JP2008043875A

JP2008043875A - ダイヘッド

Info

Publication number: JP2008043875A
Application number: JP2006221689A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Anazawa; 朝彦穴澤; Masayuki Nagashima; 正幸長島
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-08-15
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】液漏れを発生することなく且つ短期、低コストにて、吐出スリットに形成する直線テーパを調整可能なダイヘッドを提供する。
【解決手段】ダイヘッド１１を、互いに突き合わせて組み付けることで、塗布液を吐出するための吐出スリット１７と、その吐出スリットに塗布液を供給するためのマニホールド１６を形成する構成の二つのダイヘッド半体１２、１３を備えた構成とし、一方のダイヘッド半体１２を、スリット形成用平面２５ａと内部ブロック取付用の凹部を備えた本体部分２５と、その凹部に取り付けられる内部ブロック２６と、前記凹部の底面と内部ブロックとの間に、互いに間隔を開けて配置された厚さの異なる複数のシム２７で形成し、複数のシムによって内部ブロック表面をスリット形成用平面２５ａに対して傾斜させ、吐出スリットに直線テーパを形成する構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、塗布液を膜状に吐出してウェブ、あるいは平板状の基材に塗布するためのダイヘッドに関する。

従来より、ダイヘッドを用いたダイコート方式の塗布が広い分野で使用されており、特に、精密な膜厚精度での塗布が可能であることから、反射防止用フィルム等の光学フィルムの製造工程における塗布に採用される場合が多くなっている。一般に、図６に示すように、ダイヘッド１は、互いに向かい合わせてボルト４で組み付ける構造の平板２とマニホールド板３を備えており、平板２とマニホールド板３を組み付けた状態において、液入口（図示せず）からの塗布液を塗布幅方向に広がらせるためのマニホールド６と、そのマニホールド６から供給される塗布液を膜状に吐出するための吐出スリット７を形成する構造となっている。通常、吐出スリット７は、ギャップ寸法ｄや長さＬが塗布幅方向に一定となるようにしている。ところが、この構成では、吐出スリット７からの流出があるため、マニホールド６内における塗布液の圧力が、液入口側から遠ざかるにつれて低下し、その結果、吐出スリット７への塗布液分配量が、液入口側に比べ終端側で小さくなり、塗布膜厚に差が出てしまう。この現象は、特に塗布幅が広い場合に顕著に生じ、許容できなくなる場合が生じる。

そこで、従来技術では、図７に示すように、マニホールド６に接続している吐出スリット７の形状を、終端側の分配量不足を修正すべく、膜厚、液粘度等に応じて、終端側のスリット間隔を広げた形状（直線テーパ）とすることが知られている。また、終端側のスリット長さＬを短くする形状（ハンガータイプ）や、終端側のマニホールド半径を小さくする形状（円錐タイプ）等も知られている。更に、二つのマニホールドを並べて形成し、その間の通路に直線テーパを設ける構造も提案されている（特開２００１−９３４２号公報参照）。

しかし、いずれの形状も、塗布液の種類毎にそれに合ったダイヘッドを製作する必要があるため、多品種少量生産が求められる現在、高コスト化を招く。塗布液変更に対応すべく、ハンガータイプや円錐タイプについては形状変更が困難であるものの、スリット間隔については、ダイヘッドの基本構造が平板とマニホールド板とを突き合わせて組み付ける構造をとるために、平板とマニホールド板の間にシムを挟むことにより比較的容易に調整が可能であり、このスリット間隔の調整である程度は塗布液変更に対応可能である。しかし、直線テーパを用いたものでは、塗布液変更に対応するにはテーパの大きさを変更する必要があり、テーパ調整のためマニホールドの入口側と終端側で厚みの異なるシムを挟むと、シムとシムの間に液漏れが発生する。そこで、液漏れなく直線テーパを調整するには、薄くかつ厚さがテーパ状となったシムを精度良く製作して用いる必要があり、製作時間及びコストがかるという問題を抱えていた。
特開２００１−９３４２号公報

