JP4736460B2 - 塗工装置及び塗工装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗工装置、特にダイヘッド(die-head)により塗布を行なうダイコーター(die-coater)配管(塗工液配管)の内部を洗浄することが可能な塗工装置(coating machine)及び塗工装置の洗浄方法に関する。

従来、塗工装置を用いて塗工する場合には、グラビアコート(gravure coat)，ロールコート(roll coar)，スライドコート(slide coat)，カーテンコート(curtain coat)，エクストルージョンコート(extrusion coat)等の色々な方式が用途に応じて用いられている。中でも、品質の高い安定した塗工を高速で行なう際には、エクストルージョンコートあるいはカーテンコートまたはスライドコート等が採用され、スリットノズル(slit nozzle)を有するダイヘッドが使用されている。

スリットノズルを有するダイヘッドとしては、塗工量の幅方向の均一化を図るため、スリットの開口厚み（ギャップ）を狭く設定し、しかもマニホールド(manifold)は比較的大きな容積を確保するのが一般的である。

しかし、上記ダイヘッドは、微小な開口部とその直前の大容積の液貯留部とを有する構造ゆえ、内部の液置換性が悪い。そのうえ、上記ダイヘッドは、多量の液体を一時に流すことが困難であり、塗工液の切り替え発生時など洗浄が必要となった際に洗浄性が極めて悪いという問題を抱えている。

従って、上述のようなダイヘッドの洗浄を実際に行なう状況においては、多量の溶剤等を長い時間をかけて通液させている。あるいは、より確実な効果を期するため、ダイヘッドを分解して清掃するといった対応がとられている。したがって、いずれの場合も、時間的にも作業量的にも過大な負荷となっている。

上記の問題に対し、ダイヘッド内部を短時間で効率よく洗浄する、スリットノズルを持つ塗布ヘッドの洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、ダイヘッドのスリットノズル先端に残留した固形化しつつある塗工液を、作業能率の低下を招くことなく完全に除去することのできる、スリットノズルの洗浄方法及び洗浄機構も知られている（例えば、特許文献２参照。）。

一方で、ダイヘッドに塗工液を供給するため該ダイヘッドに接続される配管部分においては、ダイヘッドのスリットノズル先端から塗工液を均一かつ安定して吐出させる目的から、塗工液用フィルターや塗工液供給ポンプ（定流量ポンプ）等が取り付けられるのが一般的である。

従って配管部分も、内面が複雑な形状をなしているか、あるいは大容積の液貯留構造となっている箇所を有する結果となり、洗浄性が極めて悪い。そのため、これ（配管部分）も、実際に洗浄を行なう状況においては、多量の溶剤等を長い時間をかけて通液させている。あるいは、より確実な効果を期するため、ポンプ等においては分解して清掃し、配管においては場合により新しいものに交換するといった対応がとられている。したがって、いずれの場合も、ダイヘッド内部の洗浄と同様に過大な負荷となっている。

上記の問題に対しては、圧縮気体あるいはピグ(pig)を用いることにより、洗浄時の塗料ロス(loss)を低減するとともに少量の洗浄溶剤を用いて短時間で効率よく洗浄できる、ダイコータ(die-coater)塗料洗浄装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平７-１３２２６７号公報 特開２００３-１０７６７号公報 特開平９−８５１５３号公報

ダイコーター方式の塗工装置のこのような洗浄性の悪さに対し、特許文献１に記載されている技術では、ダイヘッド内部に溶剤を導入するとともに、配管のダイヘッド接続部付近から不活性ガス(inert gas)を吹き込むことにより溶剤を「気泡流」化させ、ダイヘッドのマニホールド内壁およびスリットノズルを効率的に洗浄しようとしている。

しかしこの方法では、より少量の塗工液を精密に塗布することが求められる分野、例えば液晶表示装置用カラーフィルター(color filter)の製造などにおいて使用されるスリットギャップ０．１ｍｍ前後のダイヘッドに対しては充分な効果を得ることができない。また、配管部分に対してこの方法を適用することはできない。

なぜなら、特許文献１に記載されている実施例によると、スリットギャップ(slit gap)０．５ｍｍのダイヘッドに対して３．０ｌ／ｍｉｎの洗浄液を流しながら１．０ｌ／ｍｉｎの窒素を吹き込んでいる。実際、この程度の流量を確保できないと液体内に気泡が分散した乱流である「気泡流」にならない。通常３０〜３００ｍｌ／ｍｉｎ程度の吐出量で使用される上記スリットギャップ０．１ｍｍ前後のダイヘッドにおいてこのような大流量を得ることは極めて困難で、結果、洗浄液は気液の２層に分離してしまって所期の洗浄状態を維持できないからである。

