JP4200243B2 - 液体塗布装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体塗布装置に関し、例えばＴＶ用の陰極線管の前面ガラスに蛍光剤層を形成する場合のように、塗布面に液体の均一な層を形成するのに利用される液体塗布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＶ用の陰極線管は、その前面ガラスの内面に蛍光剤層が塗布形成される。蛍光剤層に陰極線が照射されることで蛍光剤層が発光しＴＶ画面が構成される。
従来、ＴＶ用の陰極線管に蛍光剤層を塗布形成する方法として、その内面を上向きにして設置された前面ガラスに蛍光剤液を供給して塗布する方法が提案されている。具体的には、多数の吐出ノズルが列状に配置された横木状の塗布装置を平行移動させながら、蛍光剤を含む液体を多数の吐出ノズルから同時に吐出させることで、塗布装置の通過に伴って前面ガラスの全体に液体を塗布する。吐出ノズルからの液体の吐出量や塗布装置の走行を制御することで、前面ガラスの全体に厚みが均一な蛍光剤層を効率的に形成できるとされている。具体的には、本件出願人が先に特許出願した特願平９−３７５４８号に開示された技術などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した吐出ノズルを利用する塗布装置では、多数の吐出ノズルから吐出される液体の吐出方向や吐出量などの吐出状態にバラツキが生じ易く、塗布面に塗布された液体の厚みや量にも部分的な偏りが生じて、均一な塗布層を形成することが困難であるという問題があった。具体的には、塗布層に筋状のムラやヌケが生じ易い。
【０００４】
このような問題が生じる原因として、以下の原因が考えられる
（１）塗布装置内を通過する液体に含まれる粒子等の固形物が、塗布装置の内部で滞留して堆積することがある。この堆積した固形物が微細な吐出ノズルを通過しようとして、内部で目詰まりを起こしたり、吐出ノズルの実質的な内径を狭めたり、吐出ノズル内における液体の流れを偏らせたりしてしまう。その結果、一部の吐出ノズルからは、全く液体が吐出されなくなったり、吐出量が少なくなってしまったり、液体の吐出方向が偏ってしまったりする。
【０００５】
（２）吐出ノズルの先端の吐出口から吐出される液体は、その表面張力や濡れ性などの特性によって、吐出口の周囲の一定範囲で塗布装置外面を濡らす。塗布装置の濡れる範囲が吐出口の全周で均等であれば、吐出口から吐出される液体の流れは吐出口から真っ直ぐに延びる。しかし、前記濡れ範囲に偏りが生じると、吐出される液体流を曲げるような作用が生じる。例えば、濡れ範囲が広い方向には表面張力が強く働いて、その方向に液体流を曲げるような作用がある。
【０００６】
（３）前記した吐出口の周囲で塗布装置の外面が濡れたときに、隣接して配置される吐出口の濡れ範囲がつながってしまうことがある。この場合、個々の吐出口を中心とすると、全体の濡れ範囲は中心に対して均等ではなく偏った形になるので、前記同様に液体流が曲がる要因となる。特に、隣接する吐出口からの２本の液体流が互いに内側に曲がって液体流同士が接触してしまえば、１本の太い液体流に合流されてしまい、単独の吐出口から吐出される液体流とは、その位置および流れが全く違ったものになる。
【０００７】
（４）吐出口の周囲で塗布装置の外面を濡らした液体が、部分的に付着したままになったり固まったりしていると、当然、その後における塗布装置の外面の濡れ方に偏りが出来てしまい、前記した液体流の曲がりが生じる。
