KR102006009B1 - 막형 도포 노즐, 도포 장치 및 도포 방법 - Google Patents

Abstract

토출구에 연통되는 모든 유로로부터의 유입량을 균일하게 할 수 있고, 도포 갭의 영향을 최소한으로 하고, 종래보다 양호한 정밀도로 막형 도포를 행하는 기술을 제공한다. 분기로 구조를 가지는 분기 블록(3, 4, 5)과 길이 방향으로 광폭으로 형성된 토출구를 가지는 선단 부재(12)와, 분기로 구조에 연통되는 세관 유입구(16) 및 선단 부재(12)의 토출구에 연통되는 세관 유출구(17)를 가지는 세관(14)을 복수 개 설치하여 이루어지는 관부(13)를 구비하고, 분기 블록(3, 4, 5)은, 유입구(16)에 연통되는 유로를 분기시키는 실로 이루어지는 분기부(8)를 복수 단 구비하고, 동일 단에 설치된 분기부(8)에 의해 분기된 유로의 유출구(17)까지의 길이는 같게 구성되어 있고, 선단 부재(12)는, 토출구를 구성하는 홈부(15)를 가지고 있고, 토출구의 단면의 폭 방향의 길이(S)가 세관 유출구(17)의 내경(D)보다 길게 구성되어 있고, 세관 유출구(17)가 홈부(15)의 가장 안쪽면에 대략 등간격으로 설치되어 있는 막형 도포 노즐.

Description

막형 도포 노즐, 도포 장치 및 도포 방법{FILM-COATING NOZZLE, COATING DEVICE AND COATING METHOD}

본 발명은, 피도포물의 표면에 광범위하게 걸쳐 액체 재료를 막형(膜形)으로 균일한 두께로 도포하기 위한 노즐, 도포 장치 및 도포 방법에 관한 것이다.

전기·전자 제품 제조에서의 레지스트액 등의 도포나, 디스플레이 장치 제조에서의 형광체 페이스트 등의 도포 등, 피도포물의 표면에 광범위하게 걸쳐 액체 재료를 막형으로 균일한 두께로 도포하는 장치에 있어서, 효율적으로 도포를 행하기 위해, 일반적으로 1개의 가늘고 긴 간극이 형성된 슬릿 노즐이나, 복수 개의 가는 관이 좁은 간격으로 일직선으로 배열된 반달형 노즐이 사용되고 있다. 이들 노즐은 적은 횟수의 이동으로 도포를 끝낼 수 있는 반면, 노즐의 유입구로부터 유출구까지의 거리의 차이나 유출구에서의 유동 저항 등에 의해, 노즐 내에서 압력이 균일하게 되지 않아, 도포량의 불균일이 생긴다. 이 도포량의 불균일을 없게 하고, 균일한 두께의 도포를 실현하기 위해, 지금까지 각종 기술이 제안되어 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1은, 매엽(枚葉) 상태 및 연속하여 주행하는 밴드형의 피도포물의 표면에 도포액을 도포하기 위해 사용되는 압출형(extrusion type) 노즐에 관한 것이며, 도포액을 폭 방향으로 널리 퍼지게 하는 2단의 매니폴드와 도포액을 정류하는 2단의 슬릿을 구비하는 압출형 노즐로서, 2단의 슬릿 중 도포 액체 유입 측의 슬릿을 교환 가능한 부재에 의해 형성하고, 이 부재를 도포액의 점도 등에 따른 최적인 것으로 때마다 교환하여 균일한 도포를 가능하게 하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2는, 자동차에서의 차체 외관의 도장면에 보호막을 형성하는 장치에 관한 것이며, 다수의 세공(細孔)이 줄지어 설치된 노즐 장치로부터 비교적 낮은 압력 하에 피도장면에 근거리로부터 수용성 도료를 분출하면서 피도포면에 있어서 도료가 가지는 평탄화 성질을 이용하여 평활한 보호막을 형성하는 데 있어서, 세공에서의 선단 개구부와 연통부를 설치하여 노즐 장치로부터 분출하는 도료를 박막형으로 형성함으로써, 평활한 보호막을 도착(塗着)하도록 한 것이 개시되어 있다.

그런데, 특허 문헌 2와 같이, 다수의 노즐을 일렬로 배치한 경우에는, 하나의 유입구로부터 각각의 토출구에 이르기까지의 분기 유로의 길이가 상이한 것에 더하여, 분기 유로가 길수록 큰 유동 저항을 받아 압력 손실이 커지는 것 등에 기인하여, 노즐로부터의 액상(液狀) 물질의 토출량이, 분기 유로의 길이가 짧은 중앙 부분에서 많고, 단부를 향해 점차로 감소한다는, 토출량의 불균일의 문제가 생기고 있었다.

그래서, 출원인은, 하나의 유입구로부터 복수 개의 토출구에 이르기까지, 유로를 분기시키는 복수 단의 분기로(分岐路)를 설치하는 유체의 토출로 구조로서, 상단의 분기부를 형성하고 있는 구획실의 가로 폭을, 하단측의 분기부 입구 간 거리보다 넓게 구성하고, 상하의 구획실을 하단측의 분기로 중심에 배치한 관로(管路)와 연통시키는 동시에, 그 관로를 상하 분기로보다 짧게 형성함으로써, 각각의 분기로의 토탈 길이를 거의 같게 하고, 어느 분기로를 지나는 유체의 압력 손실도 거의 같게 하여, 각각의 토출구로부터 토출되는 유체의 토출량을 높은 정밀도로 균일화시키는 기술을 제안했다(특허 문헌 3).

