JPS6238264A - 薄膜塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は物体の表面に薄膜を形成する薄膜塗布装置　　
゛　　　　に関する。

〔従来技術とその問題点〕

物体の表面に機能性膜を得る手段として塗装が仰られて
おり、代表的な方法として、はけ塗りやスプレーガン塗
装が用いられる。このような塗装は膜厚で１０μｍ程度
以上の膜を得るには優れた方法である。従来、機能性膜
としては、例えば下地物体の色を隠蔽するための顔料を
含有する塗膜や、下地物体の水や気体によるさびを防止
するための塗膜のように、どちらかというと所定の機能
を果すためには膜厚の厚い方が望ましい場合が多く、そ
の膜形成には塗装は非常に有効な方法であった。

近年、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの接触保護膜、電子
写真用感光体の感光層、プリント基板の７ラツクス塗布
や工Ｃ基板へのレジスト塗布など、従来に比較してより
薄膜が要求され、かつ所定の機能を有する膜が必要とな
ってきた。この様な膜は支持体上でその機能が均一であ
ることが要求されるが、より一層Ｒ膜になっているため
、従来は問題にならなかったようなわずかな膜厚のばら
つきがその機能の大幅な低下をひきおこすことになる。

そのため、従来のはけ塗りやスプレーガン塗装は適用で
きず、より均一な膜厚を得ることの可能なスピンコード
法やディッピング法が用いられる。しかしながらスピン
コード法は高速回転の駆動系を必要とし、塗膜を形成す
べき支持体表面の面積が広い場合とか、表面の形状が複
雑な場合には塗布が困難あるいは不可能となるので、デ
ィッピング法が広く用いられてきた。ディッピング法は
、機能性の材料を有機溶媒中に溶解あるいは分散させ、
場合によってはさらに粘着剤、可塑剤などを加えて塗布
液として塗布液槽に充填し、この塗布液中に支持体を浸
漬せしめ、ついで支持体を引き上げて乾・凍させ塗膜を
形成する方法で、簡便であり、しかも塗布液の粘度、支
持体の塗布液からの引き上げ速度を調節することにより
比較的簡単に薄膜を得ることができる。しかし、このデ
ィッピングによる塗布方法は、はけ塗りやスビレーガン
による方法と異なり、まず塗膜形成面上に所望の塗布液
量よりも余分に塗布しておいて、その後重力により規定
の塗布液量にまで減少させる過剰アプリケーション系（
後ｌ￥ｆｆ系）の塗布方法であるため、規友の塗布液量
以上の塗布液を必要とする。この余分の塗布液量は塗布
面積に比例して増大し、塗布面積が大きくなると大波の
余分の塗布液５！：塗布液槽に充填しておくことが必要
であった。また、有機溶媒として、例えばテトラヒドロ
フラン、ベンゼン、トルエン、メチルエチルケトン、１
，２ジクロルエタンなどの比較的祁点が低いものを用い
た場合、溶媒の蒸発により塗布液の粘朋が変化し塗膜の
膜厚が変ってくるので、あるいは分散系塗布液において
はさらに均一な分数塗布膜が得られないことＫもなるの
で、塗布液の充分な管理が必要となる。また塗布中の溶
媒蒸発により、塗布液に浸漬後引き上げる際、支持体の
下部の方になる程、塗膜が厚くなるが、このような上下
の膜厚の不均一を補正するために支持体の上下を逆にし
て２度塗布することが必要となることもしばしばおきて
いる。

ディッピング法の場合、得られる塗膜の厚さは支持体を
塗布液から引き上げる際の、塗布液面に対する塗膜形成
面の相対速度に依存し、その速度が遅い程塗膜は薄くな
る。特に支持体の体積に比べて塗布液量がそれほど多く
ない場合は、塗布液中に浸漬される部分の体積が異なる
支持体を比べると、これらの支持体を同一速度で引き上
げても、それぞれ塗膜形成面の液面に対する支持体の速
度は当然ながら一足とはならないので、同じ膜厚の塗膜
は得られないことＫなる。このような場合、均一な膜厚
の塗膜を得るためＫは支持体の引き上げられる部分のそ
れぞれの支持体の体積に応じて引き上げ速度を制御する
、あるいは支持体の引き上げによる液面の低下速度が変
化しないように補う塗布液補充機構を設けることが必要
である。塗布液量を支持体の浸漬される部分の体積分よ
り非常に多くして液面変動を少なくし、その影響を防ぐ
ことは簡便で有効な方法であるが、必要以上に多波の塗
布液を要し、特に支持体が大きい場合には実用的でない
。また薄膜を得ようとして支持体の引き上げ速度を遅く
しても、支持体の塗布液に浸漬された部分の体積が液量
に比べて相対的に大きい場合には引き上げ時の塗布液面
の変動が大きくなるので、塗膜形成面の塗布液面に対す
る速度が速くなり所要の厚さの薄膜は得られなくなる。

