JP2006142247A

JP2006142247A - ダイヘッド

Info

Publication number: JP2006142247A
Application number: JP2004338224A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aoki; 孝青木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】薄く軽量化した第一及び第二ダイブロックを用いながらスリットギャップのギャップ寸法をダイヘッド長手方向に高精度で一定とすることの可能なダイヘッドを提供する。
【解決手段】第一及び第二ダイブロック１７、１８を複数のボルト２２で締結する構造のダイヘッド１３において、一方のダイブロック１８に形成するマニホールド２０をダイブロック１８内部に形成することで、両ダイブロック１７、１８を互いに突き合わせるための合わせ面１７ｂ、１８ｂを大きくすると共にその合わせ面からスリットギャップ１９先端までの距離を短くし、ボルト締結によって生じるダイブロック１７、１８のたわみを小さく抑制してスリットギャップ１９のギャップ寸法ｄがダイヘッド長手方向に一定となるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタ製造工程、有機ＥＬ素子製造工程、燃料電池製造工程、フォトマスク製造工程、包装材製造工程などにおいて、ウェブや板材などの被塗工物に対して塗工液を塗布するために用いるダイヘッドに関する。

従来より、図５（ａ）に示すように、バックアップロール１に支持されて走行中のウェブ（被塗工物）２にダイヘッド３を対向、配置し、該ダイヘッド３から塗工液を膜状に吐出して塗布する塗工装置、図５（ｂ）に示すように、定盤４上に載置された板材又はシート（被塗工物）５にダイヘッド３を対向、配置し、そのダイヘッド３から塗工液を膜状に吐出しながらダイヘッド３を定盤４上の板材又はシート５に対して相対的に移動させ、塗布する塗工装置等が知られている。この種の塗工装置に用いるダイヘッド３は、図６、図７に示すように、第一ダイブロック７と第二ダイブロック８を備えており、その第一ダイブロック７と第二ダイブロック８にはそれぞれ、スリットギャップ９を形成するためのギャップ壁面７ａ、８ａと、互いに突き合わせて組み付けるための合わせ面７ｂ、８ｂが形成され、更に一方のダイブロック８には、合わせ面８ｂ側に大きく開口するようにマニホールド１０が形成され、且つそのマニホールド１０の長手方向の中央部に連通するように液供給口１１が形成されている。この二つのダイブロック７、８は、その合わせ面７ｂ、８ｂを互いに合わせて組み付け、長手方向（本明細書では、矢印Ｘ−Ｘ方向で示す吐出幅方向を長手方向という）に間隔をあけた複数箇所に配置した締結手段、例えばボルト１２によって締結、一体化され、ギャップ壁面７ａ、８ａの間に塗工液を吐出するためのスリットギャップ９を形成する構成となっている。

この構造の従来のダイヘッド３では、ダイブロック７、８にたわみが生じないようにするために、ダイブロック７、８を厚くしており、且つ各ダイブロック７、８のギャップ壁面７ａ、８ａ及び合わせ面７ｂ、８ｂを高精度で平坦な面となるように、すなわち、真直度及び平面度を精密に加工し、ダイブロック７、８を、合わせ面７ｂ、８ｂを合わせて組み付けることにより、ギャップ壁面７ａ、８ａ間に形成されるスリットギャップ９のギャップ寸法ｄが所定の値となり且つダイヘッドの長手方向に一定となるようにしていた。また、ここで用いるボルト１２の仕様は、ボルトの適正トルクによってボルト１２を締結することで、ダイブロック７、８の合わせ面７ｂ、８ｂ間に、液漏れを生じることのない、必要な面圧を確保できるように定められており、ダイヘッドの組み付けに当たっては、ボルト１２をそのボルトの適正トルクで締結し、適正トルクを用いることでボルト締結の再現性を得ていた。

しかしながら、従来のダイヘッドは、このように厚いダイブロック７、８を用いるため、重量がきわめて大きく、このため、一般的にダイ幅が６００ｍｍ以上の場合は重いダイヘッドをハンドリフターまたはクレーンなどで運ばなければならず、ダイヘッド取付時及び洗浄時等における作業性がきわめて悪いという欠点があった。