일본공개특허 제2002―370057호 공보 일본공개특허 평8―224503호 공보 일본특허 제4037861호 공보

최근, 디스플레이 분야 등에 있어서의 기재(機材)의 고기능화나 박층화(薄層化)의 요구가 높아지고, 도포막의 막 두께의 균일화의 요구가 높아지고 있다. 그러나, 특허 문헌 1과 같은 슬릿 노즐에서는, 노즐 선단과 피도포물과의 사이의 거리인 도포 갭이, 피도포물의 평면도(平面度)나 이동 수단의 평행도 등의 영향에 의해 변동하면, 그에 영향을 받아 도포량이 변동되어 버려, 도포막 두께가 불균일하게 되어 원하는 도막 형상을 얻을 수 없는 경우가 있었다. 또한, 슬릿 노즐은 가늘고 긴 간극이 1개 형성되어 있을 뿐이므로, 액체 재료를 압출하기 위한 압력이 균등하게 걸리지 않아 약한 부분으로부터 변형, 또는 심할 때는 파괴를 일으켜 버리는 경우가 있었다. 점도가 높은 액체 재료를 도포하도록 하는 경우, 비교적 높은 압력을 인가하게 되어, 특히 현저하게 되어 있었다. 상기와 같은 변형이 생기면, 당연히 도포량도 변화되어 버려, 균일한 두께의 도막은 얻을 수 없었다.

슬릿 노즐의 문제를 해결하기 위해, 특허 문헌 2와 같은 반달형 노즐을 이용하는 것도 생각된다. 그러나, 특허 문헌 2에서는, 도료는 요철(凹凸)이 있는 박막형으로 분출되고, 도막의 평활화는 도포 후의 도료의 유동성에 기인하고 있으므로, 균일한 두께의 도막을 얻는 수단으로서는 불충분하였다. 또한, 특허 문헌 2에서는, 세공을 형성함으로써 생기는 압력 손실의 문제에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다.

그리고, 특허 문헌 3은, 기판 표면의 오목부 내에 형광체 페이스트를 도포하는 등, 다수의 평행선을 형성하기 위한 것으로서, 막형 도포를 행하기 위한 노즐을 가지고 있지 않다.

그래서, 본 발명은, 토출구에 연통되는 모든 유로로부터의 유입량을 균일하게 할 수 있고, 도포 갭의 영향을 최소한으로 하고, 종래보다 양호한 정밀도로 막형 도포를 행하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명은, 분기로 구조를 가지는 분기 블록과, 길이 방향으로 광폭(廣幅)으로 형성된 토출구를 가지는 선단 부재와, 상기 분기로 구조에 연통되는 세관(細管) 유입구 및 상기 선단 부재의 토출구에 연통되는 세관 유출구를 가지는 세관을 복수 개 설치하여 이루어지는 관부(管部)를 구비하는 막형 도포 노즐로서, 상기 분기 블록은, 유입구에 연통되는 유로를 분기시키는 실(室)로 이루어지는 분기부를 복수 단 구비하고, 동일 단(段)에 설치된 분기부에 의해 분기된 유로의 유출구까지의 길이는 같게 구성되어 있고, 상기 토출구에 연통되는 세관 유출구를 가지는 세관에는 오리피스(オリフィス)가 형성되어 있지 않고, 상기 선단 부재는, 토출구를 구성하는 홈부를 가지고 있고, 상기 토출구의 단면(端面)의 폭 방향의 길이(S)가 상기 세관 유출구의 내경(內徑)(D)보다 길게 구성되어 있고, 상기 세관 유출구가 상기 홈부의 가장 안쪽면에 대략 등간격(等間隔)으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 막형 도포 노즐이다.

제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 토출구의 단면(端面)의 길이 방향의 길이(W)가, 상기 홈부의 가장 안쪽면의 양단에 설치된 세관 유출구 사이의 거리보다 길게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제3 발명은, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 홈부의 폭 방향의 길이가, 가장 안쪽면으로부터 출구의 단면에 걸쳐 단계적으로 확장되어 있는 것을 특징으로 한다.

제4 발명은, 제3 발명에 있어서, 상기 홈부의 폭 방향의 단면(斷面) 형상이 사다리꼴이며, 상기 세관 유출구가 단면 형상의 연직 중심선 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

제5 발명은, 제3 발명에 있어서, 상기 홈부의 폭 방향의 단면 형상이 반원형 내지 반타원형이며, 상기 세관 유출구가 단면 형상의 연직 중심선 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

제6 발명은, 제1 내지 제5 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출구의 단면의 폭 방향의 길이(S)가, 상기 세관의 유출구의 내경(D)의 1.2∼2.5배인 것을 특징으로 한다.

제7 발명은, 제1 내지 제6 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 분기 블록 및/또는 상기 선단 부재가, 조립 및 분해 가능한 복수의 모듈로 구성되어 있고, 각 모듈의 조합을 가변으로 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

제8 발명은, 제1 내지 제6 발명 중 어느 하나의 발명에 관한 막형 도포 노즐과, 액체 재료를 저류(貯留)하는 탱크와, 상기 탱크로부터 공급되는 액체 재료를 상기 노즐에 공급하거나 또는 정지시키는 것을 제어하는 토출 밸브와, 피도포물을 탑재하는 공작물(work-object) 테이블과, 상기 노즐과 상기 공작물 테이블에 탑재된 피도포물을 상대 이동시키는 이동 기구를 구비하는 도포 장치이다.

제9 발명은, 제8 발명에 있어서, 상기 노즐을 고정시키는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 중앙 부분에 설치되는 회전축과, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 장착 부재와, 상기 장착 부재에 설치되는 조정 나사를 포함하여 이루어지는 조정 기구(機構)를 설치한 것을 특징으로 한다.

제10 발명은, 제7 발명에 관한 막형 도포 노즐과, 액체 재료를 저류하는 탱크와, 상기 탱크로부터 공급되는 액체 재료를 상기 노즐에 공급하거나 또는 정지시키는 것을 제어하는 토출 밸브와, 피도포물을 탑재하는 공작물 테이블과, 상기 노즐과 상기 공작물 테이블에 탑재된 피도포물을 상대 이동시키는 이동 기구를 구비하는 도포 장치로서, 상기 분기 블록 및/또는 상기 선단 부재를 연결한 상태로 고정시키는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 중앙 부분에 설치되는 회전축과, 상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 장착 부재와, 상기 장착 부재에 설치되는 조정 나사를 포함하여 이루어지는 조정 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 도포 장치이다.

