JP2007244961A

JP2007244961A - 塗工装置

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Publication number: JP2007244961A
Application number: JP2006069757A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsukumo; 弘九十九; Hidehisa Yokoyama; 秀久横山; Fujio Sawada; 富士夫澤田
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制することのできる塗工装置を提供する。
【解決手段】フィルムの表面に塗工液を吐出する塗工液吐出ノズル１２に上向きの押し力または下向きの引き力を付与して塗工液吐出ノズル１２の幅方向の撓み量を低減する撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂをフィルムの幅方向に複数設け、これらの撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂで塗工液吐出ノズル１２の幅方向の撓み量を低減して、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、たとえば感光性レジストフィルムなどの感光性樹脂積層体を製造するときに用いられる塗工装置に関し、特に、リバースロールコーターと称される塗工装置の改良に関する。

感光性レジストフィルムなどの感光性樹脂積層体は、一般に、基材であるフィルムの表面に感光性樹脂層及び保護層を順次積層して形成されており、このような感光性樹脂積層体を製造するときに用いられる塗工装置として、リバースロールコーターと称されるものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この種の塗工装置は、走行するフィルムの裏面を支持するバックアップロールと、バックアップロールの近傍に配置された塗工液吐出ノズルと、バックアップロールとの間に微小間隙が形成されるようにバックアップロールの下方に配置されたドクターロールとを備えてなり、塗工液吐出ノズルからフィルムの表面に塗布された塗工液のうち余剰の塗工液をドクターロールにより除去してフィルムの表面に塗工膜を形成するように構成されている。
特開２００３−１４５０１８号公報特開２００６−３０９９９号公報

しかしながら、走行するフィルムの裏面を支持するバックアップロールと、該バックアップロールの近傍に配置された塗工液吐出ノズルとを備え、さらに前記バックアップロールとの間に微小間隙が形成されるように前記バックアップロールと反対方向に自動するドクターロールを前記バックアップロールの下方に備えてなり、前記塗工液吐出ノズルから前記フィルムの表面に塗布された塗工液のうち余剰の塗工液を前記ドクターロールにより除去して前記フィルムの表面に塗工液を塗工する塗工装置において、塗工液吐出ノズルの幅が例えば１０００ｍｍを超えると、自重や加工精度不足による撓みが塗工液吐出ノズルに発生することがある。そして、自重による撓みが塗工液吐出ノズルに発生すると、図１１に示すように、塗工液吐出ノズルの塗工液吐出口が実線で示す形状から二点鎖線で示す形状に変化することによって、塗工液吐出ノズルから吐出される塗工液の吐出量がフィルムの幅方向に不均一となり、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくという問題があった。また、加工精度不足による撓みが塗工液吐出ノズルに発生すると、図１２に示すように、塗工液吐出ノズルの塗工液吐出口が実線で示す形状から二点鎖線で示す形状に変化することによって、塗工液吐出ノズルから吐出される塗工液の吐出量がフィルムの幅方向に不均一となり、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくという問題があった。
本発明は上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制することのできる塗工装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１の発明に係る塗工装置は、走行するフィルムの裏面を支持するバックアップロールと、該バックアップロールの近傍に配置された塗工液吐出ノズルとを備え、さらに前記バックアップロールとの間に微小間隙が形成されるように前記バックアップロールと反対方向に自動するドクターロールを前記バックアップロールの下方に備えてなり、前記塗工液吐出ノズルから前記フィルムの表面に塗布された塗工液のうち余剰の塗工液を前記ドクターロールにより除去して前記フィルムの表面に塗工液を塗工する塗工装置において、前記塗工液吐出ノズルに上向きの押し力または下向きの引き力を付与して前記塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量を低減する撓み量低減機構を備えたことを特徴とする。

本発明のうち請求項２の発明に係る塗工装置は、請求項１記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構を前記フィルムの幅方向に複数配置したことを特徴とする。
本発明のうち請求項３の発明に係る塗工装置は、請求項２記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構を前記フィルムの幅方向に２０−５００ｍｍの間隔で配置したことを特徴とする。