また、配管部分においても、狭くかつ長い管内を通過するうちに気泡流は分散状態を失
なって２層に分離してしまうため、同じく所期の洗浄状態を維持できない。

特許文献２では、ダイヘッドのスリットノズル先端に対し、仰角を設けて置かれたノズルから洗浄液を、伏角を設けて置かれたノズルからエアー(air)を噴射して洗浄を行なう方法および機構が示されている。しかし、これはノズル外側を対象とするものであり、内面の洗浄については想定されていない。

また、特許文献３には、圧縮気体を、配管内に直接導入する、あるいはピグを挿入したのちに圧縮気体によって、これ（圧縮気体）を移動させることで、配管内に残る塗料を除き、続く洗浄を容易にする装置について記載されている。

さらに同公報には、塗料押し出し後の配管に、圧縮気体と洗浄用溶剤をミックス(mix)した気体混合洗浄剤を供給することで、洗浄用溶剤のみを圧送する場合に比べて洗浄効果を低下させることなく、少量の洗浄用溶剤で配管洗浄を可能とする装置についても述べられている。

しかし、これらいずれの装置をもってしても、塗工液供給ポンプ等が接続された配管部分ならびにダイヘッドの全てに対しては、適用することができないか、あるいは適用できても充分な効果をあげることができない。

なぜなら、圧縮気体を配管内に直接導入した場合、気体導入後も配管内に残留する塗料（塗工液）が乾燥して異物となる恐れがあるからである。また、ピグを挿入して移動させる場合、金属粉の塗膜への混入を嫌う分野等でしばしば使用される樹脂配管を損傷する恐れがあるからである。

より少量の塗工液を精密に塗布することが求められる分野において、塗工液の乾燥異物発生は、即ち塗膜不良発生を意味するものである。また、配管が損傷すると塗工液をより落としにくくなる原因にもなる。さらにピグには、ポンプ等の内面形状が複雑な箇所やスリットノズル等の狭小箇所で詰まる問題がある。

他方、気体混合洗浄剤を供給する場合でも、装置に気体と溶剤の混合を制御する機構を特段に設けない限り、ポンプやダイヘッド部の洗浄は不完全となる。実際、特許文献３には、ポンプについて容易に分離・分解清掃が行なわれるよう配管継手により接続すべき旨の記述がある。

本発明は、上記した塗工装置の洗浄における従来の問題点を解決すべくなされたものであって、複雑な配管経路を有するダイコーターで、特により少量の塗工液を精密に塗工することが求められるものに対し、非分解のまま短時間で内部を良好に洗浄する洗浄手段を備えた塗工装置及び塗工装置の洗浄方法を提供する。

請求項１にかかる本願発明は、ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とからなる塗工装置において、上記塗工液配管に洗浄手段が接続され、前記洗浄手段が、溶剤を収容する溶剤容器と、この溶剤容器に接続されている溶剤配管と、混合用気体を収容する混合用気体貯蔵容器と、この混合用気体貯蔵容器に接続されている混合用気体配管と、前記溶剤配管の終端と前記混合用気体配管の終端とを接続する混合用弁と、この混合用弁から延びる洗浄流体送出配管と、前記溶剤の流量、前記混合用気体の流量、及びこれらの混合比率を調整する調整機構と、を具備し、前記溶剤の使用量を測定する溶剤使用量測定機構を設け、前記混合用気体の使用量を測定する気体使用量測定機構を設け、前記溶剤および前記混合用気体の使用量に応じて前記混合用弁の開閉を制御する制御手段を具備することを特徴とする塗工装置を提供する。このようにすることにより、上記塗工液配管途中から、気体と溶剤を交互に送り出した洗浄流体を任意の気液比率に保ちながら、該洗浄流体を該塗工液配管に送り出すことが可能となり、ダイコーター配管およびダイヘッド内部を高い効果で清浄化することが可能な洗浄を行える塗工装置を提供することができる。

さらに、上記混合用弁で混ぜ合わされた洗浄流体を任意の気液比率に保ちながら送り出すことが可能となり、ダイコーター配管およびダイヘッド内部を高い効果で清浄化することが可能な塗工装置を提供することができる。

さらに、溶剤あるいは気体、またはその混合物である上記洗浄流体の導入・非導入を、溶剤・気体の使用量に応じて細かく制御することを通じ、上記ダイコーターにおける液置換性が悪く洗浄が困難な部位に対して、乾燥を伴なわずに塗工液を気体で置換し、次いで内部の液面を上下させ気液界面の通過で発生する気液分配平衡を利用することが可能となる。そのため、該部位を高い効果で清浄化することが可能な塗工装置を提供することができる。

請求項２にかかる本願発明は、請求項１記載の塗工装置において、洗浄手段が、塗工液貯蔵容器から取り外した塗工液配管の端部を連結できる機構を有する配管に接続されていることを特徴とする塗工装置を提供する。このようにすることにより、上記塗工液配管端部を洗浄手段に連結して、請求項１と同様の洗浄を行なえる塗工装置を提供することができる。

