KR20140097242A

KR20140097242A - 도포장치 및 도포방법

Info

Publication number: KR20140097242A
Application number: KR1020147014355A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 이카가와; 나오키 쓰오
Original assignee: 다즈모 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-08-06
Also published as: TWI513516B; US20150298162A1; JPWO2013080688A1; JP5885755B2; WO2013080688A1; TW201328787A; US10046356B2; KR101621215B1

Abstract

본 발명은, 슬릿노즐(30)과, 도포액의 급액로(10)와, 도포액을 압송하는 압송장치(20)와, 급액로(10)를 개폐하는 급액용 밸브(50)와, 슬릿노즐(30)내의 도포액을 흡인 가능하도록 구성된 흡액수단(40)과, 슬릿노즐(30)내의 잔압을 제거하는 잔압제거수단(80)과, 급액용 밸브(50), 흡액수단(40), 잔압제거수단(80)의 동작을 제어하는 제어부(70)를 구비하는 도포장치에 있어서, 도포 종료시에, 도포액의 압송을 정지함과 아울러 슬릿노즐(30)내의 잔압을 제거한 후에 슬릿노즐(30)내에 잔류하는 도포액을 흡인하는 것이다. 당해 구성에 의하여 복잡한 제어를 필요로 하지 않아, 도포 종료부의 응답성을 높일 수 있다.

Description

도포장치 및 도포방법{COATING DEVICE AND COATING METHOD}

본 발명은 도포장치(塗布裝置) 및 도포방법(塗布方法)에 관한 것으로서, 특히 시트(sheet) 모양의 워크(work)(웹(web))에 간헐도포(間歇塗布)하기에 적합한 도포장치 및 도포방법에 관한 것이다.

특허문헌1에는, 도8에 나타나 있는 바와 같이 에어가압라인(air加壓line)(정압력 공급수단(定壓力供給手段))(120), 도포액 탱크(塗布液tank)(130), 공급배관(供給配管)(140), 공급용 밸브(供給用 valve)(150), 정용량 펌프(定容量 pump)(정용량 공급수단)(160), 토출배관(吐出配管)(170), 토출용 밸브(180), 슬릿노즐(slit nozzle)(190), 가동 스테이지(可動 stage)(200) 및 제어부(制御部)(210)를 구비한 도포장치(101)가 제안되어 있다. 에어가압라인(120)은 도포액 탱크(130)에 접속되고, 컴프레서(compressor) 등에 의하여 압축된 에어를 도포액 탱크(130)내에 공급하여, 도포액 탱크(130)내의 도포액에 일정한 압력을 부여한다. 도포액 탱크(130)와 정용량 펌프(160)의 입구 사이는 공급배관(140)으로 접속된다. 공급용 밸브(150)는 공급배관(140)의 도중에 설치되고, 그 개방동작에 따라 상기 에어가압라인(120)에 의한 도포액의 압송(壓送)이 이루어진다.

정용량 펌프(160)는 실린더내에서 피스톤이 왕복이동 가능하게 배치된 피스톤 펌프(piston pump) 등이 채용되고, ＡＣ서보모터(AC servo motor) 등에 의하여 피스톤이 일정속도(一定速度)로 도포액 압출방향으로 이동을 함으로써 실린더내에 있어서 일정량의 도포액을 압출한다. 정용량 펌프(160)의 출구와 슬릿노즐(190) 사이는 토출배관(170)으로 접속된다. 토출용 밸브(180)는 토출배관(170)의 도중에 설치되고, 그 개방동작에 따라 상기 정용량 펌프(160)에 의한 도포액의 정용량 송액(定容量送液)이 이루어진다.

슬릿노즐(190)의 하방(下方)에는 일정속도로 이동하는 가동 스테이지(200)가 설치된다. 가동 스테이지(200)상에는 글라스 기판 등의 낱장모양의 워크(W)가 흡착지지된다. 슬릿노즐(190)로부터 도포액을 토출함으로써 가동 스테이지(200)와 함께 이동되는 워크(W)에 도포액이 도포된다.

특허문헌1에 기재된 도포장치(101)의 동작을 설명한다. 도포 시작시에 제어부(210)에 의하여 에어가압라인(120)을 구동하고, 토출용 밸브(180)가 폐쇄동작, 공급용 밸브(150)가 개방동작을 함으로써 도포액 탱크(130)내의 압력을 높인다. 그리고 토출용 밸브(180)를 개방, 공급용 밸브(150)를 폐쇄로 하여, 슬릿노즐(190)의 선단(先端)으로부터 도포액의 토출을 시작한다. 동시에 가동 스테이지(200)를 사용하여 워크(W)와 슬릿노즐(190)을 상대적으로 이동시킨다.

그 후에 제어부(210)에 의하여 에어가압라인(120)을 정지시키고, 도포액 탱크(130)내의 압력은 대기압(大氣壓)으로 되돌아가도록 설정한다. 이 이후의 도포액의 송액은 정용량 펌프(160)만으로 유량을 일정하게 유지하도록 하여, 균일한 막두께로 도포를 한다. 도포 종료시에는 토출용 밸브(180)를 폐쇄, 공급용 밸브(150)를 개방으로 함으로써 강제적으로 슬릿노즐(190)에 대한 도포액의 공급을 정지시킨다.

