JP2008194588A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、膜厚の均一な塗布膜を得る。
【解決手段】一対のブロック９からなる塗布ノズル３を備えた構成とする。両ブロック９の間に、塗布液を貯留させるための貯留部１３と、この貯留部１３から前記両ブロック９の先端に延びる、塗布液を吐出するためのスリット１４とを形成する。そして、両ブロック９を連結する連結手段と、連結手段よりも貯留部１３に近い位置で、この貯留部１３に沿って並設される複数の締付手段とを設ける。各締付手段は、スリット１４から吐出された塗布液により形成される塗膜１２の膜厚に応じて、両ブロック９の締付状態を調整可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、塗布装置及び塗布方法に関するものである。

従来、塗布装置として、スリット及び吐出口の大きさを調整するための複数の差動ネジを備えたものが公知である（例えば、特許文献１及び２参照）。この塗布装置では、スリットダイを塗料液を塗布するガラス基板の上方にセットした状態で、自重による撓みで長手方向のスリット幅が変化すれば、前記差動ネジを回転させてスリット幅を全体に亘って均一とするようにしている。

特開平９−１３１５６１号公報 特開２００４−２８３８２０号公報

しかしながら、前記従来の塗布装置では、次の点が全く考慮されていない。すなわち、塗布液を塗布する際、内圧の上昇に伴ってスリットダイを構成する各リップが左右に広がり、スリット幅は変化するが、このための対策はなされていない。また、各リップは左右非対称であり、リップ同士を連結するのとは全く相違する差動ネジを取り付けるための機構が必要となり、構造が複雑化し、高価なものとなる。

そこで、本発明は、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、膜厚の均一な塗布膜を得ることのできる塗布装置及び塗布方法を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
塗布装置を、
一対のブロックからなり、
前記両ブロックの間に、塗布液を貯留させるための貯留部と、この貯留部から前記両ブロックの先端に延びる、塗布液を吐出するためのスリットとを形成し、
前記両ブロックを連結する連結手段と、
前記連結手段よりも貯留部に近い位置で、この貯留部に沿って並設される複数の締付手段と、
を有する塗布ノズルを備え、
前記各締付手段は、スリットから吐出された塗布液により形成される塗膜の膜厚に応じて、前記両ブロックの締付状態を調整可能としたものである。

この構成により、スリットを介して塗布液を吐出させる際、内圧が上昇してスリットの幅寸法が長手方向で変動し、形成される塗布膜の膜厚にバラツキが生じたとしても、各締付手段により両ブロックの締付状態を調整することにより対処することができる。すなわち、スリットに沿って並設された複数箇所のいずれかである、各締付手段による締付状態を調整することにより、長手方向の各領域での塗布液の吐出量を調整し、次回の塗布膜の形成からは膜厚を均一にすることができる。

前記ブロックのいずれか一方は、前記貯留部に沿って複数の貫通孔を形成され、
前記ブロックの残る他方は、前記貫通孔に対応する位置に、雌ネジ部を形成され、
前記締付手段は、前記貫通孔を介して挿通され、前記雌ネジ部に螺合されるボルトで構成すればよい。

この構成により、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、各領域の締付状態を容易に調整することが可能となる。

また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、
塗布方法を、
前記調整部材を備えた塗布装置において、
前記塗布ノズルを、被塗布面に対し、スリットに対して直交する方向に、相対的に平行移動させながら、前記貯留部から前記スリットを介して塗布液を吐出させる塗布工程と、
得られた塗膜の膜厚を測定する測定工程と、
膜厚の測定結果に基づいて、前記各締付手段による前記両ブロックの締付状態を調整する調整工程と、
を含むようにしたものである。

これによれば、膜厚の測定結果に基づいて、各締付手段による締付状態を調整するようにしているので、均一な膜厚を得るために、いずれの締付手段を調整すればよいのかを把握容易であり、膜厚の均一化を効率的に行うことが可能となる。

前記塗布工程は、前記全ての締付部材により前記両ブロックを締め付けた状態で行い、
前記調整工程は、前記測定工程で得られた膜厚が、予め設定した目標値よりも小さい領域の締付手段による締付状態を解除するのが好ましい。