そこで、本発明者らは、図８に示すように、ダイヘッドを計量化するため、厚さを薄くしたダイブロック７Ａ、８Ａを用い、これを複数のボルト１２で締結する構造のダイヘッド３Ａを試作した。ところが、ダイブロック７Ａ、８Ａを薄くとすると、剛性が低下するため、ボルト１２で締結した時にダイブロック７Ａ、８Ａにたわみが生じ、図４（ｂ）に誇張して示すように、ダイブロック７Ａ、８Ａの先端でのたわみ量が大きくなり、しかも、図９に誇張して示すように、ダイブロック７Ａ、８Ａの先端のたわみ量は、長手方向の中央領域よりも両端領域で大きくなっており（Δｄ参照）、その結果、ボルトを締結する前にはスリットギャップ９のギャップ寸法ｄが長手方向に一定であったものが、ボルト締結後は中央領域に比べて両端領域で大きくなったプロファイルとなることが判明した。スリットギャップ９の両端領域に生じるたわみを小さくしてギャップ寸法ｄの増大を抑制するには、ボルト１２の締付けトルクを低くすればよいが、この締付けトルクを低くすると、合わせ面７ｂ、８ｂ間の面圧が低くなって漏れが生じる等のトラブルが生じ、また、ボルト１２の締付けトルクを、そのボルトの適正トルクよりも大幅に低くすると締結再現性が低下するという問題も生じる。

図６、図７に示す構造のダイヘッドとは別に、ダイ吐出側のスリットギャップの開口部をエアーシリンダにて調整する構成としたダイヘッドが特開２０００−３３４３５９号公報に提案されている。しかしながら、このダイヘッドでは、スリットギャップを形成している部分に弾性ひずみを発生させてギャップ寸法を調整しているが、ひずみを発生させた場合にはダイ洗浄後等の毎回の組み立て時に塗布精度に再現性が得られない。また、ダイ先端部での液滴保持状態により面質不良が発生する場合があり、先端部のみの部分的な修正では塗布速度を向上させるとか、塗布膜厚分布の精度を上げるなどの塗布条件の向上は図りにくいといった問題もある。特開２００３−２４８５７号公報には、くさびにてダイ吐出側のスリットギャップの開口部を調整する方法が提案されている。しかし、この方法も上記と同様にダイ先端部での液滴保持状態のばらつきにより面質不良を発生させる場合がある。また、開口部を開く、閉じる等の操作を行なうためにくさびを用いた場合、材料の弾性変形域を用いるが、弾性ひずみが発生した場合には操作範囲の限定、及び内部スリット精度を再研磨等により修正する必要があるといった問題がある。
特開２０００−３３４３５９号公報特開２００３−２４８５７号公報

本発明は係る問題点に鑑みてなされたもので、第一ダイブロックと第二ダイブロックとの厚さを薄くして軽量化した場合においても、スリットギャップのギャップ寸法をダイヘッド長手方向に高精度（例えば、０．５μｍ以内の精度）で一定とすることの可能なダイヘッドを提供することを課題とする。

本願請求項１に係る発明は、それぞれがスリットギャップを形成するためのギャップ壁面と互いに突き合わせて組み付けるための合わせ面を備え、その合わせ面を互いに合わせて組み付けた時に前記ギャップ壁面の間に塗工液を吐出するためのスリットギャップが形成される構成の第一ダイブロック及び第二ダイブロックと、前記第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、前記合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔をあけた複数箇所で互いに締結する複数の締結手段を備えたダイヘッドにおいて、第一ダイブロック及び第二ダイブロックを薄くして軽量化した場合においても、各ダイブロック先端領域に生じるたわみ量を小さく抑えることができるようにするため、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックの一方に設けるマニホールドを、そのダイブロックの内部に形成し、該マニホールドを前記スリットギャップにスリット状通路を介して連通させる構成としたものである。

請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る発明のダイヘッドにおいて、前記マニホールドを断面円形とし、前記スリット状通路を、前記マニホールドの、前記合わせ面に最も近接した位置から合わせ面に向かって直角に延び出すように形成したものである。

