(57)【要約】【課題】厚みむらの抑制された膜をスプレーコート法により製造し得る方法を提供する。【解決手段】塗布工程において、被成膜部材１０が設けられていない領域において、ノズル１１の走査方向が反転する前のノズル１１の第２の方向に沿った走査速度及びノズル１１の走査方向が反転した後のノズル１１の第２の方向に沿った走査速度のうちの少なくとも一方が、被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズル１１の第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるようにノズル１１を走査する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに対して被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる移動工程と、
前記第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って前記被成膜部材を横切るように前記ノズルを往復走査させることにより、前記ノズルから前記塗布液を前記被成膜部材の上に供給する塗布工程と、
を備え、
前記移動工程と前記塗布工程とを交互又は同時に行うことにより前記被成膜部材上に膜を製造する方法であって、
前記塗布工程において、前記被成膜部材が設けられていない領域において、前記ノズルの走査方向が反転する前の前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度及び前記ノズルの走査方向が反転した後の前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度のうちの少なくとも一方が、前記被成膜部材が設けられた領域における前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるように前記ノズルを走査する、膜の製造方法。
【請求項２】
前記塗布工程において、前記被成膜部材が設けられていない領域において、前記ノズルの走査方向が反転する前の前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度が、前記被成膜部材が設けられた領域における前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるように前記ノズルを走査する、請求項１に記載の膜の製造方法。
【請求項３】
前記塗布工程において、前記ノズルの走査方向が反転する際に前記ノズルを一旦停止させる、請求項１または２に記載の膜の製造方法。
【請求項４】
ノズルに対して被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる移動工程と、
前記第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って前記被成膜部材を横切るように前記ノズルを往復走査させることにより、前記ノズルから前記塗布液を前記被成膜部材の上に供給する塗布工程と、
を備え、
前記移動工程と前記塗布工程とを交互又は同時に行うことにより前記被成膜部材上に膜を製造する方法であって、
前記塗布工程において、前記ノズルの走査方向が反転する際に前記ノズルを一旦停止させる、膜の製造方法。
【請求項５】
前記ノズルは、前記塗布液を霧化し、前記霧化した塗布液を前記被成膜部材の上に供給する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜の製造方法。
【請求項６】
塗布液を被成膜部材上に供給するノズルと、
前記ノズルに対して前記被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、
前記第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って前記被成膜部材を横切るように前記ノズルを往復走査させる走査機構と、
前記走査機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記被成膜部材が設けられていない領域において、前記ノズルの走査方向が反転する前の前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度及び前記ノズルの走査方向が反転した後の前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度のうちの少なくとも一方が、前記被成膜部材が設けられた領域における前記ノズルの前記第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるように前記走査機構に前記ノズルを走査させる、膜の製造装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記ノズルの走査方向が反転する際に前記ノズルを一旦停止させる、請求項６に記載の膜の製造装置。
【請求項８】
塗布液を被成膜部材上に供給するノズルと、
前記ノズルに対して前記被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、
前記第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って前記被成膜部材を横切るように前記ノズルを往復走査させる走査機構と、