これによれば、塗布前にスリットの間隔を、加工精度によって決まる所定値とすることができる。そして、塗布後に得られる膜厚の測定結果に基づいて、目標値よりも小さい領域の締付手段による締付状態を解除するので、次に塗布すれば、その部分の膜厚を確実に大きくすることが可能となる。

また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、
塗布方法を、
前記調整部材がボルトである塗布装置において、
前記塗布ノズルを、被塗布面に対し、スリットに対して直交する方向に、相対的に平行移動させながら、前記貯留部から前記スリットを介して塗布液を吐出させる塗布工程と、
得られた塗膜の膜厚を測定する測定工程と、
前記測定工程で得られた膜厚が、予め設定した目標値よりも小さい領域のボルトを取り外す取外工程と、
を含むようにしたものである。

これによれば、両ブロックを連結する複数のボルトのうち、いずれかを取り外して非連結とするだけの非常に簡単なやり方で、塗膜の膜厚がばらつくことを防止することができ、作業性を大幅に高めることが可能となる。

前記測定工程で、膜厚を測定する位置と、前記両ブロックを締め付けるボルトの位置とを対応させ、
前記取外工程は、前記測定工程での膜厚の測定結果で、目標値よりも小さい値が検出された位置のボルトを取り外すようにすればよい。

この場合、膜厚を測定する位置と、両ブロックを締め付けるボルトの位置との対応関係は、必ずしも一対一で対応させる必要はなく、例えば、多対一や一対多であっても構わない。

本発明によれば、貯留部に沿って設けた複数箇所の締付手段により両ブロックの締付状態を調整するようにしたので、構成が簡単で、かつ、安価に製作することができる。また、両ブロックをスリットを挟んで面対称に構成することも可能であり、この点でも構成を簡略化することができる。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本実施形態に係る塗布装置の概略説明図である。この塗布装置は、大略、塗布液槽１、塗布液ポンプ２、塗布ノズル３、支持台４、及び、制御装置５を備える。

塗布液槽１には、塗布液が貯留されており、第１配管６Ａを介して三方弁７のポート７ａに接続されている。塗布液としては、例えば、ガラス基板上に塗布されるＰＤＰ用ガラスペーストを使用できる。但し、このものに限定されるものではなく、被塗布部材８の種類に応じて、従来公知の種々の塗布液から適切なものを選定すればよい。

塗布液ポンプ２は塗布液槽１中の塗布液を塗布ノズル３に圧送する。塗布液ポンプ２は、シリンダ２ａ、シリンダ２ａの内部を摺動しながら往復移動するピストン２ｂと、このピストン２ｂを駆動するための駆動機構２ｃとを備える。駆動機構２ｃとしては、直動モータやサーボモータを使用できる。また、塗布液ポンプ２は、第２配管６Ｂを介して三方弁７のポート７ｂに接続されている。

図２は、塗布ノズル３の詳細図である。塗布ノズル３は、一対のブロック９ａ，９ｂを、連結手段である第１ボルト１０と、締付手段である第２ボルト１１とで一体化したもので、図示しない昇降装置により昇降し、図示しない送り装置により往復移動する。そして、支持台４上に載置された被塗布部材８に向けて塗布液ポンプ２から圧送された塗布液を吐出して塗膜１２を形成する。

両ブロック９ａ，９ｂは、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ６３０）からなる。そして、両ブロック９ａ，９ｂの間には、塗布液が貯留される貯留部１３と、この貯留部１３から先端の吐出口１４ａへと延びるスリット１４とが形成されている。ここでは、貯留部１３に供給された塗布液により生じる内圧は０．２〜０．３ＭＰとされている。また、スリット１４の幅寸法は、１００から５００μｍの間の寸法で、一定幅に設定されている。各ブロック９ａ，９ｂは、スリット１４を挟んで面対称な構造である。両ブロック９ａ，９ｂの両側には、貯留部１３及びスリット１４を閉鎖するためのサイドプレート１５がネジ止め等により取り付けられている。

