JP3811740B2

JP3811740B2 - 塗工装置

Info

Publication number: JP3811740B2
Application number: JP2001187288A
Authority: JP
Inventors: 紀雄森井; 和人上田
Original assignee: 株式会社ヒラノテクシード
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: JP2003001171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材に塗工液を塗工する塗工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、液晶表示装置等が広く普及するようになり、この液晶表示装置のガラス板や、そのガラス基板に貼られる保護板に塗工液を塗工する必要が出てきた。
【０００３】
このようなガラス基板等の基材に塗工液を塗工する方法として、毛細管現象を利用した塗工装置が提案されている（特開平８−２２４５２８号、特開平６−３４３９０８号）。
【０００４】
この塗工装置は、塗工液によって満たされた液槽の内部に毛管状隙間を備えたノズルを沈めておき、塗工する際にはこのノズルを上昇させて基材の下面近傍に位置させ、毛管状隙間から塗工液を接液して、基材の下面に塗工液を塗工するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の塗工装置であると、毛細管現象を利用しているため、基材に塗工液を薄く塗ることができるという効果がある。
【０００６】
しかしながら、この塗工装置においては、液槽を塗工液によって満たし、この内部にノズルを沈めておく必要があるため、塗工が終わった後、この液槽に満たされた塗工液は捨てる必要があった。しかし、液晶表示装置に用いられる塗工液は非常に高価であり、この塗工液を少しでも有効利用する必要がある。
【０００７】
また、ノズルを液槽の内部に沈めておくため、ノズルを液槽から突出させた状態では、ノズルの周辺に付いた塗工液が固まり、この部分の掃除が必要になるとともに、ノズルを液槽に沈めた際にこの固まった塗工液が不純物となるという問題点もあった。
【０００８】
また、毛管状隙間から基材に対し塗工液を接液、及び、離液する場合に、毛細管現象を利用しているため、この接液、及び、離液に時間がかかるという問題点もあった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、毛細管現象を利用して塗工液を基材に薄く塗工ができるとともに、ノズルを沈めるための液槽をなくし、かつ、接液と離液を早く行うことができる塗工装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、毛管状隙間を備え、その上端部が塗工液の吐出口となった左右方向に延びる塗工ノズルと、塗工液を貯留すると共に、前記塗工ノズルに連通されて塗工液を前記塗工ノズルに供給可能な塗工タンクと、塗工対象である基材に前記塗工ノズルを近接させた状態で、前記吐出口に沿って当該基材の下面を相対的に前後方向に移動させる移動手段と、前記塗工タンクを前記塗工ノズルに対して相対的に上下動させる塗工タンク上下動手段と、前記塗工タンク内の液面高さを非接触で検出する液面検出手段と、前記液面検出手段によって検出した液面高さに基づいて、前記塗工タンクの高さを前記塗工タンク上下動手段を用いて制御する液面制御手段と、を備え、前記移動手段により前記基材と前記塗工ノズルとを相対的に移動させながら、前記塗工液供給手段より前記塗工ノズルに供給されている塗工液を、前記塗工ノズルの吐出口から前記基材の下面へ毛細管現象により塗工し、この塗工時に、前記液面制御手段は、目的の塗工厚さになるように、前記液面検出手段によって検出した液面高さに基づいて、前記塗工タンクの高さを前記塗工タンク上下動手段を用いて制御し、前記液面制御手段は、前記基材が塗工開始位置に位置し、かつ、前記塗工ノズルを前記基材に近接させた状態で、前記液面高さを接液高さ設定値へ相対的に上昇させて塗工液を前記塗工ノズルに供給して、前記基材の下面への接液を促進することを特徴とする塗工装置である。
【００１１】
請求項２の発明は、前記塗工タンクは、大気開放された状態で塗工液を貯留することを特徴とする請求項１記載の塗工装置である。
【００１２】
請求項３の発明は、前記目的の塗工厚さが、０．０１μｍから５μｍであることを特徴とする請求項１記載の塗工装置である。
【００１３】
請求項４の発明は、前記液面制御手段は、前記基材の下面に塗工液を塗工している間、前記液面高さを塗工高さ設定値に維持することを特徴とする請求項１記載の塗工装置である。
【００１４】