특허문헌1 : 일본국 특허 제4366757호 공보

일반적으로 도포액의 주요한 송액수단(送液手段)으로서는, 시간당 유량(流量)을 일정하게 제어하기 쉬운 정용량 펌프(定容量 pump)가 채용된다. 그러나 정용량 펌프에 의한 송액으로는, 펌프의 동작 초기에 응답의 지연이 발생하여 토출압력이 상승하지 않는다. 그래서 특허문헌1에서는, 상기한 바와 같이 도포 시작시에 있어서 에어가압라인(120)에 의한 압송을 보조적으로 활용함으로써 토출압력의 부족을 보충하여, 정용량 펌프(160)의 동작 초기에 있어서 응답의 지연을 억제하도록 하고 있다.

그러나 도포 종료시에 대해서는, 기본적으로 토출용 밸브(180)를 폐쇄로 하여 슬릿노즐(190)에 대한 도포액의 공급을 차단하고 있을 뿐이기 때문에 응답성(應答性)이 나빠진다. 즉 슬릿노즐 선단에 잔류하는 제어불능의 도포액이 자체중량이나 타성(惰性)에 의하여 유출되어, 도포 종료부의 도포막이 넓게 칠해져 버리는 경우가 있다. 또한 도포액이 저점도(低粘度)인 경우에는 도포 종료부가 직선적으로 고르지 않게 되는 문제가 있다.

특히 긴 자(scale) 모양의 워크에 일정한 도포길이의 도포막을 일정한 간격(간헐영역)을 두고 연속적으로 반복하여 형성하는, 소위 간헐도포(間歇塗布)를 하는 경우에는, 1개의 워크에 대한 도포가 완료될 때까지 가동 스테이지(200)를 계속해서 움직이게 하여야 하기 때문에, 상기와 같은 도포불량이 발생하면 수율이 크게 저하되어 재료비용의 손실이 매우 커지게 된다.

또한 특허문헌1의 도포장치(101)에서는, 1회의 도포동작에 있어서 정용량 펌프(160)에 추가하여 에어가압라인(120)이나 공급용과 토출용의 2개의 밸브(150, 180)의 동작까지 제어하여야 하므로 제어계통(制御系統)이 복잡해진다. 이 결과, 품질이 좋은 도포막을 얻기 위해서는 택트타임(takt time)이 증가하여 생산성이 저하된다. 실제로 특허문헌1은 1매의 낱장모양의 워크에 1회의 도포를 하는 것을 전제로 하고 있다.

본 발명은 상기의 기술적인 과제를 해결하기 위한 것으로서, 복잡한 제어를 필요로 하지 않고, 도포 종료시의 응답성을 높여 품질이 좋은 도포막을 형성하는 것을 목적으로 한다.

도포장치는 워크와 대향하도록 배치되는 슬릿노즐에 도포액을 공급하고, 상기 워크 또는 상기 슬릿노즐을 상대적으로 이동시켜서, 상기 슬릿노즐의 선단으로부터 상기 도포액을 상기 워크의 도포면에 토출함으로써 소정의 길이의 도포막을 형성한다.

본 발명의 도포장치는, 슬릿노즐, 급액로, 압송장치, 급액용 밸브, 이동장치, 흡액수단 및 제어부를 구비한다. 슬릿노즐은 상기 워크의 도포면에 상기 도포액을 선단으로부터 토출한다. 급액로는 상기 슬릿노즐에 접속된다. 급액로를 통해서 상기 슬릿노즐에 도포액이 공급된다. 압송장치는 상기 급액로내의 도포액에 일정방향으로 일정압력을 항상 공급하여 도포액을 압송한다. 급액용 밸브는 상기 급액로를 개폐한다. 이동장치는 상기 워크 또는 상기 슬릿노즐을 상대적으로 이동시킨다. 흡액수단은 상기 슬릿노즐내의 도포액을 흡인 가능하도록 구성된다. 제어부는 상기 급액용 밸브 및 상기 흡액수단의 동작을 제어한다.

이 구성에 의하면, 도포 종료시에 상기 제어부에 의하여 상기 급액용 밸브를 폐쇄동작시킴과 아울러 상기 흡액수단을 동작시킴으로써, 상기 슬릿노즐의 선단에 잔류하는 잉여의 도포액이 흡인된다. 즉 도포 종료시의 응답성이 개선되어 도포 종료부의 도포막이 넓게 칠해지거나 고르지 않게 되는 것이 방지된다.

상기 흡액수단은 일례로서 펌프를 들 수 있다. 이 펌프는 상기 급액로의 도포액 흐름방향에 대해서 상기 급액용 밸브의 하류에 배치되어, 상기 급액로내의 상기 도포액에 부압을 부여하도록 구성된다.

이것에 의하면 도포 종료시에, 급액용 밸브의 폐쇄동작에 의하여 압송장치에 의한 도포액의 압송이 정지되고, 또한 펌프의 구동에 의하여 급액로내의 도포액에 부압이 부여되는 것에 따라 급액로내의 도포액이 역류한다. 이에 따라 슬릿노즐 선단에 잔류하는 잉여의 도포액이 흡인된다. 또한 주요한 송액수단으로서 압송장치를 사용하고, 펌프는 보조적으로 사용하기 때문에 용량이 적은 소형 펌프로 필요한 성능을 얻을 수 있다. 따라서 설비비용의 삭감에도 기여한다.

