JP7077491B2 - 塗布ヘッド、塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、塗布ヘッド、塗布装置及び塗布方法に関する。

塗布バーを用いて液を塗布する塗布ヘッドがある。均一な塗布膜を形成できる塗布装置が望まれる。

特開２０１６－１７４９９２号公報

本発明の実施形態は、均一な塗布膜を形成できる塗布ヘッド、塗布装置及び塗布方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、塗布ヘッドは、塗布バー、複数のノズル、第１部材、第２部材、第３部材、弾性部材及び位置制御部を含む。前記塗布バーは、被塗布部材と対向可能である。前記複数のノズルは、前記塗布バーに向けて液を供給することが可能である。前記第１部材は、複数の第１凹部を含む。前記複数のノズルの１つの少なくとも一部は、前記複数の第１凹部の１つと、前記複数の第３部材の１つと、の間にある。複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部、及び、前記複数の第３部材の前記１つは、前記複数の前記第２部材の１つにより前記第１部材に固定される。前記複数の弾性部材の１つは、第１位置、第２位置及び第３位置の少なくともいずれかに設けられる。前記第１位置は、前記複数の第３部材の前記１つと前記複数の第２部材の前記１つとの間である。前記第２位置は、前記複数の第１凹部の前記１つの前記少なくとも一部と前記複数のノズルの前記１つとの間である。前記第３位置は、前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部と前記複数の第３部材の前記１つとの間である。前記位置制御部は、前記複数のノズルと前記塗布バーとの間の相対的な位置を制御する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的側面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを例示する模式図である。 図３は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを例示する模式図である。 図４は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的斜視図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的側面図である。 図６は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的斜視図である。 図７は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを例示する模式図である。 図８は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的斜視図である。 図９は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的分解斜視図である。 図１０は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式図である。 図１１は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式図である。 図１２は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式図である。 図１３は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式図である。 図１４は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式図である。 図１５は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施の形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的側面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを例示する模式図である。図２（ａ）は上面図である。図２（ｂ）は、側面図である。図２（ｂ）においては、図を見やすくするために、一部の要素が省略されている。
図３は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを例示する模式図である。図３は、塗布ヘッドの一部の上面図である。
図４は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的斜視図である。

図１（ａ）、図２（ａ）及び図３に示すように、実施形態に係る塗布ヘッド１１０は、塗布バー１０、複数のノズル２０（図３参照）、第１部材３１、複数の第２部材３２（図３参照）、複数の第３部材３３（図３参照）、複数の弾性部材３５（図３参照）及び、位置制御部４０（図２（ａ）参照）を含む。複数のノズル２０、第１部材３１、複数の第２部材３２、及び、複数の第３部材３３は、ヘッド部３０（図１（ａ）参照）に含まれる。

図１（ａ）に示すように、塗布バー１０は、被塗布部材８０と対向可能である。

図１（ｂ）に示すように、複数のノズル２０は、塗布バー１０に向けて液８４を供給することが可能である。複数のノズル２０は、例えば、ニードルノズルである。図１（ａ）は、液８４が供給されていない状態に対応する。図１（ｂ）は、液８４が供給されている状態に対応する。図１（ａ）に示すように、塗布バー１０と被塗布部材８０との間には、間隙が設けられる。図１（ｂ）に示すように、液８４が塗布バー１０に供給されると、塗布バー１０と被塗布部材８０との間にメニスカスが形成される。このように、塗布バー１０は、塗布バー１０と被塗布部材８０との間に、液８４のメニスカスを形成可能である。被塗布部材８０に塗布された液８４により塗布膜８５が形成される。塗布膜８５が固体化することで、目的とする膜が得られる。

図１（ａ）に示すように、被塗布部材８０から塗布バー１０への方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

図１（ａ）に示すように、被塗布部材８０は、塗布バー１０に対して、移動方向８８に沿って、相対的に移動する。移動方向８８は、例えば、Ｘ軸方向に沿う。

図４に示すように、塗布バー１０は、Ｙ軸方向に延びる。１つの例において、塗布バー１０は、円筒状である。

図１（ａ）に示すように、１つの例において、複数のノズル２０は、塗布バー１０に向かって、Ｚ軸方向に対して傾斜する方向に延びる。

図１（ａ）に示すように、この例では、複数のノズル２０の１つは、ノズル部２１と、基部２２と、を含む。この例では、ノズル部２１は、複数の第１凹部３１ｄの１つと、複数の第３部材３３の１つと、の間にある。基部２２は、複数の第１凹部３１ｄのその１つと、複数の第３部材３３のその１つと、の間にない。基部２２は、例えば、第１部材３１の上方に設けられる。後述するように、例えば、ノズル部２１は、基部２２と着脱可能でも良い。例えば、基部２２に供給管２５が接続される。図１（ｂ）に示すように、供給管２５を介して、基部２２に液８４が供給される。ノズル部２１から液８４が吐出される。

図３は、ヘッド部３０を例示している。図３に示すように、第１部材３１は、複数の第１凹部３１ｄを含む。図３に示すように、複数のノズル２０の１つの少なくとも一部は、複数の第１凹部３１ｄの１つと、複数の第３部材３３の１つと、の間にある。複数のノズル２０の１つの上記の少なくとも一部は、例えば、ノズル部２１である。複数のノズル２０のその１つの少なくとも一部（例えば、ノズル部２１）、及び、複数の第３部材３３のその１つは、複数の第２部材３２の１つにより、第１部材３１に固定される。