請求項５の発明は、前記液面制御手段は、前記基材が塗工終了位置に位置したとき、前記液面高さを離液高さ設定値へ相対的に下降させて、前記基材の下面へ接液している塗工液を吸引して離液を促進することを特徴とする請求項１記載の塗工装置である。
【００１５】
請求項６の発明は、前記塗工タンクより減少した塗工液量分を補充する塗工液補充手段を備え、前記塗工タンクが常時同じ塗工液量で充満されることを特徴とする請求項２から５記載の塗工装置である。
【００１６】
請求項７の発明は、前記基材は、長尺状の基材であり、前記基材を前後方向に搬送するバックアップロールを前記塗工ノズルの上方に配したことを特徴とする請求項１から６記載の塗工装置である。
【００１７】
請求項８の発明は、前記基材は、板状の基材であり、前記板状の基材を、下面に吸着して前後方向に搬送するサクションテーブルを前記塗工ノズルの上方に配したことを特徴とする請求項１から６記載の塗工装置である。
【００１８】
請求項１の塗工装置であると、移動手段により基材と塗工ノズルとを相対的に移動させながら、大気開放された状熊で塗工液を貯留している塗工液供給手段から塗工ノズルに塗工液を供給し、塗工ノズルの吐出口から基材の下面へ毛細管現象により塗工する。
【００１９】
また、塗工タンク内の液面高さを非接触で液面検出手段で検出しながら、塗工タンク上下動手段が塗工タンクを塗工ノズルに対して相対的に上下動させることによって、基材の下面へ毛細管現象により塗工する。
【００２０】
さらに、液面制御手段は、基材が塗工開始位置に位置し、かつ、塗工ノズルを基材に近接させた状態で、液面高さを接液高さ設定値へ相対的に上昇させて微量の塗工液を塗工ノズルに供給して、基材の下面への接液を促進する。
【００２１】
請求項４において、液面制御手段は、基材の下面に塗工液を塗工している間は、液面高さを塗工高さ設定値に維持する。
【００２２】
請求項５において、液面制御手段は、基材が塗工終了位置に位置したとき、液面高さを離液高さ設定値へ相対的に下降させて、基材の下面へ接液している塗工液を吸引して離液を促進する。
【００２３】
請求項６において、塗工液補充手段によって塗工タンク内に常に同じ量の塗工液が充満される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例の塗工装置１０について図１及び図２に基づいて説明する。
【００２５】
本実施例の塗工装置１０は、板材の基材Ｗに塗工液を塗工するものである。例えば、液晶表示装置の液晶セルに用いられるガラス板に反射防止層や保護膜を形成するためであり、その塗工厚さは０．０１μｍから５μｍである。なお、これは例示であり、液晶セルのガラス板に限らず、板状の基材であれば塗工可能であり、また、塗工液の種類も限定されない。
【００２６】
（塗工装置の構成）
図１は、塗工装置１０の構成図である。
【００２７】
ガラス板等の板状である基材Ｗは、下面に吸引口を有したサクションテーブルに吸引された状態で支持されたものであり、このサクションテーブル１２は、モータ１３によって前後方向（図１においては、右側から左側）に移動可能となっている。
【００２８】
サクションテーブル１２の下方には、基材Ｗの下面に塗工液を塗工するための塗工ノズル１４が配されている。この塗工ノズル１４は、上部がくちばし状に尖った形状をなし、左右方向に沿って毛管状隙間１６が設けられ、この毛管状隙間１６の上端部が塗工液の吐出口１８となっている。また、毛管状隙間１６の下端部には、供給された塗工液を左右方向に均等に配分する空間である液溜め部１９が設けられている。
【００２９】
塗工ノズル１４は、その下方に配されたエアシリンダまたはモータよりなる上下動装置２０によって上下動可能となっている（図１における点線の状態から実線の状態）。
【００３０】
塗工ノズル１４の外部には、塗工液を供給するための塗工タンク２２が設けられている。すなわち、塗工ノズル１４の壁に固定された支持部２４には垂直方向にネジ棒２６が回転自在に配され、このネジ棒２６にラック２８が設けられている。このラック２８に前記した塗工タンク２２が取り付けられている。ネジ棒２６は減速機付きのモータ３０によって回動自在であり、モータ３０を回動させるとネジ棒２６は回転し、それと共にラック２８、すなわち、塗工タンク２２が塗工ノズル１４に対し上下動する。また、支持部２４は塗工ノズル１４に固定されているため、塗工ノズル１４が上下動装置２０によって上下動するとそれと共に塗工タンク２２も上下動する。
【００３１】
塗工タンク２２は、塗工液が貯留されており、その上部が開口し、大気に開放された状態となっている。
【００３２】
塗工タンク２２の底面から、塗工ノズル１４の側面に向かって塗工液を供給するための供給パイプ３４が設けられている。この供給パイプ３４から供給された塗工液は液溜め部１９に至る。
