JP6890715B2 - 塗布装置および塗布システム - Google Patents

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Description

本発明は、走行方向と直交する幅方向に伸びる長尺なバーを用いて、薄い金属板、紙およびフイルム等のシート状または長尺状の被塗工基材に、各種の液状物質を塗布する塗布装置および塗布システムに関し、特に、1つのバーで少なくとも2種の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布する塗布装置および塗布システムに関する。
従来、長尺な基板の表面に、例えば、易接着層または帯電防止層といった機能性層を形成させる場合、塗布液を基板の表面に塗布し、塗布膜を形成することが行われている。基板の表面に塗布液を塗布する方法としては、ロールコート法、ダイコート法、スプレーコート法、およびバーコート法等の多数の塗布方法が知られている。長尺な基板のことをウエブともいう。また、長尺な基板のことを、単に基板ともいう。
塗布液を基板に塗布する塗布装置は、種々提案されている。例えば、塗布液を基板の上面に塗布する塗布装置が特許文献1に記載されている。特許文献1の塗布装置は、連続走行するウエブ上面に塗布液を介して接触して回転するバーと、バーに対してウエブの走行方向の上流側に設けられていて、塗布液をバーとの間を通して、ウエブ方向へ流通させる堰板とを有する。特許文献1の塗布装置では、堰板と堰板に最も近接するバーの端縁部間の距離をAとし、堰板とウエブ間の距離をBとしたときに、Aは0.5〜5mmであり、Bは0.5〜5mmであり、B≦Aである。
特開2015−77589号公報 特開2002−159899号公報
上述の特許文献1の塗布装置では、基板の上面に、1種類の塗布液しか塗布できない。このため、塗布液交換時に品種切り替えによる製造ロスが発生する。
また、1種類の塗布液しか塗布できないため、塗布液を塗布して切り出したサンプルは1種類の機能しかなく、幅方向に機能違いのサンプルを並べて製品を作製する場合、サンプルの貼合工程が必要となる。このため、製造原価が高くなる。
さらに、ウエブが樹脂であると、ウエブの進行方向に対して直交方向(以下、幅方向)へ引き延ばす延伸工程が設けられている場合がある。この場合、ウエブ厚みを幅方向に均一にするには、延伸前に幅方向に均一な塗布液を塗布する必要がある。このため、製品幅以上に、塗布液を広く塗布する必要があり、最終的に製品幅外へも機能性を持たせる塗布液を塗布することがある。しかし、製品幅外のウエブは廃却することがあり、製品幅外への塗布液が無駄になることと、塗布液混入により製品幅外のウエブを再利用できないことがある。このため、得率が低下する。
上述のことから、2種類以上の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布することも要求されているが、特許文献1の塗布装置では対応できない。
そこで、2種類以上の機能を塗布できる装置として、特許文献2のようにリバース塗布方式のものがある。しかしながら、リバース塗布方式はウエブ背面へバックアップロール(以下、ロール)を設けて、ウエブの変位変動を防止しなければならないことから、構成上、ウエブ背面にロールが必要であり、1つの塗布部でウエブの上面と下面への同時塗布が不可能である。そのため、乾燥設備等、多くの設備投資が必要となったり、設備が大型化したりするという問題がある。
このように、2種類以上の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布する塗布装置として、十分なものがないのが現状である。
本発明の目的は、1つのバーで少なくとも2種の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布する塗布装置および塗布システムを提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明は、特定の走行方向に連続走行する長尺な基板の少なくとも一方の面に塗布液を介して接触して回転する、走行方向と直交する幅方向に伸びる長尺なバーと、バーに対して基板の走行方向の上流に設けられ、塗布液をバーとの間を通して、基板の走行方向へ流通させる堰板とを有する塗布装置であって、バーを回転可能に支持する本体ブロックと、バーの長手方向に沿って配置された、複数の堰板と、堰板毎に設けられ、堰板に塗布液を供給する複数の供給部とを有する、塗布装置を提供するものである。
バーの長手方向における堰板の間隔が3mm以上であることが好ましい。
複数の堰板は、それぞれバーの長手方向における位置を変えることができることが好ましい。
複数の堰板は、それぞれバーとの間に液溜り部を有し、複数の堰板は、それぞれ液溜り部の容量を変えることができることが好ましい。
複数の堰板は、それぞれ基板の走行方向に対して移動可能であり、バーと堰板との走行方向の距離を変えることができることが好ましい。
走行方向と走行方向に直交する高さ方向とで構成される平面における、液溜り部の断面積Sが20mm以上100mm以下であり、液溜り部の断面積Sは、平面における、バーの走行方向の上流側の周面と、バーの回転中心を通りバーの走行方向の上流側の端面と堰板との最短距離を通る線と、最短距離を通る線と堰板との交点を通り、かつ基板の面に垂直な線と、基板とで囲まれた部分の面積であることが好ましい。
複数の堰板は、それぞれバーの長手方向の両端部に側板が設けられていることが好ましい。
複数の堰板のうち、隣接する堰板の間に面する、堰板のバーの長手方向の端部に側板が設けられていることが好ましい。
塗布液を貯留する送液貯留部を、本体ブロック、または各堰板に有することが好ましい。
また、本発明の塗布装置を、基板を挟んで対向して配置し、基板の両方の面に同時にパターン状に塗布液を塗布する塗布システムを提供するものである。
本発明によれば、1つのバーで少なくとも2種の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布することができる塗布装置を提供できる。