제11 발명은, 제8 내지 제10 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 탱크를 복수 설치하고, 사용하는 하나의 탱크와의 연통을 선택적으로 전환하는 전환 밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.

제12 발명은, 제8 내지 제11 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 토출 밸브와 상기 전환 밸브와의 사이에 펌프를 설치한 것을 특징으로 한다.

제13 발명은, 제12 발명에 있어서, 상기 펌프가 용적식(容積式) 펌프인 것을 특징으로 한다.

제14 발명은, 제1 내지 제7 발명 중 어느 하나의 발명에 관한 막형 도포 노즐을 사용하여, 피도포물 및/또는 노즐을 이동 기구에 의해 이동시키면서 액체 재료를 막형 도포하는 도포 방법이다.

제15 발명은, 제14 발명에 있어서, 고점성(粘性)의 액체 재료를 막형 도포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 균일량 분배 가능한 분기로 구조에 더하여, 그 분기로부터 균일한 양의 액체 재료의 공급을 받는 복수의 세관 및 압력을 회복시키는 홈부의 구성에 의해, 도포 갭 변동의 영향을 최소한으로 함으로써, 종래보다 균일한 두께의 막형 도포를 행할 수 있다.

또한, 복수의 세관에 의해, 공급압에 의해 걸리는 힘을 분산시킬 수 있으므로, 높은 압력을 가하는 것이 가능하므로, 종래 기술에서는 어려웠던 고점도의 액체 재료를 사용한 막형 도포를 실현할 수 있다.

또한, 각 부를 모듈화한 경우에는, 피도포물의 사이즈 변경 등에 대하여, 모듈의 변경을 행하는 것만으로 용이하게 노즐 구성의 변경을 행할 수 있어, 세정도 용이하다.

도 1은 본 발명에 관한 노즐의 전체 구조의 단면도(斷面圖)이다. (a)는 정면도, (b)는 A―A에서 본에서 도면을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 관한 노즐의 선단부의 부분 확대 단면도이다. (a)는 정면도, (b)는 B―B에서 본 도면을 나타낸다.
도 3은 도포 시의 상태를 설명하는 설명도이다. (a)는 종래의 슬릿 노즐, (b)는 본 발명을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 관한 노즐의 확경부(擴徑部) 형상의 변형예를 설명하는 단면도이다. (a)는 직선적으로 펼쳐지는 경우, (b)는 곡선적으로 펼쳐지는 경우를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 관한 노즐의 모듈화의 태양(態樣)을 설명하는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 관한 노즐의 모듈화의 태양을 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 관한 노즐에 구비할 수 있는 조정 기구의 부분 단면도이다. (a)는 정면도, (b)는 측면 부분 단면도를 나타낸다.
도 8은 실시예 1에 관한 노즐을 사용하는 도포 장치의 구성예를 설명하는 설명도이다.

이하에, 본 발명의 노즐의 실시형태를 설명한다. 그리고, 이하에서는 설명의 편의 상, 노즐 유입측을 「위」, 배출측을 「아래」라고 하여, 분기 블록(3)∼(5) 내지 선단 부재(12)의 길이 방향을 「폭 방향」, 폭 방향을 「안길이 방향」이라고 하는 경우가 있다.

[노즐 전체 구조]

도 1은, 본 발명에 관한 노즐의 전체 구조의 단면도이다. 동 도면 중, (a)는 정면으로부터 본 도면, (b)는 (a)에 있어서 나타낸 A―A선을 따라 절단하여 화살표의 방향을 향해 본 경우의 단면도를 나타낸다.

본 발명의 노즐(1)은, 1단째의 분기 블록(3)과, 2단째의 분기 블록(4)과, 3단째의 분기 블록(5)으로 구성되고, 1개의 노즐 유입구(2)와, 토출구가 설치된 세관(14)을 12개 가지고 있다. 도 1에 개시하는 실시형태에서는, 1개의 노즐 유입구(2)로부터 유입된 액체 재료(43)는, 3단의 분기부(분기실)로 각각 분기하여, 직선형으로 나란히 설치되어 있는 합계 12개의 세관(14)으로부터 홈부(15)로 흘러 토출하는 구조로 되어 있다. 분기 블록의 단수(段數)는 2단 이상이면 되고, 예를 들면, 4단이나 5단이라도 된다. 각각의 분기 블록에는, 분기부를 구성하는 분기실을 설치하고, 각각의 분기실에는 복수의 세관(14)을 연통시킨다. 그러므로, 세관(14)의 개수는, 적어도 4개 이상, 바람직하게는 6개 이상, 더욱 바람직하게는 8개 이상으로 한다.

노즐(1)에 유입된 액체 재료의 흐름에 대하여 설명한다. 먼저, 1개의 노즐 유입구(2)로부터 유입된 액체 재료(43)는, 1단째의 분기 블록(3)에 설치된 1개의 분기부(분기실)(6)에 의해 2개의 균등하며 실질적으로 등장(等長)인 흐름(9)으로 분기된다. 그 다음에, 2단째의 분기 블록(4)에 설치된 2개의 분기부(7)의 각각에 의해, 1단째에서 분기된 액체 재료(43)가 다시 2개씩의 균등하며 실질적으로 등장인 흐름(10)으로 분기된다. 그 다음에, 3단째의 분기 블록(5)에 설치된 4개의 분기부(8)의 각각에 의해, 2단째에서 분기된 액체 재료(43)가 3개씩의 균등하며 실질적으로 등장인 흐름(11)으로 분기된다. 그리고, 3단째의 분기 블록(5)에 설치된 4개의 분기부(8)의 각각과 연통되는 3개씩의 세관(14)에 유입되어 홈부(15)로 유출되어, 토출된다. 여기서, 동일한 분기 블록 내에 설치된 분기부 상호 간에서의 분기류의 길이는 모두 같게 한다.