本発明のうち請求項４の発明に係る塗工装置は、請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構が、前記塗工液吐出ノズルの下面にボルトの先端を押し当てて前記塗工液吐出ノズルに上向きの押し力を付与するように構成されていることを特徴とする。
本発明のうち請求項５の発明に係る塗工装置は、請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構が、前記塗工液吐出ノズルから下方に突設されたボルトをナットにより締め付けて前記塗工液吐出ノズルに下向きの引き力を付与するように構成されていることを特徴とする。

本発明のうち請求項６の発明に係る塗工装置は、請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構が、前記塗工液吐出ノズルから下方に突設された押し引き軸と、該押し引き軸の外周面に形成された雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を内周面に有する中空軸と、該中空軸の外周面に形成された雄ねじ部と螺合するねじ孔を有するサポート部材とを有し、前記押し引き軸を介して前記塗工液吐出ノズルに上向きの押し力または下向きの引き力を付与するように構成されていることを特徴とする。

本発明のうち請求項７の発明に係る塗工装置は、請求項１〜６のいずれか一項記載の塗工装置において、前記塗工液が感光性樹脂組成物であることを特徴とする。
この場合、フィルムの表面に形成される感光性樹脂層としては、その厚みが０．５〜６μｍのものが好ましい。基材表面の凹凸に対する感光性樹脂の追従性、レジストパターンの強度の観点からは０．５μｍ以上が好ましく、エッチング特性とくに導体パターンのスペース部の解像度の観点からは６μｍ以下が好ましい。より好ましくは０．８μｍ以上、５μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上、４．２μｍ以下であり、最も好ましくは１μｍ以上、３．５μｍ以下である。

また、支持層（フィルム）と感光性樹脂層の膜厚の不均一性に基づく導体パターンの欠けが顕著になる傾向があるため、導体パターンの歩留まりの観点から、フィルム表面に形成される感光性樹脂層としては、フィルム側端部における感光性樹脂層の厚さとフィルム中央部における感光性樹脂層の厚さとの標準偏差が０．２μｍより小さいものが好ましく、０．１５μｍ以下のものがより好ましい。

また、本発明で用いられる塗工液としての感光性樹脂組成物は、感光性樹脂積層体としてロール状にして保管する観点から、バインダー樹脂と光重合性モノマーと光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物が好ましい。この場合、塗工液の粘度は１０〜１００００ｍＰａ・ｓが好ましく、３０〜２０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。塗工液の粘度は塗工液中の溶媒の量によって調整することができる。用いられる溶媒としては、メチルエチルケトン（MEK）に代表されるケトン類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類が挙げられる。

バインダー樹脂はアクリル系のアルカリ可溶性高分子を用いることができる。光重合性モノマーは一官能ないし多官能のアクリル系モノマーを性能に応じて用いることができる。光重合開始剤は感度、解像度、密着性、現像液分散性などを考慮して公知のものから適宜選択できる。たとえば、ヘキサアリールビイミダゾール、チオキサントン、アクリジン、アシルフォスフィンオキシド、およびこれらの誘導体などを適宜選択できる。解像度、密着性の観点からヘキサアリールビイミダゾール誘導体を用いることが好ましい。この他、保存安定性や色素安定性、可とう性、現像液分散性などの観点から適宜添加物を含有することができる。

それぞれの配合量は、感光性樹脂積層体にした際の端部からの感光性樹脂のはみ出し、保存安定性、可とう性、感光性樹脂積層体を基材にラミネートする際の凹凸への追従性などを考慮して適宜選択できる。
フィルムの厚みは、５〜２０μｍが好ましく、特に好ましくは、９〜１６μｍである。フィルムの強度を保つ上で５μｍ以上が好ましく、微細な配線を作るために感光性樹脂の解像性を良好に保つ上で２０μｍ以下が好ましい。このようなフィルムに用いられる有機ポリマーフィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン共重合体、ポリメタクリル酸メチル共重合体、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、スチレン共重合体、ポリアミド、セルロース誘導体等のフィルムが挙げられる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。
本発明で用いられるフィルムとしては、その幅方向の寸法が特に制限されるものでないが、幅方向の寸法が３００ｍｍ以上、好ましくは５００ｍｍ以上、より好ましくは１０００ｍｍ以上のものを好適に用いることができる。

本発明に係る塗工装置によれば、塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量が撓み量低減機構によって低減されるので、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制することができる。