本発明のダイヘッドは、マニホールドを一方のダイブロックの内部に形成した構造としたため、合わせ面を大きくできると共に合わせ面の端部からスリットギャップ先端までの距離を短くでき、これにより、第一及び第二ダイブロックの合わせ面を合わせて締結手段で締結した際に、ダイブロックに生じるたわみが抑制され、特にスリットギャップ先端部分でのダイブロックのたわみが抑えられ、スリットギャップ先端におけるギャップ寸法の、ダイヘッド長手方向におけるばらつきを小さくできる。かくして、ダイヘッドを軽量化した場合におけるダイヘッド長手方向における吐出分布むらを小さくでき、膜厚ばらつきの値も向上できる。換言すれば、膜厚のばらつきを拡大することなくダイヘッドの軽量化を図ることができ、取り扱い性を向上させることができる。

ここで、請求項２に係る発明の構成とすると、スリット状通路の長さを短くでき、スリット状通路の加工が容易となるという利点が得られる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係るダイヘッドの概略断面図、図２はダイヘッドの概略分解斜視図、図３はそのダイヘッドの一方のダイブロックのマニホールド形成領域を拡大して示す概略断面図である。全体を参照符号１３で示すダイヘッドは、第一ダイブロック１７と第二ダイブロック１８を備えており、その第一ダイブロック１７と第二ダイブロック１８にはそれぞれ、スリットギャップ１９を形成するためのギャップ壁面１７ａ、１８ａと、互いに突き合わせて組み付けるための合わせ面１７ｂ、１８ｂが形成され、更に一方のダイブロック１８にはマニホールド２０及びそのマニホールド２０の長手方向の中央部に連通する液供給口２１が形成されている。ダイヘッド１３は更に、合わせ面１７ｂ、１８ｂを突き合わせた状態の第一ダイブロック１７及び第二ダイブロック１８を、その合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔を開けた複数箇所で互いに締結する締結手段として、複数のボルト２２を備えている。

第二ダイブロック１８に形成されているマニホールド２０は、断面円形のストレートのものであり、その全体がダイブロック１８内に位置するように形成されている。ダイブロック１８は更に、マニホールド２０をスリットギャップ１９に、ダイヘッド長手方向Ｘ−Ｘの全長に渡って連通させるためのスリット状通路２５も備えている。このスリット状通路２５の形成位置は図示の位置に限定されるものではないが、図示の実施の形態では、マニホールド２０の、合わせ面１８ｂに対して最も近接した位置Ｐから合わせ面１８ａに向かって直角に延び出すように形成されている。スリット状通路２５の形成位置をこのように選定することで、スリット状通路２５の長さｆを短くすることができ、スリット状通路２５を高精度で所望のギャップ寸法ｅに且つダイヘッド長手方向に均一に加工することが容易となる。また、マニホールド２０をダイブロック１８の内部に形成したことで、合わせ面１８ｂの長さ（ダイヘッド長手方向Ｘ−Ｘに直角方向の長さ）Ｌを、図６に示す従来のダイヘッド３よりも長くすることができる。マニホールド２０の形成位置は、合わせ面１８ｂをダイブロック１７の合わせ面１７ｂに所定の面圧で締結した場合に、マニホールド２０と合わせ面１８ｂに挟まれた領域に好ましくない変形を生じさせない強度を確保できる範囲で極力合わせ面１８ｂに近い位置となるように選定することが、スリット状通路２５の長さｆを短くすることができるので好ましい。具体的にはマニホールド２０と合わせ面１８ｂとの最短距離ｆを２〜５ｍｍ程度に設定することが好ましい。