이와 같이 구성함으로써, 동일 분기 블록 내에 설치된 분기부 내의 어느 분기류도 같은 관로 마찰 등을 받는 것에 의해, 압력 손실도 또한 동등해지므로, 폭 방향으로 직선형으로 설치되어 있는 각각의 세관(14)으로부터의 토출량, 나아가서는 홈부(15)에 대한 흘러드는 유체 재료의 양도 거의 같게 할 수 있다. 이것은, 균일한 두께의 막형 도포를 행하는 데 있어서 중요하다.

[선단부]

도 2는, 본 발명에 관한 노즐의 선단부의 부분 확대 단면도이다. 동 도면 중, (a)는 정면으로부터 본 도면, (b)는 (a)에 있어서 나타낸 B―B선을 따라 절단하여 화살표의 방향을 향해 본 경우의 단면도를 나타낸다.

본 발명의 노즐 선단 부재(12)는, 복수의 세관(14)으로 이루어지는 관부(13)와, 관부(13)에 연통되어 액체 재료(43)를 1개에 합류시키는 가늘고 긴 홈부(15)로 구성된다.

관부(13)를 구성하는 세관(14)의 각각의 유입구(16)는, 전술한 분기 블록(3)∼(5)으로 이루어지는 분기로 구조체의 3단째의 분기 블록(5)에 설치된 분기부(8)와 연통된다. 한편, 세관(14)의 각각의 유출구(17) 측의 단부는, 홈부(15)를 가지는 선단 부재(12)에 끼워 설치되어, 경납땜(brizing), 납땜, 접착제 등에 의해 고착된다. 이들 고착을 위한 접착제 등과 잘 접착되지 않는 액체 재료(43)를 토출하는 경우에는, 접착제 등을 이용하지 않고 「끼워맞춤」에 의해 고정시켜도 된다. 또한, 유출구(17)의 단면은, 홈부(15)의 가장 안쪽면(19)과 동일면 상에 위치하게 되어 있다. 그리고, 이 세관(14)이 복수 개 길이 방향으로 직선형으로 대략 등간격으로 설치되어 관부(13)를 구성한다. 폭 방향의 확경(擴徑) 효과를 얻을 수 있도록, 세관(14)은 소정 간격을 두고 배치하는 것이 바람직하지만 다른 쪽에서 이격되지 않으면 막을 형성할 수 없기 때문에, 예를 들면, 인접하는 세관(14)의 내경(D)의 중심선 사이의 거리가, 내경(D)의 4∼12배 정도로 되도록 배치한다.

본 발명의 세관(14)의 내경(토출구의 내경)은, 예를 들면 φ0.3∼1.0㎜이며, 제작되는 막 두께는, 예를 들면, 20∼500㎛이다. 또한, 세관(14)에는 오리피스(オリフィス)가 형성되어 있지 않는다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 홈부(15)는, 길이 방향으로 가늘고 긴 직사각형을 하고 있고, 관부(13)가 연통되는 가장 안쪽면(19)과 내벽(22, 23)에 에워싸인 직육면체형의 공간을 형성하고 있다. 이 홈(15)이, 세관(14)의 유출구를 확경(擴徑)하는 확경부를 구성한다. 한편, 선단 부재(12)의 길이 방향의 외측면은 경사면(21)을 가지고, 2개의 면(21, 21)에 의해 끝이 가늘게 형성되어 있다. 경사면(21)과 홈(15)과의 사이에는, 수평면인 선단면(18)이 형성되어 있다. 또한, 선단 부재(12)의 폭 방향의 내면은, 홈부(15)의 폭 방향의 길이(W)를 규정하는 내벽(23)이 두께를 가지고 형성되어 있다. 단, 홈부(15)의 폭 방향의 길이(W)는, 선단 부재(12)의 대부분을 차지하는 광폭 형상이며, 폭이 좁은 슬릿 노즐을 형성하기 위한 두꺼운 벽으로는 하지 않는다.

홈부(15)의 폭 방향(길이 방향)의 길이(W)는, 폭 방향의 양단에 배열된 세관(14) 사이의 거리보다 길게 구성하는 것이 바람직하다. 홈부(15)의 폭 방향의 양단에 있어서도 폭 방향으로 확경함으로써, 압력을 회복할 수 있도록 하기 위해서이다. 그리고, 길이 방향의 길이(W)를 규정하는 내벽(23)은, 경사면 또는 계단형 내지 곡면으로 구성할 수 있다[후술하는 폭 방향의 길이(S)를 규정하는 내벽(22)에 대한 설명 참조].

또한, 본 발명에서는, 홈부(15)를 폭 방향뿐만 아니라 안쪽 방향으로도 확경하고 있다. 즉, 홈부(15)의 폭 방향의 길이(S)가 세관의 내경(D)보다 크게(D<S) 되도록 형성되어 있다[도 2의 (b) 참조]. 이로써, 분기부(8)로부터 세관(14)을 통하여 흘러나오는 액체 재료(43)는, 피도포물(29)을 향해 토출되기 전에 홈부(15)에 의해 일단 퍼지므로, 세관(14)에 의해 손실된 압력을, 일정 정도 회복한다. 이러한 구성을 구비함으로써, 노즐(1) 선단과 피도포물(29)과의 사이의 거리인 도포 갭(G)으로부터의 영향을 배제할 수 있다. 홈부(15) 내에 액체 재료가 균등하게 골고루 퍼지도록, 폭 방향의 단면 형상을, 세관의 내경(D)의 중심선에 대하여 선대칭으로 되는 형상으로 하는 것이 바람직하다.