以下、図１〜図５を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１に示されるように、本発明の第１の実施形態に係る塗工装置は、走行するフィルムＦの裏面を支持するバックアップロール１１と、このバックアップロールの近傍に配置された塗工液吐出ノズル１２と、バックアップロール１１との間に微小間隙（例えば１０〜２００μｍ）が形成されるようにバックアップロール１１の下方に配置されたドクターロール２０とを備えており、フィルムＦの表面に付着した塗工液Ｌのうち余剰の塗工液は、バックアップロール１１と反対方向に回転するドクターロール２０により除去されるようになっている。そして、バックアップロール１１とドクターロール２０との間を通過したフィルムＦの表面に付着した塗工液Ｌを乾燥させると、例えば０．５〜６μｍの厚みを有する塗工膜（塗工液が感光性樹脂溶液の場合は感光性樹脂層）がフィルムＦの表面に形成されるようになっている。なお、ドクターロール２０の直径はバックアップロール１２の直径の１／２〜１／５程度となっている。

塗工液吐出ノズル１２はバックアップロール１１の軸方向に沿って幅広（例えば３００ｍｍ以上、好ましくは５００ｍｍ以上、より好ましくは１０００ｍｍ以上）に形成された塗工液吐出口１２ａ（図２参照）を有しており、この塗工液吐出口１２ａの下方位置には、塗工液吐出ノズル１２に上向きの押し力または下向きの引き力を付与して塗工液吐出ノズル１２の幅方向の撓み量を低減する撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂが例えば２０−５００ｍｍ（好ましくは２０−３００ｍｍ、より好ましくは２０−１００ｍｍ）の間隔でフィルムＦの幅方向に交互に設けられている。また、塗工液吐出ノズル１２は液溜め部１２ｂを有しており、この液溜め部１２ｂには、撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂを支持するサポート部材１３が設けられている。なお、液溜め部１２ｂの側端部には、液溜め部１２ｂに塗工液を注入するための塗工液注入口１２ｃが形成されている。

撓み量低減機構１４Ａは塗工液吐出ノズル１２の下方に配置されたボルト１５（図３参照）の先端を塗工液吐出ノズル１２の下面に押し当てて塗工液吐出ノズル１２に上向きの押し力を付与するように構成されており、ボルト１５と螺合するナット１６は前述したサポート部材１３に固定されている。
撓み量低減機構１４Ｂは塗工液吐出ノズル１２から下方に突設されたボルト１７（図４参照）をナット１８により締め付けて塗工液吐出ノズル１２に下向きの引き力を付与する構成となっており、前述したサポート部材１３には、ボルト１７を通すための貫通孔１９が形成されている。

なお、撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂの間隔を２０−５００ｍｍ（好ましくは２０−３００ｍｍ、より好ましくは２０−１００ｍｍ）とした理由は、２０ｍｍ未満の場合はボルト自体の加工性が困難となり、コストの上昇を招くと共に操作性の低下を招くためであり、５００ｍｍ以上の場合は撓み量低減機構の間隔が大きくなり過ぎ、塗工液吐出ノズル１２の撓み量を小さくすることが困難となるためである。

このような構成において、撓み量低減機構１４Ａのボルト１５を所定方向に回すと、図５（ａ）に示すように、塗工液吐出ノズル１２に上向きの押し力Ｆ１が作用し、この押し力Ｆ１によって塗工液吐出ノズル１２の一部が図中二点鎖線で示すように上方に押し上げられる。また、撓み量低減機構１４Ｂのナット１８を所定方向に回すと、図５（ｂ）に示すように、塗工液吐出ノズル１２に下向きの引き力Ｆ２が作用し、この引き力Ｆ２によって塗工液吐出ノズル１２の一部が図中二点鎖線で示すように下方に引き下げられる。これにより、塗工液吐出ノズル１２の幅方向の撓み量が撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂによって低減され、塗工液吐出ノズル１２の塗工液吐出口１２ａから吐出される塗工液Ｌの吐出量がフィルムＦの幅方向に不均一になることがないので、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制することができる。