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、液漏れを発生することなく且つ短期、低コストにて直線テーパを調整可能なダイヘッドを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本願請求項１に係る発明は、ダイヘッドを、それぞれが互いに突き合わせて組み付けるための突き合わせ用平面を備えた二つのダイヘッド半体であって、前記突き合わせ用平面を互いに突き合わせて組み付けることで、塗布液を吐出するための吐出スリットと、その吐出スリットに塗布液を供給するためのマニホールドを形成する構成の二つのダイヘッド半体で構成すると共に、その二つのダイヘッド半体の一方を、前記吐出スリットの片側の壁面を形成するスリット形成用平面と内部ブロック装着用の凹部を備えた本体部分と、その本体部分の前記凹部に取り付けられ、前記突き合わせ用平面を形成する内部ブロックと、前記凹部底面と内部ブロックとの間に、互いに間隔を開けて配置される複数のシムを備えた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に係る発明において、前記内部ブロックを備えた側のダイヘッド半体に設けている本体部分を、前記スリット形成用平面と、それと同一平面となるように形成され、他方のダイヘッド半体に形成されているマニホールド溝を閉じる平面と、内部ブロック装着用の凹部を備えた構造とし、他方のダイヘッド半体を、前記吐出スリットの片側の壁面を形成するスリット形成用平面と、前記マニホールドを形成するためのマニホールド溝と、前記内部ブロックの突き合わせ用平面に突き合わせるための突き合わせ用平面を備えた一体構造のマニホールド板で構成したものである。

請求項３に係る発明は、上記した請求項１に係る発明において、前記マニホールド板のスリット形成用平面と突き合わせ用平面とを、同一平面上に位置するように形成したことを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、上記した請求項１、２又は３に係る発明において、前記内部ブロックの厚さを、前記本体部分の凹部の底面に内部ブロックを直接接触させて取り付けた時に前記内部ブロックの突き合わせ用平面が前記本体部分のスリット形成用平面と同一平面上に位置するように、設定したことを特徴とするものである。

本発明のダイヘッドは、ダイヘッドを構成する二つのダイヘッド半体の一方を、スリット形成用平面と内部ブロック装着用の凹部を備えた本体部分と、その本体部分の前記凹部に取り付けられる内部ブロックを備えた構成としているので、前記凹部底面と内部ブロックとの間に、複数の、厚さの異なるシムを取り付けることで、内部ブロック表面の突き合わせ用平面を前記スリット形成用平面に対して傾斜させることができ、このダイヘッド半体を他方のダイヘッド半体と組み付けることで、両者の間に形成される吐出スリットに直線テーパを形成できる。このため、前記凹部底面と内部ブロックとの間に挟み込む複数のシムの厚さを適当に選択することで任意の傾斜角度の直線テーパを形成できると共に吐出スリットのギャップ寸法も所望のように調整でき、塗布液変更等の塗布条件変更に容易に対応できる。ここで、複数のシムは内部ブロック背後の塗布液に接触しない領域に配置されるので、複数のシムを間隔を開けて配置しても液漏れが生じることはない。このため、複数のシムとしては、それぞれの厚さは異なるが、各々は一定厚さのものを用いることができ、シムにテーパを形成するといった特殊な加工は必要なく、汎用の精度が良くても安価なシムを用いることができる。また、ダイヘッド半体に形成しているスリット形成用平面に高コストなテーパ加工は不要である。このため、本発明のダイヘッドは、従来のダイヘッドに比べて、製作、運用コストに優れており、更に、塗布液変更、高速化等の塗布条件の変更にも容易に対応可能である。

以下、図面に示す本発明の実施の形態を説明する。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斜視図、図２（ａ）、（ｂ）は図１に示すダイヘッドの概略上面図および概略底面図、図３は図１に示すダイヘッドの主要部品の概略分解斜視図、図４は図１に示すダイヘッドの平板側のダイヘッド半体を組み立てた状態で示す概略斜視図、図５（ａ）、（ｂ）は図１に示すダイヘッドの一端近傍及び他端近傍の概略断面図である。なお、図面を分かりやすくするため吐出スリットの大きさやテーパ、シムの厚さ等は誇張して示している。全体を参照符号１１で示すダイヘッドは、それぞれが互いに突き合わせて組み付けるための突き合わせ用平面を備えた二つのダイヘッド半体であって、前記突き合わせ用平面を互いに突き合わせ、ボルト１４によって組み付けることで、塗布液を吐出するための吐出スリット１７と、その吐出スリット１７に塗布液を供給するためのマニホールド１６を形成する構成の二つのダイヘッド半体１２、１３と、その両端にボルト（図示せず）によって取り付けられ、マニホールド１６及び吐出スリット１７の両端を閉じる側板２１、２２を備えている。一方の側板２１には、マニホールド１６に塗布液を供給する供給管２３が連結されている。