請求項３にかかる本願発明は、ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とを具備する塗工装置において、前記塗工液配管に、気体と溶剤を交互に送り出し、気体と溶剤の界面の通過で前記塗工液配管を洗浄する洗浄手段が接続され、前記洗浄手段が２種以上の溶剤を用い、塗工液と相溶性の高い溶剤から低い溶剤を順次流す手段を有することを特徴とする塗工装置を提供するものである。このようにすることにより、ソルベントショック(solvent shock)を抑制することができる。

請求項４にかかる本願発明は、ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とを具備する塗工装置を洗浄する塗工装置の洗浄方法であって、前記塗工液配管に、気体と溶剤とを交互に送出することにより、前記塗工液配管内にこれらを流通させ、気体と溶剤との界面により該塗工液配管を洗浄し、前記気体と前記溶剤とを交互に送出する際に、２種以上の溶剤を用い、塗工液と相溶性の高い溶剤から低い溶剤を順次流す塗工装置の洗浄方法を提供する。このようにすることにより、ダイコーター配管およびダイヘッド内部を高い効果で清浄化することができる。

さらに、このようにすることによりソルベントショックを抑制することができる。

本発明により、複雑な配管経路を有するダイコーターで、特により少量の塗工液を精密に塗工することが求められるものに対し、非分解のまま短時間で内部を良好に洗浄することが可能な塗工装置及び塗工装置の洗浄方法を提供することが可能になった。

本発明の第１の実施形態を図１を参照して説明する。本実施形態の塗工装置１００は、塗工液貯蔵容器１９から付属装置（例えば、塗工液供給ポンプ２０等）を通じてダイヘッド３へと接続されている配管（塗工液配管）２１の途中から、洗浄手段としての洗浄装置（例えば、洗浄流体送出手段としての洗浄流体送出装置）１０１によって気体と液体が交互に送り出されてなる洗浄流体を送り出すことにより、上記塗工液配管２１内部を高い効果で洗浄する機能を持つものである。

図１は、洗浄流体を導入するための配管（洗浄流体供給配管）１１が弁（導入弁）１２を介して塗工液配管２１と接続された塗工装置１００の一例を示している。なお、図１中符号２３は塗工液用フィルター、符号２４は塗工液導入弁、符号２５は空気抜き弁（air vent valve）、符号２６は塗工液受け、符号２７は廃液槽、符号１１０は塗工ユニット部（ダイコーター）を示している。導入弁１２、塗工液導入弁２４、及び空気抜き弁２５は、制御手段としての制御部（図示せず）によって、夫々その開閉が制御されている。

前記導入弁１２より、ダイヘッド３側は塗工時と同方向の流れで、塗工液供給側は塗工時と逆方向の流れで洗浄流体が送り出される。なお、塗工液供給側を洗浄している間は、塗工液貯蔵容器１９を廃液回収機構としての廃液回収容器（図示せず）に付け替えておく。

なお、このような廃液回収機構の他、他の機構を本発明は含むものであっても良い。例えば、搬送機構や塗工厚調整機構などである。

また、上記洗浄流体の導入箇所は、図１に二点鎖線で示すように、ポンプ２０と塗工液用フィルター２３との間や、塗工液用フィルター２３と塗工液配管２１の端部（塗工液配管２１のうちの塗工液貯蔵容器１９に挿入される端部）との間等に設けてもよい。

さらに、上記洗浄流体の導入箇所は、塗工液配管途中に限定されるものではなく端部でもよい。この場合は、洗浄流体を導入するための配管１１に連結機構を用意しておき、洗浄時には、塗工液貯蔵容器１９から塗工液配管２１を取り外して上記連結機構につなげることとなる。

以下、本発明の第２の実施形態を図２を参照して説明する。図２は、洗浄流体の導入箇所を塗工液配管２１端部からとした場合の、洗浄流体を導入するための配管１１が連結機構を介して接続された塗工装置（ダイコーター）１００の一例を示している。図２中符号２２は連結機構としての易接続継手（one-touch coupler）を示している。なお、他の構成は第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して重複する説明を省略する。

上記第１及び第２の実施形態の塗工装置１００のように、洗浄流体は、塗工液配管２１途中あるいは端部から導入されるが、その際、洗浄流体の気液混合比率および送り出し流量を、目的である洗浄が最も効果を発揮できる値に保たれるように設定することが肝要である。これがなされなければ、溶剤使用量の多少の低減は可能でも溶剤のみを流す方法に比べた洗浄程度の改善はあまり期待できない。

なお、最適な気液混合比率は、配管長，配管径，途中に設置してある機器・器具，充填されている塗工液および使用洗浄溶剤の粘度等によっても異なってくるが、加圧状態において、概ね気体：溶剤の体積比率は１：２〜３：１程度が好ましい。

また最適な流量も同様に各種条件により異なってくるが、概ね塗工時の吐出量の１〜３倍、上記スリットギャップ０．１ｍｍ前後のダイヘッド使用時で３０ｍｌ／ｍｉｎ〜９００ｍｌ／ｍｉｎ程度が好ましい。

