JP2009195774A - 塗布装置、塗布方法、および光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、ダイコータを用いて被塗布物上に均一な膜厚の塗布膜を形成することである。
【解決手段】ダイコータ６に塗布液を供給し、被塗布物に塗布液を塗布する塗布装置であって、塗布液を貯蔵する加圧タンク３と、加圧タンク３内に所定圧力の空気を送る圧空レギュレータ２とを備え、圧空レギュレータ２は、被塗布物に塗布液を塗布する際、加圧タンク３内に所定圧力の空気を送り、加圧タンク３内の塗布液をダイコータ６に圧送する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダイコータに供給された塗布液を可撓性支持体上に塗布する塗布装置、塗布方法に関する。また、その塗布装置または塗布方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。

被塗布物である可撓性支持体上に塗布液を塗布することによって、光学フィルム、磁気記録テープ、接着テープ、写真用印画紙、オフセット版材、電池極板、燃料電池触媒層等は得られる。例えば、光学フィルムを製造する際、塗布液を可撓性支持体へ塗布する方法としては、カーテン塗布方法、エクストリュージョン塗布方法、グラビアリバース塗布方法、ディップ塗布方法等が知られているが、中でも、高速で薄膜塗布が可能であることから、エクストリュージョン塗布方法が好まれて用いられている。

このエクストリュージョン塗布方法を用いることにより製造された光学フィルムは、一般に、陰極管表示装置（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置における光学フィルターに用いられる。近年、画面サイズが大型のテレビジョン受像機をはじめ、種々の電子機器の表示パネルに用いられる光学フィルムの需要が増大し、さらにより高度な性能を持つ塗布膜が要求されている。光学フィルムの塗布膜の性能を決めるものとして、膜厚変動が挙げられる。

膜厚変動が起こる要因のひとつとして、可撓性支持体上に塗布される塗布液量の不均一性が考えられる。このような塗布液量の不均一性を無くすためには、例えば、エクストリュージョン塗布方法においては、ダイコータから可撓性支持体上へ一定量の塗布液を高精度に吐出させることが必要となる。ダイコータから一定量の塗布液を吐出させる方法としては、ダイコータのスロット幅やスロット長さを最適化することにより、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変化を抑制する方法がある（特許文献１）。また、ダイコータに送液する手段として、ダイヤフラムポンプ、ギアポンプ等が挙げられるが、ダイヤフラムポンプやギアポンプは塗液を送液する際に脈動が生じるために膜厚変動が起こってしまう。そのため、１回転あたりの送液容積とギア歯数を最適化することで、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制させる方法が提案されている（特許文献２）。
特開２００７−７５７９７号公報 特開２００６−２７２１２９号公報

特許文献１に開示されている方法は、ダイ自体の形状を最適化することを目的としているため、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変動を抑制できるが、ダイへの送液量に変動が生じた場合は塗布液中に脈動が生じてしまい、膜厚変動が生じてしまう恐れがある。

また、特許文献２に開示されている方法は、ダイへの送液手段であるギアポンプの条件を最適化することにより、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変動を抑制できるが、ギアポンプは周期的に送液容積が変動するため、少なからず塗布液中に脈動が生じてしまい、膜厚変動が生じてしまう恐れがある。

つまり、可撓性支持体上に均一な膜厚の塗布膜を形成するためには、ダイコータから可撓性支持体上へ一定量の塗布液を吐出させる必要があり、かつ、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、一定量の塗布液を送液しなければならない。

特に、近年急速に普及しつつある液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネルなどのように、光学フィルムで構成された光学フィルターを用いた表示パネルにおいては、光学フィルターの表面に形成される各光学層（防眩層、反射防止層や近赤外線カット層など）の膜厚が不均一である場合、表示画像に色斑が生じて画質を低下させてしまうという問題がある。

本発明の目的は、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、ダイコータを用いて被塗布物上に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる塗布装置、塗布方法を提供することである。また、このような塗布装置、塗布方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。