第１部材３１は、複数のノズル２０が取り付けられるベースである。複数の第２部材３２は、例えば、ネジなどの固定部材である。第１部材３１に、ネジなどの固定部材が嵌る孔などが設けられる。例えば、複数の第３部材３３のそれぞれに、ネジなどの固定部材が通る孔が設けられる。ネジなどの固定部材は、複数の第３部材（固定部材）の孔を通過して、第１部材３１に固定される。第１部材３１と、複数の第３部材３３の１つと、の間に、複数のノズル２０の１つが設けられる。複数のノズル２０の１つは、第１部材３１と、複数の第３部材３３の１つと、の間に挟まれることで、第１部材３１に固定される。複数の第３部材３３は、押さえ部材である。

図３に示す例では、複数の弾性部材３５の１つは、第１位置ｐｘ１に設けられる。第１位置ｐｘ１は、複数の第３部材３３の１つと、複数の第２部材３２の１つと、の間である。

図２（ａ）に示すように、位置制御部４０は、複数のノズル２０と塗布バー１０との間の相対的な位置を制御する。この例では、位置制御部４０は、第１保持部４１及び第２保持部４２を含む、第１保持部４１は、塗布バー１０を保持する。第２保持部４２は、複数のノズル２０を保持する。例えば、第２保持部４２は、第１部材３１を保持することで、複数のノズル２０を保持する。

第１保持部４１及び第２保持部４２の相対的な位置が制御されることで、塗布バー１０と複数のノズル２０との間の相対的な位置が制御できる。

実施形態において、塗布バー１０へ向けて複数のノズル２０から液８４が供給される。これにより、メニスカスが広い範囲に均一に広がることができる。複数のノズル２０が複数の第１凹部３１ｄをガイドにした位置に安定して固定される。これにより、複数のノズル２０の先端の位置が揃いやすい。複数のノズル２０が複数の第１凹部３１ｄをガイドにした位置に固定されるため、複数のノズル２０のピッチが所望の状態に設定できる。弾性部材３５を用いた固定により、塗布バー１０などの振動などにより塗布状態が変動することが抑制できる。例えば、液８４の供給ポンプに脈動がある場合にも、弾性部材３５が脈動の影響を低減しやすい。

実施形態においては、複数の弾性部材３５が設けられることにより、適度な力が複数の第３部材３３に加わる。複数のノズル２０は、第１部材３１と複数の第３部材３３とにより、適度な力で保持される。例えば、複数のノズル２０が適度なトレランスで固定できる。これにより、複数のノズル２０から吐出され塗布バー１０に付着する液８４の量が適正に維持できる。これにより、被塗布部材８０に均一な塗布膜８５を形成できる。実施形態によれば、均一な塗布膜８５を形成できる塗布ヘッドが提供できる。塗布膜８５において、例えば、厚さの均一性が高い。

位置制御部４０は、例えば、アクチュエータを含む。第１保持部４１及び第２保持部４２の少なくともいずれかは、アクチュエータを含んでも良い。例えば、塗布バー１０と、複数のノズル２０と、の相対的な位置関係が良好に設定できる。第１保持部４１は、例えば、１軸アクチュエータ（例えばＺアクチュエータ）を含んでも良い。第２保持部４２は、例えば、多軸アクチュエータ（例えばＸＺθアクチュエータ）を含んでも良い。

図２（ａ）に示すように、塗布ヘッド１１０は、第１センサ５１ａ及び５１ｂを含んでも良い。第１センサ５１ａ及び５１ｂは、例えば、塗布バー１０と被塗布部材８０との間の距離を検出する。

図２（ａ）に示すように、塗布ヘッド１１０は、制御部７０を含んでも良い。制御部７０は、例えば、第１センサ５１ａ及び５１ｂによる検出結果を入手し、検出結果に基づいて、位置制御部４０（例えば、第１保持部４１）を制御する。制御部７０により、塗布バー１０と被塗布部材８０との間の距離が適切に制御される。第１センサ５１ａ及び５１ｂは、例えば、光学素子を含む。第１センサ５１ａ及び５１ｂは、例えば、カメラを含んでも良い。

図２（ａ）に示すように、塗布ヘッド１１０は、第２センサ５２ａ及び５２ｂを含んでも良い。第２センサ５２ａ及び５２ｂは、複数のノズル２０と塗布バー１０との間の応力を検出する。制御部７０は、例えば、第２センサ５１ａ及び５２ｂによる検出結果を入手し、検出結果に基づいて、位置制御部４０（例えば、第２保持部４２）を制御する。制御部７０により、塗布バー１０と複数のノズル２０との相対的な位置が、適切に制御される。

後述するように、複数の弾性部材３５は、第１位置ｐｘ１の他に、第２位置または第３位置に設けられても良い。これらの位置の例については、後述する。

弾性部材３５は、例えば、ばねを含む。ばねは、コイルばね、板ばね、及び、皿ばねの少なくともいずれかを含む。弾性部材３５は、ゴムなどの樹脂を含んでも良い。弾性部材３５がばねを含む場合、力を良好に制御し易い。弾性部材３５がコイルばねを含む場合、力をより良好に制御し易い。

