JP5083524B2 - ウェブ塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、間欠送りにて搬送される紙、プラスチック、布、金属箔及び、これらの積
層体からなるシート（以下ウェブと称す）にスリットダイで塗布する装置に関する。

従来ウェブへスリットダイを用いて塗布液を所定の間隔で塗布する方式は、特許文献１及び２で提案されているように、バックアップロール上でスリットダイとの間に一定のギャップを設けて、その間にウェブを走行させながら、スリットダイから塗布液を間欠的に吐出させて塗布が行われる。
特開２００１−１７９１５６号公報 特許第２９９７６３７号公報

しかし、塗布後の次工程が露光等のパターニングを行う場合は、ウェブを間欠で送らなければならないことがある。バックアップロール方式（図５参照）は、ウェブ走行中に塗布を行わなくてはならないため、上記の場合は、露光等の次工程と同時進行が困難となる等、その影響を考慮せねばならず生産性が悪くなる場合がある。

更に、スリットダイ塗布は、塗布中の走行速度が高精度で一定速であった範囲のみ均一な塗布膜厚範囲となるため、バックアップロール方式で、長尺のウェブを前進と停止を繰り返してウェブを走行させなくてはならない間欠塗布を行う場合は、加減速範囲で速度ばらつきが大きくなるため、結果的に均一な塗布膜厚面（均一な塗布面）を得られない部分が多くなり歩留まりが悪化する場合もある。

本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、スリットダイを用いたウェブの間欠塗布において、ウェブの高い走行精度が必要なく、次工程の影響を無視でき、更にウェブの加減速範囲の速度ばらつきに関係なく、均一な塗布膜厚面を得ることができるウェブ塗布装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、塗布ユニット部の上流部分にウェブの巻き出し機構を有し、前記塗布ユニット部の下流部分に前記ウェブの巻き取り機構を有し、間欠送りにて搬送される前記ウェブ上に塗布液を所定の間隔で塗布するウェブ塗布装置において、
前記塗布ユニット部が、同一ステージ上に、
（１）前記ウェブをニップして下流側に水平方向に間欠搬送する、上流側ニップ及び下流側ニップの二組のニップ手段を具備し、
（２）前記二組のニップ手段間のウェブ搬送面の下方側に、前記ウェブ保持用の吸着定盤を具備し、
（３）前記二組のニップ手段間のウェブ搬送面の上方側に、前記吸着定盤上で昇降できる上下移動手段と塗布方向に移動できる水平移動手段を備えたスリットダイを具備し、
（４）前記ウェブが前記二組のニップ間で停止して前記吸着定盤に吸着保持された状態で、前記ウェブの所定の領域に前記スリットダイより塗布液を間欠的に吐出して塗布する機構を具備し、
（５）塗布液を塗布された後、前記ウェブと前記吸着定盤を離間し、かつ、前記下流側の
ニップ手段を離間し、前記上流側ニップ手段で塗布液を塗布された前記ウェブを送り出す機構を具備していることを特徴とするウェブ塗布装置である。

また本発明は、前記塗布ユニット部が、ウェブ塗布装置全体の上流部分及び下流部分から分離して、独自の除振機構を具備することを特徴とする請求項1に記載のウェブ塗布装置である。

また本発明は、前記塗布ユニット部に近接した上流部分及び前記塗布ユニット部に近接した下流部分に、それぞれダンサー機構を具備することを特徴とする請求項１〜２に記載のウェブ塗布装置である。

また本発明は、前記ダンサー機構の少なくとも一方がエアーダンサー機構であることを特徴とする請求項３に記載のウェブ塗布装置である。

また本発明は、前記吸着定盤が平面度１５μｍ以下の多孔質板であることを特徴とする請求項1〜４に記載のウェブ塗布装置である。

また本発明は、前記吸着定盤は、昇降手段を有し、かつ、上下及び水平方向の位置調整が可能であることを特徴とする請求項１〜５に記載の塗布装置である。

本発明のウェブ塗布装置は以上のような構成をとることで、ウェブを間欠で水平に搬送した後ニップ手段で固定し、吸着定盤を昇降手段によりウェブに密着させ、ウェブに平面を出させた状態で吸着固定し、そのウェブ上をスリットダイが所定のギャップを出しながら移動して塗布する。本発明ではウェブを搬送することなく静止した状態で塗布できるため、上流工程及び下流工程の影響を無視できる上に、ウェブの高い走行精度は必要無くなる。