本発明の塗布装置は、ダイコータに塗布液を供給し、被塗布物に前記塗布液を塗布する塗布装置であって、前記塗布液を貯蔵するタンクと、前記被塗布物に前記塗布液を塗布する際、前記タンク内に空気を送り、前記タンク内の前記塗布液を前記ダイコータに圧送する加圧手段とを備えたものである。

本発明の塗布方法は、ダイコータに供給された塗布液を被塗布物に塗布する塗布方法であって、前記塗布液を貯蔵するタンクに加圧手段により所定の圧力の空気を送ることによって、前記塗布液を前記ダイコータに圧送し、前記ダイコータを介して前記被塗布物に前記塗布液を塗布するものである。

本発明によれば、ダイコータに送液する手段としてポンプを用いず加圧手段を用いるためタンクからダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

また、加圧手段を用いることにより、タンク内に残る余剰な塗布液を減らすことができる。

本発明の塗布装置および塗布方法は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。

すなわち、本発明の塗布装置は、前記ダイコータに供給される塗布液量を測定する流量測定手段、および／または前記タンクから前記ダイコータへ供給される塗布液量を調節する流量調整手段を備えた構成とすることができる。このような構成とすることで、タンクからダイコータへ供給する塗布液量の周期的な変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜圧の塗布膜を形成することができる。

また、本発明の塗布装置は、前記流量測定手段で測定された塗布液量に基づき、前記ダイコータに供給される塗布液量が一定となるように、前記加圧手段の圧力を制御する制御手段を備えた構成とすることができる。

また、本発明の塗布方法において、流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段を制御して前記タンク内に送る空気の圧力を調整する方法とすることができる。このような方法とすることで、タンクからダイコータへ供給する塗布液量の周期的な変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

また、本発明の塗布方法は、流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段の圧力および前記タンクと前記ダイコータとの間に配された流量調整手段のうちいずれか一方または両方を調整する方法とすることができる。このような方法とすることで、タンクからダイコータへ供給する塗布液量の周期的な変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における塗布装置の基本構成を示す。図１に示すように、本発明の塗布装置は、加圧手段５１、塗布液を貯蔵するタンク５２、ダイコータ５５を備えている。

図２は、図１の基本構成の好ましい形態である塗布装置の概略構成を示す。

図２に示すように、本発明の塗布装置は図１に示す構成に更に、流量調整手段５３、流量測定手段５４を備えている。

例えば、加圧手段５１として圧空レギュレータが挙げられる。また、流量調整手段として定流量弁、流量測定手段として流量計が挙げられる。但し、ここに挙げたものは一例であり、これらに限られることはなく適宜選択することができる。

図３は、本実施の形態における塗布装置の概略構成の一例を示す。図３に示すように、塗布装置は、エア供給部１、圧空レギュレータ２、加圧タンク３、定流量弁４、流量計５、ダイコータ６、サポートロール７、および制御部８を備えている。

エア供給部１は、供給ライン１１を介して圧空レギュレータ２に空気を供給するものである。

圧空レギュレータ２は、エア供給部１から供給される空気に所定の圧力をかけ、加圧ライン１２を介して加圧タンク３に所定の圧力の空気を送り込むことができる装置である。

加圧タンク３は、塗布液を溜めることができるタンクである。加圧タンク３内の塗布液は、圧空レギュレータ２から供給される空気により加圧され、供給ライン１３へ送り出される。

定流量弁４は、加圧タンク３から送り出され供給ライン１４及び１５を流れる塗布液の流量を調節可能な開閉弁を備えている。

流量計５は、定流量弁４からダイコータ６側へ流れる塗布液の流量を計測するものである。流量計５は、計測した塗布液の流量の情報を制御部８に出力する。なお、本実施の形態では、流量計５において計測した流量情報を、塗布装置側の制御により制御部８に送る構成としたが、塗布装置の操作者が流量計５の測定結果に基づき、圧空レギュレータ２及び定流量弁４の動作を任意に制御可能な構成としてもよい。