上記問題は、塗布する液体層の厚みを薄くかつ均一にするために、吐出口の径を小さくしたり吐出口の配置密度を高くするほど大きな問題となる。具体的には、前記した陰極線管の蛍光剤層作製のほか、各種の液体塗布用途において改善が要望されている。
【０００８】
本発明の課題は、前記したような吐出ノズルを用いた塗布装置において、吐出される液体流の曲がりやバラツキを低減して、塗布面の全面に均一な液体層を形成できるようにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の塗布装置は、間隔をあけて並設された多数の吐出口から液体を吐出させて塗布面に液体を塗布する液体塗布装置であって、塗布腕と液体供給路と吐出路とを備える。塗布腕は、塗布面を横断し塗布面に沿って平行移動自在に配置される。液体供給路は、塗布腕の内部を軸方向に延び前記液体が供給される。吐出路は、塗布腕の内部で、一端が液体供給路に連通し、他端が塗布腕の外面に開放されて吐出口となる。
〔基本構造〕
塗布腕、液体供給路、吐出路などの塗布装置の基本構造については、通常の塗布装置と同様の構造が採用される。塗布腕の走行機構や塗布腕への液体の供給機構などの作動機構も特に限定されない。塗布腕に設ける吐出路および吐出口の配置形状や吐出口の口径も、塗布の目的や要求性能に合わせて適宜に設定することができる。例えば、吐出口は、塗布腕の軸方向に沿って直線上を１列で設けるのが一般的であるが、千鳥状に配置したり、複数列で配置したりすることもできる。また、複数種類の液体を選択的あるいは同時に供給できるように、複数系統の液体供給機構やそれぞれの液体毎の吐出口を備えておくこともできる。
【００１０】
次ぎに、本発明の塗布装置は、吐出される液体流の曲がりやバラツキを低減し均等化する手段として、以下に説明する手段の少なくとも一つを備えている。
〔流線案内路〕
塗布腕の内部で、多数の吐出路と液体供給路との間にそれぞれ配置され、液体供給路から吐出路に向かう液体の流線に沿う形状を有する流線案内路を備え、隣接する流線案内路同士が流体供給路側で互いに接して配置される。
【００１１】
流線案内路は、塗布装置の軸方向に延びる液体供給路から、これと交差する方向に延びる吐出路へと液体が方向を変えて流れる際に、部分的な滞留が生じたり急激な方向転換や局部的な逆流などが生じたりしないで、流体力学的に無理のない滑らかな経路に沿って液体が流れるように案内する。
このような作用を果たすために、液体のスムーズな流れすなわち流線に沿う形状を備えておく。但し、流体力学的に理想的な流線形である必要はなく、本発明の目的が達成される範囲で近似的に流線に沿うとみなせる形状であればよい。
【００１２】
流線に沿わない形状としては、９０°以下の鋭角による屈曲個所や、流れの断面積が急激に変化する形状が挙げられる。また、流れの途中に局部的な突起や凹部がある形状も挙げられる。
流線案内路は、吐出路側が狭まる錐形をなすものを用いることができる。錐形には、四角錐形や六角錐形などの多角錐形、円錐形、楕円錐形などの曲線錐形、さらには、多角錐形と曲線錐形を組み合わせて構成することもできる。
【００１３】
隣接する流線案内路同士が流体供給路側で互いに接して配置されることで、流線案内路の中間に、流体の流線に沿わない形状部分が構成されることを防げる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜図１０に示す実施形態は、例えばＴＶ用陰極線管の前面ガラスに蛍光剤層などを塗布形成するための塗布装置を表す。
〔全体構造〕
図１、２に示すように、液体塗布装置１は、前面ガラスｇを保持する保持部２と、保持部２の上方に配置された塗布部３とを備えている。
【００２８】