【００３３】
支持部２４の上部から非接触式（例えば、光学式）の液面センサ３２が突出している。この液面センサ３２は、塗工タンク２２に溜まっている塗工液の液面高さを検出する。
【００３４】
塗工タンク２２に塗工液を供給するための補充タンク３６が設けられている。この補充タンク３６から塗工タンク２２の上部に向かって補充パイプ３８が延びている。補充パイプ３８には、不図示のフィルターと電磁弁３９が設けられている。また、補充タンク３６は密閉式であり、コンプレッサなどの圧送装置４０から送られてくるイナートガス（例えば、不活性ガス、窒素ガス（Ｎ_２））により塗工液を補充パイプ３８へ供給する。そして、電磁弁３９を操作することにより、一定量の塗工液を塗工タンク２２に供給する。ここで、不活性ガスを送るのは防爆のためであるが、防爆を目的としない場合は、空気などのその他の気体でもよい。
【００３５】
この塗工装置１０を制御するためにマイクロコンピュータよりなる制御部４２が設けられている。この制御部４２には、サクションテーブル１２の移動を行うモータ１３、上下動装置２０、塗工タンク２２を上下動させるモータ３０、液面センサ３２、電磁弁３９，圧送装置４０が接続されている。
【００３６】
制御部４２は、液面センサ３２によって塗工液の液面高さを検出して、その検出したデータに基づいてモータ３０を駆動させて塗工タンク２２を上下動させ、そして、塗工タンク２２内の液面高さを下記で説明する所定の設定値になるようにフィードバック制御する。
【００３７】
また、塗工によって塗工液が少なくなり、液面センサ３２によって検出した液面高さが基準値より低くなった場合には、制御部４２は、圧送装置４０を作動させてイナートガスによって圧力をかけ、補充タンク３６から補充パイプ３８を介して塗工液を送り、電磁弁３９を操作することにより所定量補充して、常に塗工タンク２２内部には、基準値以上の塗工液を貯留させる。これによって、従来のように廃棄される塗工液を最小限にすることができる。
【００３８】
（塗工方法）
上記構成の塗工装置１０を用いて、基材Ｗの下面に塗工液を塗工する第１の塗工方法について図２（１）から（４）に基づいて順番に説明していく。
【００３９】
（１）第１工程（図２（１）参照）
初期状態では、サクションテーブル１２に基材Ｗが吸引され、塗工ノズル１４はその下方に待機した状態となっている。
【００４０】
（２）第２工程（図２（２）参照）
サクションテーブル１２をモータ１３によって移動させ、基材Ｗを塗工開始位置に停止させる。
【００４１】
また、塗工ノズル１４を上下動装置２０によって上昇させ、吐出口１８を塗工開始位置における基材Ｗの下面の近傍に停止させる。
【００４２】
この場合に、塗工ノズル１４と共に塗工タンク２２も上昇してくるが、その上昇分だけでなくモータ３０を用いて塗工タンク２２に収納されている塗工液の液面高さを、塗工ノズル１４の毛管状隙間１６における上端部の位置（すなわち、吐出口）の位置になるように設定する。この設定には、図１に示すように、毛管状隙間１６の液高さが、ｈ１だけ塗工タンク２２に収納された液高さよりも高くなることを考慮する。このｈ１の高低差がある理由は、毛管状隙間１６では毛細管現象によって塗工ノズル１４の上端まで塗工液が上昇するからである。以下、この塗工タンク２２内の液面高さを待機高さ設定値という。
【００４３】
（３）第３工程（図２（３）参照）
液面センサ３２で検知しながら塗工タンク２２をモータ３０によって塗工ノズル１４に対して上昇させ、塗工タンク２２内の液面高さを待機高さ設定値よりも上昇させて、吐出口１８から塗工液が基材Ｗの下面に接液させる。以下、この塗工タンク２２内の液面高さを接液高さ設定値という。
【００４４】
これによって、接液を早く確実に行うことができる。
【００４５】
なお、より確実に接液をさせるために、上下動装置２０によって、塗工ノズル１４の高さをやや上昇させてもよい。
【００４６】
（４）第４工程（図２（４）参照）
塗工液が基材Ｗの下面に接液した状態のままで塗工タンク２２の高さをモータ３０によって微調整して、目的の塗工厚さになるように塗工タンク２２内の液面高さを設定する（以下、この高さを塗工高さ設定値という）。そして、この塗工高さ設定値を液面センサ３２で検知しながらフィードバック制御により維持しつつ、基材Ｗの下面に塗工液を塗工しながら、サクションテーブル１２をモータ１３によって塗工開始位置から塗工終了位置へ移動させる。
【００４７】
これによって、基材Ｗの下面に塗工液が塗工される。
【００４８】
（５）第５工程（図２（２）参照）
基材Ｗの塗工終了位置まで塗工が終了すると、液面センサ３２で検知しながら塗工タンク２２の高さをモータ３０によって下降させ、塗工タンク２２内の液面高さを離液高さ設定値まで下げて、吐出口１８から塗工液を吸引するようにして、基材Ｗの下面から塗工液を離液させる。この離液高さ設定値は、接液高さ設定値と塗工高さ設定値より低い値であり、待機高さ設定値と同じ高さでもよい。