ここで強調しておきたいのは、この洗浄流体が、溶剤の中に微小な気泡が分散された系にあるわけではない、という点である。配管１１の中にそのような状態の混合溶剤を吹き込んでも長い管内を通過するうちに２層に分離してしまい、またそもそも気液分散状態の溶剤を配管に流しても洗浄性は大きく改善されない。

本発明において「気体と溶剤を交互に送り出し、気体と溶剤の界面の通過で洗浄する」とは、気体と溶剤が短い周期で規則的に送り出される態様を指すものであって、例えば、配管１１，２１内においては気体と溶剤がそれぞれ約３ｍｌ〜２０ｍｌごとに通過する状況となるのが好ましい。これにより、配管１１，２１内壁を気体と溶剤の界面が通過する際に発生する気液分配平衡を利用して、配管２１の壁面から液相に塗工液を溶出させて清浄化する。

実際の塗工装置における洗浄手段としては、気体と溶剤が短い周期で送り出されるよう、気液混合比率および送り出し流量が最適な値に保たれる機構が備えられていればよい。例えば、気体と溶剤の送り出し圧力が一定の比に保たれるようにすること、気体・溶剤の流路断面積を絞ってそれぞれの送出量を制限すること等が考えられるが、これらに限定されない。

しかし、洗浄しようとする塗工液配管の構成や洗浄時点で残っている塗工液、および使用する洗浄溶剤の粘度等によって、最適な気体と溶剤の送り出し量や混合比率は異なってくるため、これらを任意に設定できると便利である。

上記のような事情に対応し、塗工装置１００としては、溶剤と混合用気体の流量および混合比率を調整する機能を有する構成とすることも可能である。

以下、本発明の第３の実施形態を図３を参照して説明する。図３は、溶剤と混合用気体の流量および混合比率を調整する機能を有する洗浄手段１０１を備える塗工装置１００の一例を示す概略図である。本実施形態では、洗浄手段１０１は、洗浄機溶剤供給部１及び洗浄機混合用気体供給部２を有して構成されている。

洗浄手段１０１は、溶剤を収容する溶剤容器４と、この溶剤容器４に接続されている溶剤配管５と、混合用気体を収容する混合用気体貯蔵容器１４と、この混合用気体貯蔵容器１４に接続されている混合用気体配管１５と、溶剤配管５の終端と混合用気体配管１５の終端とを接続する混合用弁１０と、この混合用弁１０から延びる洗浄流体送出配管１０４と、前記溶剤の流量、前記混合用気体の流量、及びこれらの混合比率を調整する調整機構とを備えている。混合用弁１０は、溶剤および前記混合用気体の使用量に応じて、制御手段としての制御部（図示せず）でその開閉が制御されている。前記調整機構は、例えば、溶剤用開閉弁６と、溶剤用送り出し量調整機構７と、混合用気体用開閉弁１６と、混合用気体用送り出し量調整機構１７とを備えて構成されている。溶剤用開閉弁６及び混合用気体用開閉弁１６の開閉は、前記制御部によって制御させることができる。

なお、図３中符号８は溶剤の使用量を測定する溶剤使用量測定機構としての溶剤流量計、符号９は溶剤用フィルター、符号１３はロードセル、符号１８は混合用気体の使用量を測定する気体使用量測定機構としての混合用気体流量計を示している。他の構成は第１の実施形態と同様であるから、重複する説明は図に同符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態の塗工装置１００では、塗工液配管２１の構成、あるいは、塗工液や洗浄溶剤の粘度等を勘案して、溶剤容器４の送り出し量調整機構７および混合用気体配管１５の混合用気体流量調整弁（混合用気体用送り出し量調整機構）１７の開度を設定することで、混合用弁１０で気体と溶剤が設定に応じた任意の比率で混合され、導入弁１２から塗工液配管（ダイコーター配管）２１内に送り込まれる。

このように溶剤と混合用気体の流量および混合比を調節する洗浄流体調整機構としては、混合用気体と溶剤の流量をそれぞれ調整し、洗浄流体状態では制御しない構成が簡単で好ましいが、これに限らず、溶剤を調節せず混合用気体の流量調整と全体の洗浄流体の流量を調節する構成、混合比を決めておき規定混合溶剤を流量調整する構成、全ての段階で調節する構成なども可能である。

また流量調整は、弁によるものが一般的であるが、定量ポンプなどの各種手段によるものでも構わない。さらに、配管としては、同様に単なる三又の他、弁などの洗浄流体調整機構の一部をなす各種混合器具を用いることが可能である。

第１乃至第３の実施形態で示した塗工装置１００では、塗工液配管２１に、気体と溶剤とが混合された洗浄流体を送出することにより、該洗浄流体を前記塗工液配管２１内に流通させ、該塗工液配管を洗浄することができる。

なお、このような塗工装置の洗浄方法によって、ダイヘッド３内や配管２１内を効率よく清浄化できるが、塗工液供給ポンプ２０やダイヘッド３など、液置換性が悪く洗浄が困難な部位においては、従来の方法に比べると洗浄される程度は高いものの依然として塗工液が微量残留する。

