JP2015178047A

JP2015178047A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2015178047A
Application number: JP2014055283A
Authority: JP
Inventors: 大輔池; Daisuke Ike
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2015-10-08

Abstract

【課題】塗布開始位置端部や塗布終了位置端部の少なくとも一方の端部形状のダレが抑制できる塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布液を吐出する吐出口を具備する塗布ヘッドと、塗布ヘッドへの塗布液の供給を制御する開閉弁と、吐出口の口面積を調整する吐出量調整部と、開閉弁の動作タイミングに応じて吐出口調整部の動作を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、間欠塗布に用いて好適な塗布装置に関する。

塗料等の塗布液をフィルム等の被塗布物に吐出することによって、該被塗布物に塗布パターンを形成する塗布装置が提案されている。図５は、このような塗布装置１００の断面図である。なお、図５には、被塗布物２１０を搬送する搬送機構２００も併せて図示している。また、符号Ｋは塗布された塗布パターンである。

塗布装置１００は、塗布液を貯留するタンク１１０、塗布液を圧送するポンプ１２０、塗布液を被塗布物２１０に向けて吐出する塗布ヘッド１４０、塗布ヘッド１４０への塗布液の供給を制御する開閉弁１３０を主要構成として、これらが配管１５０により接続されている。

図６は、塗布ヘッド１４０の構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。塗布ヘッド１４０は、上ヘッド部材１４１ａ、下ヘッド部材１４１ｂ、これらの上下ヘッド部材１４１ａ，１４１ｂに挟持された吐出量設定部材１４２を備える。上下ヘッド部材１４１ａ，１４１ｂには、それぞれ半円筒状の凹部１４４が形成され、また下ヘッド部材１４１ｂには開閉弁１３０と凹部１４４とを連通する連通孔１４５が形成されている。

吐出量設定部材１４２は、上面視Ｃ字状の板状部材で、その厚みを選定して用いることにより、吐出口１４３の高さ（吐出量設定部材１４２の厚み方向の寸法）が設定される。図６において、吐出口１４３の高さをＨ、幅をＷで示している。

図７は、この塗布装置１００により被塗布物２１０に塗布された塗布パターンＫを説明する図である。この図５〜図７を参照して、本明細書で用いる「高さ」、「幅方向」、「搬送方向」、「パターン幅端部」、「塗布開始位置端部」、「塗布終了位置端部」等の用語を定義する。「高さ」は吐出口１４３の高さＨ、「幅方向」は吐出口１４３の幅方向（その寸法は幅寸法Ｗ）、「搬送方向」は図５における搬送機構２００による被塗布物２１０の搬送方向Ｄである。また、「パターン幅端部」は図７における塗布パターンＫの幅方向の左右端部Ｅｓ、「塗布開始位置端部」は塗布パターンＫの形成開始位置の端部Ｅｔ、「塗布終了位置端部」は塗布パターンＫの形成終了位置の端部Ｅｅである。さらに、「塗布パターンＫの厚み」は厚みｔである。なお、吐出口１４３の幅寸法Ｗは、固定とする。従って、吐出口１４３の高さＨを変えることは、吐出口１４３の口面積を変えることに対応している。

開閉弁１３０は、図５に示すように、弁体１３１、弁座１３２、弁体１３１を駆動する弁体駆動機構１３３を備える。そして、弁体駆動機構１３３が、弁体１３１を図５において下動させると、塗布ヘッド１４０への塗布液の供給が停止し、上動させると塗布ヘッド１４０に塗布液が供給される。

このような塗布装置１００で間欠塗布を行うと、塗布パターンＫにおける塗布開始位置端部Ｅｔ及び塗布終了位置端部Ｅｅの端部形状にダレが生じることがある。

図８は、塗布パターンＫの膜厚分布を示した図で、（ａ）は搬送方向Ｄの膜厚分布、（ｂ）は幅方向の膜厚分布を示している。図中、実線Ｐ１は吐出口１４３の高さＨが高い場合の膜厚分布、点線Ｐ２は吐出口１４３の高さＨが低い場合の膜厚分布を示している。