도포 종료시의 응답성을 더 향상시키기 위해서 본 발명의 도포장치는, 상기 제어부에 의하여 제어되고, 상기 슬릿노즐내의 잔압을 제거가능하도록 구성된 잔압제거수단을 더 구비해도 좋다.

이 구성에 의하면 도포 종료시에, 제1단계로서, 상기 제어부에 의하여 상기 급액용 밸브를 폐쇄동작시킴과 아울러 상기 토출압력 제거수단을 동작시킴으로써 상기 슬릿노즐의 잔압이 제거된다. 이어서 제2단계로서, 상기 제어부에 의하여 상기 흡액수단을 동작시킴으로써 상기 슬릿노즐내의 도포액이 흡인된다. 즉 흡액수단에 의하여 흡인되는 도포액은 미리 잔압제거수단에 의하여 잔압이 제거되어 있기 때문에, 흡액수단 단독으로 흡인하는 경우보다 도포 종료시의 응답성이 향상된다.

이러한 잔압제거수단의 일례로서, 상기 슬릿노즐에 접속된 말단이 대기로 개방된 배관과, 상기 제어부에 의하여 제어되어 상기 배관을 개폐하는 잔압제거밸브를 구비하는 것을 들 수 있다. 이 구성에 의하면, 상기 제어부에 의하여 상기 잔압제거밸브를 개방동작하면, 상기 배관이 대기로 개방되어 상기 슬릿노즐내의 잔압이 제거된다.

상기 펌프는 정역류구동이 가능한 정용량 펌프를 적합하게 사용할 수 있다. 이것에 의하면, 정용량 펌프의 정류구동에 의하여 급액로내의 도포액에 정압이 부여되고, 정용량 펌프의 역류구동에 의하여 급액로내의 도포액에 부압이 부여되게 된다.

도포 시작시에는, 상기 급액용 밸브를 개방동작시킴과 아울러, 상기 정용량 펌프의 정류구동에 의하여 상기 급액로내의 상기 도포액에 정압을 부여하도록 동작시킨다. 이것에 의하면 도포 시작시에, 급액용 밸브의 개방동작에 의하여 압송장치에 의한 도포액의 압송이 시작되고, 또한 정용량 펌프의 정류구동에 의하여 급액로내의 도포액에 정압이 부여되는 것에 따라 슬릿노즐에 신속하게 도포액이 공급된다. 즉 도포 시작시의 응답성이 개선된다. 또한 도포 시작시의 토출압력의 부족을 정용량 펌프의 정류구동에 의하여 보충하여 도포 시작부의 도포막의 막두께의 불균일부분을 적게 할 수 있다. 특히 긴 자 모양의 워크에 간헐도포를 하는 경우는, 수율이 높아져 재료비용의 삭감에 기여한다.

특히, 사용되는 도포액의 점성이 높아지면 도포액에 부여되는 압력이 펌프의 동작에 추종하기 어려워지기 때문에, 그만큼 펌프의 구동을 일찌감치 시작할 필요가 발생한다. 이러한 경우에도 정용량 펌프이면, 펌프의 유량을 제어함으로써 도포액에 부여되는 압력의 관리가 비교적 용이하게 이루어진다. 따라서 도포액의 교체에 대한 대응이 용이하다.

도포 시작시에 토출압력의 부족이 정용량 펌프의 정류구동에 의하여 보충되어 토출압력이 충분하게 높아진 후에는, 정용량 펌프의 구동을 정지함으로써 압송장치만에 의한 도포액의 압송이 실현된다. 이 사이의 압송은 일정압력으로 이루어지기 때문에 토출압력도 대략 일정하게 되어, 슬릿노즐의 선단으로부터 대략 일정한 유량으로 도포액을 토출하여 워크의 도포면에 도포막을 균일한 막두께로 형성할 수 있다.

또 상기 이동장치를, 시트 모양의 워크(웹)를 일정속도로 연속하여 반송하도록 구성하면, 시트 모양의 워크를 연속적으로 이동시키면서 롤·투·롤에 의하여 간헐적으로 도포할 수 있다. 이에 따라 택트타임이 단축되어 생산성이 향상된다.

본 발명에 의하면, 압송장치(壓送裝置)에 의한 도포액의 송액(送液)이 공급용 밸브의 폐쇄동작에 의하여 강제적으로 차단되었을 때에, 흡액수단(吸液手段)을 동작시켜서 슬릿노즐의 선단에 잔류하는 잉여의 도포액이 흡인된다. 따라서 복잡한 제어를 필요로 하지 않아, 도포 종료시의 응답성이 개선된다. 이에 따라 도포 종료부의 도포막이 넓게 칠해지거나 고르지 않게 되는 것이 방지되어 도포불량의 발생이 감소된다.

또 흡액수단으로서 가역펌프(可逆pump)를 사용하면, 압송장치에 의한 도포액의 송액이 공급용 밸브를 개방동작시켜서 재개되었을 때에, 가역펌프를 정류구동(正流驅動)함으로써 슬릿노즐로부터의 토출압력부족이 보충된다. 따라서 도포 시작시의 응답성도 개선할 수 있다.

