好に得ることができる。
【００２３】
たとえば、スロット４の間隙が０．０５〜０．０８ｍｍで一定間隔に形成され、塗布ヘッド１の長手方向の寸法が１０００ｍｍで、マニホールド長さＬ１が９２０ｍｍで、塗布幅Ｌ２が９００ｍｍに設定された塗布ヘッド１を備えた塗布工具が、パネル状部材に対して相対的に一方向に移動しながら塗布液を吐出する塗布装置に装着されて塗布作業を行う場合に、カラーフィルタ用レジスト液などの低粘度の塗布液を均一に塗布することができ、例えば２μｍ±２％以下の厚みの塗膜層を形成することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、凹溝５の両端面５ａ（ポケット７の両端面）が平面で形成されているが、図２（ａ）に示すように、ポケット５の両端面が略半球状の曲面５ｂで形成されていてもよく、この場合には凹状部分１７に収容される渦がスムーズに形成され、ポケット７の両端部分における流れをよりスムーズにすることができる。また、図２（ｂ）に示すように、両端面５ａの角部がＲ曲面５ｃで形成されている場合にも、角部が鋭利に形成されている場合より流れをよりスムーズにすることができる。このように、両端面５ａの形状が曲面５ｂまたはＲ曲面５ｃを有して形成されていることにより、均一に塗布液を吐出する効果をより良好に得ることができる。また、曲面５ｂはボールエンドミルなどを用いて容易に加工することができる。
【００２５】
また、図４に示すヘッド部構成体２の変形例であるヘッド部構成体２’のように、スロット面を形成する範囲（ポケット７より先縁端における塗布幅Ｌ２の範囲）を他の範囲（斜線部分）より一段低くなるように、側面２ａ’とエッジ部材１１’の側面１１ａ’とを形成してもよい。これにより、上記斜線部分がスロット面より一段高い段部２２とされ、スロット面と段部２２との段差ｔによってスロット間隔が画成され、段差面２３，２３の間隔の長さ寸法によって塗布幅Ｌ２が画成されている。このように構成することで、シム１４を使用せずに同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、エッジ部材１３およびエッジ部材１１が装着されずに、側面２ａ，３ａだけでスロット４が画成される塗布装置に本発明を適用してもよい。また、３つ以上のヘッド部構成体を用いて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Ｓの表面に複数の塗膜層を同時に形成可能とした塗布工具に本発明を適用してもよい。また、複数の供給口が設けられた塗布工具に本発明を適用してもよい。
【００２７】
【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、スロットの長手方向の長さ寸法よりポケットの長手方向の長さ寸法が長く形成されているので、ポケットの両端部分における流れをスムーズにすることができ、スロットの長手方向に渡り均一に塗布液を吐出することができる。これにより、均一な厚みの塗膜層を形成することができる。
また、複数のヘッド部構成体の側面の間に狭持されているシムによってスロットの長手方向の長さ寸法を設定しているので、容易に上記効果を得ることができる。さらに、シムを交換することによって、異なる種類の塗布液に対応することができる。
また、スロットの長手方向の長さ寸法よりポケットの長手方向の長さ寸法が０．５〜１０ｍｍ長く形成されているので、確実に上記効果を得ることができる。
また、凹溝の両端部分の形状が曲面を有して形成されているので、ポケットの両端部分における流れをよりスムーズにすることができ、均一に塗布液を吐出する効果をより良好に得ることができる。
また、この発明の塗布装置は、上述したいずれかの塗布工具が装着されているので、従来より被塗布部材の表面の幅方向に渡って均一な厚みで塗布液を吐出することができ、均一な厚みの塗膜層を形成することができる。
【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工具本体で、（ａ）が工具本体の側面図で、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図２】ポケットの両端面の他の実施例で、（ａ）が略半球状に形成された両端面で、（ｂ）がＲ曲面で角部が形成された両端面である。
【図３】形成される塗膜層の幅方向の膜厚分布線図である。
【図４】ヘッド部構成体２’の変形例で、（ａ）がヘッド部構成体２’の側面図で、（ｂ）がヘッド部構成体２’の正面図である。
【図５】従来の塗布工具を示す斜視図である。
【符号の説明】
１塗布ヘッド（工具本体）
２，３ヘッド部構成体
２ａ，３ａ側面
４スロット
５，６凹溝
７ポケット
８供給口
１４シム
１６サイド部分
１６ａ内側面
Ｌ１マニホールド長さ（ポケットの長手方向の長さ寸法）
Ｌ２塗布幅（スロットの長手方向の長さ寸法）

Claims

複数のヘッド部構成体が組み合わされて構成された工具本体を備え、前記ヘッド部構成体の対向する側面のうちの少なくとも一側面に形成された凹溝によって前記工具本体の長手方向に延びるポケットが画成されているとともに、該ポケットより前記工具本体の先縁端に位置する前記側面が前記工具本体の先端面に連通するスロットを画成するスロット面とされており、前記ポケットに連通して設けられた供給口から供給された塗布液が前記スロットを通過して吐出される塗布工具において、
前記スロットの長手方向の長さ寸法より前記ポケットの長手方向の長さ寸法が長く形成されていることを特徴とする塗布工具。
請求項１に記載の塗布工具であって、
前記工具本体の長手方向の長さ寸法と略同一の長さ寸法のシムが前記側面の間に狭持されているとともに、前記シムの長手方向の両端に前記工具本体の先端方向へ延びるサイド部分が設けられており、前記サイド部分の対向する内側面間の長さ寸法によって設定されるスロットの長手方向の長さ寸法より、前記ポケットの長手方向の長さ寸法が長く形成されていることを特徴とする塗布工具。
請求項１または請求項２に記載の塗布工具であって、
前記スロットの長手方向の長さ寸法より前記ポケットの長手方向の長さ寸法が、０．５〜１０ｍｍ長く形成されていることを特徴とする塗布工具。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の塗布工具であって、
前記凹溝の両端部分の形状が曲面を有して形成されていることを特徴とする塗布工具。
被塗布部材に塗布液を吐出しながら、該被塗布部材に対して相対的に一方向に移動することで被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布装置において、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の塗布工具が装着されていることを特徴とする塗布装置。