前面ガラスｇは、たとえば縦横比が１６：９の横長のブラウン管（陰極線管）に用いられるものであり、全体が緩やかに湾曲しているとともに、外周が屈曲して皿状に凹んでいる。
保持部２は、前面ガラスｇの凹んだ内面を上向きにした状態で保持する。保持部２の底部には旋回部２０を有し、保持部２を水平面内で旋回させ、塗布部３に対する前面ガラスｇの向きを変える。
【００２９】
塗布部３は、保持部２に収容された前面ガラスｇの上方空間を横断して水平に配置された横木状の塗布腕４と、塗布腕４を支持して塗布腕４の軸と直交する方向に平行移動させる移動部５とを備える。
移動部５は、間隔をあけて平行に配置された一対のガイドレール５０、５０に、塗布腕４の両端を保持する端部材５２、５３がそれぞれ摺動可能に支持されている。端部材５２にはボールネジ軸５１が嵌挿され、ガイドレール５０と平行に配置されている。ボールネジ軸５１の端部に取り付けられたモータ５４を回転させることで、ボールネジ軸５１の回転に伴って端部材５２が摺動する。端部材５２に塗布腕４を介して一体化された反対側の端部材５３も同様にガイドレール５０に対して摺動する。その結果、塗布腕４は前面ガラスｇの上方を平行移動することができる。
【００３０】
端部材５２、５３には、液体の供給管５５および排出管５６が取り付けれており、供給管５５から供給された液体が塗布腕４に供給されるとともに、塗布に使用されなかった液体は排出管５６から回収される。
塗布腕４の側面には濡れ矯正具６を有する。
〔塗布腕〕
図３〜図７に示すように、塗布腕４は、上部材４０と左右の下部材４２、４２との３つの部材を組み合わせて構成される。塗布腕４の内部には、塗布腕４の軸方向に沿って延びる液体供給路４３を有し、液体供給路４３の両端は、前記供給管５５および排出管５６に連通している。
【００３１】
塗布腕４の下部には、軸方向に一定間隔をあけて、液体供給路４３と直交する方向に延びる多数の吐出路４５が貫通形成されている。吐出路４５の下端は塗布腕４の外面に開口して吐出口４６となる。図６や図７に明らかなように、吐出路４５の断面形状は正六角形である。
吐出路４５の上端は、流線案内路４４を介して液体供給路４３に連通している。
【００３２】
流線案内路４４は、吐出路４５側が狭くなった逆正四角錐形をなす。図４あるいは図７に明らかなように、隣接する流線案内路４４同士は、正四角錐の稜線で互いに接するように配置されている。正四角錐を構成する各錐面４４ａは、吐出路４５から上方の液体供給路４３に向かうにつれて外側に拡がる傾斜面になっている。流線案内路４４の上部で液体供給路４３と接続される部分には、図５に明らかなように、上方に向けて左右に開く傾斜面４４ｂ、４４ｂを有する。隣接して配置された正四角錐の間を傾斜面４４ｂ、４４ｂが埋める。
【００３３】
液体供給路４３の下部は、前記傾斜面４４ｂ、４４ｂに続く傾斜面４３ａになっている。液体供給路４３の上部は、塗布腕４の外形とほぼ同じ角形断面を有する。
塗布腕４の内部では、上記のような構造を有する液体供給路４３、流線案内路４４、吐出路４５を蛍光剤液などの液体が通過し、吐出口４６から吐出された液体が下方に配置された前面ガラスｇの内面に塗布される。
【００３４】
液体供給路４３から吐出路４５への液体の運動は、液体供給路４３の傾斜面４３ａ、流線案内路４４の傾斜面４４ｂ、錐面４４ａに沿って吐出路４５に至ることになる。液体の流線に沿って、各面４３ａ、４４ｂ、４４ａは常に比較的に大きな鈍角で移行していくので、液体の移動あるいは方向転換はスムーズに行われる。隣接する流線案内路４４同士の中間には水平な平坦面はなく、左右の錐面４４ａが鋭角で接しているので、液体は滞留することなく左右の流線案内路４４、４４にスムーズに分かれて流れ込む。液体供給路４３から流線案内路４４、吐出路４５に至る液体の通過経路の何れにも、液体が滞留したり逆流したりする個所が出来難い。