また、基板の両方の面に同時に、少なくとも2種の塗布液をパターン状に塗布することができる塗布システムを提供できる。
本発明の実施形態の塗布装置の第1の例を示す模式的斜視図である。 本発明の実施形態の塗布装置の第1の例を示す模式的側面図である。 本発明の実施形態の塗布装置の第2の例を示す模式的斜視図である。 本発明の実施形態の塗布装置の第3の例を示す模式的斜視図である。 本発明の実施形態の塗布装置の第3の例を示す模式的側面図である。 本発明の実施形態の塗布システムの第1の例を示す模式図である。 本発明の実施形態の塗布システムの第2の例を示す模式図である。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の塗布装置および塗布システムを詳細に説明する。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α〜数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
「具体的な数値で表された角度」、「平行」、「垂直」および「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
(塗布装置の第1の例)
図1は本発明の実施形態の塗布装置の第1の例を示す模式的斜視図であり、図2は本発明の実施形態の塗布装置の第1の例を示す模式的側面図である。
図1に示す塗布装置10は、特定の走行方向D1に連続走行する長尺な基板30の上面30aまたは横面に塗布液Mを塗布するものであり、1つのバー12で少なくとも2種の塗布液Mを同時にストライプ状にパターン塗布することができる。
横面とは、図1に示す状態の基板30を走行方向D1を中心として90°、高さ方向D3に回転させると上面30aは横を向くが、このときの上面30aのことを横面という。
高さ方向D3とは、基板30の上面30aまたは横面に垂直な方向である。また、横面は基板30の向きが変わるが、この場合、横面の高さ方向D3は、図1の基板30の状態では、幅方向D2に該当する。なお、幅方向D2とは、走行方向D1と基板30の上面30a内で直交する方向のことである。
塗布装置10について、1つのバー12で3種の塗布液Mを同時にストライプ状にパターン塗布するものを例にして説明する。塗布装置10は、例えば、走行方向D1と直交する幅方向D2に伸びる長尺な、1つのバー12と、本体ブロック14と、3つの堰板16と、3つの供給管20と、3つの供給部22とを有する。また、塗布装置10は、複数の堰板16は、それぞれバー12との間に、塗布液Mを溜める液溜り部17(図2参照)と、送液貯留部24とを有する。
塗布装置10は、バー12に対して長尺な基板30の走行方向D1の上流に設けられ、塗布液Mをバー12との間を通して、長尺な基板30に流通させる堰板16を、上述のように、例えば、3つ有するものである。3つの堰板16は、1つのバー12に対して、バー12の長手方向に沿って、すなわち、幅方向D2に沿って、互いに隙間27をあけて離間して配置されている。3つの堰板16に、それぞれ供給管20が設けられており、各供給管20に、供給部22が接続されている。
堰板16の数は、複数であれば、同時に塗布するパターン数に応じて適宜決定されるものであり、その数は、特に限定されるものではない。
バー12は、走行方向D1と直交する幅方向D2に伸びる長尺な部材であり、例えば、円柱状である。バー12は、後述のように本体ブロック14によって回動可能に支持される。バー12の長手方向と、幅方向D2とは平行な関係にある。
バー12は、特定の走行方向D1に連続走行する長尺な基板30の上面30aまたは横面に塗布液Mを介して接触可能であり、かつ回転中心Crで回転するものである。バー12の回転方向は、特に限定されるものではなく、基板30の走行方向D1に対して同方向であっても、反対方向であってもよい。
バー12の直径は1mm〜20mmが好ましく、より好ましくは6mm〜13mmである。バー12の直径を上述の範囲とすることにより、塗布液Mの塗布面に縦筋が発生することを抑制することもできる。
バー12の表面は、平滑に仕上げられていてもよいが、円周方向に一定間隔で溝が設けられていてもよく、またワイヤが密に巻回されていてもよい。いわゆるワイヤーバーであってもよい。この場合、バーに巻回するワイヤの直径は、0.05〜0.5mmであることが好ましく、特に0.05〜0.2mmであることが好ましい。なお、溝が設けられたバー12およびワイヤが巻回されたバー12においては、溝の深さを浅くまたはワイヤを細くすることにより、塗布液Mの塗り付けを薄くでき、溝の深さを深くまたはワイヤを太くすることにより、塗布液Mの塗り付けを厚くできる。
バーの幅は、基板30の幅と同一の長さであっても良いが、基板30の幅よりも長いことが好ましい。また、バーに溝またはワイヤを設ける場合、溝またはワイヤを設ける範囲は、基板30の幅以上であることが好ましい。
バーの材質は、ステンレス鋼が好ましく、特に、SUS(Steel Use Stainless)304またはSUS(Steel Use Stainless)316が好ましい。他にも、SUS430、SUS630等が挙げられる。バーの表面には、ハードクロムメッキ、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)または窒化チタン(TiN)等の表面処理を施してもよい。
本体ブロック14は、バー12を回転可能に支持するものであり、バー12を回動可能に支持する構造を有する。
例えば、本体ブロック14は、バー12と接する面に円弧状の溝が形成されている。本体ブロック14に円弧状の溝を形成することにより、基板30の張力によるバー12の撓みを抑制し、幅方向D2に均一な塗布膜32a〜32cを形成することができる。
本体ブロック14において、バー12に接する側と、バー12に接さない側とは材質が同じである必要はない。例えば、バー12がステンレス鋼等の金属製である場合、本体ブロック14のバー12に接する側は高分子樹脂製等とし、本体ブロック14のバー12に接さない側はステンレス鋼等の金属製とすることが好ましい。