吐出口１４３の高さＨが低い場合には、塗布液に対する吐出口１４３による吐出抵抗が大きくなるので、吐出量は少なくなる。逆に、吐出口１４３の高さＨが高い場合には、塗布液に対する吐出口１４３による吐出抵抗が小さくなるので、吐出量は多くなる。従って、図８（ａ）に示すように、塗布パターンＫにおける塗布開始位置端部Ｅｔ端部Ｅｔにおける端部形状は、吐出口１４３の高さＨが低い方が高い方より、ダレた形状となる。

塗布液が連通孔１４５を介して凹部１４４に貯留した際に、この凹部１４４内における塗布液の幅方向の圧力分布は一様であることが、幅方向の塗布パターンＫの膜厚を一定にする観点から望ましい。しかし、現実には吐出口１４３は常時開口しているため、凹部１４４の塗布液が幅方向に一様な圧力分布となる前に、圧力の高い連通孔１４５の近傍の吐出口１４３から吐出が始まる。この結果、塗布パターンＫにおける幅方向の膜厚分布は非一様となる。

吐出口１４３は小さい孔であるので、凹部１４４の塗布液が幅方向に概ね一様な圧力分布となり得るが、それでも概ね一様な圧力分布になるまでには時間を要する。この時間は、吐出口１４３の高さＨに依存し、高さＨが大きくなると、概ね一様な圧力分布になるまで長い時間が必要になる。この結果、図８（ｂ）に示すように、高さＨの高い吐出口１４３によるパターン幅端部Ｅｓの端部形状は、高さＨが低い吐出口１４３によるパターン幅端部Ｅｓの端部形状よりダレてしまう。

このような問題に対して、特開２００６−２１２５８６号公報、特開２０１３−２０８５１１号公報において、幅方向の膜厚分布を一様にする塗布装置１００が提案されている。

特開２００６−２１２５８６号公報特開２０１３−２０８５１１号公報

しかしながら、上述した特許文献にかかる塗布装置では、幅方向の膜厚分布を一様にする点についてのみ考慮し、塗布開始位置端部Ｅｔや塗布終了位置端部Ｅｅでの端部形状に関しては考慮されていない。この結果、間欠塗布において、搬送方向のパターン欠け等の不都合が発生する恐れがあった。

そこで、本発明の主目的は、塗布開始位置端部や塗布終了位置端部の少なくとも一方の端部形状のダレが抑制できる塗布装置を提供することである。

上記課題を解決するため、塗布液を搬送中の被塗布物に塗布する塗布装置にかかる発明は、塗布液を吐出する吐出口を具備する塗布ヘッドと、塗布ヘッドへの塗布液の供給を制御する開閉弁と、吐出口の口面積を調整する吐出量調整部と、開閉弁の動作タイミングに応じて吐出口調整部の動作を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、塗布開始位置端部や塗布終了位置端部の少なくとも一方の端部形状のダレが抑制できるようになる。

本発明にかかる塗布装置の断面図である。塗布ヘッドの構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。塗布パターンの膜厚、開閉弁の開閉状態、吐出口の高さを示した図である。他の制御方法を示した塗布パターンの膜厚、開閉弁の開閉状態、吐出口の高さを示した図である。関連技術の説明に適用される塗布装置の断面図である。関連技術の説明に適用される塗布ヘッドの構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図である。塗布パターンを説明する図である。塗布パターンの膜厚分布を示した図で、（ａ）は搬送方向の膜厚分布、（ｂ）は幅方向の膜厚分布を示す図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は、このような塗布装置２の断面図である。なお、図１には、被塗布物４を搬送する搬送機構５も併せて図示されている。このとき、符号Ｋは塗布された塗布パターンＫである。なお、「高さ」、「幅方向」、「搬送方向」、「パターン幅端部」、「塗布開始位置端部」、「塗布終了位置端部」等の用語は、先の定義に準じる。

塗布装置２は、塗布液を貯留するタンク１０、塗布液を圧送するポンプ１１、塗布液を被塗布物２１０に向けて吐出する塗布ヘッド２０、塗布ヘッド２０への塗布液の供給を制御する開閉弁３０、吐出量調整部４０、開閉弁３０や吐出量調整部４０を制御する制御部５０、被塗布物４の位置を検出する位置検出器６０を主要構成としている。なお、タンク１０、ポンプ１１、開閉弁３０、塗布ヘッド２０は、配管１３により接続されている。