一方のブロック９ａには、その長手方向に３列で貫通孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ形成されている。上方側２段の貫通孔１６ａ，１６ｂには第１ボルト１０が挿通される。最下段の貫通孔１６ｃは、貯留部１３に沿って形成され、第２ボルト１１が挿通される。また、他方のブロック９ｂには、前記各貫通孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃに対応する位置に雌ネジ部１７ａ，１７ｂ，１７ｃがそれぞれ形成されている。これにより、前記各貫通孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃに挿通したボルト１０，１１を雌ネジ部１７ａ，１７ｂ，１７ｃにそれぞれ螺合し、ブロック９ａ，９ｂを一体化することが可能である。第１ボルト１０は両ブロック９ａ，９ｂを連結するためのもので、トルクレンチ等により所定の締付力で締め付けられる。一方、第２ボルト１１は、両ブロック９ａ，９ｂを連結するだけでなく、後述するように、適宜、取り外されることにより、長手方向の各位置で、塗布液を吐出させる際に内圧により広がるスリット１４の幅寸法を変更可能とする。なお、第１ボルト用の貫通孔１６ａ，１６ｂ及び雌ネジ部１７ａ，１７ｂは上下２段で水平方向に半ピッチずつ位置をずらせて形成することも可能である。

塗布ノズル３は第３配管６Ｃを介して三方弁７のポート７ｃに接続されている。第３配管６Ｃの途中から圧力開放用の第４配管６Ｄの一端が分岐している。第４配管６Ｄの他端は大気に開放されている。第４配管６Ｄは常閉のオンオフ型の電磁弁等からなる圧力開放弁１８が設けられている。

支持台４は、御影石製の定盤等からなり、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）用のガラス基板等の被塗布部材８が載置される。

制御装置５は、塗布液ポンプ２、塗布ノズル３、三方弁７、及び圧力開放弁１８を含む塗布装置全体の動作を制御する。塗布液ポンプ２に塗布液槽１から塗布液を吸引する際には、ポート７ａ，７ｂを連通させると共に、ポート７ｃは他のポート７ａ，７ｂに対して遮断し、駆動機構２ｃによってシリンダ２ａ内でピストン２ｂを容積が増大する方向に移動させる。塗布液槽１内の塗布液は、第１配管６Ａ、三方弁７、及び第２配管６Ｂを経て塗布液ポンプ２内に吸引される。塗布液ポンプ２から塗布ノズル３へ塗布液を圧送する際には、ポート７ｂ，７ｃを連通させると共に、ポート７ａは他のポート７ｂ，７ｃに対して遮断し、駆動機構２ｃによってシリンダ２ａ内でピストン２ｂを容積が減少する方向に移動させる。塗布液ポンプ２から、第２配管６Ｂ、三方弁７、及び第３配管６Ｃを経て塗布ノズル３に塗布液が圧送される。

次に、前記構成の塗布装置の動作について説明する。

まず、第１ボルト１０により一体化した両ブロック９ａ、９ｂに、全ての第２ボルト１１を挿通して螺合し、所定の締付力を得る。ここでは、ブロック９ａ、９ｂには、図２に示すように、縦寸法（Ｌ１）×横寸法（Ｌ２）が１５０ｍｍ×２０００ｍｍのものが使用されている。また、各ブロック９ａ、９ｂには、横方向に沿って３列で貫通孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び雌ネジ部１７ａ，１７ｂ，１７ｃがそれぞれ形成されている。これらは、各列の間隔（Ｌ３）は８０ｍｍピッチで２５個形成され、両側からの距離（Ｌ４）はそれぞれ４０ｍｍとされている。また、各列の間隔（Ｌ５）は３０ｍｍピッチで形成されている。さらに、各ボルト１０，１１にはＭ８六角穴付ボルトが使用されている。なお、図２では、前述のように、各部の寸法（Ｌ１〜Ｌ５）を設定したが、これらは次の範囲にあればよい。すなわち、Ｌ１＝１００〜２００ｍｍ、Ｌ２＝１５００〜２５００ｍｍ、Ｌ３＝５０〜１００ｍｍ、Ｌ４＝２０〜４０ｍｍ、Ｌ５＝２０〜５０ｍｍであればよい。

そして、得られた塗布ノズル３を、支持台４上に載置した被塗布部材８（例えば、ガラス基板）の一端側上方に位置させ、貯留部１３に塗布液を供給し、スリット１４を介して吐出口１４ａから塗布液を吐出させながら、被塗布部材８に対して塗布ノズル３を他端側に向かって水平移動させる。これにより、被塗布部材８の表面に塗膜１２が形成される。