図１（ａ）に示すように、例えば、複数のノズル２０は、塗布バー１０と接する。これにより、複数のノズル２０の塗布バー１０に対する位置が安定する。安定した液８４の供給が可能になる。複数のノズル２０が塗布バー１０と接することで、複数のノズル２０が塗布バー１０と接しない場合に比べて、塗布膜８５の均一性が高い。

例えば、位置制御部４０（例えば、第１保持部４１及び第２保持部４２の少なくともいずれか）により、複数のノズル２０が塗布バー１０に接する状態と、複数のノズル２０が塗布バー１０から離れた状態と、が形成可能でも良い。複数のノズル２０と塗布バー１０とが、相対的にＸ軸方向に移動できる。

第１保持部４１及び第２保持部４２の少なくともいずれかは、塗布バー１０から複数のノズル２０への向き、及び、複数のノズル２０から塗布バー１０への向きの少なくともいずれかを有する応力を、塗布バー１０及び複数のノズル２０の少なくともいずれかに加えることが可能でも良い。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的側面図である。
図５（ａ）は、複数のノズル２０が塗布バー１０から離れた状態を示している。図５（ｂ）は、複数のノズル２０が塗布バー１０に接する状態を示している。例えば、第１保持部４１及び第２保持部４２の少なくともいずれかにより生じる応力が、塗布バー１０及び複数のノズル２０の少なくともいずれかに加わる。図５（ｂ）に示すように、複数のノズル２０の少なくともいずれかは、この応力に応じて可逆的に曲がっても良い。複数のノズル２０は、適度な可撓性を有しても良い。複数のノズル２０は、撓むことが可能でも良い。

図５（ａ）に示すように、複数のノズル２０が塗布バー１０から離れた状態において、複数のノズル２０のそれぞれ（１つ）は、端面２１ｆを含む。端面２１ｆから液８４が吐出される。端面２１ｆと、複数のノズル２０のそれぞれ（１つ）が延在する延在方向Ｄｘと、の間の角度θ１は、例えば、約９０度であることが好ましい。実施形態において、角度θ１は、例えば、８０度以上１００度以下である。このような角度により、例えば、ノズル２０の固定状態（例えば延在方向Ｄｘを軸とする回転位置）が変化しても、塗布バー１０とノズル２０の先端との接触状態が変化し難い。安定した塗布がより可能である。このような角度により、塗布バー１０の損傷が抑制できる。

１つの例において、ノズル２０の長さは、例えば、２ｃｍ以上１０ｃｍ以下である。ノズル２０の長さは、例えば、３ｃｍ以上６ｃｍ以下でも良い。１つの例において、ノズル２０の内径は、０．１５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。内径が０．１５ｍｍ以上であることで、ノズル２０への液８４の供給のためのポンプ圧力への要求が緩和される。内径が２ｍｍ以下であることで、液８４の脈動が抑制しやすい。これにより、より均一な塗布膜が得易い。

図６は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的斜視図である。
図６は、第１部材３１及び複数のノズル２０を例示している。図６では、図が見やすくなるように、第１部材３１及び複数のノズル２０が互いに離されて描かれている。

図６に示すように、第１部材３１に複数の第１凹部３１ｄが設けられている。複数の第１凹部３１ｄのそれぞれ（１つ）は、複数のノズル２０のそれぞれ（１つ）の少なくとも一部（例えばノズル部２１）が延びる方向に沿って延びる。このような第１凹部３１ｄに、ノズル部２１の少なくとも一部がはまる。ノズル部２１の位置が安定する。

図６に示すように、複数の第１凹部３１ｄのそれぞれ（１つ）の少なくとも一部は、曲面状でも良い。例えば、第１凹部３１ｄの断面形状は、「Ｕ字状」である。実施形態において、第１凹部３１ｄの断面形状は、「Ｖ字状」でも良い。断面形状は、長方形状でも良い。第１凹部３１ｄの断面形状が「Ｕ字状」の場合、ノズル部２１に加わる力が均一化し易い。例えば、ノズル部２１の損傷が抑制できる。

実施形態において、第１凹部３１ｄの断面形状が曲面状である場合、第１凹部３１ｄの断面形状の曲率半径は、例えば、ノズル部２１の外面の断面形状の曲率半径以上である。

第１凹部３１ｄにノズル部２１の少なくとも一部が入る。１つの例において、ノズル部２１の別の一部は、第１凹部３１ｄの外にある。１つの例において、ノズル部２１のうちで第１凹部３１ｄの外にある部分の長さは、ノズル部２１の外径の１／３以上２／３以下である。ノズル部２１の外径２１ｄは、例えば、０．４ｍｍ以上３ｍｍ以下である。第１凹部３１ｄの長さ３１ｄＬ（図６参照）は、例えば、１ｃｍ以上３ｃｍ以下である。

図７は、第１実施形態に係る塗布ヘッドを例示する模式図である。
図７は、塗布ヘッドの一部の上面図である。図７においては、第２部材３２、第３部材３３及び弾性部材３５は省略されている。

図７に示すように、複数の第１凹部３１ｄの一部に、複数のノズル２０が設けられても良い。図７の例では、例えば、複数の第１凹部３１ｄのピッチよりも、複数のノズル２０のピッチは大きい。複数の第１凹部３１ｄのいくつかには、ノズル２０が設けられていない。例えば、液８４の特性に応じて、複数のノズル２０のピッチが変更できても良い。例えば、複数の第１凹部３１ｄを小さいピッチで設けておき、複数の第１凹部３１ｄの一部に複数のノズル２０が設けられることで、複数のノズル２０のピッチが容易に変更できる。