図２は、塗布ヘッド２０の構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。塗布ヘッド２０は、上ヘッド部材２１ａ、下ヘッド部材２１ｂ、これらの上下ヘッド部材２１ａ，２１ｂに挟持された吐出量設定部材２２を備える。上下ヘッド部材２１ａ，２１ｂには、それぞれ半円筒状の凹部２３が形成され、また下ヘッド部材２１ｂには開閉弁３０と凹部２３とを連通する連通孔２４が形成されている。

吐出量設定部材２２は、上面視Ｃ字状の板状部材で、その厚みを選定して用いることにより、吐出口２５の高さＨ（吐出量設定部材２２の厚み方向の寸法）が設定される。この吐出量設定部材２２により設定される吐出口２５の高さＨを特に標準高さと記載することがある。

吐出口２５の上下には、スリット２６が設けられて吐出口側に舌部２７が形成されている。この舌部２７は、後述するように吐出量調整部４０による力を受けて弾性変形して、吐出口２５の高さＨが調整できようになっている。

また、図１に示すように、開閉弁３０は、弁体３１、弁座３２、これらを収納する弁筐体３３、弁体３１を駆動する弁体駆動機構３４を備える。そして、弁体駆動機構３４が弁体３１を、図１において下動させると、閉弁して塗布ヘッド２０への塗布液の供給が停止し、上動させると開弁して塗布ヘッド２０に塗布液が供給される。

このとき、閉弁する際には、弁体３１は塗布液の流れと逆方向に動くことにより塗布液をポンプ１１側に引戻すように機能させて、塗布終了時の液切れ性を向上させる。塗布終了時の液切れ性が向上すると、塗布終了位置端部Ｅｅの端部形状をシャープにする（ダレを抑制する）ことが可能になる。

吐出量調整部４０は、図２に示すように、複数のアクチュエータ４１（４１ａ〜４１ｃ）からなり、各アクチュエータ４１は上ヘッド部材２１ａ及び下ヘッド部材２１ｂに幅方向に沿って列設されている。

無論、アクチュエータ４１の数は例示であり、適宜設定できる。また、上ヘッド部材２１ａ及び下ヘッド部材２１ｂのいずれか一方に設けることも可能である。

このアクチュエータ４１として、モータ４２、ボールねじ４３、モータ４２の軸とボールねじ４３を連結するカップリング４４、ボールねじ４３を回転自在に支持するベアリング４５、ボールねじ４３と螺合するナット４６を備える構成が例示できる。ナット４６は、舌部２７に固着されている。

そして、モータ４２を駆動すると、ボールねじ４３が回転し、これによりボールねじ４３と螺合しているナット４６が舌部２７に向かって進退することで、当該舌部２７を弾性変形させる。舌部２７は幅方向に複数列設されているので、吐出口２５の高さＨは幅方向に調整可能となる。図２においてアクチュエータ４１の駆動により、吐出口２５の高さＨを低くした際の舌部２７を点線で示している。

なお、アクチュエータ４１は、上述した構成に限定されるものではなく、圧電素子、油圧シリンダ等を用いた構成であってもよい。

次に、上述した塗布装置１００の動作を説明する。タンク１０に貯留されている塗布液は、ポンプ１１により開閉弁３０に圧送される。

この状態で、制御部５０は、位置検出器６０からの位置信号により塗布開始位置端部Ｅｔ、塗布終了位置端部Ｅｅ、パターン幅端部Ｅｓの端部形状が急峻になるように（ダレが抑制されて、より一様な膜厚分布となるように）、吐出量調整部４０、開閉弁３０を制御する。

図３は、塗布パターンＫの膜厚、開閉弁３０の開閉状態、吐出口２５の高さＨを示した図である。制御部５０は、塗布を開始する際には、開閉弁３０を駆動する前にアクチュエータ４１を駆動して、吐出口２５の高さＨを調整する（Ｇ１点）。

このとき、塗布開始位置端部Ｅｔの端部形状に注目して、この端部形状のダレを抑制する場合は、各アクチュエータ４１を同量駆動して、吐出口２５の高さＨを一様に高くする（図８（ａ）参照）。また、パターン幅端部Ｅｓの端部形状に注目して、この端部形状のダレを抑制する場合は、各アクチュエータ４１を同量駆動して、吐出口２５の高さＨを一様に低くする（図８（ｂ）参照）。