홈부(15)의 폭 방향의 길이(S) 및 세관의 내경(d)은, 사용하는 액체 재료(43)의 물성값이나 원하는 도포 형상 등에 따라 적절히 변경하는 것이지만, 예를 들면, 홈부(15)의 폭 방향의 길이(S)는 세관의 내경(D)의 약 1.2배로부터 약 2.5배가 바람직하고, 약 1.5배로부터 약 2.0배가 더욱 바람직하다. 그리고, 세관(14)의 유입구(16)와 유출구(17)의 내경이 상이한 경우에는, 유출구(17)의 내경을 기준으로 한다.

본 발명에서의 세관(14)은, 분기부(6, 7, 8)를 포함해도 가장 가늘게 되어 있고, 여기서의 유동 저항이 가장 크게 되어 있다. 그러나, 상기 세관(14)은 선단 부재(12)의 길이 방향으로 복수 개 설치되어 있으므로, 공급압에 의해 걸리는 힘은 분산되게 된다. 즉, 1개의 슬릿으로 토출을 행하는 종래의 슬릿 노즐에서는 변형 등을 일으켜 버리는 것과 같은 고압력을 인가할 필요가 있는 액체 재료(예를 들면, 점도가 높은 액체 재료)라도, 본 발명의 노즐(1)이면 변형 등을 일으키지 않고 토출하는 것이 가능해진다.

본 발명의 노즐은, 예를 들면, 점도 300∼500000 mPa·s의 액체 재료의 도포에 이용 가능하지만, 특히 고점성의 액체 재료의 도포에 바람직하다. 여기서, 고점성이란, 예를 들면, 점도 50000 mPa·s이상, 바람직하게는 점도 100000 mPa·s를 초과하는 점성(粘性)을 말한다.

도 3은, 도포 시의 상태를 설명하는 설명도이다. 동 도면 중의 부호 “24”는, 노즐(1)의 이동 방향을 나타내고 있다.

도 3의 (a)는 종래의 슬릿 노즐의 경우이며, 토출되는 액체 재료(43)는, 체류부(25)로부터 슬릿(δ)을 지나, 그대로 피도포물(29)로 토출된다. 한편, 도 3의 (b)는 본 발명의 경우이며, 토출되는 액체 재료(43)는, 분기부로부터 세관(14)(α)을 지나, 홈부(15)(γ)에서 넓어져 피도포물(29)로 토출된다.

어느 경우에도 도포 시에는, 노즐(1) 선단과 피도포물(29)과의 사이에는 간극(G)[이하 「도포 갭(G)」이라고 함]이 있다. 이 도포 갭(G)은, 피도포물(29)의 평면도나 이동 기구(31)의 평행도 등의 영향에 의해 변동되는 경우가 있다. 도포 갭(G)이 커지거나, 작게 되거나 하면, 노즐(1) 선단면과 피도포물(29) 표면에 협지된 액체 재료(43)가 인장(引張)되거나, 눌려 파괴되거나 하여, 그 내부(β, ε)에서 압력이 낮아지거나 높게 되거나 하여 버린다.

일반적으로, 좁은 유로를 통과하는 흐름에서는 속도는 크고, 압력은 작아지고, 반대로, 넓은 유로를 통과하는 흐름에서는 속도는 작고, 압력은 커진다. 종래의 슬릿 노즐에서는, 좁은 슬릿 내(δ)로부터 급격히 외부(ε)로 나오기 때문에, 노즐과 피도포물에 의해 협지된 액체 재료 내(ε)에서의 압력이 높아진다. 즉, 슬릿 내(δ)와 노즐 및 피도포물에 의해 협지된 액체 재료 내(ε)와 압력차가 커져, 액체 재료는 나오기 어려운 상태에 있다. 여기에 도포 갭(G)의 변동에 의한 액체 재료 내(ε)에서의 압력 변동이 가해지면, 슬릿 내(δ)에서의 압력이 작으므로, 조금의 압력 변동에서도 영향을 받아 버려, 도포량이 안정되지 않고 막 두께가 불균일하게 된다.

한편, 본 발명의 노즐에서는, 세관(14)(α)으로부터 노즐(1)의 외부(β)로 나오기 전에, 홈부(15)(γ)에서 일단 약간 넓어져 압력을 회복하고, 그리고, 외부(β)로 나오기 때문에, 노즐 및 피도포물에 의해 협지된 액체 재료 내(β)에서의 압력은 높아지지만 갑작스럽지 않다. 즉, 세관(α)과 노즐 및 피도포물에 의해 협지된 액체 재료 내(β)에서 압력차는 크지만, 홈부(15)(γ)와 액체 재료 내(β)는 압력차가 작아지므로, 액체 재료는 나오기 쉬운 상태에 있다. 여기에 도포 갭(G)의 변동에 의한 액체 재료 내(β)에서의 압력 변동이 가해지면, 홈부(15)(γ)에서의 압력은 작지는 않기 때문에, 조금의 압력 변동에서도 영향은 쉽게 받지 않아, 도포량이 안정적이며 막 두께가 균일하게 된다.

따라서, 본 발명의 노즐을 이용하면, 홈부(15)가 확경부를 구성하므로, 피도포물의 평면도나 이동 기구의 평행도 등의 영향에 의해 도포 갭이 변동되어도, 도포량이 안정적이며 균일한 두께의 막형 도포를 행할 수 있다.

[홈부 형상 변형예]

도 2 실시형태에서는, 홈부(15)의 폭 방향의 길이(S)를 세관의 내경(D)보다 크게(D<S) 되도록 형성하고 있지만, 최하류인 토출구 단면(20)에서의 폭 방향의 길이(S)가 최종적으로 확경되도록 해도 된다. 도 4에 그 예를 나타낸다.

도 4의 (a)는, 폭 방향의 단면이 사다리꼴로 되는 홈부(15)이다. 평면인 내벽(22a, 22b)이 이루는 각도는 홈부 폭 방향의 길이(S)나 세관 내경(D)에 의해 변화되는 것이지만, 예를 들면, 90° 이하가 바람직하고, 60° 이하가 더욱 바람직하다.