前記走査機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記走査機構に、前記ノズルの走査方向が反転する際に前記ノズルを一旦停止させる、膜の製造装置。
【請求項９】
前記ノズルは、前記塗布液を霧化し、前記霧化した塗布液を前記被成膜部材の上に供給する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜の製造方法及び膜の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、膜の製造方法の一種として、スプレーコート法が知られている。スプレーコート法では、例えば特許文献１に記載のように、一の方向に沿って移動する被成膜部材に対して、ノズルを他の方向に沿って往復走査させながら、ノズルから被成膜部材に対して塗布液を供給することにより、被成膜部材の上に塗膜を形成する。その後、塗膜を乾燥させることによって膜を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らが鋭意研究した結果、スプレーコート法により膜を形成した場合、ノズルの走査方向の両端部における膜の厚みが、走査方向の中央部における膜の厚みよりも小さくなることが見出された。
【０００５】
本発明の主な目的は、厚みむらの抑制された膜をスプレーコート法により製造し得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る第１の膜の製造方法は、移動工程と、塗布工程とを備える。移動工程では、ノズルに対して被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる。塗布工程では、第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って被成膜部材を横切るようにノズルを往復走査させることにより、ノズルから塗布液を被成膜部材の上に供給する。移動工程と塗布工程とを、交互又は同時に行うことによって、被成膜部材上に膜を製造する。塗布工程において、被成膜部材が設けられていない領域において、ノズルの走査方向が反転する前のノズルの第２の方向に沿った走査速度及びノズルの走査方向が反転した後のノズルの第２の方向に沿った走査速度のうちの少なくとも一方が、被成膜部材が設けられた領域におけるノズルの第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるようにノズルを走査する。
【０００７】
本発明に係る第１の膜の製造方法では、塗布工程において、被成膜部材が設けられていない領域において、ノズルの走査方向が反転する前のノズルの第２の方向に沿った走査速度が、被成膜部材が設けられた領域におけるノズルの第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるようにノズルを走査することが好ましい。
【０００８】
本発明に係る第１の膜の製造方法では、塗布工程において、ノズルの走査方向が反転する際にノズルを一旦停止させることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る第２の膜の製造方法は、移動工程と、塗布工程とを備える。移動工程では、ノズルに対して被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる。塗布工程では、第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って被成膜部材を横切るようにノズルを往復走査させることにより、ノズルから塗布液を被成膜部材の上に供給する。移動工程と塗布工程とを、交互又は同時に行うことによって、被成膜部材上に膜を製造する。塗布工程において、ノズルの走査方向が反転する際にノズルを一旦停止させる。
【００１０】
本発明に係る第１及び第２の膜の製造方法のそれぞれでは、ノズルは、塗布液を霧化し、霧化した塗布液を被成膜部材の上に供給するものであってもよい。
【００１１】
本発明に係る第１の膜の製造装置は、ノズルと、移動機構と、走査機構と、制御部とを備える。ノズルは、塗布液を被成膜部材上に供給する。移動機構は、ノズルに対して被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる。走査機構とは、第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って被成膜部材を横切るようにノズルを往復走査させる。制御部は、走査機構を制御する。制御部は、被成膜部材が設けられていない領域において、ノズルの走査方向が反転する前のノズルの第２の方向に沿った走査速度及びノズルの走査方向が反転した後のノズルの第２の方向に沿った走査速度のうちの少なくとも一方が、被成膜部材が設けられた領域におけるノズルの第２の方向に沿った走査速度よりも低くなるように走査機構にノズルを走査させる。
【００１２】
本発明に係る第１の膜の製造装置では、制御部は、ノズルの走査方向が反転する際にノズルを一旦停止させるものであってもよい。
【００１３】