ダイコータ６は、供給ライン１５を介して供給される塗布液を、可撓性支持体１０の表面に塗布するものである。具体構成として、ダイコータ６は、内部に塗布液を滞留させることができるマニホールド６ａと、マニホールド６ａからダイコータ６の先端（塗布時に可撓性支持体１０の表面に対向する部分）に向かって連続的な空間で形成されたスロット６ｂとを備えている。スロット６ｂの先端は、塗布液を吐出可能なように開放している。なお、図示のダイコータ６の構成は一例である。

バックアップロール７は、所定の間隙を介してダイコータ６に対向配置され、可撓性支持体をバックアップロールに沿わせ配置することで搬送可能とする。

制御部８は、流量計５で計測された流量情報に基づき、圧空レギュレータ２及び定流量弁４の動作を制御する。制御部８は、機械によりオンライン制御してもよいし、塗布装置の操作者により、圧空レギュレータ２及び定流量弁４の動作を任意に制御可能な構成としてもよい。具体的な制御内容については後述する。

可撓性支持体１０は、被塗布物であり、本実施の形態の塗布装置によって塗布液を塗布する対象物である。可撓性支持体１０は、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。プラスチックフィルムを形成するポリマーとしては、セルロースエステル（ 例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）、ポリスチレン、ポリオレフィン、ノルボルネン系樹脂、非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。このうちトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましい。

なお、圧空レギュレータ２、またはエア供給部１と圧空レギュレータ２は、加圧手段の一例である。流量計５は、流量測定手段の一例である。制御部８は、制御手段の一例である。可撓性支持体１０は、被塗布物の一例である。

以下、動作について説明する。

図３に示す塗布装置で可撓性支持体１０の表面に塗布液を塗布する場合は、まず、加圧タンク３に塗布液を補充し、定流量弁４を閉状態にする。加圧タンク３に塗布液を補充する際には、加圧タンクとは別に設けた補充タンク（不図示）から加圧タンク３に塗布液を補充することが好ましい。

次に、可撓性支持体１０をバックアップロール７に沿わせセットする。これにより、塗布作業の準備が完了する。なお、これらの準備動作は、順序が異なっても良いし、全て同時に行っても良い。

次に、支持体搬送機構（不図示）を動作させて可撓性支持体１０を矢印Ａに示す方向へ搬送させる。次に、制御部８は、エア供給部１を動作させて、供給ライン１１を介して、圧空レギュレータ２に空気を送り込む。次に、制御部８は、圧空レギュレータ２を動作させて、エア供給部１から送られる空気に所定の圧力を加え、加圧ライン１２を介して、加圧タンク３内の塗布液に空気を送り圧力を加える。

このときの圧力は０．０１ＭＰａ〜１．０ＭＰａであることが好ましく、０．０３ＭＰａ〜０．５ＭＰａがより好ましい。圧力が０．０１ＭＰａより小さい場合は、塗布液を送り出す力が小さいため、送液量を制御することが困難となる。また、圧力が１．０ＭＰａより大きい場合は、塗布液を送り出す力が大きいため、送液量が多くなり、ダイからの塗布液の吐出量を制御することが困難となる。

加圧タンク３内の塗布液は、圧空レギュレータ２によって加えられた圧力（または、圧空レギュレータ２によって加えられた圧力と塗布液の自重）により、加圧タンク３から供給ライン１３を介して定流量弁４に圧送される。この時、定流量弁４は閉状態であるため、加圧タンク３から送られた塗布液はダイコータ６側へは送られない。

次に、制御部８は、定流量弁４を開状態にする。これにより、加圧タンク３内の塗布液が、供給ライン１３、定流量弁４、供給ライン１４、流量計５、供給ライン１５を介して、ダイコータ６に圧送される。