そこで、次のようにして形成された塗膜１２の膜厚を測定する（測定工程）。すなわち、図３に示すように、図示しない器具を使用して塗膜１２の一部を掻き取り、被塗布部材８の表面を露出させる。そして、レーザを使用した従来周知の方法により、図３（ｃ）に示すように、基準位置から被塗布部材８の上面までの距離（下値）と、基準位置から塗膜１２の上面までの距離（上値）とを測定する。この測定は、掻き取り部分の両側で行い、膜厚は次式に従って算出する。

この結果、得られた測定結果は、次表に示す通りであり、それらの値をプロットしたグラフは、図４に示す通りである。

図６に、全てのボルト１０、１１を締め付けた状態に於ける、スリット１４の吐出口１４aの変化の様子を模式的に示す。吐出口１４ａの幅寸法は、１００から５００μｍの間の寸法で一定幅に調整されているが、図面では説明上、誇張して記載している。

図６（ｂ）に示すように、吐出前の吐出口１４ａの幅寸法は一定間隔に調整されている。そして、塗布液の吐出中には、前述のように、０．２〜０．３ＭＰａの内圧が作用する。このため、ブロック９ａ、９ｂは互い離反するように変形しようとする。ところが、ブロック９ａ、９ｂの両端部はサイドプレート１５によって固定され、その変形が阻止されている。また塗布ノズル３は、剛性の高いステンレス鋼製であるものの、全長が２０００ｍｍであるため、中央部での変形を排除することは不可能である。このため、図６（ｃ）に示すように、吐出口１４ａは中央部に向かうほど広がった形状となり、塗布液は中央部で多く吐出されることになる。したがって、被塗布部材８の表面に塗布された塗膜１２は、図６（ｄ）に示すように、中央部で盛り上がり、端部との間に高低差を生じ、平面度が悪くなったものと推測される。

ここで、取り外す第２ボルト１１の位置を決定する（調整工程）。すなわち、得られた測定結果から、目標値（この場合、３００μｍ）に対して膜厚がマイナスとなっている箇所が両側それぞれ５箇所であると判断できるので、この５箇所に対応する第２ボルト１１を取り外す。これにより、次回の塗布作業で、増大する内圧の影響により、第２ボルト１１を取り外した部分で、スリット１４の間隔が前回よりも広がることが期待される。

そして、被塗布部材８を入れ替え、前記同様にして、再び、塗膜１２を形成し、膜厚を測定する（測定工程）。測定結果は、次表に示す通りであり、それらの値をプロットしたグラフは、図５に示す通りである。

図７は、前述のように第２ボルト１１を取り外した場合に於ける、スリット１４の吐出口１４ａの変化の様子を模式的に示したものである。図７（ｂ）に示すように、塗布液を吐出させる前の状態では、スリット１４の間隔は一定であるが、吐出中には内圧によりブロック９ａ、９ｂが変形する。ここでは、両端でボルトを５本ずつ取り外しているため、その部分で吐出口１４ａが広がりやすくなり、図７（ｃ）に示すように、逆に中央部での広がりが抑制される。これは、両端部で塗布液の吐出量が増大した結果、中央部での吐出量が減少することによるものであると推察される。この結果、図７（ｄ）に示すように、被塗布部材８の表面に塗布された塗膜１２の平坦度が図６に示す場合に比べて向上した。

すなわち、前記２回の測定工程での測定結果を比較すると、前者では、測定値のバラツキ（＝最大値−最小値）が２９．５５μｍ（±４．９％）であったのに対し、後者では、２３．２μｍ（±３．９％）となった。つまり、調整工程を得て塗布作業を行うことにより、膜厚のバラツキを抑えることができた。

なお、前記実施形態では、ボルトを雌ネジ部１７に螺合するようにしたが、ボルトとナットとで両側から締め付ける構成とすることも可能である。これによれば、前記実施形態では一方のブロック９ｂに雌ネジ部１７を形成していたが、これを他方のブロック９ａに形成したものと同じ貫通孔１６とすることができ、両ブロック９ａ、９ｂを、スリット１４を挟んで完全に面対称に構成することが可能となる。つまり、各ブロック９ａ、９ｂを、同一製造ラインを使用して加工できる。

また、前記実施形態では、調整工程で、ボルトを完全に取り外すようにしたが、ボルトの回転数を調整して締付具合を変更するようにすることも可能である。これにより、より一層細かい調整が可能となる点で好ましい。