本体ブロック14の大きさは、バー12のサイズに応じて適宜決定される。例えば、本体ブロック14の走行方向D1の厚みは、バー12の半径以上であり、バー12の直径の2倍以下とすることが好ましい。また、本体ブロック14の高さ方向D3の高さは、10〜100mmとすることが好ましい。
さらに、本体ブロック14の幅方向D2の幅は、特に限定されるものではなく、バー12と同じ長さである単体のブロック構造でもよく、堰板16と同じ長さの分割されたブロック構造でもよく、いずれの構造でもパターン塗布は可能である。塗布液が混ざることを抑制する観点からは、本体ブロック14の構成は、分割されたブロック構造であることがより好ましい。
堰板16は、基板30の上面30a上に配置されている。
堰板16は、基板30の上面30a側に突出部16aが設けられている。突出部16aの上面30aと対向する端面16cは、例えば、うねり等がなく平坦な状態の基板30の上面30aと平行な面である。
堰板16は、側面16bと本体ブロック14との間、側面16bとバー12との間にスリット15が設けられている。スリット15は幅方向D2に延在しており、スリット15に塗布液Mが送液される。
堰板16の端面16cは、上述のように上面30aと平行な面としたが、これに限定されるものではなく斜面であってもよい。
堰板に突出部16aを設けることにより、堰板端部の厚みを所定値以下としつつ、堰板全体の剛性を高めることが可能となる。
また、本体ブロック14と堰板16との境界に送液貯留部24が設けられている。送液貯留部24はスリット15と連通している。送液貯留部24は、本体ブロック14または各堰板16に設けられていてもよく、本体ブロック14と各堰板16とに跨って設けられていてもよい。
送液貯留部24は、例えば、本体ブロック14と各堰板16との幅方向D2に全域に亘り設けられている。
送液貯留部24を設けることで幅方向D2に塗布液Mを均一に流してから基板30へ塗布液Mが流れるため、塗布液Mを幅方向D2に均一に塗布することができる。また、送液貯留部24がない構成とすることもできるが、この場合、送液した塗布液Mが幅方向D2に満たされにくくなり、送液した部分のみに塗布液Mが流れるため、端部25等に空気が滞留した空気滞留部(図示せず)が生じる。この空気滞留部(図示せず)に送液系等から持ち込まれる泡が溜り、泡ハジキを抑制する効果が小さく、最終的に泡ハジキ故障となることがある。
供給管20は、上述のように各堰板16に、それぞれ設けられるものである。1つの堰板16において、供給管20は堰板16を通り、送液貯留部24に達する。例えば、1つの供給管20に、1つの供給部22が接続されている。
供給部22は、上述のように各堰板16に設けられており、各堰板16毎に塗布液Mをバー12に送液するものである。供給部22は、塗布液Mを貯留するタンク(図示せず)と、塗布液Mを送液するためのポンプ(図示せず)と、塗布液Mの送液量を調整するバルブ(図示せず)と、バルブの開閉量等を調整する制御部(図示せず)とを有する。供給部22としては、予め定められた量の液体を供給することができる公知の液体供給装置を適宜利用可能である。
各堰板16に、それぞれ供給部22を設けることにより、塗布液Mの供給量を堰板16単位で調整することができ、塗布液Mのロスを減らすことができる。これにより、生産性を高くすることができる。
また、各堰板16に、それぞれ供給部22を設けることにより、堰板16毎に、塗布液Mを変えることができ、これにより、塗布膜32a〜32cの組成等を変えることができる。このため、図1の塗布装置10では、3つの堰板16を有する構成であるが、各堰板16の塗布液Mは、同じであってもよく、異なってもよい。形成される塗布膜32a、32b、32cは、例えば、塗布膜32aと塗布膜32cが同じで、塗布膜32bが異なる構成とすることができる。
堰板16では、突出部を除いた全体の厚みは、5〜50mmの範囲内であることが好ましい。なお、全体の厚みは、走行方向D1の長さのことである。
また、堰板16の高さ方向D3の長さは、10〜100mmであることが好ましい。
堰板16の幅は、特に限定されるものではなく、堰板16の幅と同等の幅で塗布が可能である。このため、堰板16の幅は、塗布膜の幅に応じて適宜決定される。
また、本体ブロック14が、上述のように分割されたブロック構造である場合、堰板16の幅は本体ブロック14と同じとすることもできる。
幅方向D2の堰板16の隙間27の間隔δは、3mm以上であることが好ましく、より好ましくは5mm以上である。間隔δが狭いと、隣接する堰板16の塗布液Mが混ざることがある。隙間27の間隔δの上限は、特に限定されるものではなく、基板の幅と、塗布膜の数、および塗布膜の配置等に応じて適宜設定されるものである。
堰板16について、材質は、特に限定されるものではなく、例えば、金属、または樹脂である。金属としては、例えば、ステンレス鋼が挙げられ、特に、SUS(Steel Use Stainless)304またはSUS(Steel Use Stainless)316を用いることが好ましい。
これ以外に、堰板としては、金属にハードクロムメッキまたはダイヤモンドライクカーボン処理したものでもよい。
バー12の上流側、すなわち、基板30のバー12への進入側に設けられる堰板16は、塗布液Mの内圧を高めることができる。このため、エアー同伴によるハジキを抑制することができる。エアー同伴によるハジキについては後に詳細に説明する。また、エアー同伴によるハジキのことを、単にエアー同伴ハジキともいう。
塗布装置10では、走行方向D1と高さ方向D3とで構成される平面PLにおける、液溜り部17の断面積Sが20mm以上100mm以下であることが好ましく、より好ましくは30mm以上50mm以下である。液溜り部17の断面積Sとは、バーの走行方向の上流側の周面と、バーの回転中心を通りバーの走行方向の上流側の端面と堰板との最短距離を通る線と、最短距離を通る線と堰板との交点を通り、かつ基板の面に垂直な線と、基板とで囲まれた部分の面積であり、図2に示す符号Sの領域の面積である。