도 4의 (b)는, 폭 방향의 단면이 반원형 내지 반타원형으로 되는 홈부(15)이다.

내벽(22a, 22b)은, 단계적으로 폭 방향의 거리를 확장시키는 형상이면 되지만, 매끄러운 면(평면 또는 곡면)으로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4의 (a), (b) 어느 경우라도, 세관 유출구(17)로부터 홈부 단면에 이르는 도중에 흐름 제한 장치(restrictor)가 있는 형상으로 하지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 그 쪽이 가공도 하기 쉽고, 홈부(15) 내의 흐름도 복잡하게 되지 않기 때문이다.

토출구를 이상에서 설명한 같은 형상으로 함으로써, 도 2에서 설명한 직각형으로 펼쳐지는 형상과 비교하여 완만하게 넓게 할 수가 있어, 압력 손실을 더욱 적게 억제하여 압력을 회복시킬 수 있다.

[모듈화]

본 발명의 노즐(1)은, 분기부(6, 7, 8) 태양에 따라 모듈화할 수 있다. 도 5 및 도 6은, 그 모듈화의 태양을 설명하는 설명도이다.

도 5는, 분기류(9, 10, 11)의 길이가 같은 분기부(6, 7, 8)끼리를 1개의 세트로 하여 분기 블록(3, 4, 5)으로 하고, 이것을 모듈화한 것이다. 분기단(分岐段)마다의 모듈로 되어 있다. 각 모듈(3, 4, 5)은 도시하지 않은 체결 부재에 의해 서로 연결되어 있다. 체결 부재로서는 나사, 볼트 등이 예시된다. 또는, 각 모듈을 직접 연결하는 것은 아니고, 베이스가 되는 판상체 등에 각 모듈을 고정하도록 해도 된다. 여기서는, 연결 내지 고정시킬 때 유로의 접속에 어긋남이 없게 도시하지 않은 위치결정핀 등을 설치하고, 간단하게 위치를 결정되도록 하면 된다. 또한, 각 모듈의 유로 접속 부분에는, 액체 재료의 누설(漏洩)을 방지하기 위한 도시하지 않은 실링 부재를 설치하는 것은 물론이다.

도 6은, 분기부(6, 7, 8)를 1개의 세트로 하여, 이것을 모듈화한 것이다. 최소단위의 모듈화라고도 할 수 있다. 선단 부재(12)는, 최하단의 모듈(5)에 맞추어 모듈화하고 있다. 도 5와 마찬가지로, 도시하지 않은 체결 부재에 의해 서로 연결 또는, 베이스가 되는 판상체에 각 모듈을 고정시킨다. 위치결정핀이나 실링 부재 등을 설치하는 것도 마찬가지이다. 도 6의 경우, 선단 부재(12)의 양단을 구성하는 모듈은 다른 모듈과는 홈부(15)의 형상이 상이하게 되어 있다. 이것은, 홈부(15)의 폭 방향의 길이를 규정하는 내벽(23)을 설치하지 않으면 안되기 때문이다. 또한, 도 6에서는, 선단 부재(12) 이외의 모듈(특히 3단째의 모듈 8)에서도 양단의 모듈에서 다른 모듈과 측벽의 두께가 상이하게 되어 있지만, 이것은 서로 직접 연결할 때의 폭을 구비할 목적으로서, 베이스가 되는 판 등의 부재에 고정시키는 경우에는, 각 모듈을 동일 형상으로 형성하는 것은 물론 가능하다[예를 들면, 도 7의 (a) 참조].

상기한 바와 같이 모듈화함으로써, 피도포물의 사이즈 변경 등에 대하여, 모듈의 조합을 변경하는 것만으로 용이하게 노즐 구성의 변경을 행할 수 있고, 또한 세정도 용이하다.

[조정 기구]

상하 방향의 축 또한 폭 방향의 축에 수직인 축 주위의 노즐의 경사는 막 두께의 균일성에 큰 영향을 미치므로, 본 발명의 노즐(1)을 도포 장치에 설치할 때는 조정 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 도 7은, 본 발명에 관한 노즐(1)을 설치할 수 있는 조정 기구의 부분 단면도이다. 동 도면 중, (a)는 정면도, (b)는 측면 부분 단면도를 나타낸다.

본 발명의 조정 기구(35)는, 베이스판(36)에 각 모듈(6, 7, 8)을 고정한 노즐 구조체(44)의 대략 중앙부에 회전축(37)을 설치하고, 이 회전축(37)을 장착판(39)에 고정된 베어링(38)에 삽입한다. 여기서, 베이스판(36)과 장착판(39)은 고정되어 있지 않고, 베이스판(36)과 거기에 고정된 노즐 구조체(44)는 자유롭게 회전 가능하게 되어 있다. 이로써, 노즐 구조체(44)는 전체로서 상하 방향의 축 또한 폭 방향의 축에 수직인 축[도 7의 (a)에서 예를 들면, 지면(紙面)에 수직인 축] 주위로 회전할 수 있다(부호 “41”). 그리고, 장착판(39)에는 조정 나사(40)가 좌우 각 한 개씩 형성되어 있고, 이 나사를 각각 진퇴 이동(부호 “42”)시킴으로써, 베이스판(36)의 상면을 압입량(押入量)을 조정하여, 노즐 구조체(44)를 미소량 회전시켜 노즐(1)의 경사를 조정한다. 이 조정 나사에는, 마이크로미터 헤드와 같은 눈금이 형성된 것을 사용하면, 조정량을 확인 및 기록할 수 있어, 작업이 용이하게 된다.