本実施の形態のように、ダイコータ６への塗布液の供給手段として、ポンプを用いず加圧手段を用いることにより、周期的な塗布液量の変動を防ぐことができ、また、高精度な塗布液の供給量制御が可能となる。

ダイコータ６に圧送された塗布液は、ダイコータ６のマニホールド６ａ及びスロット６ｂを介して、スロット６ｂの端部の開口部から吐出する。ダイコータ６から吐出した塗布液は、矢印Ａに示す方向に搬送中の可撓性支持体１０の表面に転移される。

制御部８は、塗布動作中、流量計５において計測される塗布液の単位時間当たりの流量の情報を取得し、ダイコータ６側へ流れる塗布液の量が一定量となるように、圧空レギュレータ２において設定されている圧力及び定流量弁４における弁の開度のうちの両方またはいずれか一方を調整する。すなわち、制御部８は、ダイコータ６側へ流れる塗布液の単位時間当たりの量が所定量（この所定量は、数値範囲を持たせてもよい）よりも多い場合は、圧空レギュレータ２における設定圧力を下げるか、定流量弁４における開閉弁の開度を小さくする。また、制御部８は、ダイコータ６側へ流れる塗布液の単位時間当たりの量が所定量よりも少ない場合は、圧空レギュレータ２における設定圧力を上げるか、定流量弁４における開閉弁の開度を大きくする。

なお、スロットから吐出する塗布液の量や可撓性支持体の搬送速度等により形成される塗布膜厚が決定するため、所望の塗布膜厚に合わせて適宜調整することが好ましい。

また、圧空レギュレータ２における圧力の調整と、定流量弁４における開度調整とは、いずれか一方のみ調整動作を行ってもよいが、両方の調整動作を行ってもよい。また、制御部８における単位時間当たりの流量制御の回数（サンプリング数）は、多ければ多いほど高精度に流量制御を行うことができ、可撓性支持体１０に形成される塗布層の厚さを高精度に一定の厚さにすることができる。

また、制御部８は、塗布動作中、可撓性支持体１０の移動速度及びテンションが一定になるように支持体搬送機構を制御する。

本実施の形態によれば、可撓性支持体１０に塗布液を塗布する際、圧空レギュレータ２により加圧タンク３内の塗布液に圧力を加え、塗布液をダイコータ６へ圧送する構成としたことにより、塗布液に脈動が生じにくく、可撓性支持体１０に一定の膜厚の塗布層を形成することができる。また、ダイコータを用いると、グラビアリバース塗布方法やナイフ塗布方法などの後計量塗布に比べて、高速に塗布液の塗布を行うことができる。

特に、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの表示パネルの光学フィルターに用いられる光学フィルムを製造する際に、本実施の形態に示すような塗布装置及び塗布方法を用いることで、膜厚変動がない高精度な光学フィルムを製造することができる。よって、表示パネルの光学的な画質低下を防ぐことができる。

また、制御部８は、流量計５から得られる塗布液の単位時間当たりの流量の情報に基づき、ダイコータ６側へ流れる塗布液が一定量となるように、圧空レギュレータ２の設定圧力及び／または定流量弁の開度を調整するよう制御することで、可撓性支持体１０により高精度に一定の膜厚の塗布層を形成することができる。特に、加圧タンク３内の塗布液の液量が少なくなると塗布液の自重が軽くなるので、加圧タンク３内の塗布液にかける圧力を上げるように制御する。

また、塗布液の供給手段として加圧手段を用いないときは、タンク内の塗布液残量が少なくなった際、自重により押し出される塗布液の量が少なくなり、タンク内の余剰な塗布液残りの問題があった。しかしながら、塗布液の供給手段として加圧手段を用いることにより、タンク内の塗布液残量が少なくなったときでも、加圧により塗布液を押し出すことができ、タンク内に残る余剰な塗布液を減らすことが可能となった。