【００３５】
なお、断面六角形の吐出路４５および吐出口４６から吐出された液体は、開放された空間に出ると、表面張力の作用で断面積を出来るだけ小さくしようとするので、液体流の断面は円形になりながら下方に落下していく。したがって、吐出路４５の断面形は、多角形などの円形以外の形状であっても何ら問題はない。
吐出路４５の吐出口４６が開口する塗布腕４の下面には、周囲の表面よりも突出した規制面４８を有する。図４に示すように、規制面４８の突出高さｈは、規制面４８とその周囲の塗布腕４の外面との段差で表される。図６に示すように、規制面４８の平面形状は円形をなしている。規制面４８の寸法例として、相当内径ｄ^* が０．５mmの吐出口４６が６mm間隔で配置されている場合に、外径Ｄ＝３mmφ、突出高さｈ＝１mmの規制面４８を設けておくことができる。
【００３６】
塗布腕４は、上部材４０および左右の下部材４２、４２の３部材で分割構成されているので、液体供給路４３、流線案内路４４、吐出路４５の製造加工を個々の部材４０、４２、４２毎に行った後で、全体を組み立てて構成することができ、複雑な微細な形状や構造の加工形成が能率的に行える。
また、液体供給路４３、流線案内路４４および吐出路４５の形状が、複数の面を組み合わせて構成された多面体形状であることにより、製造加工が容易になる。
〔濡れ矯正具〕
図１および図３に示すように、塗布腕４の側面には濡れ矯正具６が取り付けられている。
【００３７】
濡れ矯正具６は、塗布腕４の両端近くで塗布腕４の側面に固定された取付部６０、６０を有する。左右の取付部６０で支持された旋回軸６１に旋回板６２が取り付けられている。図３に示すように、旋回板６２は左右に旋回可能である。旋回板６２は、取付部６０あるいは端部材５２、５３に備えたモータやアクチュエータなどで旋回作動される。
【００３８】
旋回板６２の下端には、軸方向に沿って等間隔にＬ字形をなす支持腕６４が並んでいる。支持腕６４のＬ字の先端は上を向いており、球形の矯正端部６６が設けられている。図８に示すように、矯正端部６６の外径Ｂは、吐出口４６の外径よりは大きく、規制面４８の外径Ｄよりは小さく設定されている。
旋回板６２が塗布腕４の側面に近づく方向に旋回すると、矯正端部６６が吐出口４６の正面に極く接近した位置に配置される。旋回板６２が塗布腕４の側面から離れる方向に旋回すれば、矯正端部６６、支持腕６４および旋回板６２は、吐出口４６および吐出口４６から出た液体流から離れた側方位置に配置される。
〔濡れ矯正作業〕
図８〜図１０は、濡れ矯正具６および規制面４８の作用を説明する。
【００３９】
図８に示すように、濡れ矯正具６の矯正端部６６を吐出口４６の正面に近接して配置した状態で、吐出口４６から液体ｆを吐出すると、吐出口４６から出た液体ｆは直ぐに矯正端部６６に当たり矯正端部６６の外形に沿って周囲に拡がる。矯正端部６６は球形であるから、周囲の全ての方向で同じように液体ｆが拡げられる。拡がった液体は、矯正端部６６から支持腕６４の一部を通過して下方に移動すると、通常の棒状あるいは筒状の直線的な流れに戻る。矯正端部６６の所で拡がった液体ｆは、吐出口４６の回りの規制面４８の表面を、規制面４８の外形を超えない一定の範囲で濡らす。液体ｆの拡がりが大きくなっても、規制面４８の外周には段差が付いているので、規制面４８の外側までを液体ｆが濡らすことはない。
【００４０】
図９に示すように、矯正端部６６を吐出口４６から離れた位置に退避させると、液体ｆの流れは、吐出口４６から真っ直ぐに下方に流れるようになる。このとき、吐出口４６が矯正端部６６で塞がれた状態から急激に開放されるので、上流の吐出路４５における液体ｆの流れも一時的に強くなり、吐出路４５の内壁などに付着した液体成分なども勢い良く洗い流される作用が期待できる。