一方のダイヘッド半体１２は、図６に示す従来のダイヘッド１の平板２に対応するもので、本体部分２５と、それに取り付けられた内部ブロック２６及び複数のシム２７等を備えている。本体部分２５は、吐出スリット１７の片側の壁面を形成するスリット形成用平面２５ａと、それと同一平面となるように形成され、他方のダイヘッド半体１３に形成されているマニホールド溝を閉じるマニホールド閉じ用平面２５ｂと、内部ブロック装着用の凹部２９を備えており、その凹部２９は、スリット形成用平面２５ａに直角に形成されたシール面２５ｃとそれに直角に形成された底面２５ｄを備えている。内部ブロック２６は、図４に示すように本体部分２５に取り付けることで、このダイヘッド半体１２を他方のダイヘッド半体１３に突き合わせて取り付けるための突き合わせ用平面２６ａを形成するためのものである。この内部ブロック２６は全体が直方体状のものであって、突き合わせ用平面２６ａと、それに直角に形成されたシール面２６ｂと、突き合わせ用平面２６ａに平行に形成された背面２６ｃ等を備えており、そのシール面２６ｂを本体部分２５のシール面２５ｃに押し付け、そのシール面２５ｃに直角方向に配したボルト（図示せず）で内部ブロック２６を本体部分２５のシール面２５ｃに固定することで本体部分２５に対して液密的に固定できる構造としている。なお、このボルトを通すために内部ブロック２６に形成している穴は、ボルト径よりも適当に大きくするか、或いは突き合わせ用平面２６ａに直角方向に細長い長穴としており、内部ブロック２６の本体部分２５に対する取付位置を突き合わせ用平面２６ａに直角方向に調整可能としている。複数のシム２７は異なる厚さのものであり、これを、本体部分２５の凹部底面２５ｄと内部ブロック２６との間に配置し、ボルト３０で内部ブロック２６を本体部分２５に固定することで、内部ブロック表面の突き合わせ用平面２６ａをスリット形成用平面２５ａに対して傾斜させることができ、また、複数のシム２７の厚さの差によって突き合わせ用平面２６ａの傾斜を調整できる。

ここで、内部ブロック２６の厚さは、本体部分２５の凹部２９の底面２５ｄに内部ブロック２６を直接接触させて取り付けた状態では、スリット形成用平面２５ａと突き合わせ用平面２６ａとが同一平面上に位置するように、設定されている。このように内部ブロック２６の厚さを設定したことにより、凹部底面２５ｄと内部ブロック２６の間にシム２７を挟み込んだ時には、そのシム２７の厚さに等しい量だけ、突き合わせ用平面２６ａがスリット形成用平面２５ａよりも突出することとなり、シム２７の厚さの選定により、突き合わせ用平面２６ａのスリット形成用平面２５ａに対する突出量を容易に調整できる。

他方のダイヘッド半体１３は、図６に示す従来のダイヘッド１のマニホールド板３に対応するもので、一体構造のマニホールド板３３で構成されている。このマニホールド板３３は、吐出スリット１７の片側の壁面を形成するスリット形成用平面３３ａと、マニホールド１６を形成するためのマニホールド溝３３ｂと、相手側のマニホールド半体１２に形成している突き合わせ用平面２６ａに突き合わせるための突き合わせ用平面３３ｃを備えている。ここで、スリット形成用平面３３ａと突き合わせ用平面３３ｃとは同一平面上に位置するように形成されている。この構造を採用することで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイヘッド半体１２、１３を互いの突き合わせ用平面２６ａ、３３ｃを突き合わせて組み付けた時に両者の間に形成される吐出スリット１７のギャップ寸法（ｄ₁、ｄ₂等）は、ダイヘッド半体１２における内部ブロック２６表面の突き合わせ用平面２６ａのスリット形成用平面２５ａに対する突出量に等しくなり、この突出量は、シム２７の厚さで定まるため、ギャップ寸法を容易に調整できる。例えば、吐出スリット１７の一端のギャップ寸法ｄ₁を５０μｍ、他端のギャップ寸法ｄ₂を１００μｍとしたい時には一端側に厚さ５０μｍのシム２７をはさみ込み、他端側に厚さ１００μｍのシム２７をはさみ込み、中間領域には、その領域のギャップ寸法に合った厚さのシム２７をはさみ込むことで、所望のギャップ寸法及び直線テーパを形成できる。