이와 같은 기구를 설치함으로써, 노즐(1)의 경사에 기인하는 막 두께의 불균일을 해소할 수 있고, 또한 균일하며 정밀도가 양호한 도막 형상을 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 노즐은, 노즐과 공작물 을 상대 이동시키는 XYZ 구동 기구를 구비하는 도포 장치, 고정된 공작물에 대하여, 노즐이 설치된 프레임을 이동시키는 갠트리형(gantry type) 장치, 연속하여 반송(搬送)되는 공작물에 대하여 위치 고정된 노즐로부터 도포를 행하는 도포 장치 등, 공작물에 막형 도포를 행하는 각종 도포 장치에 적용할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 어떤 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

[도포 장치]

실시예의 도포 장치는, 보호 유리와 액정 디스플레이를 직접 접착하여 육안관찰성을 높이는 옵티컬 본딩을 행하기 위한 접착제·충전제의 도포 장치이다. 도 8은, 실시예에 관한 도포 장치의 구성예를 설명하는 설명도이다.

본 실시예의 도포 장치(26)는, 액체 재료(43)를 저류하는 탱크(27)와, 탱크(27)로부터 공급되는 액체 재료(43)를 본 발명의 노즐(1)에 공급할 것인지 정지시킬 것인지를 제어하는 토출 밸브(28)와, 본 발명의 노즐(1)과, 피도포물(29)을 탑재하는 공작물 테이블(30)과, 본 발명의 노즐(1)과 공작물 테이블(30)에 탑재된 피도포물(29)을 상대 이동시키는 이동 기구(31)를 구비한다.

탱크(27)는, 압축 기체(氣體)의 공급에 의해 액체 재료(43)의 공급을 행하는 압력 용기이다. 본 실시예에서 저류되는 액체 재료(43)의 점도는, 예를 들면, 1500∼100000 mPa·s이다. 본 실시예에서는, 복수의 탱크를 준비하여 교호적(交互的)으로 사용하도록 함으로써, 액체 재료(43)를 보충할 때 장치를 정지하지 않고 작업을 계속한다. 그리고, 본 실시예에서는 전환 밸브(33)를 설치하고, 사용하는 탱크(27)를 선택할 수 있도록 하고 있지만, 하나의 탱크(27)를 사용하는 구성으로 해도 된다.

또한, 본 실시예에서는 전환 밸브(33)와 토출 밸브(28)와의 사이에 펌프(34)를 설치하고, 탱크(27)에 압축 기체의 공급을 행하지 않고, 또는 행하면서, 액체 재료(43)의 공급을 행하도록 하고 있다. 펌프(34)로서는, 예를 들면, 시린지(syringe) 펌프, 다이어프램 펌프, 베인 펌프, 기어 펌프 등의 용적식 펌프를 사용하는 것이 바람직하다. 용적식 펌프를 사용함으로써 정량의 액체 재료(43)를 공급할 수 있어, 토출량을 양호한 정밀도로 제어할 수 있다.

토출 밸브(28)는, 탱크(27)로부터 공급되는 액체 재료(43)를 본 발명의 노즐(1)에 공급할 것인지 정지시킬 것인지를 제어하는 것이며, 그 개방 시간을 제어함으로써 토출량을 제어하는 것이다.

노즐(1)은, 상기 실시형태에서 설명한 도 1 및 도 2에 기재되는 노즐이다. 피도포물(29)의 크기나 원하는 도포 형상에 따라, 분기의 단수, 분기부의 개수, 세관(14)의 개수 그리고, 홈부(15)의 폭 방향의 길이 등을 적절히 변경할 수 있다. 세관(14)의 내경은, 예를 들면, φ0.6㎜이다.

공작물 테이블(30)은, 피도포물(29)을 탑재, 고정시키는 것이며, 예를 들면, 진공 흡인에 의한 흡착이나 위치결정핀에 의한 충돌 등에 의해 확실하게 피도포물(29)을 고정시키고, 상대 이동에 따라 어긋나지 않도록 한다.

이동 기구(31)는, 노즐(1)과 공작물 테이블(30)에 탑재된 피도포물(29)을 부호 “32”의 방향으로 상대 이동시키는 것이며, 그 태양은, 노즐(1)만 이동시키는 것, 공작물 테이블(30)만 이동시키는 것 또는 노즐(1)과 공작물 테이블(30)을 각각 이동시키는 것 어느 것을 채용해도 된다. 본 실시예에서, XYZ 로봇을 사용하였다.

이상에서 설명한 본 실시예의 도포 장치에 의해, 막 두께 100㎛ 이하의 조건을 설정하여 도포 시험을 행했던 바, 원하는 막 두께로 대하여 ±5%의 정밀도를 얻을 수 있다. 본 실시예의 도포 장치(26)를 사용함으로써, 균일한 두께의 막형 도포를 행할 수 있는 것이 확인되었다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명은, 피도포물의 표면에 광범위하게 걸쳐 액체 재료를 균일하게 도포하기 위한 기술에 이용할 수 있고, 예를 들면, 전기·전자 제품 제조에서의 레지스트액 등의 도포나, 디스플레이 장치 제조에서의 형광체 페이스트 등의 도포뿐만 아니라, 평판 디스플레이로 사용되는 보호 커버 등을 접착하기 위한 광학 탄성 수지(SVR) 도포, 유기 EL 패널 전체면을 봉지할 때의 봉지재(封止材)의 도포, 방열 그리스(grease)의 도포, 등에 이용할 수 있다.