[도1] 본 발명의 제1실시형태에 관한 도포장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
[도2] 상기 도포장치에 의하여, 저점도(1∼10ｃＰ)의 도포액을 사용하여 시트 모양의 워크에 간헐도포를 하는 경우에 있어서 각 부분의 제어 타이밍 및 그것에 의거하는 토출압력, 막두께의 경시변화의 일례를 나타내는 타임차트이다.
[도3] 상기 도포장치에 의하여, 고점도(≥100ｃＰ)의 도포액을 사용하여 시트 모양의 워크에 간헐도포를 하는 경우에 있어서 각 부분의 제어 타이밍 및 그것에 의거하는 토출압력, 막두께의 경시변화의 일례를 나타내는 타임차트이다.
[도4] 도4(A)∼도4(D)는, 각각 도2, 도3에 나타낸 Ａ∼D의 각 기간에 대응한 슬릿노즐 선단부의 도포액의 상태를 나타내는 도식도이다.
[도5] 압송만에 의하여, 저점도(1∼10ｃＰ)의 도포액을 사용하여 시트 모양의 워크에 간헐도포를 하는 경우에 있어서 각 부분의 제어 타이밍 및 그것에 의거하는 토출압력, 막두께의 시간변화의 일례를 나타내는 타이밍차트이다.
[도6] 본 발명의 제2실시형태에 관한 도포장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
[도7] 상기 도포장치에 의하여, 고점도（≥100ｃＰ)의 도포액을 사용하여 시트 모양의 워크에 간헐도포를 하는 경우에 있어서 각 부분의 제어 타이밍 및 그것에 의거하는 토출압력, 막두께의 경시변화의 일례를 나타내는 타임차트이다.
[도8] 종래의 도포장치의 일례의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

본 발명의 도포장치(塗布裝置)는 워크(work)와 대향(對向)하도록 배치되는 슬릿노즐(slit nozzle)에 도포액을 공급하고, 워크 또는 슬릿노즐을 상대적으로 이동시켜서, 슬릿노즐의 선단으로부터 도포액을 워크의 도포면에 토출(吐出)함으로써 소정의 길이의 도포막을 형성하도록 구성된다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 도포장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도1에 나타나 있는 바와 같이 도포장치(1)는, 급액로(給液路)(10), 압송장치(壓送裝置)(20), 슬릿노즐(30), 펌프(40), 급액용 밸브(50), 이동장치(60) 및 제어부(70)를 구비한다.

급액로(10)는 도포액이 흐르는 배관(配管)으로서, 제1배관(11) 및 제2배관(12)의 2개의 배관으로 구성된다. 본 실시형태에서는 주요한 송액수단(送液手段)으로서 압송장치를 이용하기 때문에, 급액로(10)를 구성하는 배관(11, 12)은 큰 압력(수 10ｋＰａ)에 견딜 수 있는 재료로 되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면 테플론(등록상표) 튜브(teflon tube)가 사용된다. 압력(0.3ＭＰａ 이상)이 증대할 것 같은 경우에는 강관(鋼管)을 사용하는 것이 바람직하다. 제1배관(11)은 도포액 탱크(23)와 펌프(40)의 입구 사이를 접속하고, 제2배관(12)은 펌프(40)의 출구와 슬릿노즐(30) 사이를 접속하고 있다.

압송장치(20)는 일례로서 에어를 압축하는 컴프레서(compressor)(21)와 압축에어가 흐르는 내압배관(耐壓配管)(22) 및 도포액 탱크(23)로 구성된다. 도포액 탱크(23)는 도포액을 수용하는 밀폐용기이다. 내압배관(22)의 하류단(下流端)은 도포액 탱크(23)내의 도포액의 액면상방(液面上方)에 접속되어 있다. 상기 제1배관(11)의 상류단(上流端)은 도포액 탱크(23)내의 도포액에 삽입되어 있다.

내압배관(22)은, 컴프레서(21)로 압축한 에어를 도포액 탱크(23)내에 공급하여, 도포액 탱크(23)내의 도포액에 일정한 압력을 부여한다. 도포액 탱크(23)내에서 가압된 도포액은 급액로(10)내로 압출된다. 급액로(10)내의 도포액에는 항상 일정압력이 일정방향으로 부여됨으로써, 도포액이 급액로(10)를 통하여 압송되어 슬릿노즐(30)에 공급되게 된다. 또 도포액 탱크(23)의 출구측에 압력조정밸브(레귤레이터(regulator)) 등을 설치하여, 도포액에 부여되는 압력을 정밀하고 일정하게 조정하도록 하여도 좋다. 본 발명에서는 이러한 압송장치(20)를 주요한 송액수단으로서 사용한다.

슬릿노즐(30)은 급액로(10)의 도포액 흐름방향에 대해서 최하류(最下流)에 배치되어 있다. 슬릿노즐(30)은 대략 직육면체 형상을 나타내고, 길이방향이 워크(W)의 반송방향과 직교하는 방향에 일치하도록 워크(W)의 상방에 배치된다. 슬릿노즐(30)의 선단부(하단부)는 끝이 가는 테이퍼(taper)로 형성되어 있으며, 그 선단에 슬릿 모양의 토출구(吐出口)를 구비한다. 슬릿노즐(30)은 선단의 토출구가 소정의 간격을 띄어서 워크(W)와 대향하도록 배치되어, 토출구로부터 토출되는 도포액에 의하여 워크(W)에 도포막이 형성된다.