バー12の回転により塗布液Mが掻き上げられるが、液溜り部17の断面積Sが20mm満であると、塗布液Mの掻き上げ量>塗布液Mの供給量となり、液切れ故障(液の供給量が不足することにより発生する薄塗りによる故障)が発生する。また、液溜り部17の断面積Sが100mmを超えると、塗布液の内圧が小さくなり、基板30に同伴されてもってくるエアー圧に液圧が負けてハジキ故障(ウエブに同伴されて持ちこまれるエアーにより発生する薄塗りによる故障)が発生する。
塗布装置10では、複数の堰板16は、それぞれ液溜り部17の容量を変えることができることが好ましい。すなわち、上述の液溜り部17の断面積Sを変えることができることが好ましい。
複数の堰板16は、それぞれ基板30の走行方向D1に対して移動可能であり、バー12と堰板16との走行方向D1の距離を変えることができる。この場合、例えば、堰板16と本体ブロック14とをボルト(図示せず)で固定する構成とし、ボルトを締めるか、緩めるかして、バー12と堰板16との走行方向D1の距離を変える構成とする。
バー12の走行方向D1の上流側の端面12aと、堰板16との最短距離である距離Bが0.05mm以上2mm以下であることが好ましい。
バー12の走行方向D1の上流側の端面12aと、堰板16との距離Bが0.05mm未満では、バー12と堰板16の間のスリット15から塗布液Mが幅方向D2に均一に供給されない。
一方、堰板16との距離Bが2mm以下を超えると、塗布液Mの内圧を高めにくくなり、エアー同伴ハジキが発生しやくなる。より好ましくは、バー12の走行方向D1の上流側の端面12aと、堰板16との距離Bは0.1mm以上1mm以下である。
また、堰板16と、長尺な基板30との距離Aが0.2mm以上2mm以下であることが好ましい。
堰板16と、長尺な基板30との距離Aが0.2mm未満では、走行方向D1の上流側へ流れる塗布液Mがなくなり、塗布液Mの液切れが発生しやすくなる。
一方、堰板16と、長尺な基板30との距離Aが2mmを超えると、塗布液Mの内圧を高めにくくなり、エアー同伴ハジキが発生しやくなる。より好ましくは、堰板16と、長尺な基板30との距離Aは0.4mm以上1mm以下である。
また、堰板16と長尺な基板30との距離Aとは、堰板16の最下部と基板30の最上部との間の長さのことであり、堰板16と基板30との最短距離のことである。図2の構成では堰板16の端面16cと基板30の上面30aとの最短距離である。
(塗布方法)
次に、塗布装置10の塗布方法について説明する。
供給部22から供給管20を介して堰板16に塗布液Mを供給し、送液貯留部24を経てスリット15に塗布液Mを満たす。そして、バー12を回転させる。特定の走行速度で、走行方向D1に基板30を連続走行させ、連続走行する基板30の上面30aに、堰板16毎に塗布液Mを介してバー12を接触させ、基板30の上面30aに、各堰板16に応じた塗布液Mを塗布し、1つのバー12で3種の塗布液Mを同時にストライプ状にパターン塗布する。しかも、各パターンの混ざりがなく塗布できる。これにより、1つのバー12で、基板30に幅方向D2に異なる3つの塗布膜32a、32b、32cを隙間33をあけて同時にストライプ状にパターン形成することができる。この場合、互いに塗布液が混じることなく塗布膜32a、32b、32cを形成することができる。
塗布装置10の塗布方法について、基板30の上面30aに塗布することについて説明したが、基板30の横面にも上述のようにして塗布することができる。基板30の下面30bにも上述のようにして塗布することができる。
塗布装置10では、1つのバー12で3種の塗布液Mを同時にストライプ状にパターン塗布して、基板30の幅方向D2に並んだ3つの塗布膜32a、32b、32cをストライプ状に形成することができる。これにより、基板30の幅方向D2に機能違いのサンプルを並べた製品を作製することができる。この場合、サンプルの貼合工程が不要となり、幅方向D2に機能違いのサンプルを並べた製品の製造原価を低くできる。
また、樹脂の基板30に対して、幅方向D2に引き延ばす延伸工程を実施する場合、製品幅外の領域に塗布液として、例えば、不純物を含まない液を塗布することにより、製品幅外の基板30を回収することができ、製品幅外の基板30が無駄になることを抑制することができる。これにより、得率の低下を抑制することができ、生産性を向上させることができる。
しかも、塗布装置10の堰板16は、塗布液Mの内圧を高めるため、上流側からのエアーの進入が抑制され、エアー同伴ハジキを抑制する。
また、送液貯留部24を設けており、泡ハジキの発生が抑制され、塗布液Mを基板30の幅方向D2に均一に塗布できる。しかも、液切れの発生を抑制することができる。
(塗布装置の第2の例)
次に、塗布装置の第2の例について説明する。
図3は本発明の実施形態の塗布装置の第2の例を示す模式的斜視図である。
なお、図3に示す塗布装置10において、図1および図2に示す塗布装置10と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図3に示す塗布装置11は、図1に示す塗布装置10に比して、堰板16の間隔δが異なる点、および堰板16がバー12の長手方法、すなわち、幅方向D2に移動可能である点が異なり、それ以外の構成は図1に示す塗布装置10と同じであるため、その詳細な説明は省略する。図3に示す塗布装置11は、図1に示す塗布装置10の効果を得ることができる。
塗布装置11のように、複数の堰板16は、それぞれ、バー12の長手方法における位置、すなわち、幅方向D2における位置を変えることができることが好ましい。これにより、塗布膜32a、32b、32cの基板30の幅方向D2における形成位置を変えることができ、塗布膜32a、32b間の隙間33の間隔、および塗布膜32b、32c間の隙間33の間隔を変えることができる。このことにより、3つの塗布膜32a、32b、32cで形成されるストライプ状のパターンの幅方向の位置を変えることができる。
