JP6361658B2 - 塗布装置及び塗布装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、スリット状の吐出口から塗布液を吐出して基材に帯状の塗布膜を形成する用途、特に断続的に塗布膜を形成する用途に好適な塗布装置及び塗布装置の制御方法に関する。

接着剤等の塗布液を帯状に塗布する塗布装置としては、例えばスリット状の吐出口（スリットノズル、スリットとも言う。以下同じ）を備えたものがある。この塗布装置は、形成される塗布膜の帯の幅と同じ長さの幅を有するスリット状の吐出口が備えられた塗布部を有しており、この吐出口を、塗布する基材に対向させて配置し、吐出口と基材との間には塗布膜の厚さに応じた所定の間隔を設ける。そして、供給部から塗布液を供給すると同時に、基材を吐出口に対して（又はその逆に吐出口を基材に対して）塗布膜の形成方向に移動させることによって、塗布液が帯状に塗布される。

ところで、このような塗布装置において、供給部から供給される塗布液は、供給口から塗布部内に入り、塗布部内でスリットの幅方向に広げられて吐出口から吐出される。塗布液の流れは、塗布部内の壁面から抵抗力を受けるため、供給口から流入した塗布液を単純にスリットの幅方向に分配する形状の塗布部を採用した場合には、次のような問題が生じる。供給口から吐出口に流れる経路の長さが一様ではないので、吐出口のスリットの幅方向に圧力の差が生じ、塗布膜の厚さが不均一になるのである。例えば、供給口をスリットの中央上流部に配置すると、スリットの中央付近での吐出圧が大きくなり、吐出量も増えるため、塗布膜の帯の厚さが中央付近で大きくなってしまう。

この課題を解決するため、例えば特開平９−２７６７６９号に記載されている塗布装置では、塗布部内の供給口とスリット状の吐出口（スリットノズル）との間に、スリットとほぼ同じ長さの幅を有する液溜め部を、スリットと平行に設け、さらに液溜め部内にはスリットと供給口との間に少なくとも１つの液流阻害部材を設ける構成としている。このようにすることで、吐出口での圧力を均一化している。

特開平９−２７６７６９号

しかしながら、このような塗布装置にあっては連続的な塗布が想定されているため、塗布液の吐出を停止した場合に、塗布膜の終端の形状が乱れるという問題がある。すなわち、供給部からポンプ等によって塗布液が送液されている状態においてポンプを停止すると、液溜め部内に残存する圧力によって塗布液が不均一に吐出され、終端の形状が乱れるのである。また、塗布液の吐出を再開した場合には、液溜め部内に送液される塗布液の圧力が安定するまでの間は吐出圧力も安定しないため、塗布膜の開始端の形状も乱れるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、帯状の塗布膜を形成する塗布装置であって、開始端及び終端の形状の乱れが小さい塗布膜を形成する塗布装置及び塗布装置の制御方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、塗布液を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記塗布液を基材に対して所定の幅で塗布する塗布部とからなる塗布装置であって、前記塗布部が、前記塗布液が供給される供給口と、前記供給口から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配する第１バッファ室と、前記第１バッファ室から流入する前記塗布液に対して前記第１バッファ室における流体抵抗よりも大きな流体抵抗を付与する抵抗通路と、前記抵抗通路から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配する第２バッファ室と、前記第２バッファ室の内部に設けられて前記第２バッファ室の上流から下流への連通と遮断を制御する開閉バルブと、前記開閉バルブを経て前記第２バッファ室から流入する前記塗布液を前記基材に対して前記所定の幅で吐出するスリットノズルとを有することを特徴とする塗布装置である。

本発明によれば、帯状の塗布膜を形成する塗布装置及び塗布装置の制御方法であって、開始端及び終端の形状の乱れが小さい塗布膜を形成する塗布装置及び塗布装置の制御方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る塗布装置を示す概略図である。 図１の第１実施形態の塗布部をＡ−Ａ面で切断した概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る塗布装置の塗布部を示す概略断面図である。 図３の第２実施形態の塗布部をＢ−Ｂ面で切断した概略断面図である。 本発明の実施形態に係る塗布装置による塗布膜の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る塗布装置を示す概略図である。塗布装置１は、塗布液を貯留するタンクＴと、塗布液をタンクＴから吸入して吐出するポンプＰと、ポンプＰが吐出した塗布液を送液する送液管２と、送液管２から塗布液が供給される塗布部３とを備える。タンクＴ、ポンプＰ、送液管２は全体で供給部を構成している。塗布部３は、ほぼ直方体の形状であり、図１では、その幅方向に直交する面による断面で示している。