本発明に係る第２の膜の製造装置は、ノズルと、移動機構と、走査機構と、制御部とを備える。ノズルは、塗布液を被成膜部材上に供給する。移動機構は、ノズルに対して被成膜部材を第１の方向に沿って相対的に移動させる。走査機構とは、第１の方向に対して傾斜した第２の方向に沿って被成膜部材を横切るようにノズルを往復走査させる。制御部は、走査機構を制御する。制御部は、走査機構に、ノズルの走査方向が反転する際にノズルを一旦停止させる。
【００１４】
本発明に係る第１及び第２の膜の製造装置では、それぞれ、ノズルは、塗布液を霧化し、霧化した塗布液を被成膜部材の上に供給するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、厚みむらの抑制された膜をスプレーコート法により製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る膜の製造装置の模式的側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る膜の製造装置の模式的平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る膜の製造装置の模式的ブロック図である。
【図４】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【図５】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【図６】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【図７】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【図８】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【図９】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【図１０】ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１８】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る膜の製造装置の模式的側面図である。図２は、本実施形態に係る膜の製造装置の模式的平面図である。
【００２０】
図１及び図２に示される膜の製造装置１は、被成膜部材１０の上にスプレーコート法により膜を製造するための成膜装置である。なお、被成膜部材１０の形状は特に限定されないが、被成膜部材１０は、一般的には、板状である。被成膜部材１０は、例えば、ガラス板、セラミック板、樹脂板等であってもよい。
【００２１】
製造装置１は、ノズル１１を備える。ノズル１１には、図１に示される塗布液供給機構１２が接続されている。この塗布液供給機構１２には、膜を形成するための塗布液が溜められている。塗布液供給機構１２からノズル１１に塗布液が供給される。塗布液は、ノズル１１から被成膜部材１０に向けて吐出される。ノズル１１は、塗布液を霧化し、霧化した塗布液を被成膜部材１０の上に供給するものであることが好ましい。
【００２２】
製造装置１は、ノズル１１に対して被成膜部材１０をｙ軸方向に沿って相対的に移動させる移動機構を備えている。例えば、移動機構１３は、図１に示すように、被成膜部材１０をｙ軸方向に沿って移動できるように、複数の搬送ロールにより構成されている。もしくは移動機構は、ノズル１１をｙ軸方向に沿って移動できるように、ノズル１１を接続したノズル移動機構（図示なし）により構成されている。この移動機構１３は、被成膜部材１０をノズル１１に対してｘ軸方向に相対的に移動させる。具体的には、移動機構１３は、被成膜部材１０をノズル１１に対してｘ軸方向のｘ１側からｘ２側に向けて一定速度で相対的に移動させる。
【００２３】
ノズル１１は、図２に示される走査機構１４に接続されている。この走査機構１４は、ｘ軸方向に対して傾斜した方向（典型的には、垂直な方向）に沿って被成膜部材１０を横切るようにノズル１１を往復走査させる。具体的には、走査機構１４は、被成膜部材１０のｙ１側端部よりもｙ１側の位置と、被成膜部材１０のｙ２側端部よりもｙ２側の位置との間を、ノズル１１を往復走査させる。すなわち、走査機構１４は、被成膜部材１０よりもｙ１側にまでノズル１１を走査した後に、ノズル１１の走査方向を反転させ、被成膜部材１０よりもｙ２側にまでノズルを走査させ、ノズル１１の走査方向を再度反転させることを繰り返し行う。
【００２４】
図３に示されるように、この走査機構１４と、上述の移動機構１３及び塗布液供給機構１２とは、制御部１５に接続されており、制御部１５によって制御される。具体的には、制御部１５は、塗布液供給機構１２からノズル１１に供給される塗布液の流量を調整する。制御部１５による塗布液の流量調整により、被成膜部材１０に塗布される塗布液の量が制御される。制御部１５は、移動機構１３による被成膜部材１０の移動速度を制御する。制御部１５は、走査機構１４によるノズル１１の走査方向及び走査速度を制御する。
【００２５】
次に、製造装置１を用いた膜の製造方法について説明する。
【００２６】
概略的には、まず、被成膜部材１０の上にノズル１１から塗布液を供給して塗膜を形成する（塗布工程）。また、ノズル１１に対して被成膜部材１０をｘ軸方向に沿って相対的に移動させる移動工程を行う。例えば、この移動工程と塗布工程とを交互に行ってもよい。また、移動工程を行いながら塗布工程を行ってもよい。塗布工程及び移動工程を行った後に、形成された塗膜を乾燥させることにより、被成膜部材１０の上に膜を製造することができる。