また、基板30の幅が変わった場合にも、堰板16の幅方向D2の位置を変えることにより、基板30の幅に対応することができる。例えば、基板30の幅が狭くなった場合には、両側の堰板16と、中央の堰板16との隙間27を狭くする。基板30の幅が広くなった場合には、両側の堰板16と、中央の堰板16との隙間27を広くする。
堰板16の幅方向D2における位置を変える場合、例えば、本体ブロック14が分割されたブロック構造である場合、堰板16は本体ブロック14と一緒に幅方向D2に移動する。
また、本体ブロック14が単体のブロック構造である場合、堰板16だけが幅方向D2に移動する。
堰板16の幅方向D2の位置を変える場合、例えば、堰板16に幅方向D2に伸びる長穴(図示せず)を設けて幅方向D2に動かせるようにする。なお、堰板16は、例えば、ボルト(図示せず)を用いて固定する。
(塗布装置の第3の例)
図4は本発明の実施形態の塗布装置の第3の例を示す模式的斜視図であり、図5は本発明の実施形態の塗布装置の第3の例を示す模式的側面図である。
なお、図4および図5に示す塗布装置10において、図1および図2に示す塗布装置10と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図4に示す塗布装置11aは、図1に示す塗布装置10に比して、堰板16の間隔δが異なる点、および側板26を有する点が異なり、それ以外の構成は図1に示す塗布装置10と同じであるため、その詳細な説明は省略する。図4および図5に示す塗布装置11aは、図1に示す塗布装置10の効果を得ることができる。
塗布装置11aでは、複数の堰板16は、それぞれバー12の長手方向の両端部に側板26が設けられている。すなわち、複数の堰板16は、それぞれバー12の幅方向D2の両側の端部25に側板26が設けられている。
図5に示す側板26は、端部25から塗布液Mが流れでないように端部25を覆うものであり、その形状は図5に示す形状に特に限定されるものではない。例えば、側板26は基板30と接触しない構成であり、側板26の基板30の上面30a側の上辺26aは、バー12と基板30とが最接近した位置から端面16cに向って、基板30の上面30aとの距離が増加するように傾斜している。
側板26を設けることにより、塗布液Mの利用効率を高めることができる。一方、側板26がないと端部25から流れ出る塗布液Mがあり、塗布に必要な塗布液Mの量が多くなる。
また、側板26がないと端部25に塗布液Mが流れでてしまい、塗布液Mの液切れが発生しやすくなる。このため、均一に塗布するための塗布液Mの送液量が多くなる。塗布液Mの送液量が多くなることで堰板16とバー12の間の液溜り部17の塗布液Mの流速が上昇し、隣の堰板16の塗布液Mと混ざりやすくなる。
側板26の材質は特に限定されるものではなく、塗布液Mに応じたものが適宜選択される。側板26は、例えば、SUS(Steel Use Stainless)等の金属または樹脂等で構成される。
なお、側板26は、全ての堰板16の幅方向の端部25に設けることに限定されるものではない。両側の堰板16の幅方向D2の外側の端部25では、塗布液Mが流れても、隣の堰板16の塗布液Mと混ざることがないため、複数の堰板16のうち、隣接する堰板16の間に面する、堰板16のバー12の長手方向の端部25に、側板26が設けられていればよい。すなわち、堰板16の隙間27にある端部25にだけ側板26を設ける構成であればよい。
また、塗布装置11aは、図3に示す塗布装置11と同じく、堰板16が幅方向D2に移動可能である構成でもよい。
なお、上述のいずれの塗布装置10、11、11aも送液貯留部24を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、送液貯留部24が設けられていない構成でもよいが、この場合、空気滞留部(図示せず)に送液系等から持ち込まれる泡が溜まるため、泡ハジキを抑制する効果が小さい。
次に、塗布システムについて説明する。
(塗布システム)
図6は本発明の実施形態の塗布システムの第1の例を示す模式図であり、図7は本発明の実施形態の塗布システムの第2の例を示す模式図である。
なお、図6および図7に示す塗布システム40において、図1および図2に示す塗布装置10と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
塗布システム40は、上述の塗布装置10を、基板30を挟んで対向して配置し、基板30の両方の面に同時にパターン状に塗布液を塗布するものである。塗布装置10の回転中心Crは、走行方向D1の位置をずらして配置されている。
塗布システム40では、基板30の両面に、複数の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布することができる。
塗布システム40は、1つの乾燥部42を有する。乾燥部42の構成は、特に限定されるものではなく、例えば、温風により乾燥するものである。
乾燥部42により、基板30の両面に、ストライプ状にパターン塗布された塗布液が乾燥され、複数の塗布膜が形成される。
塗布システム40の同時とは、時間が同じではなく、一度のプロセスであることを意味する。
塗布システム40では、1つの基板30の両面に、複数の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布し、1つの乾燥部42で乾燥させて、1つの基板30の両面に、複数のストライプ状の塗布膜を形成することができる。これに対して、上述のリバース塗布方式のでは、ウエブの上面と下面への同時塗布が不可能であるため、乾燥部を設ける場合、乾燥部を2つ設ける必要があり、多くの設備投資が必要であり、かつ設備の大型化を招く。このように、塗布システム40では、1つの乾燥部42で済み、乾燥設備等、多くの設備投資が不要であり、設備を安価に構築でき、かつ設備の大型化を抑制することができる。
塗布システム40の塗布装置10の配置は、図6に示す配置に限定されるものではなく、図7に示す配置でもよい。図7に示す塗布システム40は、図6に示す塗布システム40の塗布装置10を、高さ方向D3に回転させて、基板30の上面30aを、横に向かせた構成である。