펌프(40)는 본 발명의 흡액수단(吸液手段)의 일례이다. 급액로(10)내의 도포액에 정압(正壓) 및 부압(負壓)을 부여할 수 있도록 구성된다. 이러한 펌프(40)에는 일례로서 피스톤 펌프(piston pump)나 다이어프램 펌프(diaphragm pump)와 같은 정역류구동(正逆流驅動)이 가능한 정용량 펌프(定容量 pump)가 사용된다. 즉 정용량 펌프를 정류구동(正流驅動)하면 급액로(10)내의 도포액에 정압이 부여되고, 정용량 펌프를 역류구동(逆流驅動)하면 급액로(10)내의 도포액에 부압이 부여된다. 펌프(40)에 의한 압력부여의 방향이나 유량은 제어부(70)에 의하여 제어된다.

급액용 밸브(50)는 급액로(10)의 도포액 흐름방향에 대해서 펌프(40)보다 상류에 배치된다. 바꾸어 말하면, 펌프(40)는 급액로(10)의 도포액 흐름방향에 대해서 급액용 밸브(50)보다 하류에 배치된다. 본 실시형태에서는, 급액용 밸브(50)는 제1배관(11)에 배치되어 있다. 급액용 밸브(50)의 폐쇄동작에 의하여 압송장치(20)에 의한 도포액의 압송이 정지된다. 급액용 밸브(50)의 개폐는 제어부(70)에 의하여 제어된다.

이동장치(60)는, 워크(W) 또는 슬릿노즐(30)을 상대적으로 이동시키도록 구성된다. 본 실시형태에서는, 이동장치(60)는 고정된 슬릿노즐(30)에 대하여 워크(W)를 이동시키는 장치이다. 이동장치(60)는 일례로서, 회전구동(回轉驅動)되는 권취롤러(卷取roller)(61) 및 종동회전(從動回轉)되는 송출롤러(送出roller)(62)를 구비하여, 권취롤러(61)와 송출롤러(62)에 감겨서 지지된 시트 모양의 워크(웹)(W)를 권취롤러(61)에 의하여 감음으로써, 소위 롤·투·롤(roll to roll)에 의하여 워크(W)를 일정한 속도로 연속하여 반송하는 장치로서 구성되어 있다.

제어부(70)는 펌프(40) 및 급액용 밸브(50)의 동작을 제어하도록 구성된다. 제어부(70)는 일례로서 컴퓨터로 구성된다. 본 발명에서는, 도포장치(1)의 가동중에 동작상태가 변경되는 것은 펌프(40) 및 급액용 밸브(50)이다. 압송장치(20) 및 이동장치(60)도 도포장치(1)의 가동중에 구동되지만, 제어부(70)에 의한 제어대상이 되지 않는다. 이들은 일단 동작이 시작되면 정상상태를 유지하고, 동작상태는 변경되지 않기 때문이다.

또한 본 발명에서는, 주요한 송액수단으로서 압송장치(20)를 사용하고 펌프(40)는 보조적으로 사용하기 때문에, 용량이 적은 소형 펌프로 필요한 성능을 얻을 수 있다. 1회의 도포동작으로 제어해야 할 포인트도 적기 때문에, 제어기구도 심플(simple)하게 구성할 수 있다.

다음에 이상과 같이 구성되는 도포장치(1)의 동작을 도2∼도5를 사용하여 설명한다. 도2는 상기 도포장치(1)에 의하여, 저점도(低粘度)(1∼10ｃＰ)의 도포액을 사용하여 시트 모양의 워크(W)에 간헐도포(間歇塗布)를 하는 경우에 있어서 각 부분의 제어 타이밍 및 그것에 의거하는 토출압력, 막두께의 경시변화(經時變化)의 일례를 나타내는 타임차트이다. 도3은 상기 도포장치(1)에 의하여, 고점도(高粘度)(≥100ｃＰ)의 도포액을 사용하여 시트 모양의 워크(W)에 간헐도포를 하는 경우에 있어서 각 부분의 제어 타이밍 및 그것에 의거하는 토출압력, 막두께의 경시변화의 일례를 나타내는 타임차트이다. 도4(A)∼도4(D)는 각각 도2, 도3에 나타낸 Ａ∼D의 각 기간에 대응한 슬릿노즐 선단부에 있어서 도포액의 상태를 나타내는 도식도이다.

동일한 길이의 도포막을 형성하는 경우에 있어서도, 사용하는 도포액의 점성(粘性)에 의하여 압송장치의 공급압력, 펌프의 구동시작 타이밍이나 유량의 제어가 변하기 때문에, 저점도(1∼10ｃＰ)의 도포액의 경우(도2, 도5)와 고점도(100ｃＰ)의 도포액(도3)의 경우로 나누어서 설명한다.