このような液置換性が悪く洗浄が困難な部位に対しては、気体あるいは溶剤、またはその混合物である上記洗浄流体の導入・非導入を、使用溶剤重量・気体混合体積に応じて細かく制御することによって、該部位を高い効果で洗浄する構成も可能である。この場合、例えば、第３の実施形態の塗工装置１００のように構成し、溶剤容器４に設けられたロードセル１３の示す重量変化および混合用気体配管１５に設けられた流量計１８の積算値から、あらかじめ測定しておいた洗浄が困難な部位の内容積に合わせて、塗工液の気体による置換，溶剤充填，溶剤排出の各動作を行ない、気液界面通過による気液分配平衡を利用した洗浄を達成するとよい。

この洗浄方法における洗浄の推移を、図４および図５で示されるダイヘッド３を図３に示される塗工装置１００に適用した場合を例にして、以下に記す。

塗工終了時点では、ダイヘッドのマニホールド２８内は塗工液で満たされている。そこでまず、塗工液供給口３０から洗浄流体を送り込むことによって塗工液を置換する。

この際、洗浄流体のうち溶剤分は塗工液とともにスリットノズル２９から排出され、上部から気体が溜まっていくことにより、最終的には乾燥の恐れなしに液体が滞留しやすい箇所を含め内部を全て気体で満たすことができる。

次いで、塗工液が排出されきった時点を見計らって今度は溶剤のみをマニホールド２８内に送り込み、溶剤で満たす。ここでダイヘッドに空気抜き口（air vent port）３１が存在すれば、これを開とすることでより効率的に溶剤を充填できる。塗工液が排出されきった時点は、マニホールド２８の容積と、装置に備えられたロードセル１３により求まる溶剤使用量および混合用気体流量計１８により積算された混合用気体使用量との比較から判断することができる。

最後に、マニホールド２８が溶剤で満たされた時点を見計らって再び洗浄流体を送り込み、溶剤を排出させる。この際、上部から気体がたまってゆき、気液の界面が通過する際に発生する気液分配平衡を利用して壁面から液相に塗工液を溶出させて清浄化する。

以上一回の洗浄動作で効果が不充分な場合、溶剤充填と排出を繰り返すことでより完全な洗浄を期することも可能である。また、洗浄が終了したのちに気体のみを送り込むことによって乾燥を行ない、次の塗工に備えることもできる。溶剤で満たされた時点は、同様にマニホールド２８の容積と溶剤使用量との比較から判断することができる。

もちろん、使用量の測定は、溶剤を重量変化により、気体を流量の積算により行なう上記の方式が簡便であるが、他の手段によっても構わない。

さらに、洗浄動作の制御は、このような使用量等をもとにした制御のほか、洗浄流体あるいは溶剤・気体の流速等と経過時間と照らし合わせることによる制御等でもよい。その場合には、例えば、塗工装置１００に、溶剤の流速を制御する溶剤用流速制御手段（例えば、流速計）や、混合用気体の流速を制御する混合気体用流速制御手段（例えば流速計）を設けても良い。また、塗工装置１００には、加圧した混合用気体を弁を介して溶剤に混ぜることにより、前記弁よりも下流側の配管内に流れる溶剤及び混合用気体のうちの少なくとも一方の流速を変化させるように構成した流速制御手段を用いることもできる。

さらに図３に示すダイヘッド３を備える塗工装置１００においては、例えば、送り出し量調整機構７および混合用気体流量調整弁１７の開度と洗浄経過時間の比較から洗浄流体の押し出し量を計算して動作を行なってもよいし、可能ならば洗浄度自体の測定して洗浄動作を制御しても構わない。

上記洗浄に際して使用する溶剤は特に限定されないが、通常ダイヘッドの材質としては、金属が使用されていること、および洗浄後の乾燥の容易さを考慮すると、メタノール，エタノール，イソプロパノール，シクロヘキサン，アセトン，２-ブタノン，ジクロロメタン等の低沸点有機化合物が適すると考えられる。

同様に使用する気体も特に限定されないが、溶剤として低級アルコールや低分子ケトン等の引火性のある物質を採用する場合には、窒素やアルゴン等の不活性ガスを選択することが望ましい。

また、使用する溶剤を２種類以上として洗浄を行なうことも可能である。この場合、溶剤容器・ロードセル・溶剤流量計等を複数用意し、切り替え弁を介して混合用弁に配管を接続することになる。

上記洗浄動作をなす機構については、該洗浄の要旨を実現可能であれば形態を問わないが、プログラマブルロジックコントローラー（ＰＬＣ）により各種監視・制御を行なうのが制御のタイムラグが少なく繊細な制御が比較的容易で好ましい。