所要の厚さの薄膜を得るためには、さらに引き上げ速度
を遅くするか液量を多くしなければならない欠点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような欠点を除去して、塗布液の使用
量を低減でさ、かつ一工程で均一な膜厚の薄膜を支持体
の鉛直な塗膜形成面上に形成することが可能な薄膜塗布
装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の目的は、支持体の鉛直な塗膜形成面に対して、
塗布液を貯留する間隔を介して対向する平行面を有する
塗布治具を備え、かつ支持体と塗布治具とを鉛直方向に
相対的に移動させながら塗膜形成面上に上から下へ塗膜
を形成する機構を設は九塗布装置くより達成される。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す感光ドラムの支持体に
感光層薄膜を塗布する装置の概念的断面図であって、円
筒状の支持体１ｔ−！Ｊング状の塗布治具３が取り巻い
ておシ、塗布治具３は、支持体外表面を鉛直に位置させ
てなる塗膜形成面２と所要の一足間隔Ａだけ離れて対向
している平行面４を有するポリマ一部材１例えばテフロ
ン部、材γと、それを装着された金属部材、例えばステ
ンレス鋼部材６とからなり、塗布治具３の上端部は塗布
液供給部１０より供給されてくる塗布液９を受容し易い
構造の受容部８となっており、受容部８に供給された塗
布液９は、幅Ａ、高さＢのリング状の空隙である塗布液
貯留部５に流入する。第１図には示さなかったがこの塗
布装置は支持体１を塗布治具３との同心軸に清って第１
図の矢印に示す鉛直方向に引き上げる機構、あるいは塗
布治具３を矢印と反対方向に下降させる機構を備えさせ
ることにより支持体上塗膜形成面２に塗膜を形成できる
。

塗布液９を上部、下部が開放されている空隙である塗布
液貯留部５内に貯留するためには、塗布治具３の平行面
４と塗布液９との間および塗膜形成面２と塗布液９との
間の剪断力を大きくし、かつ塗布液９の表面張力を利用
して空隙の下部より塗布液９が流失しないようにしなけ
ればならず、塗布液の特性に応じて空隙の幅Ａおよび高
さＢの値を適切に選ぶことが必要である。一般的に使用
される塗布液の場合、この空隙の幅ＡはＯ，ｌ＋ｍ以上
５ｃＩｎ以下、高さＢは５■以上１０ｃＰ１１以下であ
ることが望ましい。

塗膜の厚さは支持体１と塗布治具３との相対的な移動速
度および塗布液の粘度により決まる。薄Ｍを得るために
はこの移動速度を遅くするか塗布液の粘度を小さくする
ことが必要である。移動速度を遅くすると成膜時間が長
くなるのであまり遅くすることは実用的でなく、しかも
環境よυＦ／響を受ける機会も多くなるので好ましくな
い。塗布液の粘度を小さくすると塗布液貯留部５の下の
開口部より塗布液が流失しやすくなる。流失を防ぐため
には空隙の＠Ａを／Ｊ−さくし高さＢを大きくすること
が必要となる。ところがＡを小さくＬＢを大きくすると
、支持体または塗布治具を塗膜形成のために移動させる
とき機械の振動などにより支持体の塗膜形成面２と塗布
治具の平行面４とが接触しゃすぐなυ、この接触により
塗膜形成面２に打痕やひつかきによる傷がつくことがあ
るので、Ａをあまシ小さくすること、またＢをあまり大
きくすることは特に感光体の支持体では好ましくない。