本実施形態に係る塗布装置の全体を示す概略説明図である。 （ａ）は図１の塗布ノズルを示す断面図、（ｂ）は側面図である。 被塗布部材の表面に形成される膜厚の測定方法を示す説明図である。 第２ボルトを全て締め付けた状態で塗布した結果、得られた膜厚を示すグラフである。 両側５箇所ずつの第２ボルトを取り外した状態で塗布した結果、得られた膜厚を示すグラフである。 （ａ）は、全てのボルトを締め付けた状態での塗布ノズルの側面図、（ｂ）は塗布液吐出前の状態での底面図、（ｃ）は塗布中での底面図、（ｄ）は被塗布部材及び塗膜の断面図、（ｅ）は側面図である。 （ａ）は、両側５箇所ずつの第２ボルトを取り外した状態での塗布ノズルの側面図、（ｂ）は塗布液吐出前の状態での底面図、（ｃ）は塗布中での底面図、（ｄ）は被塗布部材及び塗膜の断面図、（ｅ）は側面図である。

符号の説明

１…塗布液槽
２…塗布液ポンプ
２ａ…シリンダ
２ｂ…ピストン
２ｃ…駆動機構
３…塗布ノズル
４…支持台
５…制御装置
６Ａ…第１配管
６Ｂ…第２配管
６Ｃ…第３配管
６Ｄ…第４配管
７…三方弁
７ａ，７ｂ，７ｃ…ポート
８…被塗布部材
９ａ，９ｂ…ブロック
１０…第１ボルト
１１…第２ボルト
１２…塗膜
１３…貯留部
１４…スリット
１４ａ…吐出口
１５…サイドプレート
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…貫通孔
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…雌ネジ部
１８…圧力開放弁

Claims (6)

1. 一対のブロックからなり、
   前記両ブロックの間に、塗布液を貯留させるための貯留部と、この貯留部から前記両ブロックの先端に延びる、塗布液を吐出するためのスリットとを形成し、
   前記両ブロックを連結する連結手段と、
   前記連結手段よりも貯留部に近い位置で、この貯留部に沿って並設される複数の締付手段と、
   を有する塗布ノズルを備え、
   前記各締付手段は、スリットから吐出された塗布液により形成される塗膜の膜厚に応じて、前記両ブロックの締付状態を調整可能としたことを特徴とする塗布装置。
2. 前記ブロックのいずれか一方は、前記貯留部に沿って複数の貫通孔を形成され、
   前記ブロックの残る他方は、前記貫通孔に対応する位置に、雌ネジ部を形成され、
   前記締付手段は、前記貫通孔を介して挿通され、前記雌ネジ部に螺合されるボルトで構成したことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記請求項１に記載の塗布装置において、
   前記塗布ノズルを、被塗布面に対し、スリットに対して直交する方向に、相対的に平行移動させながら、前記貯留部から前記スリットを介して塗布液を吐出させる塗布工程と、
   得られた塗膜の膜厚を測定する測定工程と、
   膜厚の測定結果に基づいて、前記各締付手段による前記両ブロックの締付状態を調整する調整工程と、
   を含むことを特徴とする塗布方法。
4. 前記塗布工程は、前記全ての締付部材により前記両ブロックを締め付けた状態で行い、
   前記調整工程は、前記測定工程で得られた膜厚が、予め設定した目標値よりも小さい領域の締付手段による締付状態を解除することを特徴とする請求項３に記載の塗布方法。
5. 前記請求項２に記載の塗布装置において、
   前記塗布ノズルを、被塗布面に対し、スリットに対して直交する方向に、相対的に平行移動させながら、前記貯留部から前記スリットを介して塗布液を吐出させる塗布工程と、
   得られた塗膜の膜厚を測定する測定工程と、
   前記測定工程で得られた膜厚が、予め設定した目標値よりも小さい領域のボルトを取り外す取外工程と、
   を含むことを特徴とする塗布方法。
6. 前記測定工程で、膜厚を測定する位置と、前記両ブロックを締め付けるボルトの位置とを対応させ、
   前記取外工程は、前記測定工程での膜厚の測定結果で、目標値よりも小さい値が検出された位置のボルトを取り外すことを特徴とする請求項５に記載の塗布方法。

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