以上、本発明によるダイコーター配管洗浄において重要な要素となるのが、洗浄流体の気液混合比率および送り出し量が最適の値に保たれることであり、これが溶剤の送り出し量調整機構７と混合用気体流量調整弁１７の設定により調整されることは述べた通りである。しかし、同一のダイコーターを洗浄する場合においても、上記気液混合比率および送り出し量を達成する溶剤の送り出し量調整機構７と混合用気体流量調整弁１７の設定値が常に一定であるとは限らない。

なぜなら、前述設定値が、洗浄前に充填されている塗工液の種類によって異なり得るのはもちろんのこと、さらには洗浄の進展による配管内の塗工液残量の減少によってすら変わってくる可能性があるからである。これは、塗工液によって粘度が異なること、また通常塗工液に比べ粘度の低い溶剤によって塗工液が置換されてゆくことで、押し出しに対する配管の抵抗が変化してしまうことによる。

加えて、上記のような洗浄環境の変化によって最適気液混合比率を達成する設定値が移動しても、洗浄溶剤の流速制御を動的に行なって、混合状態を維持する機能を有する装置とするのも可能である。

同じく、上記のような洗浄環境の変化によって最適気液混合比率を達成する設定値が移動しても、混合用気体の流速制御を動的に行なって、混合状態を維持する機能を有する装置とするのも可能である。

上記両装置とも、溶剤容器４に設けられたロードセル１３の示す重量変化率および混合用気体配管１５に設けられた流量計１８の計測値から、気液の混合比率および洗浄流体の送り出し量を計算し、溶剤の送り出し量調整機構７又は混合用気体流量調整弁１７に、結果を帰還（フィードバック）させることによって該機能を実現する。

以下、本発明の第４の実施形態を図６を参照して説明する。本実施形態の塗工装置１００は、高精度・高精密の塗工が要求される、例えばカラーフィルター、液晶材料、感熱記録材料、経皮吸収製剤等の部材の塗工に適する。本実施形態の塗工装置１００は、塗工ユニット部１１０と、溶剤貯蔵部３００及び乾燥ガスユニット部２００を有する洗浄処理部４００からなっている。

塗工ユニット部１１０は、塗工する塗工液が貯蔵される塗工液貯蔵容器１９と、塗工液がダイヘッド３に供給される際にスリットノズル等から塗工液がいつも均一にカーテン状に形成されるために、ゴミなどの異物を取り除くための塗工液用フィルター２３と、さらに塗工液を塗工液貯蔵容器１９から移送させるための塗工液供給ポンプ２０と、塗工液をカーテン状に形成するダイヘッド３と、さらにダイヘッド３から落ちる塗工液を受けて止める塗工液受け２６と、塗工液受け２６に落ちた塗工液とダイヘッド３に供給された余分の塗工液を貯める廃液槽２７とを備えている。ダイヘッド３と塗工液受け２６を除いて各部分が樹脂製パイプあるいはステンレス製パイプまたは金属製パイプの内面を樹脂加工等を施したパイプで配管されている。

塗工ユニット部１１０は、以下のように動作する、塗工液貯蔵容器１９に貯えられている塗工液は塗工液供給ポンプ２０の駆動により塗工液貯蔵容器１９から配管の途中にある塗工液用フィルター２３を通って塗工液供給ポンプ２０に入る。さらに、塗工液供給ポンプ２０の吐出方向に接続されている配管を通ってダイヘッド３に塗工液が供給される。ダイヘッド３に供給された余分な塗工液はダイヘッド３からカーテン状に流され、塗工されない塗工液は廃液槽２７に回収される。

洗浄処理部４００からのびる配管は、導入弁１２を介して、塗工ユニット部１１０と接続している。このとき、洗浄処理部４００と塗工ユニット部１１０との接続箇所は、図６に二点鎖線で示すように、ポンプ２０と塗工液用フィルター２３との間や、塗工液用フィルター２３と塗工液配管２１の端部（塗工液配管２１のうちの塗工液貯蔵容器１９に挿入される端部）との間等に設けてもよい。

溶剤貯蔵部３００は、ソルベントショック(solvent shock)を抑止するため、２種類以上の溶剤を貯えることができる２個以上例えば４個の溶剤タンク５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを備えている。下流側の溶剤タンク内の溶剤ほど、上流側の溶剤タンク内の溶剤よりも塗工液との相容性が高い。また、下流側の溶剤タンク内の溶剤ほど、上流側の溶剤タンク内の溶剤よりも洗浄性が低い。

各々の溶剤タンク５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄには、塗工液との相溶性のあるものから順次洗浄性の高い溶剤へと切り換えていくために、各溶剤タンク５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの上流側に三方コップ型のタンク切り換え用弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄが設けられている。なお、タンク切り換え用弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの操作は、外部から操作信号を入力することで行うことができる。また、タンク切り換え用弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄの操作は、人手による操作によって行ってもよい。