図２は、図１のＡ−Ａ断面で切断して矢印方向に見た塗布部３の断面図である。ここからは、図２も併用して説明する。塗布部３は、供給口４と、この供給口４の下流に設けられた第１バッファ室５と、この第１バッファ室５の下流に設けられた抵抗通路６と、この抵抗通路６の下流に設けられた第２バッファ室７と、第２バッファ室７内に設けられた開閉バルブ８と、これら供給口４、第１バッファ室５、抵抗通路６、第２バッファ室７を収納するハウジング１１と、第２バッファ室７の下流に設けられたスリットノズル１０と、スリットノズルを保持するノズル保持部材１２とからなる。

供給口４は、塗布部３の幅方向端部に設けられており、第１バッファ室５に接続している。第１バッファ室５は、塗布部３の幅方向（図２の左右方向）に延びるほぼ円柱状の液室であり、第１バッファ室５の幅方向長さは後述する抵抗通路６よりも長く、奥行き（図１の左右方向長さ）も抵抗通路６より大きく構成されている。

第１バッファ室５の下流（塗布液の流れについて上流又は下流に配置されていることを意味する。以下同じ）には抵抗通路６が配置されている。抵抗通路６は、塗布部３の幅方向に延びており、第１バッファ室５の長さよりも短く構成されている。抵抗通路６の奥行き（図１の左右方向長さ）は、第１バッファ室５の奥行きよりも小さく、塗布液の粘度や流速に対して十分に大きな流体抵抗を与える大きさとしている。

抵抗通路６の下流には第２バッファ室７が設けられている。第２バッファ室７は、塗布部３の幅方向に延びており、抵抗通路６の長さよりも長く構成されている。第２バッファ室７の奥行き（図１の左右方向長さ）は、抵抗通路６よりも大きく形成されている。

第２バッファ室７の内部には、開閉バルブ８が設けられている。開閉バルブ８は、第２バッファ室７をその幅方向に貫通して延びる円柱であり、円柱の中心軸を中心に回転可能に設けられている。

開閉バルブ８の内部には、第２バッファ室７の一部を構成するとともに、第２バッファ室７の上流部分と下流部分とを連通する連通口９が設けられている。連通口９の幅及び奥行きは、第２バッファ室のものと、それぞれほぼ同じ大きさとしている。このように開閉バルブ８を第２バッファ室７の内部に設けているので、別途開閉バルブを収納する空間が不要となり、塗布部３をコンパクトに設計することができる。

図１及び図２に示す開閉バルブ８は、開弁状態である。これを、例えば図１において右回りに９０度回転させると連通口９も回転するため、第２バッファ室７の上流部分と下流部分との連通が遮断され、閉弁する。そして、さらに右回り（又は左回り）に９０度回転させることにより、上流と下流とが再び連通され、開弁する。

第２バッファ室７の下流にはスリットノズル１０が配置される。ハウジング１１は、供給口４と、第１バッファ室５と、抵抗通路６と、第２バッファ室７と、開閉バルブ８とを収納しており、第２バッファ室７の下流側の開口部には、ハウジング１１に固定されたノズル保持部材１２を介してスリットノズル１０が着脱可能に保持されている。スリットノズル１０は、断面がＴ字型で、塗布部３の長辺方向に延びる形状であり、図２の右方向にスライドさせることによりハウジング１１とノズル保持部材１２との間に挿入されて装着される。ノズル保持部材１２の端部は閉塞した閉塞部を有しており、この閉塞部にスリットノズル１０の端部が当接することにより、スリットノズル１０の位置決めがなされる。

スリットノズル１０の下流には、塗布液が塗布される基材１３が空間を介して配置される。基材１３は、図示しない相対移動手段により、塗布部１３に対して塗布部３の奥行き方向（図１の左右方向）に搬送される。