更に、スリットダイを塗布方向に移動させる手段にリニアモータなどの速度ムラが少なく、加減速を調整しやすい駆動系を採用することができるので、ウェブを走行させながら塗布しなくてはならないバックアップロール方式に比べて、塗布面が均一で有効面積が大きく取れ歩留まりが向上する上に、段ムラ・スジのない安定した塗布面が得やすい。

更に、塗布液を塗布されたウェブを下流側に送り出す搬出時は、吸着定盤とウェブ搬送方向の下流側に位置するニップ手段をウェブから離間させることで、塗布面やウェブに傷等をつけることなく搬出させることができる。

一般的にスリットダイによる塗布工程は振動を嫌い、塗布動作中に他装置等からの振動が加わると塗布面が荒れ安定した塗布面は得られない。本発明の請求項２に記載するウェブ塗布装置では、塗布ユニット部が、ウェブ塗布装置全体の上流部分及び下流部分から分離した、独自の除振機構を具備することで、振動を除去することができ、安定した塗布面を得ることができる。

除振機構の種類の中で防振ゴムに比べて、パッシブタイプ除振台などの方が除振効果は大きいことが知られている。パッシブ除振台は装置下定盤（ステージ）の下面に設置され、上下水平方向の振動はダイヤフラム型空気バネを組み込んでおり、除振台上で速やかに吸収され装置本体に振動を伝えにくくなる。

しかし、パッシブ除振台は大きな除振効果を得られる代わりに、設置床面に対して装置は除振台を介して水平垂直方向に沈み込みなどの変位が生じてしまう。一般の枚葉搬送の
基板用のスリットダイ塗布装置では、塗布ユニット部が設置面に対して沈み込んでも、スリットダイを含めて基板を保持している装置全体が動いていることにより、結果的にスリットダイと基板の間に変位は含まれないため、塗布面には影響はほぼない。

ところが、ウェブの場合は設置床面に対してウェブのパスラインが決まっているため、塗布装置が設置床面に対して変位を生じると、塗布中の場合は結果的にウェブとスリットダイ間のギャップに影響してしまうことになる。またニップ手段を含んでいる場合はニップ手段外でウェブにストレスを与えるなどの理由により均一な塗布面を得にくくなってしまう。

また本発明の請求項３の発明によれば、塗布ユニット部に近接した上流部分及び塗布ユニット部に近接した下流部分に、それぞれダンサー機構を具備することで、塗布装置が設置床面つまりはウェブのパスラインに対して変位を生じても、ダンサー機構により、ニップ前後にウェブの余裕ができるため、ニップ手段外でウェブにストレスを与えず、更に塗布中にウェブとスリットダイ間のギャップに影響が無くなり、大きな除振効果を持つ除振台を導入できるため、より均一な塗布面を得ることが可能となる。

また本発明の請求項４の発明によれば、前記ダンサー機構の少なくとも一方がエアーダンサー機構を具備する。たとえばウェブ搬送方向下流側にエアーダンサーを設置することで、塗布完了した後に、エアー吸引により塗布面を触ることなく適度に一定のテンションを与えながら、次工程へウェブを搬送することが可能となる。

次に、吸着定盤のように吸引口を開けた定盤を使用するにおいて、保持する基板がガラスなどの剛体の場合にはガラス表面は平面を保つことができるが、ウェブの場合には吸引口にウェブ自体がならってしまい、塗布すると吸引口の跡が塗布面に出てしまうことがある。

そこで、本発明の請求項５の発明によれば、吸着定盤に平面度１５μｍ以下の多孔質の吸着板を用いることで、塗布時にウェブを平面に保つことができ、尚且つ吸引口の跡がでないようにすることが可能となる。

また本発明の請求項６の発明よれば、吸着定盤の昇降手段に、上下及び水平方向の位置調整が可能であることで、ウェブと吸着定盤を平行面にしてシワ等の発生なく吸着させることができる。

本発明のウェブ塗布装置を、一実施形態に沿って以下に図面を参照にしながら詳細に説明する。

図１は本発明のウェブ塗布装置の一実施形態を示す構成図、図２は本発明のウェブ塗布装置一実施形態での、特に塗布ユニットおよびそれに近接した上流部分及び下流部分の装置構成の説明図、図３は本発明の一実施形態での装置の一連の動作の説明図である。