また、洗浄のバラツキをなくすために溶剤の重量制御をおこなうロードセル５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが、夫々溶剤タンク５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの底部に設けられている。さらに、溶剤容器４から移送される溶剤の洗浄バラツキをなくすために溶剤の流速を制御するための溶剤流量制御弁５６が設けられている。溶剤流量制御弁５６の吐出側には、溶剤の流量を計測する溶剤用流量計５２が設けられている。溶剤用流量計５２を通過した溶剤は溶剤の中の異物等を取るための溶剤用フィルター５５を通過して乾燥ガスユニット部２００からのガスと交わる切り換え弁５７が施されている場所に到達し、さらに洗浄時には塗工ユニット部１１０の塗工液切り換え弁１２から洗浄するための溶剤が移送されて塗工ユニット部１１０の配管あるいはダイヘッド内部を順次相溶性のある溶剤により洗浄される。また、洗浄時に溶剤と窒素等の乾燥用ガスとを混合して塗工ユニット部１１０に送り込み、気液界面により塗工ユニット部の配管あるいはダイヘッド３を洗浄することもできる。溶剤は、切り替え弁５７に達するまで溶剤用配管７０内を流れる。

乾燥ガスユニット部２００は、配管あるいはダイヘッド３の内部を乾燥させるためのガスを貯蔵する乾燥用ガスタンク５８と、ガスの流速を制御するための乾燥用ガスガス流量制御部５９と、乾燥用ガスガス流量制御部５９を通過したガスの流量を計測する乾燥用ガス流量計６０と、各溶剤タンク５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄに夫々対応するように並列に設けられた４つのガス流量制御部とを備えている。溶剤タンク５１ａに対応するガス流量制御部は、溶剤タンク５１ａから吐出される溶剤にガスを混入させるためのものであって、圧力制御弁８０ａと、ガス流量制御弁８１ａと、ガス流量計８２ａとを備えている。溶剤タンク５１ｂに対応するガス流量制御部は、溶剤タンク５１ｂから吐出される溶剤にガスを混入させるためのものであって、圧力制御弁８０ｂと、ガス流量制御弁８１ｂと、ガス流量計８２ｂとを備えている。溶剤タンク５１ｃに対応するガス流量制御部は、溶剤タンク５１ｃから吐出される溶剤にガスを混入させるためのものであって、圧力制御弁８０ｃと、ガス流量制御弁８１ｃと、ガス流量計８２ｃとを備えている。溶剤タンク５１ｄに対応するガス流量制御部は、溶剤タンク５１ｄから吐出される溶剤にガスを混入させるためのものであって、圧力制御弁８０ｄと、ガス流量制御弁８１ｄと、ガス流量計８２ｄとを備えている。

この塗工装置１００では、以下のようにして塗工装置１００の洗浄を行う。

まず、溶剤タンク５１ａから溶剤を吐出させる。溶剤タンク５１ａに対応するガス流量制御部の制御によって、この溶剤にガスを混入させる。溶剤タンク５１ａからの溶剤の吐出を停止させる。次に、溶剤タンク５１ｂから溶剤を吐出させる。溶剤タンク５１ｂに対応するガス流量制御部の制御によって、この溶剤にガスを混入させる。溶剤タンク５１ｂからの溶剤の吐出を停止させる。次に、溶剤タンク５１ｃから溶剤を吐出させる。溶剤タンク５１ｃに対応するガス流量制御部の制御によって、この溶剤にガスを混入させる。溶剤タンク５１ｃからの溶剤の吐出を停止させる。次に、溶剤タンク５１ｄから溶剤を吐出させる。溶剤タンク５１ｄに対応するガス流量制御部の制御によって、この溶剤にガスを混入させる。溶剤タンク５１ｄからの溶剤の吐出を停止させる。最後に、切り替え弁５７よりも下流側を全て乾燥させる。

以上のように、本実施形態の塗工装置１００によれば、高精度・高精密の塗工が要求されるような場合であっても、塗工ユニット部１１０を良好に洗浄することができる。

なお、配管およびダイヘッドの洗浄時／乾燥時は、洗浄処理部と接続された導入弁１２よりも下流側、すなわち塗工液貯蔵容器１９側の配管については、洗浄用溶剤が逆流するおそれがある。そのため、塗工液貯蔵容器１９の手前に弁を設け、廃液槽２７と接続して切り替えることで塗工液貯蔵容器１９が汚染されるのを防ぐが、塗工液貯蔵容器１９そのものを廃液を受けるための廃液缶等と交換するのが好ましい。

また、溶剤タンク５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ内の溶剤は、塗工液と相溶性によって適宜選択することができる。例えば塗工液に用いられているメイン溶剤がシクロヘキサノン溶剤の際には、シクロヘキサノン溶剤で２０ＫＰａ〜１００ＫＰａの押し出し圧力で洗浄し、さらに２-ブタノン溶剤を用いて３０ＫＰａ〜１００ＫＰａの押し出し圧力で洗浄するとよい。