さらに、塗布開始位置端部Ｅｔ、及び、パターン幅端部Ｅｓの両方の端部形状に対してダレを抑制する場合は、各アクチュエータ４１を個別に制御（各アクチュエータ４１の駆動量を独立に変える）して塗布パターンＫを試作し、そのときの端部形状（塗布開始位置端部Ｅｔ、パターン幅端部Ｅｓ等）に基づき各アクチュエータ４１の駆動量を調整する。この結果、吐出口２５の高さＨは、中央側で高く幅端部側で低くなったり、逆に中央側で低く幅端部側で高くなったりすることもある。

このように吐出口２５の高さＨの調整が完了すると、制御部５０は開閉弁３０を開く（Ｇ２点）。開閉弁３０が開かれると、ポンプ１１により圧送された塗布液が塗布ヘッド２０に流入し、塗布が開始される。

これにより塗布開始位置端部Ｅｔ等のダレは、吐出口２５の高さＨを制御しない場合に比べ抑制できる。図３における一点鎖線Ｑ１は、吐出口２５の高さＨを制御しない場合の端部形状を示している。これに対し、吐出口２５の高さＨを制御した場合の端部形状（実線Ｑ２）は、一点鎖線Ｑ１より急峻に立ち上がっている。

その後、アクチュエータ４１を初期状態に戻して吐出口２５の高さＨを標準高さに設定し（Ｇ３点）、膜厚一定の塗布パターンＫを形成する。

そして、塗布終了位置に達すると、開閉弁３０を閉じる。開閉弁３０の弁体３１は塗布液の流れと逆方向に動くようになっているので、塗布終了位置端部Ｅｅの端部形状も急峻にすることができる。

このとき、例えば図４に示すように、塗布終了中（開閉弁３０を閉じているとき）に吐出量調整部４０を駆動して、吐出口２５の高さＨを低くするならば（Ｇ４点）、吐出口２５に残留する塗布液を押し出すことになるので、塗布終了位置端部Ｅｅの端部形状をより急峻にすることが可能になる。

以上説明したように、吐出量調整部を設け、開閉弁の開閉動作とタイミングを合わせながら吐出口の高さを幅方向によって調整するので、均一な膜厚の塗布パターンを形成することが可能になる。

２塗布装置
４被塗布物
５搬送機構
１０タンク
１１ポンプ
１３配管
２０塗布ヘッド
２１ａ上ヘッド部材
２１ｂ下ヘッド部材
２２吐出量設定部材
２３凹部
２４連通孔
２５吐出口
２６スリット
２７舌部
３０開閉弁
３１弁体
３２弁座
３３弁筐体
３４弁体駆動機構
４０吐出量調整部
４１（４１ａ〜４１ｃ）アクチュエータ

Claims

塗布液を搬送中の被塗布物に塗布する塗布装置であって、
前記塗布液を吐出する吐出口を具備する塗布ヘッドと、
前記塗布ヘッドへの前記塗布液の供給を制御する開閉弁と、
前記吐出口の口面積を調整する吐出量調整部と、
前記開閉弁の動作タイミングに応じて前記吐出口調整部の動作を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする塗布装置。
請求項１に記載の塗布装置であって、
前記吐出量調整部は、前記吐出口の高さを部分的に調整することを特徴とする塗布装置。
請求項１又は２に記載の塗布装置であって、
前記吐出量調整部は前記吐出口の幅方向に沿って列設された複数のアクチュエータを備え、
前記制御部は、前記アクチュエータを個別に制御することを特徴とする塗布装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗布装置であって、
前記制御部は、前記開閉弁の開弁に先んじて前記吐出口の高さを調整することを特徴とする塗布装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の塗布装置であって、
前記制御部は、前記開閉弁を開弁した後に、前記吐出口の高さを調整前の標準高さに戻すことを特徴とする塗布装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の塗布装置であって、
前記制御部は、前記開閉弁を閉弁する際に、前記吐出口の高さを調整前の標準高さより一時的に低くすることを特徴とする塗布装置。