実施形態において、塗布バー１０の断面形状は、任意である。塗布バーの断面形状は、例えば、円形、偏平円形または多角形である。断面形状の一部が曲線状で、他の部分が直線状でも良い。例えば、塗布バー１０の、被塗布部材８０に対向する面の断面形状は曲線状でも良い。

図１（ａ）に示すように、塗布バー１０の面１０ｓ（例えば側面）は、複数のノズル２０と接する。図１（ａ）に示すように、面１０ｓは、曲面で良い。実施形態において、面１０ｓは、平面でも良い。面１０ｓが平面であると、例えば、複数のノズル２０と塗布バー１０との接触状態が均一になり易い。

塗布バー１０は、例えば、ステンレススチール、アルミニウム、チタン及びガラスよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。塗布バー１０は、ステレススチールまたはアルミニウムを含むことがより好ましい。これにより、塗布バー１０の可能が容易になる。１つの例において、塗布バー１０の表面は鏡面である。塗布バー１０の表面は、細かい凹凸を含んでも良い。細かい凹凸が設けられると、例えば、液８４に対しての高い濡れ性が得られる。凹凸の最大高さＲｚは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下である。凹凸の算術平均表面粗さＲａは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下である。例えば、サンドブラスト法により、凹凸が作製される。

図８は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的斜視図である。
図９は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式的分解斜視図である。
図１０は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式図である。
図１０は、塗布ヘッドの一部の上面図である。
図８～図１０は、実施形態に係る塗布ヘッド１１１のヘッド部３０を例示している。ヘッド部３０を除く塗布ヘッド１１１の構成は、塗布ヘッド１１０と同様で良い。以下、塗布ヘッド１１１のヘッド部３０の例について説明する。

図８～図１０に示すように、ヘッド部３０は、複数のノズル２０と、第１部材３１と、複数の第２部材３２と、複数の第３部材３３と、複数の弾性部材３５と、を含む。第１部材３１は、複数の第１凹部３１ｄを含む。複数のノズル２０の１つの少なくとも一部は、複数の第１凹部３１ｄの１つと、複数の第３部材３３の１つと、の間にある。複数のノズル２０の上記の１つの上記の少なくとも一部、及び、複数の第３部材３３の上記の１つは、複数の第２部材３２の１つにより第１部材３１に固定される。

複数の弾性部材３５の１つは、第２位置ｐｘ２（図１０参照）に設けられる。第２位置ｐｘ２は、複数の第１凹部３１ｄの上記の１つの上記の少なくとも一部と、複数のノズル２０の上記の１つとの間である。

このようなヘッド部３０を含む塗布ヘッド１１１においても、均一な塗布膜８５を形成できる塗布ヘッドが提供できる。

図１１は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式図である。
図１１は、塗布ヘッドの一部の上面図である。
図１１は、実施形態に係る塗布ヘッド１１２のヘッド部３０を例示している。ヘッド部３０を除く塗布ヘッド１１２の構成は、塗布ヘッド１１０と同様で良い。以下、塗布ヘッド１１２のヘッド部３０の例について説明する。

塗布ヘッド１１２においても、ヘッド部３０は、複数のノズル２０と、第１部材３１と、複数の第２部材３２と、複数の第３部材３３と、複数の弾性部材３５と、を含む。第１部材３１は、複数の第１凹部３１ｄを含む。塗布ヘッド１１２において、複数の弾性部材３５の１つは、第３位置ｐｘ３に設けられる。第３位置ｐｘ３は、複数のノズル２０の１つの少なくとも一部と、複数の第３部材３３の１つと、の間である。

このようなヘッド部３０を含む塗布ヘッド１１２においても、均一な塗布膜８５を形成できる塗布ヘッドが提供できる。

この例では、複数の第３部材３３の１つは、第２凹部３２ｄを含む。複数のノズル２０の１つの少なくとも一部は、複数の第１凹部３１ｄの１つと、第２凹部３２ｄと、の間にある。第２凹部３２ｄが設けられることで、複数のノズル２０の位置の精度をより高めることができる。

実施形態において、弾性部材３５は、上記の第１位置ｐｘ１、上記の第２位置ｐｘ２、及び、上記の第３位置ｐｘ３の少なくともいずれかに設けられても良い。

図１２は、第１実施形態に係る塗布ヘッドの一部を例示する模式図である。
図１２に示すように、複数のノズル２０の１つは、ノズル部２１及び基部２２を含む。この例では、ノズル部２１及び基部２２は、着脱可能である。これにより、例えば、ノズル部２１及び基部２２の洗浄が容易になる。例えば、ノズル部２１及び基部２２の少なくともいずれかの交換が容易になる。例えば、基部２２の底部が、第１部材３１の上部に設けられる。これにより、複数のノズル２０の先端が揃い易い。

（第２実施形態）
第２実施形態は、塗布装置に係る。
図１３は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式図である。
図１３に示すように、実施形態に係る塗布装置２１０は、第１実施形態に係る塗布ヘッド（この例では、塗布ヘッド１１０）と、供給部６１と、を含む。供給部６１は、複数のノズル２０に液８４を供給する。供給部６１は、例えば、ポンプを含む。この例では、液８４が蓄えられるタンク６５が設けられる。供給部６１は、タンク６５と接続される。供給部６１は、供給管２５により、ノズル２０と接続される。液８４が供給部６１からノズル２０に供給され、液８４がノズル２０から塗布バー１０に向けて供給される。塗布装置２１０に含まれる塗布ヘッドは、第１実施形態に係る任意の塗布ヘッドで良い。