우선 도2, 도4(A)∼도4(D)를 사용하여, 사용하는 도포액이 저점도인 경우에 대해서 설명한다. 또 도포장치(1)의 구동중에 압송장치(20)는 토출압력이 20ｋＰａ이 되는 일정한 압력을 도포액 탱크에 항상 공급하고 있으며, 이동장치(60)는 100mm/초의 일정한 속도로 시트 모양의 워크(W)를 연속하여 반송하고 있는 것으로 한다.

<도포 시작부(도2의 구간(A), 도4(A) 참조)>

급액용 밸브(50)의 개방동작(도2의 시간축에서는 0.3초)에 의하여, 압송장치(20)에 의한 급액로(10)내의 도포액에 대한 압력공급이 시작된다. 현실에서는 응답지연(應答遲延)이 있기 때문에 급액용 밸브(50)를 개방하더라도 토출압력은 규정된 20ｋＰａ까지 바로 상승하지 않는다. 그 사이는 막두께가 불균일한 영역이 되기 때문에 될 수 있는 한 짧게 하고 싶다. 거기에서 토출압력의 부족을 보충하기 위하여, 급액용 밸브(50)의 개방동작과 동시에 펌프(40)를 소정의 유량(일례로서 0.3ｍＬ/초)으로 정류구동(正流驅動)하여, 도포액에 정압(正壓)을 부여한다. 이에 따라 급액용 밸브(50)의 개방동작으로부터 0.04초에서 토출압력이 규정치에 도달하게 되어, 막두께가 불균일한 도포 시작부의 도포막의 길이는 4mm가 된다.

비교를 하기 위하여 도5에, 동일한 저점도의 도포액을 사용하고, 펌프(40)를 사용하지 않고 압송장치(20)에 의한 압송만으로 도포액을 토출하는 경우(급액용 밸브(50)의 개폐동작 타이밍은 동일)에 의거하여 동일한 도포막의 도포를 한 경우의 타임차트를 나타낸다. 이 경우에 토출압력이 규정치에 도달하는데에 0.1초 걸리고 있으며, 막두께의 불균일영역의 길이는 2배 이상인 10mm에 이른다. 이 때문에 도포 시작시에 보조적으로 펌프를 활용함으로써, 응답성이 향상되어 막두께가 불균일한 도포 시작부의 도포막의 길이를 단축하는 효과가 인정된다.

<도포 중앙부(도2의 구간(B), 도4(B) 참조)>

펌프(40)의 정류구동이 정지된 후에는, 압송장치(20)에 의한 압송만으로 도포액의 토출이 이루어진다. 토출압력은 미리 정해진 값에 도달한 후에 안정되기 때문에, 토출유량도 안정되어 균일한 막두께의 도포막이 얻어진다. 이 도포 중앙부(도2에 해칭을 한 영역을 참조)는 막두께가 균일한 영역으로서, 에칭(etching) 등의 가공이 이루어지는 도포막의 사용 가능영역이다. 즉 이 도포 중앙부의 길이가 길수록 도포막의 품질이 좋아지게 된다. 도2에서는 96mm가 이 도포 중앙부의 길이가 된다.

<도포 종료부(도2의 구간(C), 도4(C) 참조)>

급액용 밸브(50)의 폐쇄동작(도2의 시간축에서는 1.3초)에 의하여, 압송장치(20)에 의한 급액로(10)내의 도포액에 대한 압력공급이 차단된다. 현실에서는 응답지연이 있기 때문에 급액용 밸브(50)를 폐쇄하더라도 토출압력은 바로 제로가 되지 않는다. 그 사이에 급액용 밸브(50)의 하류측에 있는 도포액에는 제동이 미치치 못하여, 슬릿노즐(30)의 선단에 잔류하는 잉여의 도포액이 자체중량이나 타성(惰性)에 의하여 유출되어, 도포 종료부의 도포막이 넓게 칠해지거나 고르지 않게 될 우려가 있다. 거기에서 토출압력의 잉여를 삭감하기 위해서 펌프(40)를 소정의 유량(일례로서 -0.3ｍＬ/초)으로 역류구동(逆流驅動)하여, 도포액에 부압(負壓)을 부여한다. 이에 따라 급액용 밸브(50)의 폐쇄동작으로부터 0.05초에서 토출압력이 제로가 된다. 이에 따라 막두께가 불균일한 도포 종료부의 도포막의 길이는 5mm가 된다.

이에 대하여 도5에 나타나 있는 바와 같이, 동일한 저점도의 도포액을 사용하고, 펌프(40)를 사용하지 않고 압송장치(20)에 의한 압송만으로 도포액을 토출하는 경우에는, 토출압력이 규정치에 도달하는데에 0.1초 걸리고 있으며, 막두께의 불균일영역의 길이는 2배인 10mm에 이른다. 이 때문에 도포 종료시에 보조적으로 펌프(40)를 역류구동함으로써 슬릿노즐(30)의 선단에 잔류하는 잉여의 도포액이 흡인되어, 도포액의 끊어짐이 좋아지는 효과가 기대된다. 즉 도포 종료시의 응답성이 개선되어, 도포 종료부의 도포막이 넓게 칠해지거나 고르지 않게 되는 것이 방지된다.