この傷を防止するために第１図に示すように平行面４を
有する部材フを柔軟な排水性のポリマ一部材とすること
が有効である。また排水性のポリマ一部材とすることに
より塗布液に対して撥水性となシ平行面４と塗布液との
剪断力が大きくなυＡを広くすることができるようにな
る。さらに治具の＋４！量化にもなっている。この撥水
性の点では、ポリマーとしてテフロンに代我される含ふ
っ素ポリマーを用りることが望ましい。

部材７として金属材料にポリマーコーティングを施した
ものを用いてもよく、その場合にはポリマーの使用量が
低減でき塗布治具が安価になる。

部材６と部材７を着脱可能な構造とするζ、とにより、
塗布終了時あるいは塗布毎の治具の掃除が簡単になる。

しかも、円筒状支持体の外径が変っても、厚みの異なる
部材７金準備しておけば、塗布治具全体をかえることな
く部材７の交換だけである程度対応できるという利点も
生じてくる。

しかし部材７をポリマーにすることは必ずしも必要なこ
とではなく、金属、例えばステンレス鋼にしてもよく、
特に幅Ａを広くできるときには金属を用いて何ら支障な
く、平行面４の表面を滑らかに加工しやすいとか、場合
によっては部材６と部材７とを１体化して塗布治具の構
造を簡単にするなどの利点もある。

塗布液供給部１０は塗布液の貯蔵槽１１，１！布液を塗
布液貯留部５へ供給するための供給管１２．塗布液の供
給量を制御するためのバルブ１３．貯蔵されている塗布
液９の粘度の変化を防ぐための気密蓋１４で構成されて
いる。このような塗布液貯留部串は必ずしも必要ではな
いが、本発明においては塗布液貯留部５の容積が小さく
貯留されている塗布液量が少ないため、塗布作業中塗膜
形成面に塗布されて減少していく塗布液貯留部５の塗布
液を頻繁に補給しなければならないので、この様な塗布
液供給部Ｊｏを設けることが望ましい。さらに塗布液貯
留部５は上下面が全面大気に開放されているので、そこ
にある塗布液からは溶媒が蒸発しやすく液の粘度が変化
するが、貯ｆｉ　［１１内の塗布液は一、ｉｔ粘度に保
たれており、そこから消費される分だけ常時塗布液を補
給するようにすると、塗布時点での塗布液の粘度の変化
をなくすことになり非常に有効である。このような観点
から塗布治具３の上端部の受容部８の容積はなるべく小
さい方が好ましく、できれば設けない方がよい。また第
１図では塗布液供給部１０は１組示しであるが、塗布装
置が複雑になるものの、複数組設けると前述のような塗
布液の粘度変化を防ぐ点ではさらに好適である。

以下、具体的な実施例について説明する。

実施例１ 外径６　ｃｒｎ＋長さ３０儒のアルミニウム円筒状支持
体の鏡面加工を施された外表面に下記の組成の塗布液を
塗布した。

β ａ型鋼フタロシアニン （東洋インキＨＬｉｏｎｏｌ　Ｂｌｕｅ　ＳＭ　）　０
．５ｇポリメチルメタアクリレート樹脂（東京化成製）
０．２５ｇトルエン　　　　　　　　　　　　　　　５
ｇ第１図に示した塗布装置で、Ａを０．３■、Ｂを４０
とし、円筒状支持体１ｒ１■／抄の速度で引き上げなが
ら塗布したところ、全長３０ｃｒＲにわたり０．２μｍ
土２０チの均一な膜厚の塗布膜が得られ、使用した液ｔ
は従来のディッピング法の場合の１％の液量であった。

比較例１ 牙１図における塗布治具のテフロン部材７の代シにアル
ミニウム部材を用い、実施例１に準じて塗布を行ったと
ころ、アルミニウム円筒状支持体の外表面上に非常にこ
まかいひっかき傷が認められた。

実施例２ 実施例１で塗膜を形成した円筒状支持体の外表面にさら
にド記の組成の塗布液を塗布した。

１−フェニル−３−（ｐ−ジェチルアミノスチ！ｊ　ｋ
　）　−５−（ｐ　−ジエチルアミノフェニル）−２−
ピラゾリ１０．３　ｇ ポリメチルメタアクリレート樹脂（東京化成製）　　０
．２ｇテトラヒドロ７ラン　　　　　　　　　　５ｇ第
１図に示し九塗布装置でＡを０．５１１１１　！　Ｂを
５（”Ｉｌｌとし、円筒状支持体を３１／抄の速度で引
き上げながら塗布したところ、全長３ｏｃｒＲにゎたシ
２ｏμｍ±０．５μｍの膜厚の均一な塗布膜が得られ、
丈用液量は従来のディッピング法における量の０．１％
の液量でめった。