図１３に示すように、液センサ６３が設けられても良い。液センサ６３は、複数のノズル２０への液８４の供給速度を検出する。液センサ６３は、例えば、ドップラー効果を利用して液８４の流量を測定する。

供給制御部７５が設けられても良い。供給制御部７５は、液センサ６３により検出された供給速度に基づいて供給部６１を制御する。これにより、より均一な塗布膜が得易くなる。

図１４は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式図である。
図１４に示すように、塗布装置２１０は、被塗布部材保持部６６を含んでも良い。被塗布部材保持部６６は、被塗布部材８０を保持する。被塗布部材保持部６６は、被塗布部材８０を塗布ヘッド（この例では、塗布ヘッド１１０）に対して相対的に移動させる。

この例では、被塗布部材８０は、ロール状フィルムを含む。被塗布部材保持部６６は、第１保持機構６６ａ及び第２保持機構６６ｂを含む。第１保持機構６６ａは、ロール状フィルム（被塗布部材８０）の第１部分８０ａを保持する。第２保持機構６６ｂは、ロール状フィルム（被塗布部材８０）の第２部分８０ｂを保持する。第１保持機構６６ａ及び第２保持機構６６ｂは、例えば、ローラである。

塗布装置２１０において、塗布バー１０と被塗布部材８０との間に液８４のメニスカスが形成され、液８４が被塗布部材８０に塗布される。被塗布部材８０に液８４による塗布膜８５が形成される。塗布膜８５が乾燥され、固体化することで、目的とする膜が得られる。

例えば、塗布装置２１０は、塗布ヘッド１１０の位置を変更できる機構を含んでも良い。被塗布部材８０は、ロール状フィルムであることが好ましい。高い生産性での塗布が可能になる。

図１４に示すように、被塗布部材保持部６６の少なくとも一部の位置は、供給部６１の位置よりも高い。この例では、第１保持機構６６ａの位置は、供給部６１の位置よりも高い。このような構成により、例えば、供給部６１の脈動の影響を抑制し易くなる。

実施形態において、被塗布部材８０の移動方向８８は、下から上への方向であることが好ましい。これにより、メニスカスに重力が加わる。これにより、高速で塗布した場合も、均一な塗布膜８５が得易い。移動方向８８は、鉛直方向に対して傾斜しても良い。移動方向８８と鉛直方向との間の角度は、例えば、３０°以下である。

図１４に示すように、複数のノズル２０は、塗布バー１０の上方から液８４を塗布バー１０に供給することが好ましい。例えば、液８４のドリッピングが抑制できる。

実施形態において、供給管２５とノズル２０とが脱着できるジョイントが設けられても良い。

実施形態において、例えば、１つのタンク６５から複数のノズル２０に液８４を供給する複数の供給管２５が設けられる。これにより、例えば、均一な圧力により、複数のノズル２０に液を供給し易くできる。

実施形態において、塗布バー１０を洗浄する洗浄機構が設けられても良い。洗浄機構は、例えば、溶媒（例えば水）を噴霧または放射する。洗浄機構は、例えば、超音波を印加可能でも良い。実施形態において、余剰の液を回収する回収機構が設けられても良い。

図１５は、第２実施形態に係る塗布装置を例示する模式図である。
図１５に示すように、供給部６１は、複数のポンプ６１ｐを含んでも良い。この例では、複数のノズル２０の数は、複数のポンプ６１ｐの整数倍である。これにより、ポンプ６１ｐの数を減らすことができる。１つのポンプ６１ｐから液８４が供給されるノズル２０の数は、２^ｎ（ｎは整数）であることがさらに好ましい。

（第３実施形態）
第３実施形態は、塗布方法に係る。実施形態に係る塗布方法は、第１実施形態に係る塗布ヘッドにより、被塗布部材８０に液８４を塗布する。実施形態に係る塗布方法は、第２実施形態に係る塗布装置により、被塗布部材８０に液８４を塗布する。均一な塗布膜を形成できる塗布方法が提供できる。

実施形態において、複数のノズル２０のピッチは、液８４の粘性と液８４の表面張力に基づいて定められても良い。粘性及び表面張力から適正なピッチを出力する処理部が設けられても良い。

実施形態に係る塗布ヘッドにより、例えば、太陽電池に含まれる膜が形成されても良い。例えば、被塗布部材８０は、ロール状のフィルムである。

以下、実験結果の例について説明する。実験において、被塗布部材８０は、ロール状のＰＥＴフィルムである。ＰＥＴフィルムの幅（Ｙ軸方向の長さ）は、３００ｍｍである。ロールツーロール対応のスパッタ装置により、ロール状のフィルム上に光透過性の導電膜が形成される。導電膜は、ＩＴＯ／Ａｇ合金／ＩＴＯの積層膜である。導電膜のシート抵抗は、約５Ω／□である。導電膜は、レーザ照射により所望の形状にパターニングされる。