<간헐영역(도2의 구간(D), 도4(D) 참조>

토출압력이 제로가 되면(도2의 시간축에서는 1.35초), 도포액이 토출되지 않게 되어 도포막의 형성이 중단된다. 그리고 다시 급액용 밸브(50)가 개방이 되어(도2의 시간축에서는 1.5초), 슬릿노즐(30) 선단으로부터 도포액의 토출이 재개된다.

이렇게 하여 도포 시작부, 도포 중앙부 및 도포 종료부로 이루어지는 도포막이 간헐영역을 사이에 두고 연속적으로 반송되는 워크(W)에 반복하여 형성된다.

다음에 도3, 도4(A)∼도4(D)를 사용하여 고점도（≥100ｃＰ)의 도포액을 사용하는 경우를 설명한다. 또 도포장치(1)의 구동중에 압송장치(20)는 토출압력이 저점도의 도포액 때보다 높은 50ｋＰａ이 되는 일정한 압력을 도포액 탱크에 항상 공급하고 있다. 이동장치(60)의 이동속도 및 급액용 밸브(50)의 개폐동작 타이밍은 저점도의 도포액의 경우와 동일하다.

도포액의 점성이 높아짐에 따라 급액용 밸브(50)의 개폐동작에 대한 토출압력의 응답은 저하된다. 거기에서 도포 시작부(A구간)에 있어서는, 급액용 밸브(50)의 개방동작보다 약간 빨리, 펌프(40)를 소정의 유속(流速)(도3에서는 0.8ｍＬ/초)으로 정류구동하도록 한다. 한편 도포 종료부(C구간)에 있어서는, 급액용 밸브(50)의 폐쇄동작과 동시에 펌프(40)를 역류구동하지만, 펌프(40)를 길게 구동하기 위해서 상승을 빠르게 하고, 하강은 시간이 걸리게 한다.

이에 따라 도포액의 점성이 높아짐에 의한 응답의 저하를, 이동장치(60)의 이동속도 및 급액용 밸브(50)의 개폐동작 타이밍을 변경하지 않고 도포 시작부 및 도포 종료부에서 보조적으로 활용하는 펌프(40)의 구동시작 타이밍이나 유량을 조정에 의하여 커버할 수 있다. 따라서 도포액의 점성이 변경되더라도 생산성을 손상시키지 않고, 일정한 품질의 도포막을 간헐도포에 의하여 연속하여 형성할 수 있다.

또 상기 실시형태에서는, 이동장치(60)는 워크(W)를 슬릿노즐(30)에 대하여 이동시키도록 구성했지만, 슬릿노즐(30)을 가동 지지부재에 지지하여 슬릿노즐(30)을 워크(W)에 대하여 이동시키도록 구성하더라도 좋다. 다만 슬릿노즐(30)을 이동시키는 경우에는, 적어도 제2배관(12)에는 플렉시블 튜브(flexible tube)를 채용할 필요가 있다.

도6은 본 발명의 제2실시형태에 관한 도포장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도포 종료시의 도포장치의 거동(擧動)으로 급액용 밸브(50)를 폐쇄상태로 했을 때에, 고점도의 도포액을 취급하는 경우나 저점도이더라도 도포량이 많은 경우 혹은 도포액이 토출하는 슬릿의 폭이 좁은 경우 등은 점성저항 등의 저항력에 의하여 잔압(殘壓)이 발생한다. 이 경우에 펌프(40)의 역류구동에 의한 도포액의 흡인은, 잔압의 제거로부터 시작된다. 즉 상기한 조건 등의 경우 이외의 경우와 비교하면 실제로 도포액의 흡인이 시작될 때까지 한 박자 응답이 늦어버린다. 그 때문에 도포 종료부의 도포막이 넓게 칠해지는 원인이 되어 버린다.

그래서 본 실시형태에 관한 도포장치(1)에서는, 도6에 나타나 있는 바와 같이 잔압제거수단(80)을 더 구비한다. 잔압제거수단(80)은, 슬릿노즐(30)내의 도포액에 작용하는 상기한 잔압을 제거하도록 구성된다. 잔압제거수단(80)은 일례로서, 배관(81) 및 잔압제거밸브(82)를 구비한다. 배관(81)의 일단(一端)은 슬릿노즐(30)과 접속되고, 타단(他端)은 대기중으로 개방되어 있다. 잔압제거밸브(82)는 제어부(70)에서 제어되어 개폐동작을 한다.

잔압제거밸브(82)를 슬릿노즐(30)의 부근에 설치함으로써 잔압의 제거가 더 효과적으로 이루어진다. 그리고 배관(81)은 비교적 대구경(大口徑)(예를 들면 급액로(10)를 구성하는 배관(11, 12)의 지름이 φ4∼6mm일 때에 지름φ10mm)을 구비함으로써 도포액이 고점도인 경우에도 효율적으로 잔압의 제거가 가능하게 된다. 또한 슬릿노즐(30)로부터 배관(81)을 수직상방으로 인출하고, 잔압제거밸브를 슬릿노즐(30)의 바로 위에 배치함으로써 슬릿노즐(30)내에 모여 있는 에어도 잔압의 제거와 동시에 배출할 수 있다. 잔압의 제거에 의하여 발생하는 도포액은 드레인 병(drain bottle)(83) 등에 회수된다. 미사용된 도포액을 위하여 도포액 탱크(23)로 되돌려서 재이용하면 도포액의 절약이 도모된다.