【００４１】
矯正端部６６が取り除かれても、規制面４８の一定範囲は液体ｆで濡れた状態のままになる。図１０に示すように、規制面４８を液体ｆで濡らす範囲Ｘは、規制面４８の外形よりも少し小さい円形になる。このように全周で均等な濡れ範囲Ｘを有していれば、液体ｆの流れが偏向することは無くなり、液体ｆは鉛直下方に正確に流れていく。
【００４２】
図８に示した、濡れ矯正具６による濡れ範囲Ｘの矯正作業は、液体塗布作業の開始前等に、図１あるいは図２において、塗布腕４が前面ガラスｇの上方から離れた位置にあるときに行うのが好ましい。そして、図９に示すように、安定した垂直な液体ｆの流れが形成された段階で、塗布腕４を前面ガラスｇの上方に走行させるようにすれば、前面ガラスｇの内面への液体塗布は常に良好な状態で行われる。
【００４３】
塗布作業の途中で、液体ｆの流れに曲がりが生じたりしたときには、塗布腕４を一旦、前面ガラスｇの上方から離れた位置に退避させた状態で、前記した濡れ矯正具６による矯正作業を行えばよい。定期的に濡れ矯正作業を行うことで、液体塗布作業の品質性能を常に良好に保つことができる。
〔規制面の作用〕
前項では、濡れ矯正具６と規制面４８との両方の作用で濡れ範囲Ｘを適切にする方法を説明したが、濡れ矯正具６を用いずに規制面４８を備えているだけでも、濡れ範囲Ｘを適切に制御することができる。
【００４４】
すなわち、一定の面積を有する規制面４８が存在していれば、吐出口４６から吐出された液体ｆが吐出口４６の周囲の塗布腕４の外面を濡らそうとしても、規制面４８の外形範囲内でしか濡れることはない。液体ｆの粘性や表面張力、吐出圧力などの諸条件が変わっても、規制面４８の外形で規制される範囲以上に濡れ範囲Ｘが大きくなることがない。隣りの吐出口４６との間隔が狭くても、それぞれの吐出口４６に規制面４８が設定されていれば、隣接する濡れ範囲Ｘがつながってしまうことも起こり得ない。
【００４５】
したがって、規制面４８を設けておくだけでも、液体流の曲がりを防止する作用は発揮できる。勿論、前記したとおり、濡れ矯正具６を用いれば、さらに確実に液体流の曲がりを防止することができる。
〔螺旋状の吐出路〕
図１１〜１３に示す実施形態は、螺旋状の吐出路４５を用いる。
【００４６】
図１１に示すように、塗布腕４が上部材４０と左右の下部材４２、４２とで構成されているのは前記同様である。塗布腕４の内部には、液体供給路４３が設けられ、液体供給路４３の下端には多数の吐出路４５が配置されている。吐出路４５の下端が吐出口４６となり、吐出口４６が開口する塗布腕４の下面に円形状の規制面４８が突出していることも前記同様である。
【００４７】
但し、吐出路４５は、前記実施形態のような直線形状ではなく、ほぼ全体が螺旋状をなしている。螺旋形状は、吐出路４５の螺旋部分における内径ｄ、螺旋のピッチＰ、螺旋部分の最外周径Ｗで規定される。
液体供給路４３から螺旋状の吐出路４５に液体ｆが供給されると、液体ｆは吐出路４５の螺旋形状に沿って運動する。その後、吐出口４６から吐出された液体ｆは、全体としては直線の棒状あるいは筒状をなす流れを構成するが、液体流には旋回成分を含んでいる。液体流に旋回成分が含まれていると直進性が向上することは、流体力学上良く知られている事実である。
【００４８】
したがって、螺旋状の吐出路４５を備えていることで、吐出口４６から吐出される液体流の直進性が向上し、液体流の曲がりとそれに伴う問題を低減することができる。
〔一対の傾斜路〕
図１４〜図１６に示す実施形態は、一対の傾斜路からなる吐出路を用いる。