実験において、塗布バー１０の断面形状は、実質的に台形である。塗布バー１０の断面形状の底部は、８０ｍｍの曲率を持つ円弧状である。塗布バー１０のＹ軸方向の長さは、３００ｍｍである。塗布バー１０は、ＳＵＳ３０３である。

第１部材３１のＹ軸方向の長さは、３２０ｍｍである。複数の第１凹部３１ｄのピッチは、２０ｍｍである。第１凹部３１ｄの断面形状は、「Ｖ字形状」である。複数の第３部材３３のＹ軸方向の長さは３０ｍｍである。ノズル２０の長さは、約５０ｍｍである。ノズル２０は、ステンレススチールを含む。ノズル２０の内径は、０．８ｍｍである。ノズル２０が、第３部材３３及びばね（弾性部材３５）を用いて、第２部材３２により、第１部材３１の第１凹部３１ｄに固定される。ノズル２０の基部２２に供給管２５が接続される。供給管２５は、フッ素樹脂製チューブである。基部２２と供給管２５とは、着脱可能な接続部材により接続される。

第１実験において、第１液は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水分散液である。第１液は液８４の１つである。第１液から、例えば、太陽電池のホール輸送層が作製できる。第１液が、複数のノズル２０から塗布バー１０に向けて供給される。複数のノズル２０の１つからの第１液の吐出量は、例えば、２０μＬ／ｓである。被塗布部材８０の移動速度は、約８３ｍｍ／ｓである。第１液による塗布膜８５は、ロールツーロールの対応の熱風乾燥炉で乾燥される。

乾燥後の上記の塗布膜８５（ホール輸送層）の上に、第２液が塗布される。第２液において、１ｍＬのモノクロロベンゼンに対して、８ｍｇのＰＴＢ７（［ポリ｛４，８－ビス［（２－エチルヘキシル）オキシ］ベンゾ［１，２－ｂ：４，５－ｂ’］ジチオフェン－２，６－ジイル－１ｔ－ａｌｔ－３－フルオロ－２－［（２－エチルヘキシル）カルボニル］チエノ［３，４－ｂ］チオフェン－４，６－ジイル｝］／ｐ形半導体）と、１２ｍｇのＰＣ７０ＢＭ（［６，６］フェニルＣ７１ブチル酸メチルエスター／ｎ形半導体）と、が分散される。第２液は、液８４の１つである。第２液により、太陽電池の有機活性層が形成される。

第２液の塗布において、塗布バー１０と被塗布部材８０との間の距離は、３００μｍである。第２液８４の塗布において、複数のノズル２０の１つからの第２液の吐出量は、例えば、４０μＬ／ｓである。被塗布部材８０の移動速度は、約８３ｍｍ／ｓである。第２液による塗布膜８５は、ロールツーロールの対応の熱風乾燥炉で乾燥される。

このような第１実験において、第１液による塗布膜８５、及び、第２液による塗布膜８５において、厚さのむらは、５％以下である。

第２実験においては、塗布バー１０は、微小な凹凸を含む。凹凸の最大高さＲｚは約２０μｍである。凹凸の算術平均表面粗さＲａは、約３μｍである。第２実験の第１液の供給において、複数のノズル２０の１つからの第１液の吐出量は、例えば、２５μＬ／ｓである。第２実験の第１液の供給において、複数のノズル２０の１つからの第１液の吐出量は、例えば、４５μＬ／ｓである。このような第２実験において、第１液による塗布膜８５、及び、第２液による塗布膜８５において、厚さのむらは、７％以下である。

第３実験においては、塗布ヘッドにおいて、弾性部材３５が設けられない。第３実験における他の条件は、第１実験と同様である。第３実験において、第１液による塗布膜８５の厚さむらは１０％以上である。第３実験において、第２液による塗布膜８５の厚さのむらは、１０％以上である。

第４実験においては、塗布ヘッドにおいて、第１部材３１に第１凹部３１ｄが設けられない。第４実験における他の条件は、第１実験と同様である。第４実験において、第１液による塗布膜８５の厚さむらは１５％以上である。第４実験において、第２液による塗布膜８５の厚さのむらは、１５％以上である。第４実験においては、複数のノズル２０が塗布バー１０に均一に接触できない。