また、上述した第１の実施形態では、撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂを塗工液吐出ノズル１２の液溜め部１２ｂにサポート部材１３を介して取り付けたが、塗工液吐出ノズル１２の撓み量を低減できる場所であれば、撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂの設置場所は特に限定されるものではない。
また、上述した第１の実施形態では撓み量低減機構１４Ａと撓み量低減機構１４ＢとをフィルムＦの幅方向に交互に配設したが、図６に示す第２の実施形態のように、撓み量低減機構１４ＡのみをフィルムＦの幅方向に複数配設してもよいし、あるいは図７に示す第３の実施形態のように、撓み量低減機構１４ＢのみをフィルムＦの幅方向に複数配設してもよい。

次に、図８〜図１０を参照して本発明の第４の実施形態について説明する。
図８に示されるように、塗工液吐出ノズル１２はバックアップロール１１（図１参照）の軸方向に沿って幅広に形成された塗工液吐出口１２ａを有しており、この塗工液吐出口１２ａの下方位置には、塗工液吐出ノズル１２に上向きの押し力または下向きの引きを付与して塗工液吐出ノズル１２の幅方向の撓み量を低減する撓み量低減機構１４Ｃが例えば２０−５００ｍｍ（好ましくは２０−３００ｍｍ、より好ましくは２０−１００ｍｍ）の間隔でフィルムＦの幅方向に設けられている。

撓み量低減機構１４Ｃは、図９に示すように、塗工液吐出ノズル１２から下方に突設された押し引き軸２２と、この押し引き軸２２の外周面に形成された雄ねじ部２２ａと螺合する雌ねじ部２３ａを内周面に有する中空軸２３とを有しており、前述したサポート部材１３には、中空軸２３の外周面に形成された雄ねじ部２３ｂと螺合するねじ孔２４が形成されている。なお、雄ねじ部２３ｂは、押し引き軸２２を介して塗工液吐出ノズル１２に上向きの押し力または下向きの引き力を付与するために、押し引き軸２２の外周面に形成された雄ねじ部２２ａよりも十分に大きいリードで中空軸２３の外周面に形成されている。

このような構成において、中空軸２３を例えば右回りに回すと、図１１に示すように、上向きの押し力Ｆ１が押し引き軸２２を介して塗工液吐出ノズル１２に作用し、この押し力Ｆ１によって塗工液吐出ノズル１２の一部が図中二点鎖線で示すように上方に押し上げられる。また、中空軸２３を例えば左回りに回すと、図１１に示すように、下向きの引き力Ｆ２が押し引き軸２２を介して塗工液吐出ノズル１２に作用し、この引き力Ｆ２によって塗工液吐出ノズル１２の一部が図中二点鎖線で示すように下方に引き下げられる。これにより、塗工液吐出ノズル１２の幅方向の撓み量が撓み量低減機構１４Ｃによって低減され、塗工液吐出ノズル１２の塗工液吐出口１２ａから吐出される塗工液Ｌの吐出量がフィルムＦの幅方向に不均一になることがないので、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制することができる。
本発明の実施例と比較例を表１に示す。

表１において、実施例１〜３は図１に示した塗工装置を用いてＰＥＴフィルム（三菱ポリエステル株式会社製）の表面を固形分が４０質量％のバインダー樹脂と光重合性モノマーと光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物含有液（粘度１００ｍＰａ・ｓ）で塗工した後、ＰＥＴフィルム表面に塗布された感光性樹脂組成物含有液を乾燥させて得られた感光性樹脂組成物層の平均厚さとその標準偏差を接触式連続厚み計であるロータリーキャリパー計（名産株式会社製）の測定値から求めた結果を示し、比較例は前述した撓み量低減機構を持たないリバースロールコーターを用いてＰＥＴフィルムの表面を感光性樹脂組成物含有液を塗工した後、ＰＥＴフィルム表面に塗布された感光性樹脂組成物含有液を乾燥させて得られた感光性樹脂組成物層の平均厚さとその標準偏差をロータリーキャリパー計の測定値から求めた結果を示している。

また、実施例１は塗工液吐出ノズル１２に発生した幅方向の撓み量を撓み量低減機構１４Ａにより２０μｍに低減した場合、実施例２は塗工液吐出ノズル１２に発生した幅方向の撓み量を撓み量低減機構１４Ａ，１４Ｂにより１１μｍに低減した場合、実施例３は塗工液吐出ノズル１２に発生した幅方向の撓み量を撓み量低減機構１４Ｃにより１０μｍに低減した場合、比較例は塗工液吐出ノズル１２に発生した幅方向の撓み量が２００μｍである場合をそれぞれ示している。