【００４９】
前記実施形態と同様に、塗布腕４は上部材４０、左右の下部材４２、４２で構成され、内部に液体供給路４３を有する。
一対の傾斜路４５ａ、４５ｂは、左右の下部材４２、４２の接合面を中心にして左右に分割して形成されており、何れも半円形断面を有している。したがって、傾斜路４５ａ、４５ｂは、互いに左右に食い違った形で配置されている。
【００５０】
傾斜路４５ａ、４５ｂの上端は液体供給路４３に対して互いに軸方向に離れた位置で接続されている。そして、両方の傾斜路４５ａ、４５ｂは互いに近づく方向に傾斜して塗布腕４の下方に延び、塗布腕４の下面近くで合流し、真っ直ぐ下方に延びる断面円形の鉛直路４５ｃにつながっている。鉛直路４５ｃは、塗布腕４の下面に開口して、規制面４８の中央で吐出口４６となる。
【００５１】
液体供給路４３に供給された液体ｆは、一対の傾斜路４５ａ、４５ｂを流れ、鉛直路４５ｃを経て吐出口４６から吐出される。両方の傾斜路４５ａ、４５ｂを斜め方向に流れる液体ｆは、鉛直方向および水平方向の速度成分を含んでいる。傾斜路４５ａ、４５ｂの液体流が鉛直路４５ｃで合流すると、鉛直方向の速度成分については同じ方向になるが、水平方向の速度成分については、左右に食い違った形で互いに逆方向になる。その結果、鉛直路４５ｃを流れて吐出口４６から吐出される液体ｆは、全体として棒状あるいは筒状をなして鉛直下方に流れるとともに、流れの内部には旋回成分が含まれることになる。
【００５２】
旋回成分を含む液体流が直進性に優れていることは前記したとおりであるから、吐出口４６から吐出される液体流の直進性が向上し、液体流の曲がりとそれに伴う問題を低減することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の液体塗布装置は、前記した流線案内路で構成される、吐出口から吐出される液体流の曲がりやバラツキを低減し均等化する手段を備えていることにより、塗布面の全面に均一な液体層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を表す塗布装置の斜視図
【図２】前図の断面図
【図３】塗布腕の拡大断面図
【図４】前図と直交する方向の断面図
【図５】前図のＩ−Ｉ線断面図
【図６】底面図
【図７】図４のII−II線断面図
【図８】濡れ矯正具の使用中を表す断面図
【図９】濡れ矯正具の使用後を表す断面図
【図１０】前図の下方から見た一部断面図
【図１１】別の実施形態を表す塗布腕の側面図
【図１２】正面図
【図１３】底面図
【図１４】別の実施形態を表す塗布腕の断面図
【図１５】前図と直交する方向の断面図
【図１６】図１４のIII −III 線断面図
【符号の説明】
１ 塗布装置
２ 保持部
３ 塗布部
４ 塗布腕
４３ 液体供給路
４４ 流線案内路
４５ 吐出路
４６ 吐出口
４８ 規制面
５０ ガイドレール
５１ ボールネジ軸
５２、５３ 端部材
６ 濡れ矯正具
６６ 矯正端部

Claims (1)

1. 被塗布物の被塗布面に沿って平行移動自在に配置された塗布腕と、
   前記塗布腕を支持して前記塗布腕の長軸方向と直交する方向に移動させる移動部とで構成され、
   前記塗布腕は、前記塗布腕の長軸方向に沿って配置される液体供給路、複数の流線案内路、前記塗布腕の外面に開放されて吐出口となる複数の吐出路が前記塗布腕の内部で連なった構成であり、
   前記流線案内路は、２つの傾斜面で構成され、
   隣接する前記流線案内路同士が前記流体供給路側で互いに接して配置されている
   液体塗布装置。

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