例えば、有機半導体を用いた有機薄膜太陽電池、または、有機／無機ハイブリッド太陽電池がある。例えば、太陽電池に含まれる層を塗布により形成することで、低コストの太陽電池が得られる。実施形態によれば、例えば、ロールツーロールの塗布により、均一な塗布膜が得られる。実施形態においては、例えば、塗布バー１０と被塗布部材８０との間にメニスカスが形成される。複数のノズル２０の位置は、溝（第１凹部３１ｄ）をガイドとして決められる。弾性部材３５を用いて、複数のノズル２０が第１部材３１に固定される。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含む。
（構成１）
被塗布部材と対向可能な塗布バーと、
前記塗布バーに向けて液を供給することが可能な複数のノズルと、
複数の第１凹部を含む第１部材と、
複数の第２部材と、
複数の第３部材であって、前記複数のノズルの１つの少なくとも一部は、前記複数の第１凹部の１つと、前記複数の第３部材の１つと、の間にあり、複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部、及び、前記複数の第３部材の前記１つは、前記複数の前記第２部材の１つにより前記第１部材に固定される、前記複数の第３部材と、
複数の弾性部材であって、前記複数の弾性部材の１つは、第１位置、第２位置及び第３位置の少なくともいずれかに設けられ、前記第１位置は、前記複数の第３部材の前記１つと前記複数の第２部材の前記１つとの間であり、前記第２位置は、前記複数の第１凹部の前記１つの前記少なくとも一部と前記複数のノズルの前記１つとの間であり、前記第３位置は、前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部と前記複数の第３部材の前記１つとの間である、前記複数の弾性部材と、
前記複数のノズルと前記塗布バーとの間の相対的な位置を制御する位置制御部と、
を備えた塗布ヘッド。
（構成２）
前記複数のノズルは、前記塗布バーと接する、構成１記載の塗布ヘッド。
（構成３）
前記複数の第１凹部の前記１つは、前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部が延びる方向に沿って延びる、構成１または２に記載の塗布ヘッド。
（構成４）
前記塗布バーの表面は、凹凸を含み、
前記凹凸の最大高さＲｚは、５μｍ以上５０μｍ以下である、構成１～３のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成５）
前記複数の弾性部材は、ばねを含む、構成１～４のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成６）
前記位置制御部は、アクチュエータを含む、構成１～５のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成７）
前記複数の第１凹部の前記１つの少なくとも一部は、曲面状である、構成１～６のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成８）
前記複数のノズルの前記１つは、前記液を吐出する端面を含み、
前記端面と、前記複数のノズルの前記１つが延在する延在方向と、の間の角度は、８０度以上１００度以下である、構成１～７のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成９）
前記複数のノズルの前記１つは、ノズル部と、基部と、を含み、
前記ノズル部は、前記基部と着脱可能であり、
前記基部に前記液が供給され、
前記ノズル部から前記液が吐出される、構成１～８のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成１０）
前記ノズル部は、前記複数の第１凹部の前記１つと、前記複数の第３部材の前記１つと、の間にあり、
前記基部は、前記複数の第１凹部の前記１つと、前記複数の第３部材の前記１つと、の間にない、構成９記載の塗布ヘッド。
（構成１１）
前記塗布バーは、前記塗布バーと前記被塗布部材との間に、前記液のメニスカスを形成可能である、構成１～１０のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成１２）
前記複数の第３部材の前記１つは、第２凹部を含み、
前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部は、前記複数の第１凹部の前記１つと、前記第２凹部と、の間にある、構成１～１１のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成１３）
前記位置制御部は、
前記塗布バーを保持する第１保持部と、
前記複数のノズルを保持する第２保持部と、
を含み、
前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくともいずれかは、前記塗布バーから前記複数のノズルへの向き、及び、前記複数のノズルから前記塗布バーへの向きの少なくともいずれかを有する応力を、前記塗布バー及び前記複数のノズルの少なくともいずれかに、加えることが可能である、構成１～１２のいずれか１つに記載の塗布ヘッド。
（構成１４）
前記複数のノズルの少なくともいずれかは、前記応力に応じて可逆的に曲がる、構成１３記載の塗布ヘッド。
（構成１５）
構成１～１４のいずれか１つに記載の塗布ヘッドと、
前記複数のノズルに前記液を供給する供給部と、
前記被塗布部材を保持し、前記被塗布部材を前記塗布ヘッドに対して相対的に移動させる被塗布部材保持部と、
を備えた、塗布装置。
（構成１６）
前記被塗布部材は、ロール状フィルムを含み、
前記被塗布部材保持部は、
前記ロール状フィルムの第１部分を保持する第１保持機構と、
前記ロール状フィルムの第２部分を保持する第２保持機構と、
を含む、構成１５記載の塗布装置。
（構成１７）
前記供給部は、複数のポンプを含み、
前記複数のノズルの数は、前記複数のポンプの整数倍である、構成１５または１６に記載の塗布装置。
（構成１８）
前記被塗布部材保持部の少なくとも一部の位置は、前記供給部の位置よりも高い、構成１５～１７のいずれか１つに記載の塗布装置。
（構成１９）
前記複数のノズルへの前記液の供給速度を検出する液センサと、
前記液センサにより検出された前記供給速度に基づいて前記供給部を制御する供給御部と、
をさらに備えた、構成１５～１８のいずれか１つに記載の塗布装置。
（構成２０）
構成１～１４のいずれか１つに記載の塗布ヘッドにより前記被塗布部材に前記液を塗布する塗布方法。

実施形態によれば、均一な塗布膜を形成できる塗布ヘッド、塗布装置及び塗布方法が提供される。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、塗布ヘッドに含まれる、塗布バー、部材、ノズル及び制御部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した塗布ヘッド、塗布装置及び塗布方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての塗布ヘッド、塗布装置及び塗布方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…塗布バー、 １０ｓ…面、 ２０…ノズル、 ２１…ノズル部、 ２１ｄ…外径、 ２１ｆ…端面、 ２２…基部、 ２５…供給管、 ３０…ヘッド部、 ３１～３３…第１～第３部材、 ３１ｄ…第１凹部、 ３１ｄＬ…長さ、 ３２ｄ…第２凹部、 ３５…弾性部材、 ４０…位置制御部、 ４１、４２…保持部、 ５１ａ、５１ｂ…第１センサ、 ５２ａ、５２ｂ…第２センサ、 ６１…供給部、 ６１ｐ…ポンプ、 ６３…液センサ、 ６５…タンク、 ６６…被塗布部材保持部、 ６６ａ、６６ｂ…第１、第２保持機構、 ７０…制御部、 ７５…供給制御部、 ８０…被塗布部材、 ８０ａ、８０ｂ…第１、第２部分、 ８４…液、 ８５…塗布膜、 ８８…移動方向、 θ１…角度、 １１０～１１２…塗布ヘッド、 ２１０…塗布装置、 Ｄｘ…延在方向、 ｐｘ１～ｐｘ３…第１～第３位置