次に、本実施形態の塗布装置１の動作を説明する。

まず、開閉バルブ８を開弁し、ポンプＰを作動させる。タンクＴに充填された塗布液は、ポンプＰによって吸入され、送液管２を通して塗布部３に供給される。塗布液は、塗布部３の供給口４から第１バッファ室５の内部に流入し、第１バッファ室５を充填する。この時、抵抗通路６が、塗布液の粘度や流量に対して、奥行きが十分に小さく設定されているため、塗布液は、第１バッファ室５が充填されるまで、下流の第２バッファ室７に流れにくくなっている。

第１バッファ室５が充填されると第１バッファ室５の内圧がほぼ均一となり、塗布液は抵抗経路６に流入する。抵抗通路６をほぼ均一に通過した塗布液は、第２バッファ室７に流入し、第２バッファ室７でさらに圧力が均一化される。

そして、塗布液は、第２バッファ室７からスリットノズル１０の全体からほぼ均一に吐出されて基材１３上に塗布される。基材１３は、例えば図１の紙面右方向に搬送され、スリットノズル１０と同じ幅を有する塗布膜が形成される。塗布液がスリットノズル１０の全体からほぼ均一に吐出されるため、基材１３上の塗布膜は、開始端の形状の乱れが少ない。

ここで、開閉バルブ８を、例えば９０度右回転させると、連通口９が回転し、第２バッファ室７の上流部分と下流部分との連通が遮断されて閉弁するため、スリットノズル１０からの吐出が停止される。この時、開閉バルブ８が第２バッファ室７の内部、すなわちスリットノズル１０の近くに配置されているため、開閉バルブ８を閉弁すると即座に塗布液の吐出が停止するので、塗布膜は、終端の形状の乱れが少ない。

そして、開閉バルブ８をさらに９０度右回転、又は、９０度左回転させて開弁することにより、吐出が再開される。この時、塗布液はスリットノズル１０の先端まで充填されているので、開弁により圧力が速やかに伝搬し、吐出が即座に再開される。このため、塗布膜は、開始端の形状の乱れが少ない。

したがって、本実施形態によれば、開始端及び終端の形状の乱れが小さい帯状の塗布膜を形成することが可能である。

なお、上記の説明においては、帯状の塗布膜を形成する方法を示したが、本実施形態の塗布装置を用いて、ビード（線状に塗布された塗布液）を形成することも可能である。帯状の塗布膜の搬送方向長さを短くすればよく、具体的には、開閉ノズル８の開弁と閉弁との間を短くし、基材は搬送しないか、短い距離だけ搬送する。これにより、スリットノズル１０の幅と同じ長さのビードが形成される。このような塗布方法によれば、非常に短い時間で所定の長さのビードを形成することができ、特に高粘度の塗布液を塗布する場合に好適である。図５に本実施形態の塗布装置による塗布膜の一例を示す。２１は比較的長い時間吐出した場合の塗布膜であり、２２は比較的短い時間吐出することにより形成したビード（帯の長さが短い塗布膜）である。

また、本実施形態の塗布装置において、開閉バルブ８としては、ボール弁と類似構造を有する回転円柱状のバルブを用いたが、ゲート弁式のものとしてもよい。この場合、ゲート弁の開閉方向は、図１の左右方向、すなわちスリットノズルの奥行き方向とすることで、スリットノズルの幅方向に圧力分布が発生せず、塗布液をほぼ均一に吐出可能となる。

また、本実施形態の塗布装置において、連通口９の奥行きは、第２バッファ室７の奥行きに対して小さくても大きくてもよい。ただし、幅を小さくしすぎると、内部での抵抗が大きくなるため、開閉バルブ８の開弁時における吐出の応答が悪くなる場合がある。また、幅を大きくしすぎると、開閉バルブ８の開閉時に、開弁状態と閉弁状態との間の遷移状態にある時間が長くなるため、塗布膜の端部が乱れやすくなる場合がある。

また、本実施形態では、第１バッファ室５、抵抗通路６、第２バッファ室７の幅と、スリットノズル１０の幅とが全てほぼ同じとしているが、幅の端部における流体抵抗等を考慮してそれぞれ適宜調整することができる。

次に、スリットノズル１０の着脱について説明する。接着剤等を塗布液として用いる場合、長時間の使用によって、塗布部の内部、特に最下流の部分で塗布液が硬化する場合がある。そのため、本実施形態のようにスリットノズル１０を単体部品とし、これのみを容易に交換できるように構成することで、塗布部全体を分解洗浄する必要が無くなり、メンテナンスが容易になる。