次に、上記構成のダイヘッド１１の使用方法を説明する。まず、ダイヘッド１１の吐出スリット１７に必要なギャップ寸法及び直線テーパの形状を決定する。次に、ダイヘッド半体１２の本体部分２５と内部ブロック２６との間に、必要な厚さの複数のシム２７を適当な間隔を開けて挟み込み、内部ブロック２６を本体部分２５にボルト３０によって固定すると共に内部ブロック２６のシール面２６ｂを本体部分２５のシール面２５ｃに強く押し付け、そのシール面２５ｃに直角方向に配したボルト（図示せず）で内部ブロック２６をシール面２５ｃにも固定する。これにより、内部ブロック２６が本体部分２５に対して液密的に固定され、且つ、内部ブロック２６表面の突き合わせ用平面２６ａが本体部分２５のスリット形成用平面２５ａよりもシム２７の厚さ分だけ突出すると共にそのスリット形成用平面２５ａに対して傾斜した状態となる。次に、前記したように組み立てたダイヘッド半体１２を、他方のダイヘッド半体１３と合体させ、組み付ける。すなわち、ダイヘッド半体１２の内部ブロック２６の突き合わせ用平面２６ａとダイヘッド半体１３の突き合わせ用平面３３ｃを突き合わせ、ボルト１４で組み付ける。これにより、ダイヘッド半体１２、１３の間に吐出スリット１７が形成され、その吐出スリット１７のギャップ寸法は、挟み込んだシム２７の厚さに対応した値となっている。例えば、図５（ａ）に示すように、薄いシム２７を挟み込んだ領域では、小さいギャップ寸法ｄ₁となり、図５（ｂ）に示すように、厚いシム２７を挟み込んだ領域では、大きいギャップ寸法ｄ₂となっており、全体的には直線テーパが形成されている。その後、形成した直線テーパを顕微鏡等により測定し、必要なスリット形状を満たしているか否かを検査する。もしスリット形状が必要な形状でなければ、シム２７の厚さを変えて再度組み立てる。以上のようにして、所望の直線テーパを備えた吐出スリット１７を形成できる。

以上のようにして組み立てたダイヘッド１１で塗布を行う際には、ダイヘッド１１の一端に接続された供給管２３から塗布液がマニホールド１６内に供給され、マニホールド１６を経て吐出スリット１７から吐出され、ダイヘッド１１に対して相対的に移動しているウェブ、基板等の塗布対象物に対する塗布が行われる。この際、マニホールド１６の液入口側から終端側に向かうにつれてマニホールド１６内を流れる塗布液量が減少し、それにつれて液圧も減少するが、吐出スリット１６には直線テーパが形成されていて、終端側に近づくにつれてギャップ寸法が大きくなっているので、吐出スリット１６における吐出量は塗布幅方向に均一となり、均一膜厚での塗布を行うことができる。また、この際、本体部分２５のシール面２５ｃと内部ブロック２６のシール面２６ｂとが強く接触して液密を保っているので、マニホールド１６内の塗布液が内部ブロック２６の背後に回り込むということはなく、このため、内部ブロック２６の背面に複数のシム２７を間隔をあけて配置しても液漏れは生じない。このため、シム２７としては、狭い幅で且つ全体が一定厚さの汎用のものを用いることができる。

塗布液の種類の変更とか、塗布速度の変更といった塗布条件の変更に当たっては、吐出スリットのギャップ寸法や直線テーパの形状を変える必要が生じるが、その場合には使用する複数のシムの厚さを変更することで、所望のギャップ寸法や直線テーパの形状に対応できる。

以上のように、上記した構成のダイヘッド１１は、シムの厚さ変更によって容易に所望のギャップ寸法及び直線テーパの形状に対応でき、且つ、シムとしては一定厚さの汎用のものを使用できる。このため、ダイヘッドの塗布幅及び真直度等により大きく異なるものの、ダイヘッド一形状あたり、専用シム製作費の削減、及び製作時間の短縮が可能となる。更に、ダイヘッド製作後の直線テーパを変更できるため、ダイヘッド形状の初期設計時間の短縮、塗布液の種類変更への対応や、吐出スリットへの分配量以外の要因による膜厚精度不足の修正等にも応用できる。