このようＫして作成されたものを電子写真用感光体とし
て用いたところ、実用的に充分使用できるものであった
。

実施例３ 顔料（東洋インキ製Ｌｉｏｎｏｌ　Ｂｌｕｅ　ＳＭ　）
　　　１ｇネガタイプフォトポリマー（東京化成製ＴＰ
ＲＩＯ１）　　　　４　ｇ上記組成の塗布液を外径６０
　ｃｍ　＋長さ６ｏｃｒｎのアルミニウム円筒状支持体
の外表面に塗布した。第１図の塗布装置で塗布液貯留部
の寸法Ａ　ｔ−０，３ｍ　。

Ｂを４６Ｒとし、支持体を１．／秒の速度で引き上げ次
から塗布したところ、軸方向全長にわたり２μｍ±２０
ｊｌの膜厚の均一な塗布膜が得られた。その時の塗布液
の使用量は従来のディッピング法の場合のＯ，Ｃ）１　
％の液量であった。このようにして塗膜の形成された支
持体を用いて印刷用の版ドを作襄したところ、良好な版
下を得ることができた。

実施例４ 円ＩＶＪ状支持体外表面上にポリイミド先駆体の膜厚帆
１μｍの薄膜を形成した。ディッピングによる方法の１
％の塗布液使用量で液晶ディスプレイ用配向膜を形成す
ることができ九。

実施例５ 第２図は本発明の他の実施例を示す断面図であって１円
筒状支持体の内壁面を塗膜形成面とする場合の例を概念
的に示す。第１図と対応する部分にはそれぞれ同符号を
付しである。これにより内径８０帰の円筒型ガラス管内
壁面に太場光選択吸収模を１μｍの厚さに塗布すること
ができた。しかも従来のディッピングによる方法の０．
１チ以丁の塗布液便用量であった。

以上の実施例においては支持体の塗膜形成面の形状は円
筒状であるが、円筒状にかぎられることはなく、平面で
も曲面でも鉛直な面であれば本発明は有効である。すな
わち、塗膜形成面の水平断面の形状が複雑な凹凸や曲面
であっても塗膜形成面が鉛直であれば本発明による塗布
が可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来のディッピング法における塗布液
槽のかわりに支持体の塗膜形成面とこれと対向する塗布
治具の平行面との間の空隙を塗布液貯留部として利用し
、この空隙に塗布液を貯留させておいて、支持体と塗布
治具とを鉛直方向に相対的に移動させ塗膜形成面上に塗
膜を形成する。

このような貯留部を利用することにより、ディッピング
法の場合支持体を浸漬しついで引き上げるときの塗布液
面の低下を防ぎ均一な塗膜を形成するために必要として
いた多量の余分の塗布液を擬しなくなり、使用する塗布
液の量を大幅に低減でき、しかもよシ均一な膜厚の薄膜
を形成することが可能となる。

また、ディッピング法では支持体を塗布液槽に浸漬しつ
いで引き上げるという二方向の二工程を要したが、本発
明においては一方向に移動させるという一工程ですむこ
とになシ塗布工程が簡略化されるという利点もでてくる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概念的断面図、第２図
は他の実施例を示す概念的断面図である。 ｌ・・・支持体、２・・・塗膜形成面、３・・・塗布治
具、４・・・平行面、５・・・塗布液貯留部、１０・・
・塗布液供給埴布悄し共給ｖＬ１ ｎ ハ 第　１　図 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持体の鉛直な塗膜形成面に塗布液により薄膜を形
   成する塗布装置において、前記塗膜形成面に対して塗布
   液を貯留する間隔を介して対向する平行面を有する塗布
   治具を備え、かつ前記支持体と前記塗布治具とを鉛直方
   向に相対的に移動させる機構を設けたことを特徴とする
   薄膜塗布装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の塗布装置において、塗
   布液供給装置を有することを特徴とする薄膜塗布装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の塗布装置において、塗
   膜形成面に対向する塗布治具の平行面を形成する材料が
   ポリマーであることを特徴とする薄膜塗布装置。