スリットノズル１０を取り外すにあたっては、スリットノズル１０を図２の左方向にスライドさせることで容易に取り外すことができる。取り付ける場合は逆の手順で行う。

このようなスライドによる着脱方式によれば、次のような問題を解決できる。スリットノズルを塗布部３から引き離す方向（図２の下方）に外すように構成すると、塗布液の糸引き性が高い場合（粘度が高い場合など）、塗布液の糸引きが発生するため塗布液の拭き取り作業などが必要となり、メンテナンスが煩雑となるという問題がある。

しかしながら、このようにスライドさせて取り外す構成としたことにより、取り外しの際、塗布液をすり切るので糸引きが発生せず、拭き取り作業が不要となり、メンテナンスが容易となる。

なお、スリットノズルの着脱方向は、奥行き方向であってもよい。

図３は、本発明の第２実施形態の塗布装置の塗布部を示す概略断面図であり、図４は、図３の塗布部１０３をＢ−Ｂ断面で切断した概略断面図である。これらの図に示されるように、本実施形態の塗布部１０３は、供給口１０４と、供給口１０４に連通する第２バッファ室１０７と、第２バッファ室１０７に設けられた開閉バルブ１０８と、開閉バルブ１０８内部に設けられて第２バッファ室１０７の上流と下流とを連通する連通口１０９と、塗布液を基材１３に対して吐出するスリットノズル１１０と、これら供給口１０４、第２バッファ室１０７及びスリットノズル１１０を収納するハウジング１１１とからなる。第１実施形態と比較すると、第１バッファ室と抵抗通路を有さない点、スリットノズル１１０がハウジング１１１と一体化している点、第２バッファ室１０７の全部が連通口１０９である点で異なる。

本実施形態では、第１バッファ室と抵抗通路を有さないため、塗布部１０３を、よりコンパクトに設計することができる。一方で、供給口１０４から供給された塗布液が直接第２バッファ室１０７に流入するため、塗布液の性状等によっては、例えば高粘度の場合、第２バッファ室１０７内での圧力が均一化される前にスリットノズル１１０に流れるおそれがある。そのため、本実施形態の塗布部を用いるに当たっては、塗布液の性状等、スリットノズル１１０の幅、塗布液の流量等を調整することが望ましい。

また、本実施形態では、スリットノズル１１０がハウジング１１１と一体化されているため、塗布部１０３を、よりコンパクトに設計することができる。一方で、スリットノズル１１０の内部で塗布液が硬化した場合は、塗布部１０３を分解洗浄する必要が生じるためメンテナンスが煩雑となるおそれがあるので、塗布液の性状等、塗布液の流量、スリットノズル１１０の形状等を調整することが望ましい。

また、本実施形態では、第２バッファ室１０７の全部が連通口１０９であるため、ハウジング１１１を加工するに当たっては、開閉バルブ１０８を挿入する穴だけを設ければよいので、加工工程を少なくすることができる。

なお、上記各実施形態では、バッファ室が１つないしは２つとしているが、３つ以上設けても構わない。バッファ室を増やすことで、吐出をより均一化できる。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成と効果の範囲内で、適宜変更することができる。

以上の通り、本発明によれば、帯状の塗布膜を形成する塗布装置及び塗布装置の制御方法であって、開始端及び終端の形状の乱れが小さい塗布膜を形成する塗布装置及び塗布装置の制御方法を提供することができる。

１ 塗布装置
Ｔ タンク（供給部）
Ｐ ポンプ（供給部）
２ 送液管（供給部）
３、１０３ 塗布部
４、１０４ 供給口
５ 第１バッファ室
６ 抵抗通路
７、１０７ 第２バッファ室
８、１０８ 開閉バルブ
９、１０９ 連通口
１０、１１０ スリットノズル
１１、１１１ ハウジング
１２ ノズル保持部材
１３ 基材
２１、２２ 塗布膜

Claims (11)