表１の比較例と実施例１〜３とを比較すると、比較例はＰＥＴフィルム上に形成されるアクリル樹脂膜の中央部と両側端部における厚みの標準偏差が０．３１μｍであるのに対し、実施例１〜３はＰＥＴフィルム上に形成されるアクリル樹脂膜の中央部と両側端部における厚みの標準偏差が０．１５μｍを下回る値となることがわかる。これは、比較例は塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量が２００μｍであるのに対し、実施例１〜３は塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量が撓み量低減機構によって２０μｍ以下に低減されているためである。

したがって、塗工液吐出ノズルに上向きの押し力または下向きの引き力を付与して塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量を低減する撓み量低減機構をフィルムの幅方向に複数設けることで、塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量が低減されるので、フィルムの表面に形成される塗工膜の膜厚がフィルムの幅方向にばらつくことを抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る塗工装置の概略構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る塗工装置における塗工液吐出ノズルの外観を示す斜視図である。図２に示す塗工液吐出ノズルの断面図である。図２に示す塗工液吐出ノズルの断面図である。本発明の第１の実施形態に係る塗工装置の作用を説明するための説明図である。本発明の第２の実施形態に係る塗工装置における塗工液吐出ノズルの外観を示す斜視図である。本発明の第３の実施形態に係る塗工装置における塗工液吐出ノズルの外観を示す斜視図である。本発明の第４の実施形態に係る塗工装置における塗工液吐出ノズルの外観を示す斜視図である。図８に示す塗工液吐出ノズルの断面図である。本発明の第４の実施形態に係る塗工装置の作用を説明するための説明図である。塗工装置の塗工液吐出ノズルに自重による撓みが生じた場合の塗工液吐出口の形状変化を説明するための説明図である。塗工装置の塗工液吐出ノズルに加工精度不足による撓みが生じた場合の塗工液吐出口の形状変化を説明するための説明図である。

符号の説明

Ｆフィルム
１１バックアップロール
１２塗工液吐出ノズル
１２ａ塗工液吐出口
１２ｂ液溜め部
１３サポート部材
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ撓み量低減機構
１５，１７ボルト
１６，１８ナット
２０ドクターロール
２２押し引き軸
２３中空軸

Claims

走行するフィルムの裏面を支持するバックアップロールと、該バックアップロールの近傍に配置された塗工液吐出ノズルとを備え、さらに前記バックアップロールとの間に微小間隙が形成されるように前記バックアップロールと反対方向に自動するドクターロールを前記バックアップロールの下方に備えてなり、前記塗工液吐出ノズルから前記フィルムの表面に塗布された塗工液のうち余剰の塗工液を前記ドクターロールにより除去して前記フィルムの表面に塗工液を塗工する塗工装置において、
前記塗工液吐出ノズルに上向きの押し力または下向きの引き力を付与して前記塗工液吐出ノズルの幅方向の撓み量を低減する撓み量低減機構を備えたことを特徴とする塗工装置。
請求項１記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構を前記フィルムの幅方向に複数配置したことを特徴とする塗工装置。
請求項２記載の塗工装置において、前記撓み量低減機構を前記フィルムの幅方向に２０−５００ｍｍの間隔で配置したことを特徴とする塗工装置。
前記撓み量低減機構は、前記塗工液吐出ノズルの下面にボルトの先端を押し当てて前記塗工液吐出ノズルに上向きの押し力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置。
前記撓み量低減機構は、前記塗工液吐出ノズルから下方に突設されたボルトをナットにより締め付けて前記塗工液吐出ノズルに下向きの引き力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置。
前記撓み量低減機構は、前記塗工液吐出ノズルから下方に突設された押し引き軸と、該押し引き軸の外周面に形成された雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を内周面に有する中空軸と、該中空軸の外周面に形成された雄ねじ部と螺合するねじ孔を有するサポート部材とを有し、前記押し引き軸を介して前記塗工液吐出ノズルに上向きの押し力または下向きの引き力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の塗工装置。
前記塗工液が感光性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の塗工装置。