以上に、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、内部ブロック２６を、従来のダイヘッドの平板に対応するダイヘッド半体１２に設けているが、これに変えて、従来のマニホールド板に対応するダイヘッド半体１３側に内部ブロックを設ける構成としてもよい。この場合にも、内部ブロックの背面に厚さの異なるシムを配置することで、表面の突き合わせ用平面を、ダイヘッド半体１３のスリット形成用平面に対して傾斜させることができ、吐出スリットに所望の直線テーパを形成することができる。また、前記した実施の形態では、吐出スリットに直線テーパを形成する場合を説明したが、取り扱う塗布液の物性によっては、必ずしも正確な直線テーパ（互いに傾斜した二つの平面で形成されるテーパ）が良いとは限らず、一方若しくは双方が湾曲した二つの面で形成される略直線状のテーパが好ましい場合もある。本発明のダイヘッドはこの場合にも対応可能である。すなわち、内部ブロックの背後に配置する複数のシムの厚さを適切に選定しておくことにより、内部ブロックを複数のシムを介して本体部分に固定した際に、固定ブロックを湾曲させ、固定ブロック表面の突き合わせ用平面を湾曲させておき、そのダイヘッド半体を他方のダイヘッド半体と、互いの突き合わせ用平面を当接させて組み付けることで、ダイヘッド半体自体を湾曲させ、これによって、一方若しくは双方が湾曲した二つのスリット形成用平面で形成される略直線状のテーパを持った吐出スリットを形成できる。また、上記の実施の形態は、ダイヘッド１１の一端から塗布液を供給する構成であるが、本発明はこれに限らずダイヘッド１１の中央から塗布液を供給するタイプのダイヘッドにも適用可能である。この場合には、吐出スリットの塗布液供給位置の両側領域に、逆方向の直線テーパを形成する必要があるが、内部ブロックを複数のシムを介して本体部分に取り付けた際に、内部ブロックを、中央の両側が逆方向に傾斜するように変形させることで対応できる。

本発明の好適な実施の形態に係るダイヘッドの概略斜視図（ａ）、（ｂ）は図１に示すダイヘッドの概略上面図および概略底面図図１に示すダイヘッドの主要部品の概略分解斜視図図１に示すダイヘッドの平板側のダイヘッド半体を組み立てた状態で示す概略斜視図（ａ）、（ｂ）は図１に示すダイヘッドの一端近傍及び他端近傍の概略断面図従来のダイヘッドの概略断面図マニホールドと直線テーパを備えた吐出スリットを示す概略斜視図

符号の説明

１１ダイヘッド
１２ダイヘッド半体（平板側）
１３ダイヘッド半体（マニホールド板側）
１４ボルト
１６マニホールド
１７吐出スリット
２１、２２側板
２３供給管
２５本体部分
２５ａスリット形成用平面
２５ｂマニホールド閉じ用平面
２５ｃシール面
２５ｄ底面
２６内部ブロック
２６ａ突き合わせ用平面
２６ｂシール面
２６ｃ背面
２７シム
２９凹部
３０ボルト
３３マニホールド板
３３ａスリット形成用平面
３３ｂマニホールド溝
３３ｃ突き合わせ用平面

Claims

それぞれが互いに突き合わせて組み付けるための突き合わせ用平面を備えた二つのダイヘッド半体であって、前記突き合わせ用平面を互いに突き合わせて組み付けることで、塗布液を吐出するための吐出スリットと、その吐出スリットに塗布液を供給するためのマニホールドを形成する構成の二つのダイヘッド半体を備え、その二つのダイヘッド半体の一方が、前記吐出スリットの片側の壁面を形成するスリット形成用平面と内部ブロック装着用の凹部を備えた本体部分と、その本体部分の前記凹部に取り付けられ、前記突き合わせ用平面を形成する内部ブロックと、前記凹部底面と内部ブロックとの間に、互いに間隔を開けて配置された複数のシムを備えていることを特徴とするダイヘッド。
前記一方のダイヘッド半体に設けている本体部分が、前記スリット形成用平面と、それと同一平面となるように形成され、他方のダイヘッド半体に形成されているマニホールド溝を閉じるマニホールド閉じ用平面と、内部ブロック装着用の凹部を備えた構造を有しており、他方のダイヘッド半体が、前記吐出スリットの片側の壁面を形成するスリット形成用平面と、前記マニホールドを形成するためのマニホールド溝と、前記内部ブロックの突き合わせ用平面に突き合わせるための突き合わせ用平面を備えた一体構造のマニホールド板で構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。
前記マニホールド板のスリット形成用平面と突き合わせ用平面とを、同一平面上に位置するように形成していることを特徴とする請求項２記載のダイヘッド。
前記内部ブロックの厚さを、前記本体部分の凹部の底面に内部ブロックを直接接触させて取り付けた時に前記内部ブロックの突き合わせ用平面が前記本体部分のスリット形成用平面と同一平面上に位置するように、設定していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のダイヘッド。