なお、塗布システム40は、上述の塗布装置10に限定されるものではなく、上述の塗布装置11および塗布装置11aを用いることもできる。
次に、上述の塗布装置10、11、11aおよび塗布システム40に用いられる基板30および塗布液Mについて説明する。
(基板)
基板としては、ガラス材、金属材、合金材、紙、プラスチックフィルム、レジンコーティッド紙、合成紙および布等が挙げられる。プラスチックフィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル重合体、6,6−ナイロン、6−ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロースアセテート等が挙げられる。また、レジンコーティッド紙に用いられる樹脂としては、ポリエチレンをはじめとするポリオレフィンを代表例として例示できる。
基板の厚さは特に限定されないが、厚さが0.01〜1.5mmのものが取扱い、および汎用性の観点から好ましく用いられる。
基板は、張力を加えた状態でバーに塗布液を介して接触する。基板と、水平面とのなす角度は、バーの上流側および下流側のいずれにおいても0°〜10°であることが好ましく、0°〜5°であることがより好ましい。基板の角度を上述の範囲とすることにより、塗布面を均一にすることができ、かつバーの摩耗等を抑制することができる。
基板の形態としては、特に限定されるものではなく、シート状、および連続帯状等が挙げられる。なお、連続帯状の基板、すなわち、長尺な基板のことをウエブという。
(塗布液)
塗布液は、各種の液状物質のことである。
塗布液において、溶媒は、例えば、水、および有機溶剤である。有機溶剤は、例えば、メチルエチルケトン(MEK)、メチルプロピレングリコール(MFG)およびメタノール等である。
バインダーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、ポリビニルアルコール(PVA)等のポリマーまたはモノマー等を含む。また、塗布液には、固形分として、例えば、酸化ケイ素粒子および酸化チタン粒子等を含んでもよい。
塗布液の粘度は、7×10−4〜0.4Pa・s(0.7〜400cP(センチポアズ))、塗布量は0.1〜200ml(ミリリットル)/m(1〜200cc/m)、塗布速度は1〜400m/分において適用可能である。
好ましくは、粘度は1×10−3〜0.1Pa・s(1〜100cP)であり、塗布量は1〜100ml/m(1〜100cc/m)であり、塗布速度は1〜200m/分である。
また、塗布液としては、上述のもの以外に、基板に塗布し、乾燥させて皮膜を形成することに使用される溶液が挙げられる。具体的には、感光層形成液および感熱層形成液のほか、基板の表面に中間層を形成して製版層の接着を改善する中間層形成液、平版印刷原版基板の製版面を酸化から保護するポリビニルアルコール水溶液、写真フィルムにおける感光層を形成するのに使用される写真フィルム用感光剤コロイド液、印画紙の感光層の形成に使用される印画紙用感光剤コロイド液、録音テープ、ビデオテープ、およびフロッピーディスクの磁性層の形成に使用される磁性層形成液、ならびに金属の塗装に使用される各種塗料等が挙げられる。
(用途)
塗布装置および塗布方法は、金属、紙、布、およびフイルム等にバーを用いて液膜を塗布して製品を製作するあらゆる分野に適用可能であり、用途は特に限定されるものではない。
塗布装置および塗布方法の用途としては、例えば、写真フィルム等の感光材料の製造、録音テープ等の磁気記録材料の製造、およびカラー鉄板等の塗装金属薄板の製造等、バーを用いて塗布を行う場合に使用できる。したがって、基板としては、従来技術の欄で述べた支持体基板のほか、支持体基板の目立てした側の面に感光性または感熱性の製版面を形成した平版印刷原版基板、写真フィルム用基材、印画紙用バライタ紙、録音テープ用基材、ビデオテープ用基材、フロッピー(登録商標)ディスク用基材等、金属、プラスチック、または紙等からなり、連続した帯状で、かつ可撓性を有する基材等が挙げられる。
また、塗布液としては、上述のもの以外に、基板に塗布し、乾燥させて皮膜を形成することに使用される溶液が挙げられ、具体的には、感光層形成液および感熱層形成液のほか、基板の表面に中間層を形成して製版層の接着を改善する中間層形成液、平版印刷原版基板の製版面を酸化から保護するポリビニルアルコール水溶液、写真フィルムにおける感光層を形成するのに使用される写真フィルム用感光剤コロイド液、印画紙の感光層を形成するのに使用される印画紙用感光剤コロイド液、録音テープ、ビデオテープ、フロッピーディスクの磁性層を形成するのに使用される磁性層形成液、および金属の塗装に使用される各種塗料等が挙げられる。
また、塗布装置および塗布方法を用いることにより、基板の両面に塗布面を効率良く形成することが可能となる。従来は、均一な塗布膜を形成する場合には、下面塗布装置が用いられることが多く、この場合、第1の下面塗布工程を設けた後、基板搬送ロールで搬送方向を変え、再度、第2の下面塗布工程を設ける必要があった。このため、両面に塗布面を形成するまでの搬送距離が長くなり、塗布液の塗布スペースが広く必要とされていた。
しかし、塗布装置および塗布方法を用いることにより、上面塗布においても均一な塗布膜を形成することが可能となった。このため、基板の両面に塗布面を形成する場合、従来の下面塗布と上述の塗布装置を用いた上面塗布を同時に行うことができ、塗布スペースを省スペース化することができる。これにより、製膜工程を簡略化することができ、製造コストを抑制することも可能となる。
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の塗布装置および塗布システムについて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、および、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、実施例1〜13および比較例1の塗布装置を用いて基板に塗布液を塗布し、パターン塗布性、液の混ざり、液切れ、およびハジキを評価した。