급액용 밸브(50), 펌프(40) 및 잔압제거밸브(82)의 동작 타이밍에서는, 도7에 나타나 있는 바와 같이 도포 종료시에, 급액용 밸브(50)가 폐쇄제어됨과 동시에 잔압제거밸브(82)가 개방제어되어 잔압의 제거를 시작한다. 잔압제거밸브(82)의 개방상태를 유지하는 시간은, 일례로서 0.05초∼0.5초 정도(도7의 예에서는 0.05초)로 설정된다. 잔압의 제거가 종료되어 잔압제거밸브(82)를 폐쇄제어함과 아울러 펌프(40)를 역류구동시켜서, 슬릿노즐(30) 선단의 잉여의 도포액을 흡인한다.

상기의 실시형태에 대한 설명은 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기의 실시형태가 아니라, 특허청구범위에 의하여 나타난다. 또한 본 발명의 범위에는, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명은, 긴 자 모양의 워크에 소정의 길이의 도포막을 반복해서 형성하는 간헐도포에 유용하다.

W ; 워크
1 ; 도포장치
10 ; 급액로
11 ; 제1배관
12 ; 제2배관
20 ; 압송장치
21 ; 컴프레서
22 ; 내압배관
23 ; 도포액 탱크
30 ; 슬릿노즐
40 ; 펌프
50 ; 급액용 밸브
60 ; 이동장치
61 ; 권취롤러
62 ; 송출롤러
70 ; 제어부
80 ; 잔압제거수단
81 ; 배관
82 ; 잔압제거밸브

Claims

워크(work)와 대향(對向)하도록 배치되는 슬릿노즐(slit nozzle)에 도포액(塗布液)을 공급하고, 이동장치에 의하여 상기 워크 또는 상기 슬릿노즐을 상대적으로 이동시켜서, 상기 슬릿노즐의 선단(先端)으로부터 상기 도포액을 상기 워크의 도포면에 토출함으로써 소정의 길이의 도포막을 형성하는 도포장치(塗布裝置)로서,
상기 슬릿노즐에 접속되고 상기 슬릿노즐에 도포액을 공급하기 위한 급액로(給液路)와,
상기 급액로내의 도포액에 일정방향으로 일정압력을 항상 공급하여 도포액을 압송하는 압송장치(壓送裝置)와,
상기 급액로를 개폐하는 급액용 밸브(給液用 valve)와,
상기 슬릿노즐내의 도포액을 흡인(吸引) 가능하도록 구성된 흡액수단(吸液手段)과,
상기 급액용 밸브 및 상기 흡액수단의 동작을 제어하는 제어부(制御部)를
구비하는 도포장치.
제1항에 있어서,
상기 흡액수단은, 상기 급액로의 도포액 흐름방향에 대해서 상기 급액용 밸브의 하류에 배치되고, 상기 급액로내의 상기 도포액에 부압(負壓)을 부여하는 것이 가능하도록 구성된 펌프(pump)인 도포장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부에 의하여 제어되고, 상기 슬릿노즐내의 잔압(殘壓)을 제거 가능하도록 구성된 잔압제거수단(殘壓除去手段)을 더 구비하는 도포장치.
제3항에 있어서,
상기 잔압제거수단은, 상기 슬릿노즐에 접속되고 말단(末端)이 대기(大氣)로 개방된 배관(配管)과, 상기 제어부에 의하여 제어되어 상기 배관을 개폐하는 잔압제거밸브를 구비하는 도포장치.
제3항에 있어서,
상기 펌프가 정역류구동(正逆流驅動)이 가능한 정용량 펌프(定容量 pump)인 도포장치.
제4항에 있어서,
상기 펌프가 정역류구동이 가능한 정용량 펌프인 도포장치.
제1항 내지 제6항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 이동장치는, 시트(sheet) 모양의 상기 워크(work)를 일정속도로 연속하여 반송하도록 구성된 도포장치.
급액로내의 도포액에 일정압력을 공급함으로써 압송(壓送)되는 도포액을 슬릿노즐의 선단으로부터 토출하고, 상기 슬릿노즐의 선단과의 사이에 소정의 간격을 유지하여 상기 슬릿노즐에 대하여 상대적으로 이동되는 상기 워크의 도포면에 소정의 길이의 도포막을 형성하는 도포방법으로서,
도포 종료시에 상기 도포액의 압송을 정지함과 아울러 상기 슬릿노즐의 선단에 잔류하는 도포액을 흡인하는 것을 특징으로 하는 도포방법.
급액로내의 도포액에 일정압력을 공급함으로써 압송되는 도포액을 슬릿노즐의 선단으로부터 토출하고, 상기 슬릿노즐의 선단과의 사이에 소정의 간격을 유지하여 상기 슬릿노즐에 대하여 상대적으로 이동되는 상기 워크의 도포면에 소정의 길이의 도포막을 형성하는 도포방법으로서,
도포 종료시에 상기 도포액의 압송을 정지함과 아울러 상기 슬릿노즐내의 잔압을 제거한 후에, 상기 슬릿노즐내에 잔류하는 도포액을 흡인하는 것을 특징으로 하는 도포방법.