1: 노즐, 2: 노즐 유입구, 3: 1단째의 분기 블록(모듈), 4: 2단째의 분기 블록(모듈), 5: 3단째의 분기 블록(모듈), 6: 1단째의 분기부(모듈), 7: 2단째의 분기부(모듈), 8: 3단째의 분기부(모듈), 9: 1단째의 분기류, 10: 2단째의 분기류, 11: 3단째의 분기류, 12: 선단 부재, 13: 관부, 14: 세관, 15: 홈부, 16: 세관 유입구, 17: 세관 유출구, 18: 선단면, 19: 가장 안쪽면(관부가 연통되는 면), 20: 토출구 단면, 21: 경사면, 22: (폭 방향의) 내벽, 23: (길이 방향의) 내벽, 24: 노즐 이동 방향, 25: 체류부, 26: 도포 장치, 27: 탱크, 28: 토출 밸브, 29: 피도포물, 30: 공작물 테이블, 31: 이동 기구, 32: 이동 방향, 33: 전환 밸브, 34: 펌프, 35: 조정 기구, 36: 베이스판(베이스 부재), 37: 회전축, 38: 베어링, 39: 장착판(장착 부재), 40: 조정 나사, 41: 회전 방향, 42: 진퇴 이동 방향, 43: 액체 재료, 44: 노즐 구조체, S: 홈부 폭 방향의 길이, D: 세관 내경, G: 도포 갭, α: 세관 내, β: 본 발명의 노즐 및 피도포물에 의해 협지된 액체 재료 내, γ: 홈부 내 δ: 슬릿 내, ε: 종래의 슬릿 노즐 및 피도포물에 의해 협지된 액체 재료 내

Claims (15)

1. 분기로(分岐路) 구조를 가지는 분기 블록과, 길이 방향으로 광폭(廣幅)으로 형성된 토출구를 가지는 선단 부재와, 상기 분기로 구조에 연통되는 세관(細管) 유입구 및 상기 선단 부재의 토출구에 연통되는 세관 유출구를 가지는 세관을 복수 개 설치하여 이루어지는 관부(管部)를 포함하는 막형(膜形) 도포 노즐로서,
   상기 분기 블록은, 유입구에 연통되는 유로를 분기시키는 실(室)로 이루어지는 분기부를 복수 단(段) 구비하고, 동일 단에 설치된 분기부에 의해 분기된 유로의 유출구까지의 길이는 같게 구성되어 있고,
   상기 토출구에 연통되는 세관 유출구를 가지는 세관에는 오리피스(オリフィス)가 형성되어 있지 않고,
   상기 선단 부재는, 아래쪽으로 개구된 토출구를 구성하는 홈부를 가지고 있고, 상기 토출구의 단면(端面)의 폭 방향의 길이(S)가 상기 세관 유출구의 내경(內徑)(D)보다 길게 구성되어 있고, 상기 세관 유출구가 상기 홈부의 가장 안쪽면에 등간격(等間隔)으로 설치되어 있는,
   막형 도포 노즐.
2. 제1항에 있어서,
   상기 토출구의 단면의 길이 방향의 길이(W)가, 상기 홈부의 가장 안쪽면의 양단에 설치된 세관 유출구 사이의 거리보다 길게 구성되어 있는, 막형 도포 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 홈부의 폭 방향의 길이가, 가장 안쪽면으로부터 출구의 단면에 걸쳐 단계적으로 확장되어 있는, 막형 도포 노즐.
4. 제3항에 있어서,
   상기 홈부의 폭 방향의 단면(斷面) 형상이 사다리꼴이며, 상기 세관 유출구가 단면 형상의 연직 중심선 상에 위치하는, 막형 도포 노즐.
5. 제3항에 있어서,
   상기 홈부의 폭 방향의 단면 형상이 반원형 내지 반타원형이며, 상기 세관 유출구가 단면 형상의 연직 중심선 상에 위치하는, 막형 도포 노즐.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 토출구의 단면의 폭 방향의 길이(S)가, 상기 세관의 유출구의 내경(D)의 1.2∼2.5배인, 막형 도포 노즐.
7. 제1항에 있어서,
   상기 분기 블록 및/또는 상기 선단 부재가, 조립 및 분해 가능한 복수의 모듈로 구성되어 있고, 각 모듈의 조합을 가변으로 할 수 있는, 막형 도포 노즐.
8. 제1항에 기재된 막형 도포 노즐;
   액체 재료를 저류(貯留)하는 탱크;
   상기 탱크로부터 공급되는 액체 재료를 상기 노즐에 공급하거나 또는 정지시키는 것을 제어하는 토출 밸브;
   피(被)도포물을 탑재하는 공작물(work-object) 테이블; 및
   상기 노즐과 상기 공작물 테이블에 탑재된 피도포물을 상대 이동시키는 이동 기구;
   를 포함하는 도포 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 노즐을 고정시키는 베이스 부재;
   상기 베이스 부재의 중앙 부분에 설치되는 회전축;
   상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 장착 부재; 및
   상기 장착 부재에 설치되는 조정 나사;
   를 포함하여 이루어지는 조정 기구(機構)를 설치한, 도포 장치.
10. 제7항에 기재된 막형 도포 노즐;
    액체 재료를 저류하는 탱크;
    상기 탱크로부터 공급되는 액체 재료를 상기 노즐에 공급하거나 또는 정지시키는 것을 제어하는 토출 밸브;
    피도포물을 탑재하는 공작물 테이블;
    상기 노즐과 상기 공작물 테이블에 탑재된 피도포물을 상대 이동시키는 이동 기구;
    를 포함하는 도포 장치로서,
    상기 분기 블록 및/또는 상기 선단 부재를 연결한 상태로 고정시키는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 중앙 부분에 설치되는 회전축;,
    상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 장착 부재; 및
    상기 장착 부재에 설치되는 조정 나사;
    를 포함하여 이루어지는 조정 기구를 설치한, 도포 장치.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크를 복수 설치하고,
    사용하는 하나의 탱크와의 연통을 선택적으로 전환하는 전환 밸브를 설치한, 도포 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 토출 밸브와 상기 전환 밸브 사이에 펌프를 설치한, 도포 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 펌프가 용적식(容積式) 펌프인, 도포 장치.
14. 제1항 또는 제2항에 기재된 막형 도포 노즐을 사용하여, 피도포물 및/또는 노즐을 이동 기구에 의해 이동시키면서 액체 재료를 막형 도포하는, 도포 방법.
15. 제14항에 있어서,
    고점성(高粘性)의 액체 재료를 막형 도포하는, 도포 방법.
    

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