なお、本実施の形態では、可撓性支持体１０がバックアップローラー７に巻き沿わされることで可撓性支持体１０を搬送しその上に塗布液を塗布する方式である、いわゆるバックアップロール支持方式としたが、これに限られることはなく、ダイコータ６に対して少なくとも２個の支持ロールを備え、２個の支持ロールの中間部分にダイコータ６を配置し、可撓性支持体１０を２個の支持ロールで支持し可撓性支持体１０の張力を制御することにより、塗布液を介したダイコータ６と可撓性支持体１０の接触圧力を適正化することで塗布液を塗布する方式である、いわゆるテンション支持方式としてもよい。

また、本実施の形態では、可撓性支持体１０の一方の面に一つの膜を形成する塗布方法について説明したが、複数の膜を同時に形成することもできる。

具体的には、複数のマニホールド、スロットが設けられたダイコータを用いればよい。

また、形成する膜の数は、２層に限らず、ダイコータのマニホールド、スロット数を増やしたり、重層塗布と単層塗布を順列組み合わせたりすることで３層以上の膜を形成することも可能である。

また、本実施の形態では、定流量弁４を備えたが、圧空レギュレータ２による加圧初期から安定して塗布液をダイコータ６へ供給することができれば、定流量弁４は備える必要はない。

また、本実施の形態では制御部８は必ずしも必要としないが、より高精度にダイコータへ送液する塗布液量を制御でき、より均一な膜厚の塗布膜を形成するためには制御部８を設けることが好ましい。

本発明は、可撓性支持体に塗布液を塗布する塗布装置、塗布方法に有用である。特に、膜厚ムラの悪影響が出やすい光学フィルムを製造する方法に有用である。

本発明の塗布装置の基本構成を示すブロック図 本発明の塗布装置の好ましい形態である塗布装置の概略構成を示すブロック図 実施の形態における塗布装置の構成を示す模式図

符号の説明

１ エア供給部
２ 圧空レギュレータ
３ 加圧タンク
４ 定流量弁
５ 流量計
６ ダイコータ
７ ローラー
８ 制御部

Claims (8)

1. ダイコータに塗布液を供給し、被塗布物に前記塗布液を塗布する塗布装置であって、
   前記塗布液を貯蔵するタンクと、
   前記被塗布物に前記塗布液を塗布する際、前記タンク内に空気を送り、前記タンク内の前記塗布液を前記ダイコータに圧送する加圧手段とを備えた、塗布装置。
2. 前記ダイコータに供給される塗布液量を測定する流量測定手段、および／または前記タンクから前記ダイコータへ供給される塗布液量を調節する流量調整手段を備えた、請求項１記載の塗布装置。
3. 前記流量測定手段で測定された塗布液量に基づき、前記ダイコータに供給される塗布液量が一定となるように、前記加圧手段の圧力を制御する制御手段を備えた、請求項２記載の塗布装置。
4. ダイコータに供給された塗布液を被塗布物に塗布する塗布方法であって、
   前記塗布液を貯蔵するタンクに加圧手段により空気を送ることによって、前記塗布液を前記ダイコータに圧送し、
   前記ダイコータを介して前記被塗布物に前記塗布液を塗布する、塗布方法。
5. 流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段により前記タンク内に送る空気の圧力を調整する、請求項４記載の塗布方法。
6. 流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段の圧力および前記タンクと前記ダイコータとの間に配された流量調整手段のうちいずれか一方または両方を調整する、請求項４記載の塗布方法。
7. 光を透過可能な被塗布物に塗布液を塗布して、光学フィルムを製造する方法であって、請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置を用いる、光学フィルムの製造方法。
8. 光を透過可能な被塗布物に塗布液を塗布して、光学フィルムを製造する方法であって、請求項４〜６のいずれかに記載の塗布方法を用いる、光学フィルムの製造方法。

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