本発明の塗布装置は例えば図1に示すように、ウェブ1が巻き出し部１０１から巻き出され、塗布工程ａでウェブ上に間欠塗布され、その後、乾燥・露光・現像などの次工程ｂを経てパターニングされた後に、巻き取り機構の巻取り部１０２によりウェブ１が巻き取られるようなロール・ツー・ロールの間欠送りで搬送される装置の塗布装置として用いることができる。また、図示しないが巻き取り部の代りに、ウェブを枚葉にカットして排出するロール・ツー・シートの塗布装置にも用いることができる。

本発明の塗布装置は、例えば図２に示すように、ウェブ１の水平な搬送面に２組のニップロール３（３１及び３２）を持つ。ニップロール３はアクチュエータ２００及び２０１に接続されており、ウェブ１をニップ固定・解除することができる。またニップロール３のうち上流側ニップ３１はウェブ１を定寸もしくは可変で送り出すことが可能なアクチュエータ２０５が接続されている。

次に２組のニップロール３間のウェブ搬送面の下方側には平面度５μｍ以下の吸着定盤４が設置され、吸着定盤４はアクチュエータ２０２により昇降可能であり、昇降位置を調整することでウェブ１と吸着定盤４を密着させることができる。吸着定盤４は電磁弁７に接続されており、真空ポンプ５と圧空源６を切り替えることにより真空吸着と真空破壊を行うことができる。

ウェブ搬送面の上方側にはスリットダイ２があり、スリットダイ２は昇降アクチュエータ２０３により吸着定盤上を精度よく昇降でき、更に速度ムラの少ない水平方向アクチュエータ２０４により高精度に前後移動させることができる。スリットダイ２は塗布液を供給できるよう塗布バルブ１３などのバルブを介して圧送タンク１５などの薬液供給部に接続されている。ここまでの機構は全てステージ８に設置されている
更にステージ８は除振台９に接続されており、除振台９は設置床面１０３に固定されている。上述したように、本発明では装置全体の振動・変位が塗布ユニットに影響しにくい構造となっている為、一般のバックアップロール方式でのスリットダイ塗布装置で行われている、装置全体から独立した免振基礎の必要性は低い。塗布ユニット部に近接した上流部分にはダンサーウエイト１０と位置センサー１１を備えたダンサー機構を設置し、塗布ユニット部に近接した下流側には空気の吸い込みによりウェブ１にテンションを付加できるエアーダンサー１２を設置している。

図３及び図４により本発明の一実施形態の塗布装置の、一連の動作を説明する。

まず、図３ａに示すように、ニップロール３１のアクチュエータ２０５でウェブ１を所定のピッチ（定寸）で送りだした後、アクチュエータ２０１でニップロール３２をニップさせ、ウェブ１に近づけるように吸着定盤４をアクチュエータ２０２で所定の位置まで上昇させる。上昇を完了した段階で電磁弁７を切り替え真空ポンプ５と接続することで、ウェブ１は吸着定盤上に平面吸着保持される。

次に図３ｂのようにアクチュエータ２０３によりスリットダイ２を吸着定盤４と設定されたギャップを設けるよう上下移動させ、塗布バルブ１３を開くことでビードを作り、アクチュエータ２０４を水平方向に一定速度で塗布すべき範囲まで動かすことでウェブ１に均一な塗布面を形成することができる。なお、本実施形態の説明では、スリットダイをウェブの搬送方向に水平移動させる方式を示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、スリットダイをウェブの搬送方向と直角方向に水平移動させて塗布することも可能である。

このような、塗布動作の際、アクチュエータ２０４の加減速時とスリットダイ２の移動による重心移動、他装置の振動により、除振台９上でステージ８が上下左右に微量ではあるが動いてしまうため、ウェブ１がニップロール３前後でひずむもしくは伸びてしまい、スリットダイ２とウェブ１のギャップが設定したものと変わってくる場合があり、結果的に塗布面が段ムラ・スジになり均一な塗布面が得にくい可能性がある。

しかし、本発明の塗布装置では、塗布ユニット部に近接した上流部分にはダンサーウエイト１０を備えたダンサー機構が設置され、塗布ユニット部に近接した下流側にはエアーダンサー１２を設置しているためウェブ１にストレスがかからず、更にウェブ１とスリッ
トダイ２のギャップに影響がないため、均一な塗布面を確実に得ることができる。

塗布動作が完了すれば図４ａのように、電磁弁７を切り替え圧空源６により空気を吹き付けることで、真空破壊し、吸着定盤をアクチュエータ２０２によりウェブ１から離間させた後、ニップロール３２をアクチュエータ２０１により離間させる。