1. 塗布液を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記塗布液を基材に対して所定の幅で塗布する塗布部とからなる塗布装置であって、
   前記塗布部が、
   前記塗布液が供給される供給口と、
   前記供給口から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配する第１バッファ室と、
   前記第１バッファ室から流入する前記塗布液に対して前記第１バッファ室における流体抵抗よりも大きな流体抵抗を付与する抵抗通路と、
   前記抵抗通路から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配する第２バッファ室と、
   前記第２バッファ室の内部に設けられて前記第２バッファ室の上流から下流への連通と遮断を制御するための前記幅方向に貫通して延びる円柱形状であって、前記第２バッファ室の一部を構成するとともに前記第２バッファ室の上流と下流とを連通する連通口を有する開閉バルブと、
   前記開閉バルブを経て前記第２バッファ室から流入する前記塗布液を前記基材に対して前記所定の幅で吐出するスリットノズルと、を有することを特徴とする塗布装置。
2. 前記塗布部が、前記供給口、前記第１バッファ室、前記抵抗通路及び前記第２バッファ室を収納するハウジングを備え、前記ハウジングが前記スリットノズルを保持するノズル保持部材を前記第２バッファ室の下流に有し、
   前記スリットノズルが前記塗布液の吐出方向に対して直角方向に着脱可能なことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記連通口の幅及び奥行きが前記第２バッファ室の幅及び奥行きとほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の塗布装置。
4. 前記開閉バルブが、前記第２バッファ室の内部であって下流に配置された前記スリットノズルの近くに配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の塗布装置。
5. 前記開閉バルブが開弁及び閉弁することで前記スリットノズルから前記塗布液の吐出が停止及び再開され、
   前記開閉バルブが閉弁から開弁に切り替わる際に、前記塗布液が前記スリットノズルの先端まで充填されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の塗布装置。
6. 前記抵抗通路の奥行きが前記第１バッファ室の奥行きよりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の塗布装置。
7. 塗布液を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記塗布液を基材に対して所定の幅で塗布する塗布部とからなる塗布装置であって、
   前記塗布部が、
   前記塗布液が供給される供給口と、
   前記供給口から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配するバッファ室と、
   前記バッファ室の内部に設けられて前記バッファ室の上流から下流への連通と遮断を制御するための前記幅方向に貫通して延びる円柱形状であって、前記バッファ室の一部を構成するとともに前記バッファ室の上流と下流とを連通する連通口を有する開閉バルブと、
   前記開閉バルブを経て前記バッファ室から流入する前記塗布液を前記基材に対して前記所定の幅で吐出するスリットノズルと、を有することを特徴とする塗布装置。
8. 前記開閉バルブが、前記バッファ室の内部であって下流に配置された前記スリットノズルの近くに配置されていることを特徴とする請求項７に記載の塗布装置。
9. 前記開閉バルブが開弁及び閉弁することで前記スリットノズルから前記塗布液の吐出が停止及び再開され、
   前記開閉バルブが閉弁から開弁に切り替わる際に、前記塗布液が前記スリットノズルの先端まで充填されていることを特徴とする請求項７又は８のいずれか一項に記載の塗布装置。
10. 前記塗布部が、前記供給口、前記バッファ室及び前記スリットノズルを収納するハウジングを備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の塗布装置。
11. 塗布装置の制御方法において、
    該塗布装置は、塗布液を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記塗布液を基材に対して所定の幅で塗布する塗布部と、を備え、
    当該制御方法は、
    前記塗布部に備える供給口に前記塗布液が供給される工程と、
    前記塗布部に備える第１バッファ室により前記供給口から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配する工程と、
    前記塗布部に備える抵抗通路により、前記第１バッファ室から流入する前記塗布液に対して前記第１バッファ室における流体抵抗よりも大きな流体抵抗を付与する工程と、
    記塗布部に備える第２バッファ室により前記抵抗通路から流入する前記塗布液を前記幅方向に分配する工程と、
    前記第２バッファ室の内部に設けられて前記第２バッファ室の上流から下流への連通と遮断を制御するための前記幅方向に貫通して延びる円柱状であって、前記第２バッファ室の一部を構成するとともに前記第２バッファ室の上流と下流とを連通する連通口を有する開閉バルブにより前記第２バッファ室の上流から下流への連通と遮断を制御する工程と、
    スリットノズルにより前記開閉バルブを経て前記第２バッファ室から流入する前記塗布液を前記基材に対して前記所定の幅で吐出する工程と、を含む、
    ことを特徴とする塗布装置の制御方法。

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