【００４９】
これによって、目的の位置で、塗工を終了することができ、膜厚の不安定領域の幅を狭くすることができる。
【００５０】
なお、この場合に更に離液を促進するために、塗工ノズル１４を少しだけ下げてもよい。
【００５１】
上記のようにして、塗工タンク２２内の液面高さを制御することによって、塗り始めと塗り終わりにおける膜厚の不安定な領域を狭くし、確実に塗工を行うことができる。
【００５２】
（第２の実施例）
第２の実施例の塗工装置１０について、図３に基づいて説明する。
【００５３】
本実施例と第１の実施例の異なる点は、塗工する基材Ｗの形状にある。すなわち、第１の実施例では板状の基材Ｗを用いたが、本実施例では、フィルム等の長尺状の基材Ｗに塗工を行う。
【００５４】
そのために、塗工ノズル１４の上方にはバックアップロール５０を配し、この下方に長尺状の基材を掛け渡すものである。
【００５５】
塗工方法については、第１の実施例と同様である。
【００５６】
【発明の効果】
以上により本発明であると、塗工ノズルだけで毛細管現象を利用して基材の下面に塗工液を塗工することができるので、塗工液を無駄に使用することなく、塗工ノズルが汚れたりすることがない。更に、早くかつ確実に必要な塗工厚を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す塗工装置の説明図である。
【図２】（１）から（４）は、塗工装置の塗工工程を示す図面である。
【図３】第２の実施例の塗工装置の説明図である。
【符号の説明】
１０塗工装置
１２サクションテーブル
１４塗工ノズル
１６毛管状隙間
１８吐出口
２２塗工タンク
３２液面センサ
３４供給パイプ

Claims

毛管状隙間を備え、その上端部が塗工液の吐出口となった左右方向に延びる塗工ノズルと、
塗工液を貯留すると共に、前記塗工ノズルに連通されて塗工液を前記塗工ノズルに供給可能な塗工タンクと、
塗工対象である基材に前記塗工ノズルを近接させた状態で、前記吐出口に沿って当該基材の被塗工面を相対的に前後方向に移動させる移動手段と、
前記塗工タンクを前記塗工ノズルに対して相対的に上下動させる塗工タンク上下動手段と、
前記塗工タンク内の液面高さを非接触で検出する液面検出手段と、
前記液面検出手段によって検出した液面高さに基づいて、前記塗工タンクの高さを前記塗工タンク上下動手段を用いて制御する液面制御手段と、
を備え、
前記移動手段により前記基材と前記塗工ノズルとを相対的に移動させながら、前記塗工液供給手段より前記塗工ノズルに供給されている塗工液を、前記塗工ノズルの吐出口から前記基材の下面へ毛細管現象により塗工し、この塗工時に、前記液面制御手段は、目的の塗工厚さになるように、前記液面検出手段によって検出した液面高さに基づいて、前記塗工タンクの高さを前記塗工タンク上下動手段を用いて制御し、
前記液面制御手段は、
前記基材が塗工開始位置に位置し、かつ、前記塗工ノズルを前記基材に近接させた状態で、前記液面高さを接液高さ設定値へ相対的に上昇させて塗工液を前記塗工ノズルに供給して、前記基材の下面への接液を促進する
ことを特徴とする塗工装置。
前記塗工タンクは、大気開放された状態で塗工液を貯留する
ことを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記目的の塗工厚さが、０．０１μｍから５μｍである
ことを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記液面制御手段は、
前記基材の下面に塗工液を塗工している間、前記液面高さを塗工高さ設定値に維持する
ことを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記液面制御手段は、
前記基材が塗工終了位置に位置したとき、前記液面高さを離液高さ設定値へ相対的に下降させて、前記基材の下面へ接液している塗工液を吸引して離液を促進する
ことを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記塗工タンクより減少した塗工液量分を補充する塗工液補充手段を備え、
前記塗工タンクが常時同じ塗工液量で充満される
ことを特徴とする請求項２から５記載の塗工装置。
前記基材は、長尺状の基材であり、
前記基材を前後方向に搬送するバックアップロールを前記塗工ノズルの上方に配した
ことを特徴とする請求項１から６記載の塗工装置。
前記基材は、板状の基材であり、
前記板状の基材を、下面に吸着して前後方向に搬送するサクションテーブルを前記塗工ノズルの上方に配した
ことを特徴とする請求項１から６記載の塗工装置。