Claims (20)

1. 被塗布部材と対向可能な塗布バーと、
   前記塗布バーに向けて液を供給することが可能な複数のノズルと、
   複数の第１凹部を含む第１部材と、
   複数の第２部材と、
   複数の第３部材であって、前記複数のノズルの１つの少なくとも一部は、前記複数の第１凹部の１つと、前記複数の第３部材の１つと、の間にあり、複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部、及び、前記複数の第３部材の前記１つは、前記複数の前記第２部材の１つにより前記第１部材に固定される、前記複数の第３部材と、
   複数の弾性部材であって、前記複数の弾性部材の１つは、第１位置、第２位置及び第３位置の少なくともいずれかに設けられ、前記第１位置は、前記複数の第３部材の前記１つと前記複数の第２部材の前記１つとの間であり、前記第２位置は、前記複数の第１凹部の前記１つの前記少なくとも一部と前記複数のノズルの前記１つとの間であり、前記第３位置は、前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部と前記複数の第３部材の前記１つとの間である、前記複数の弾性部材と、
   前記複数のノズルと前記塗布バーとの間の相対的な位置を制御する位置制御部と、
   を備えた塗布ヘッド。
2. 前記複数のノズルは、前記塗布バーと接する、請求項１記載の塗布ヘッド。
3. 前記複数の第１凹部の前記１つは、前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部が延びる方向に沿って延びる、請求項１記載の塗布ヘッド。
4. 前記塗布バーの表面は、凹凸を含み、
   前記凹凸の最大高さＲｚは、５μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１記載の塗布ヘッド。
5. 前記複数の弾性部材は、ばねを含む、請求項１記載の塗布ヘッド。
6. 前記位置制御部は、アクチュエータを含む、請求項１記載の塗布ヘッド。
7. 前記複数の第１凹部の前記１つの少なくとも一部は、曲面状である、請求項１記載の塗布ヘッド。
8. 前記複数のノズルの前記１つは、前記液を吐出する端面を含み、
   前記端面と、前記複数のノズルの前記１つが延在する延在方向と、の間の角度は、８０度以上１００度以下である、請求項１記載の塗布ヘッド。
9. 前記複数のノズルの前記１つは、ノズル部と、基部と、を含み、
   前記ノズル部は、前記基部と着脱可能であり、
   前記基部に前記液が供給され、
   前記ノズル部から前記液が吐出される、請求項１記載の塗布ヘッド。
10. 前記ノズル部は、前記複数の第１凹部の前記１つと、前記複数の第３部材の前記１つと、の間にあり、
    前記基部は、前記複数の第１凹部の前記１つと、前記複数の第３部材の前記１つと、の間にない、請求項９記載の塗布ヘッド。
11. 前記塗布バーは、前記塗布バーと前記被塗布部材との間に、前記液のメニスカスを形成可能である、請求項１記載の塗布ヘッド。
12. 前記複数の第３部材の前記１つは、第２凹部を含み、
    前記複数のノズルの前記１つの前記少なくとも一部は、前記複数の第１凹部の前記１つと、前記第２凹部と、の間にある、請求項１記載の塗布ヘッド。
13. 前記位置制御部は、
    前記塗布バーを保持する第１保持部と、
    前記複数のノズルを保持する第２保持部と、
    を含み、
    前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくともいずれかは、前記塗布バーから前記複数のノズルへの向き、及び、前記複数のノズルから前記塗布バーへの向きの少なくともいずれかを有する応力を、前記塗布バー及び前記複数のノズルの少なくともいずれかに、加えることが可能である、請求項１記載の塗布ヘッド。
14. 前記複数のノズルの少なくともいずれかは、前記応力に応じて可逆的に曲がる、請求項１３記載の塗布ヘッド。
15. 請求項１記載の塗布ヘッドと、
    前記複数のノズルに前記液を供給する供給部と、
    前記被塗布部材を保持し、前記被塗布部材を前記塗布ヘッドに対して相対的に移動させる被塗布部材保持部と、
    を備えた、塗布装置。
16. 前記被塗布部材は、ロール状フィルムを含み、
    前記被塗布部材保持部は、
    前記ロール状フィルムの第１部分を保持する第１保持機構と、
    前記ロール状フィルムの第２部分を保持する第２保持機構と、
    を含む、請求項１５記載の塗布装置。
17. 前記供給部は、複数のポンプを含み、
    前記複数のノズルの数は、前記複数のポンプの整数倍である、請求項１５記載の塗布装置。
18. 前記被塗布部材保持部の少なくとも一部の位置は、前記供給部の位置よりも高い、請求項１５記載の塗布装置。
19. 前記複数のノズルへの前記液の供給速度を検出する液センサと、
    前記液センサにより検出された前記供給速度に基づいて前記供給部を制御する供給御部と、
    をさらに備えた、請求項１５記載の塗布装置。
20. 請求項１記載の塗布ヘッドにより前記被塗布部材に前記液を塗布する塗布方法。

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