【００２７】
具体的には、制御部１５は、移動機構１３により、ノズル１１に対して被成膜部材１０をｘ軸方向に沿って相対的に移動させる。走査機構１４により、ｙ軸方向に沿って被成膜部材１０を横切るようにノズル１１を複数回にわたって往復走査させる。このようにすることにより、ノズル１１から被成膜部材１０の上に塗布液を供給し、塗布液を被成膜部材１０に塗布する塗布工程を行う。
【００２８】
図４〜図１０は、ｙ軸方向におけるノズルの位置の経時変化を表すグラフであり、横軸が時間、縦軸がｙ軸方向におけるノズルの位置を示している。従って、グラフの直線部分の傾きは、ノズルの走査速度を表している。
【００２９】
図４〜図７、図９及び図１０に示されるように、本実施形態では、制御部１５は、この塗布工程において、被成膜部材１０が設けられていない領域において、ノズル１１の走査方向が反転する前のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度、及びノズル１１の走査方向が反転した後のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度のうちの少なくとも一方が、被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度よりも低くなるようにノズルを走査させる。具体的に図４では、制御部１５は、この塗布工程において、被成膜部材１０が設けられていない領域において、ノズル１１の走査方向が反転する前のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度が、被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度よりも低くなるようにノズルを走査させる。
【００３０】
より具体的には、被成膜部材１０が設けられた領域においては、ノズル１１は、一定の第１の速度で走査される。第１の速度は、それぞれ特に限定されない。第１の速度は、例えば、２０ｍ／分〜４０ｍ／分程度であることが好ましい。ノズル１１が、被成膜部材１０が設けられた領域を通過し、被成膜部材１０が設けられていない領域に至ると、ノズル１１は、第１の速度よりも低い第２の速度で走査される。その後、ノズル１１の走査方向が反転される。例えば、ノズル１１の走査方向がｙ１側からｙ２側へと切り替えられる。ノズル１１の走査方向が反転された後は、被成膜部材１０が設けられた領域を通過するまでは、ノズル１１は第１の速度で走査される。ノズル１１が、被成膜部材１０が設けられた領域を通過し、被成膜部材１０が設けられていない領域に至ると、ノズル１１の走査方向が再び反転されるまで、ノズル１１は、第２の速度で走査される。このように、本実施形態では、ノズル１１が、被成膜部材１０が設けられた領域を通過してから、ノズル１１の走査方向が反転されるまでの間においては、被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズル１１の走査速度である第１の速度よりも低い第２の速度でノズル１１が走査される。
【００３１】
ところで、一般的に、スプレーコート法では、ノズルは、常に一定の速度で走査される。しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、ノズルを一定の速度で走査させた場合は、ノズルの走査方向において、膜の両端部における厚みが、中央部における厚みよりも薄くなることが見出された。また、膜の両端部における厚みが薄くなるのは、以下の原因によるものであることが見出された。すなわち、ノズルの走査方向が反転する際の減速、加速又は衝撃により、ノズル内に位置する塗布液に慣性力が加わる。これにより、ノズルの走査方向の反転時に、ノズル内に位置していた塗布液が過剰に吐出される。すなわち、ノズルの走査方向が反転した直後における吐出量が、ノズルへの塗布液の供給量を上回る。その結果、ノズルの走査方向が反転した直後においては、ノズルに設けられた吐出孔内に塗布液が満たされていない状態となる。よって、ノズルの走査方向が反転した後の一定期間においては、ノズルからの塗布液の吐出量が少なくなる。これに起因して、膜の走査方向両端部における厚みが薄くなる。
【００３２】
ここで、本実施形態では、塗布工程において、被成膜部材１０が設けられていない領域において、ノズル１１の走査方向が反転する前のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度が、被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度よりも低い。このため、ノズル１１の走査方向が反転する際のノズル１１の走査速度が低い。よって、ノズル１１の走査方向が反転する際に、ノズル１１の内部に位置する塗布液に加わる慣性力が小さい。このため、ノズル１１の走査方向反転時における塗布液の過剰な吐出が抑制される。従って、ノズル１１からの塗布液の吐出量のむらが小さい。その結果、厚みむらが抑制された膜を得ることができる。
【００３３】