第一ダイブロック１７及び第二ダイブロック１８のギャップ壁面１７ａ、１８ａ及び合わせ面１７ｂ、１８ｂは、高精度で平坦面に加工されている。例えば、ギャップ壁面１７ａ、１８ａ及び合わせ面１７ｂ、１８ｂの真直度、平面度は、共に３μｍ以内に選定される。第一及び第二ダイブロック１７、１８のギャップ壁面１７ａ、１８ａ間に形成されるスリットギャップ１９のギャップ寸法ｄは、３０μｍ〜１．５ｍｍ程度に選定される。第一ダイブロック１７のギャップ壁面１７ａと合わせ面１７ｂは同一平面に形成されるが、第二ダイブロック１８のギャップ壁面１８ａと合わせ面１８ｂとの間には、ギャップ寸法ｄに等しい距離の段差が設けられており、この段差によってギャップ寸法ｄのスリットギャップ１９が形成される。なお、段差を第二ダイブロック１８に形成する代わりに、第一ダイブロック１７に形成してもよい。マニホールド２０をスリットギャップ１９に連通させるためのスリット状通路２５のギャップ寸法ｅは、スリットギャップ１９のギャップ寸法ｄと同等若しくはそれよりも若干大きく、例えば、３０μｍ〜２ｍｍ程度に選定される。このギャップ寸法ｅのダイヘッド長手方向（Ｘ−Ｘ方向）のばらつきは、塗布膜厚のばらつきに影響するので、極力小さくすることが好ましく、具体的には、間隔ｅのばらつきは、４μｍ程度以内に選定することが好ましい。

ダイブロック１７、１８の材質としては、ステンレス、シリコロイ、セラミックなど精密加工が施しやすい硬度の高い材質（ＨＲＣ：３０〜６０程度）且つヤング率の比較的高いものとする。ダイブロック１７、１８の厚さは、軽量化を考慮して図６に示す従来のダイヘッド３よりも薄くしている。ダイブロック１７、１８を締結するために用いるボルト２２の仕様並びに使用個数は、ボルトの適正トルクで締結した際にダイブロック１７、１８を必要な面圧で締結できるように定めている。

上記構成のダイヘッド１３も、従来のダイヘッドと同様に、第一及び第二ダイブロック１７、１８の合わせ面１７ｂ、１８ｂを突き合わせ、ボルト２２で一体に締結することで組み付けられる。ここで、ボルト２２の締結トルクとしては、そのボルトの適正トルクが用いられる。ボルト２２の締結により、第一及び第二ダイブロック１７、１８にはたわみが生じ、図４（ａ）に誇張して示すように、スリットギャップ１９の先端の間隔が広がり、且つその広がりはダイヘッド１３の長手方向の両端領域で大きくなる傾向がある。しかしながら、図４（ｂ）に示すダイヘッド３Ａ（従来のマニホールド１０を備え、且つ全体のサイズをダイヘッド１３と同一としたもの）と比較すると、ダイヘッド１３の合わせ面１７ｂ、１８ｂを互いに突き合わせた領域の長さＬが、ダイヘッド３Ａの合わせ面７ｂ、８ｂを互いに突き合わせた領域の長さＬ₀に比べて大きくなっており、且つ合わせ面１７ｂ、１８ｂからスリットギャップ１９の先端までの距離も、合わせ面７ｂ、８ｂからスリットギャップ９の先端までの距離に比べて短くなっている。このため、ダイブロック１７、１８に生じるたわみによるスリットギャップ１９先端のギャップ寸法ｄの拡大は、ダイヘッド３Ａに生じるものに比べてはるかに小さくなる。かくして、マニホールド２０をダイブロック１８の内部に形成したことで、スリットギャップ１９の先端に生じるたわみが小さくなり、ギャップ寸法ｄをダイヘッド長手方向にきわめて均一とすることができる。

かくして、得られたダイヘッド１３は、比較的軽量でありながら、ギャップ寸法ｄをダイヘッド長手方向にきわめて均一とでき、塗布膜厚のばらつきをきわめて小さくして薄膜精密塗工することができる。また、ダイブロック１７、１８がたわみにくいので、ボルト２２による締結を強固に行なって漏れ等のトラブルを回避でき、且つボルト２２の締付けトルクとしてそのボルトの適正トルクを用いることができ、締結再現性に優れ、分解、再組み立てした際においても、ギャップ寸法ｄをダイヘッド長手方向にきわめて均一とでき、塗布膜厚のばらつきをきわめて小さくして薄膜精密塗工することができる。