最後にウェブ１をアクチュエータ２０５で送りだし、エアーダンサー１２により非接触状態でテンションをかけながら搬出することができるため、図４ｂのように塗布面に接触することなく次工程に送ることが可能である。

また塗布動作中に次工程で送りがあってもエアーダンサー１２でピッチ吸収ができるため、次工程と同時進行が容易である。

本発明では、ウェブを加減速・定速動作させながら塗布することはなく、ウェブを停止させて、アクチュエータ２０４のみでスリットダイを加減速・定速動作させて塗布するため、よりコントロールしやすく、精度よく動作させることができる。よって結果的に塗布領域に対して有効エリアを広くとることができる。

以後同様の動作を繰り返すことで、間欠送りのウェブ１に次工程の影響を受けず、また塗布領域に対して有効エリア広くとることができ、更に段ムラ・スジなく安定的して塗布を行うことができる。

本発明のウェブ塗布装置の一実施形態を示す構成図。 本発明のウェブ塗布装置一実施形態での、特に塗布ユニットおよびそれに近接した上流部分及び下流部分の装置構成の説明図。 本発明の一実施形態での装置の一連の動作の説明図。 本発明の一実施形態での装置の引き続く一連の動作の説明図。 バックアップローラ方式の塗布装置の一例の構成図。

符号の説明

１・・・ウェブ ２、２２・・・スリットダイ ３・・・ニップロール
３１・・・上流側ニップロール ３２・・・下流側ニップロール
４・・・吸着定盤 ５・・・真空ポンプ ６・・・圧空源 ７・・・電磁弁８・・・ステージ ９・・・除振台 １０・・・ダンサーウエイト
１１・・・位置センサー １２・・・エアーダンサー
１３・・・塗布バルブ １４、１５・・・圧送タンク
１０１・・・巻き出し部 １０２・・・巻取り部
２００、２０１・・・アクチュエータ（ニップ用）
２０２・・・アクチュエータ（吸着定盤昇降用）
２０３・・・アクチュエータ（スリットダイ昇降用）
２０４・・・アクチュエータ（スリットダイ塗布方向移動用）
２０５・・・アクチュエータ（送り用）
３０１バックアップロール ａ・・・塗布工程 ｂ・・・次工程

Claims (6)

1. 塗布ユニット部の上流部分にウェブの巻き出し機構を有し、前記塗布ユニット部の下流部分に前記ウェブの巻き取り機構を有し、間欠送りにて搬送される前記ウェブ上に塗布液を所定の間隔で塗布するウェブ塗布装置において、
   前記塗布ユニット部が、同一ステージ上に、
   （１）前記ウェブをニップして下流側に水平方向に間欠搬送する、上流側ニップ及び下流側ニップの二組のニップ手段を具備し、
   （２）前記二組のニップ手段間のウェブ搬送面の下方側に、前記ウェブ保持用の吸着定盤を具備し、
   （３）前記二組のニップ手段間のウェブ搬送面の上方側に、前記吸着定盤上で昇降できる上下移動手段と塗布方向に移動できる水平移動手段を備えたスリットダイを具備し、
   （４）前記ウェブが前記二組のニップ間で停止して前記吸着定盤に吸着保持された状態で、前記ウェブの所定の領域に前記スリットダイより塗布液を間欠的に吐出して塗布する機構を具備し、
   （５）塗布液を塗布された後、前記ウェブと前記吸着定盤を離間し、かつ、前記下流側のニップ手段を離間し、前記上流側ニップ手段で塗布液を塗布された前記ウェブを送り出す機構を具備していることを特徴とするウェブ塗布装置。
2. 前記塗布ユニット部が、ウェブ塗布装置全体の上流部分及び下流部分から分離して、独自の除振機構を具備することを特徴とする請求項1に記載のウェブ塗布装置。
3. 前記塗布ユニット部に近接した上流部分及び前記塗布ユニット部に近接した下流部分に、それぞれダンサー機構を具備することを特徴とする請求項１〜２に記載のウェブ塗布装置。
4. 前記ダンサー機構の少なくとも一方がエアーダンサー機構であることを特徴とする請求項３に記載のウェブ塗布装置。
5. 前記吸着定盤が平面度１５μｍ以下の多孔質板であることを特徴とする請求項1〜４に記載のウェブ塗布装置。
6. 前記吸着定盤は、昇降手段を有し、かつ、上下及び水平方向の位置調整が可能であることを特徴とする請求項1〜５に記載の塗布装置。

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