膜の厚みむらを抑制する観点からは、第２の速度は、第１の速度の１／４倍以下であることが好ましく、１／５倍以下であることがより好ましい。但し、第２の速度が低すぎると、膜の成膜効率が低下するといった問題や、ノズル１１の走査速度が第１の速度から第２の速度に低下する際にノズル１１内の塗布液に付加する慣性力が大きくなりすぎる場合がある。従って、第２の速度は、第１の速度の１／１０倍以上であることが好ましく、１／８倍以上であることがより好ましい。
【００３４】
膜の厚みむらをより抑制する観点から、図５に示されるように、塗布工程において、ノズル１１の走査方向が反転する前にノズル１１を一旦停止させてもよい。この場合は、ノズル１１から塗布液の過剰な吐出が生じた場合であっても、ノズル１１が、被成膜部材１０が設けられた領域に再び達する前にノズル１１からの吐出量が安定しやすい。よって、塗布液の塗布量をより均一にすることができる。従って、膜の厚みむらをより抑制し得る。ノズル１１の一旦停止する時間は、０．３秒以上であることが好ましく、０．５秒以上であることがより好ましい。但し、ノズル１１の一旦停止時間が長すぎると、成膜効率が低くなり過ぎる場合がある。従って、ノズル１１の一旦停止する時間は、１秒以下であることが好ましく、０．８秒以下であることがより好ましい。
【００３５】
膜の厚みむらをより抑制する観点から、図６や図７に示されるように、塗布工程において、被成膜部材１０が設けられていない領域における、ノズル１１の走査方向が反転する前のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度を被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度よりも低くすると共に、被成膜部材１０が設けられていない領域における、ノズル１１の走査方向が反転した後のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度を被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度よりも低くしてもよい。この場合も、ノズル１１から塗布液の過剰な吐出が生じた場合であっても、ノズル１１が、被成膜部材１０が設けられた領域に再び達する前にノズル１１からの吐出量が安定しやすい。従って、図５に示す場合と同様に、膜の厚みむらをより抑制し得る。被成膜部材１０が設けられていない領域における、ノズル１１の走査方向が反転する前のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度と、被成膜部材１０が設けられていない領域における、ノズル１１の走査方向が反転した後のノズル１１のｙ軸方向に沿った走査速度とは異なっていてもよいが、実質的に同じであることが好ましい。すなわち、第１の速度で被成膜部材１０上を走査させた後に、第２の速度でノズル１１を走査させ、走査方向を反転させたのちに、被成膜部材１０上に達するまでは第２の速度でノズル１１を走査させ、その後、被成膜部材１０上に達した後は第１の速度でノズル１１を走査させることが好ましい。
【００３６】
また、図７に示される例では、ノズル１１の走査方向の反転時に、ノズル１１が一旦停止される。従って、膜の厚みむらをさらに効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、図８に示されるように、ノズル１１を一定の速度で走査させ、ノズル１１の反転時にノズル１１を一旦停止させてもよい。この場合であっても、ノズル１１が被成膜部材１０上に再び達する前にノズル１１からの塗布液の流量が安定しやすい。従って、膜の厚みむらを抑制することができる。
【００３８】
図４，図５，図６及び図７に示す例では、被成膜部材１０が設けられていない領域においてノズル１１を一定の速度で操作させる例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図９に示すように、被成膜部材１０が設けられていない領域において、ノズル１１の走査方向反転前の走査速度を被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度から漸減させる、又はノズル１１の走査方向反転後の走査速度を被成膜部材１０が設けられた領域におけるノズルのｙ軸方向に沿った走査速度まで漸増させてもよい。このようにすることにより、ノズル１１内の塗布液に加わる慣性力をより小さくできる。従って、膜の厚みむらをより効果的に抑制することができる。
【００３９】
同様に、ノズル１１の走査方向反転前及び反転後の少なくとも一方において、複数回にわたってノズル１１の走査速度を変更してもよい。
【００４０】
図１０に示されるように、ノズル１１の走査方向の反転前においては、ノズル１１の走査速度を一定にし、ノズル１１の走査方向の反転後、被成膜部材１０上にノズル１１が達する前のノズル１１の走査速度を、被成膜部材１０上におけるノズル１１の走査速度よりも低くしてもよい。この場合であっても、ノズル１１が被成膜部材１０上に再び達する前にノズル１１からの塗布液の流量が安定しやすい。従って、膜の厚みむらを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…膜の製造装置
１０…被成膜部材
１１…ノズル
１２…塗布液供給機構
１３…移動機構
１４…走査機構
１５…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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