塗布装置は、バー径を直径10mmとし、幅を800mmとした。また、バー回転数を1500回転/分(rpm)とした。塗布は、1次側基板進入角度を3°とし、定常部の膜厚が5μmとなるように実施した。なお、1次側基板進入角度とは、基板がバーの上流側から進入する角度のことである。基板の走行速度を120m/分とした。
基板には、幅が700mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。
塗布液には、ポリエステル樹脂、架橋剤、および界面活性剤を水に溶解して調製したものを用いた。なお、塗布液は、組成物量を調整し、粘度が2mPa・sとなるようにした。塗布液の表面張力は40mN/mであった。
次に、評価項目であるパターン塗布性、液の混ざり、液切れ、およびハジキについて説明する。なお、パターン塗布性、液切れおよびハジキの各評価項目では、目視観察しているが、その目視観察時間は、1サンプル当り、1分間とした。
(パターン塗布性)
パターン塗布性は、塗布膜を目視観察し、以下に示すパターン塗布性評価基準で評価した。その結果を下記表1に示す。
パターン塗布性評価基準
A:パターン塗布できる
B:パターン塗布できない
(液の混ざり)
液の混ざりは、塗布後の塗布液を回収し、回収後に、回収液を塗布して塗布膜を得た。この塗布膜の成分を蛍光X線(XRF)測定で特定した。
液の混ざりは、特定した成分の結果に基づき、以下に示す液の混ざり評価基準で評価した。その結果を下記表1に示す。
液の混ざり評価基準
A:コンタミネーション率0%
B:コンタミネーション率0%超20%未満
C:コンタミネーション率20%以上
(液切れ)
液切れは、塗布膜を目視観察し、目視評価後に故障箇所に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)による元素分析を実施した。
液切れは、元素分析の結果に基づき、以下に示す液の混ざり評価基準で評価した。その結果を下記表1に示す。
液切れ評価基準
A:特定元素100%含有
B:特定元素80%以上100%未満含有
C:特定元素80%未満含有
(ハジキ)
ハジキは、塗布膜を目視観察し、目視評価後に故障箇所に対して、電子線マイクロアナライザ(EPMA)による元素分析を実施した。
ハジキは、元素分析の結果に基づき、以下に示すハジキ評価基準で評価した。その結果を下記表1に示す。
ハジキ評価基準
A:特定元素100%含有
B:特定元素80%以上100%未満含有
C:特定元素80%未満含有
以下、実施例1〜13および比較例1について説明する。なお、下記表1において、塗布条件の欄の「−」は該当するものがないことを示す。
(実施例1)
実施例1は、図1および図2に示す塗布装置の構成において、堰板の数を2とした。第1の堰板の幅を100mmとし、第2の堰板の幅を300mmとし、第1の堰板と第2の堰板の間隔δを1mmとした。
第1の堰板の送液量を100cc/minとし、第2の堰板の送液量を300cc/minとした。また、液溜り部の断面積Sを10mmとした。実施例1では、側板を設けていない。
(実施例2)
実施例2は、図1および図2に示す塗布装置の構成とし、堰板の数は3である。第1の堰板の幅を100mmとし、第2の堰板の幅を300mmとし、第3の堰板の幅を100mmとし、堰板の間隔δを1mmとした。
第1の堰板の送液量を100cc/minとし、第2の堰板の送液量を300cc/minとし、第3の堰板の送液量を100cc/minとした。また、液溜り部の断面積Sを10mmとした。実施例2では、側板を設けていない。
(実施例3)
実施例3は、実施例2に比して、液溜り部の断面積Sが120mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例4)
実施例4は、実施例2に比して、液溜り部の断面積Sが100mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例5)
実施例5は、実施例2に比して、液溜り部の断面積Sが20mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例6)
実施例6は、実施例2に比して、液溜り部の断面積Sが30mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例7)
実施例7は、実施例2に比して、液溜り部の断面積Sが50mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例8)
実施例8は、実施例2に比して、堰板の間隔δが3mmである点、および液溜り部の断面積Sが50mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例9)
実施例9は、実施例2に比して、堰板の間隔δが3mmである点、液溜り部の断面積Sが50mmである点、および側板を有する点以外は実施例2と同じとした。
(実施例10)
実施例10は、実施例2に比して、堰板の間隔δが5mmである点、および液溜り部の断面積Sが50mmである点以外は実施例2と同じとした。
(実施例11)
実施例11は、実施例2に比して、堰板の間隔δが5mmである点、液溜り部の断面積Sが50mmである点、および側板を有する点以外は実施例2と同じとした。
(実施例12)
実施例12は、実施例2に比して、堰板の間隔δが5mmである点、送液量が異なる点、液溜り部の断面積Sが50mmである点、および側板を有する点以外は実施例2と同じとした。
実施例12では、第1の堰板の送液量を70cc/minとし、第2の堰板の送液量を220cc/minとし、第3の堰板の送液量を70cc/minとした。
(実施例13)
実施例13は、実施例12に比して、側板がない点以外は実施例12と同じとした。
(比較例1)
比較例1は、図1および図2に示す塗布装置の構成において、堰板の数を1とし、実施例1の第2の堰板に相当するものしかない構成である。比較例1は、送液量を300cc/minとし、液溜り部の断面積Sを10mmとした。比較例1は、塗布膜が1つしか形成されないため、液の混ざりが生じない。このため、液の混ざりの評価結果の欄には「−」と記した。