なお、以上に示した実施の形態では、マニホールド２０を円形断面で且つ直線状としたストレート型のものを示したが、本発明はこれに限らず、マニホールド２０としてコートハンガー型としてもよい。ただし、ストレート型の方が、スリット状通路２５の形成が容易であるので、好ましい。

図１に示す形状で次の仕様のダイヘッド１３を作製した。
（１）第一及び第二ダイブロック１７、１８のサイズは、長さ７００ｍｍ×高さ６０ｍｍ×厚さ２２．５ｍｍ、材質はステンレス（ＳＵＳ４２０−Ｊ２）。
（２）スリットギャップ１９のギャップ寸法ｄは０．１ｍｍ、スリットギャップ１９の長さは２０ｍｍ、マニホールド２０の直径は６ｍｍ、スリット状通路２５のギャップ寸法ｅは０．５ｍｍ、長さは５ｍｍ。
（３）締結用のボルト２２のサイズはＭ８、材質はＳＵＳ３１６、使用個数は１４本。

第一及び第二ダイブロック１７、１８を１４本のボルト２２で、且つ各ボルト２２にそのボルトの適正トルクである２００ｋｇｆ・ｃｍを加えて締結した。得られたダイヘッドのスリットギャップ１９の先端のギャップ寸法ｄのばらつきを測定したところ、長手方向の両端部が最も広く、中央部が最も狭くなっていたが、その差は０．５μｍ以下であった。また、分解、再組み付けを行なった場合にも、ギャップ寸法のばらつきは０．５μｍ以下に抑えられていた。

比較のため、上記した実施例と同じサイズ、材質で且つマニホールドのみを図４（ｂ）に示すように直径６ｍｍの半円形としたダイヘッド３Ａを作製し、それを上記実施例と同一条件でボルト１２で締結し、スリットギャップ先端のギャップ寸法のばらつきを測定したところ、１μｍ程度のばらつきがあった。かくして、本発明により、ギャップ寸法の長手方向におけるばらつきを抑制することができることを確認できた。

以上に本発明の好適な実施の形態及び実施例を説明したが、これらは本発明の説明用のものであって、本発明を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲の記載範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の好適な実施の形態に係るダイヘッドの概略断面図図１に示すダイヘッドの概略分解斜視図図１に示すダイヘッドの一方のダイブロックのマニホールド形成領域を拡大して示す概略断面図（ａ）は図１に示すダイヘッドを組み付けた時にスリットギャップに生じるたわみを誇張して示すためのダイヘッドの概略断面図、（ｂ）は図７に示すダイヘッドを組み付けた時にスリットギャップに生じるたわみを誇張して示すためのダイヘッドの概略断面図（ａ）、（ｂ）はそれぞれダイヘッドを用いたウェブ、板材への塗布様式を示す概略側面図従来のダイヘッドの概略断面図図６に示すダイヘッドの概略分解斜視図厚さを薄くしたダイブロックを備えたダイヘッドの概略断面図図８に示すダイヘッドの第一及び第二ダイブロックを締結した時のスリットギャップを、形状を誇張して示す概略平面図

符号の説明

１３ダイヘッド
１７第一ダイブロック
１８第二ダイブロック
１７ａ、１８ａギャップ壁面
１７ｂ、１８ｂ合わせ面
１９スリットギャップ
２０マニホールド
２１液供給口
２２ボルト
２５スリット状通路

Claims

それぞれがスリットギャップを形成するためのギャップ壁面と互いに突き合わせて組み付けるための合わせ面を備え、その合わせ面を互いに合わせて組み付けた時に前記ギャップ壁面の間に塗工液を吐出するためのスリットギャップが形成される構成の第一ダイブロック及び第二ダイブロックと、前記第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、前記合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔をあけた複数箇所で互いに締結する複数の締結手段を備えたダイヘッドにおいて、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックの一方の内部にマニホールドを設けると共に該マニホールドを前記スリットギャップにスリット状通路を介して連通させていることを特徴とするダイヘッド。
前記マニホールドが断面円形であり、前記スリット状通路が、前記マニホールドの、前記合わせ面に最も近接した位置から合わせ面に向かって直角に延び出すように形成されていることを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。