本発明は、塗工装置、特にダイヘッドにより塗布を行なうダイコーター配管の内部を洗浄する方法および装置に関する。

本発明の第１の実施形態に係る塗工装置を示す概略図。 本発明の第２の実施形態に係る塗工装置を示す概略図。 本発明の第３の実施形態に係る塗工装置を示す概略図。 ダイヘッドの一例を示す正面図。 図４のダイヘッドを示す右側面図。 本発明の第４の実施形態に係る塗工装置を示す概略図。

符号の説明

１…洗浄機溶剤供給部、 ２…洗浄機混合用気体供給部、 ３…ダイヘッド、 ４…溶剤容器、 ５…溶剤配管、 ６…溶剤用開閉弁、 ７…溶剤用送り出し量調整機構、 ８…溶剤流量計、 ９…溶剤用フィルター、 １０…混合用弁、 １１…洗浄流体供給配管、 １２…導入用弁、 １３…ロードセル、 １４…混合用気体貯蔵容器、 １５…混合用気体配管、 １６…混合用気体用開閉弁、 １７…混合用気体用送り出し量調整機構（混合用気体流量調整弁）、 １８…混合用気体流量計、 １９…塗工液貯蔵容器、 ２０…塗工液供給ポンプ、 ２１…塗工液配管、 ２２…易接続継手（ワンタッチカプラー）、 ２３…塗工液用フィルター、 ２４…塗工液導入弁、 ２５…空気抜き弁（エアベントバルブ弁）、 ２６…塗工液受け、 ２７…廃液槽、 ２８…マニホールド、 ２９…スリットノズル、 ３０…塗工液導入口、 ３１…空気抜き口（エアベントポート）、 １００…塗工装置、 １０１…洗浄装置（洗浄手段）、 １０４…洗浄流体送出配管

Claims (4)

1. ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とを具備する塗工装置において、
   前記塗工液配管に、気体と溶剤を交互に送り出し、気体と溶剤の界面の通過で前記塗工液配管を洗浄する洗浄手段が接続され、
   前記洗浄手段が、溶剤を収容する溶剤容器と、この溶剤容器に接続されている溶剤配管と、混合用気体を収容する混合用気体貯蔵容器と、この混合用気体貯蔵容器に接続されている混合用気体配管と、前記溶剤配管の終端と前記混合用気体配管の終端とを接続する混合用弁と、この混合用弁から延びる洗浄流体送出配管と、前記溶剤の流量、前記混合用気体の流量、及びこれらの混合比率を調整する調整機構と、を具備し、
   前記溶剤の使用量を測定する溶剤使用量測定機構を設け、
   前記混合用気体の使用量を測定する気体使用量測定機構を設け、
   前記溶剤および前記混合用気体の使用量に応じて前記混合用弁の開閉を制御する制御手段を具備することを特徴とする塗工装置。
2. ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とを具備する塗工装置において、
   前記塗工液貯蔵容器は、前記塗工液配管の端部に設けられており、
   前記塗工液配管は、前記塗工液貯蔵容器を取り外したときに該端部に連結可能な連結機構を有する配管を備え、
   前記配管に、気体と溶剤を交互に送り出し、気体と溶剤の界面の通過で前記塗工液配管を洗浄する洗浄手段が接続され、
   前記洗浄手段が、溶剤を収容する溶剤容器と、この溶剤容器に接続されている溶剤配管と、混合用気体を収容する混合用気体貯蔵容器と、この混合用気体貯蔵容器に接続されている混合用気体配管と、前記溶剤配管の終端と前記混合用気体配管の終端とを接続する混合用弁と、この混合用弁から延びる洗浄流体送出配管と、前記溶剤の流量、前記混合用気体の流量、及びこれらの混合比率を調整する調整機構と、を具備し、
   前記溶剤の使用量を測定する溶剤使用量測定機構を設け、
   前記混合用気体の使用量を測定する気体使用量測定機構を設け、
   前記溶剤および前記混合用気体の使用量に応じて前記混合用弁の開閉を制御する制御手段を具備することを特徴とする塗工装置。
3. ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とを具備する塗工装置において、
   前記塗工液配管に、気体と溶剤を交互に送り出し、気体と溶剤の界面の通過で前記塗工液配管を洗浄する洗浄手段が接続され、
   前記洗浄手段が２種以上の溶剤を用い、塗工液と相溶性の高い溶剤から低い溶剤を順次流す手段を有することを特徴とする塗工装置。
4. ダイヘッドと、塗工液供給ポンプと、塗工液貯蔵容器と、これらを接続する塗工液配管とを具備する塗工装置を洗浄する塗工装置の洗浄方法であって、
   前記塗工液配管に、気体と溶剤とを交互に送出することにより、前記塗工液配管内に流通させ、気体と溶剤との界面により該塗工液配管を洗浄し、
   前記気体と前記溶剤とを交互に送出する際に、２種以上の溶剤を用い、塗工液と相溶性の高い溶剤から低い溶剤を順次流すことを特徴とする塗工装置の洗浄方法。

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