Figure 0006890715
表1に示すように、実施例1〜13は、2種以上の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布することができた。なお、比較例1は、堰板が1つの構成であり、2種以上の塗布液を同時にストライプ状にパターン塗布できなかった。
実施例1および実施例2は、液溜り部の断面積Sが小さく液切れが生じた。また、実施例1および実施例2は、堰板の間隔δが狭く液の混ざりが生じた。
実施例3は、液溜り部の断面積Sが大き過ぎハジキが生じ、また、堰板の間隔δが狭く液の混ざりが生じた。
実施例4は、液溜り部の断面積Sが好ましい範囲の上限であり、ハジキが若干生じ、また、堰板の間隔δが狭く液の混ざりが生じた。
実施例5は、液溜り部の断面積Sが好ましい範囲の下限であり、液切れが若干生じ、また、堰板の間隔δが狭く液の混ざりが生じた。
実施例6および実施例7は、液溜り部の断面積Sが好ましい範囲にあり、液切れおよびハジキについて良好な結果が得られた。また、実施例6および実施例7は、堰板の間隔δが狭く液の混ざりが生じた。
実施例8は、堰板の間隔δが好ましい範囲の下限であり、液の混ざりについて実施例7よりも良好な結果を得ることができた。実施例9は、堰板の間隔δが好ましい範囲の下限であり、かつ側板を有するものであり、液の混ざりについて実施例8よりも、さらに良好な結果を得ることができた。
実施例10は、堰板の間隔δが好ましい範囲にあり、液の混ざりについてさらに良好な結果を得ることができた。
実施例11は、堰板の間隔δが好ましい範囲であり、かつ側板を有するものであり、液の混ざりについてさらに良好な結果を得ることができた。
実施例12は、堰板の間隔δが好ましい範囲であり、かつ側板を有するものであり、送液量を少なくしても、液の混ざり、液切れ、およびハジキについて、良好な結果を得ることができた。これにより、塗布液の損失を小さくできる。
実施例13は、堰板の間隔δが好ましい範囲であり、送液量を少なくした場合、側板がないため、液切れについて、良好な結果を得ることができなかった。
なお、実施例9の塗布装置を用いて、塗布システムを構成し、基板の両面に同時塗布しところ、液の混ざり、液切れ、およびハジキについて、良好な結果を得ることができた。
10、11、11a 塗布装置
12 バー
12a 端面
14 本体ブロック
15 スリット
16 堰板
16a 突出部
16b 側面
16c 端面
17 液溜り部
20 供給管
22 供給部
24 送液貯留部
25 端部
26 側板
27 隙間
30 基板
30a 上面
30b 下面
32a、32b、32c 塗布膜
33 隙間
40 塗布システム
42 乾燥部
A 距離
B 距離
Cr 回転中心
D1 走行方向
D2 幅方向
D3 高さ方向
M 塗布液
PL 平面
δ 間隔
S 断面積

Claims (10)

  1. 特定の走行方向に連続走行する長尺な基板の少なくとも一方の面に塗布液を介して接触して回転する、前記走行方向と直交する幅方向に伸びる長尺なバーと、
    前記バーに対して前記基板の前記走行方向の上流に設けられ、前記塗布液を前記バーとの間を通して、前記基板の前記走行方向へ流通させる堰板とを有する塗布装置であって、
    前記バーを回転可能に支持する本体ブロックを有し、
    前記バーの長手方向に沿って配置された、複数の堰板と、
    前記堰板毎に設けられ、前記堰板に前記塗布液を供給する複数の供給部とを有する、塗布装置。
  2. 前記バーの前記長手方向における前記堰板の間隔が3mm以上である、請求項1に記載の塗布装置。
  3. 前記複数の堰板は、それぞれ前記バーの前記長手方向における位置を変えることができる、請求項1または2記載の塗布装置。
  4. 前記複数の堰板は、それぞれ前記バーとの間に液溜り部を有し、
    前記複数の堰板は、それぞれ前記液溜り部の容量を変えることができる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の塗布装置。
  5. 前記複数の堰板は、それぞれ前記基板の前記走行方向に対して移動可能であり、前記バーと前記堰板との前記走行方向の距離を変えることができる、請求項4に記載の塗布装置。
  6. 前記走行方向と前記走行方向に直交する高さ方向とで構成される平面における、前記液溜り部の断面積Sが20mm以上100mm以下であり、
    前記液溜り部の前記断面積Sは、前記平面における、前記バーの前記走行方向の上流側の周面と、
    前記バーの回転中心を通り前記バーの前記走行方向の上流側の端面と前記堰板との最短距離を通る線と、
    前記最短距離を通る線と前記堰板との交点を通り、かつ前記基板の面に垂直な線と、
    前記基板とで囲まれた部分の面積である、請求項4に記載の塗布装置。
  7. 前記複数の堰板は、それぞれ前記バーの前記長手方向の両端部に側板が設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の塗布装置。
  8. 前記複数の堰板のうち、隣接する堰板の間に面する、前記堰板の前記バーの前記長手方向の端部に側板が設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の塗布装置。
  9. 前記塗布液を貯留する送液貯留部を、前記本体ブロック、または前記各堰板に有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の塗布装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の塗布装置を、基板を挟んで対向して配置し、
    前記基板の両方の面に同時にパターン状に塗布液を塗布する、塗布システム。
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