(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料タンク（１）から第１送液管路（１ａ）および切換え弁（２ａ）を通してピストン型定量ポンプ（２）により塗料を吸引し、このピストン型定量ポンプ（２）から前記切換え弁（２ａ）および第２送液管路（３ｂ）を通して塗料吐出装置（３）の塗料吐出用のスリット（３ａ）に前記吸引した塗料を供給し、被塗工材（８）をステージ（４）により保持して前記塗料吐出装置（３）の下方所定位置を塗料吐出方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、前記被塗工材（８）の上面に塗料を塗布する枚葉塗工装置であって、前記ピストン型定量ポンプ（２）および切換え弁（２ａ）を少なくとも２つずつ設けてあるとともに、前記第１送液管路（１ａ）と第２送液管路（３ｂ）との間に互いに並列に設けてあり、これらピストン型定量ポンプ（２）による塗料供給、塗料吸引を互いに異なるタイミングで行わせるべくピストン型定量ポンプ（２）および切換え弁（２ａ）を独立に制御する制御手段（７）を備えたことを特徴とする枚葉塗工装置。
【請求項２】
前記被塗工材（８）が、カラーフィルタ用の基板である請求項１に記載の枚葉塗工装置。
【請求項３】
塗料タンク（１）から第１送液管路（１ａ）および切換え弁（２ａ）を通してピストン型定量ポンプ（２）により塗料を吸引し、このピストン型定量ポンプ（２）から前記切換え弁（２ａ）および第２送液管路（３ｂ）を通して塗料吐出装置（３）の塗料吐出用のスリット（３ａ）に前記吸引した塗料を供給し、被塗工材（８）をステージ（４）により保持して前記塗料吐出装置（３）の下方所定位置を塗料吐出方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、前記被塗工材（８）の上面に塗料を塗布する枚葉塗工方法であって、前記ピストン型定量ポンプ（２）および切換え弁（２ａ）を少なくとも２つずつ設けておき、１つのピストン型定量ポンプが塗料供給を行っている間に他のピストン型定量ポンプを独立に制御することにより塗料吸引を行わせ、または塗料供給のために待機させることを特徴とする枚葉塗工方法。
【請求項４】
前記被塗工材（８）が、カラーフィルタ用の基板である請求項３に記載の枚葉塗工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は枚葉塗工装置およびその方法に関し、さらに詳細にいえば、精密塗工用のダイコータを用いて枚葉塗工を行うための装置およびその方法に関する。そして、液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを作成するために基板上に塗膜を形成する場合のほか、液体状の塗料を枚葉方式で供給される被塗工材の表面に薄く均一に塗工する場合に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から液晶ディスプレイ用のカラーフィルタを製造するための塗工工程を行うに当って、スピナー、バーコータ、ロールコータが用いられていたが、塗料の利用効率の向上が強く要求され、また得られる塗膜の物性を向上させることが強く要求されるようになってきたので、近年に至って、ダイコータを用いることが検討され始めてきた。
【０００３】
ダイコータは、従来から厚膜塗工や、高粘度塗料を連続塗布する用途に広く採用されており、ダイコータに塗料を送液するために定量ポンプとしてギアポンプが採用されている（例えば特開平５−２８５４３６号公報参照）。
このような構成を採用すれば、ギアポンプにより脈流のない送液が可能であり、長尺の被塗工材の表面にほぼ均一な塗膜を形成することができると思われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の構成を枚葉間欠塗工に適用しようとすれば、ギアポンプを構成するギアにトップクリアランス、サイドクリアランスと呼ばれるギャップがあり、そのシール性は液（塗料）によることが多く、必ずしもシール性がよいとは言えないために、比較的短いインターバルで塗工開始、塗工終了が反復される枚葉間欠塗工の塗料吐出装置として適用すると、ギアポンプの送液開始動作や送液終了動作と実際に送られる塗料の吐出開始、吐出終了との間に時間的な遅れを生じる可能性があるのみならず、送液の定量性を確保できない可能性がある。この結果、被塗工材の表面に形成される塗膜の均一性が損なわれてしまうことになる。このような不都合、および枚葉塗工に当って１つの被塗工材の表面に塗布されるべき塗料の量がかなり少なくてよいことを考慮して、本件発明者は定量ポンプとして、シリンジポンプに代表されるピストン型定量ポンプを採用することを考えた。
【０００５】
この場合には、ピストン型定量ポンプ自体が良好なシール性を有しており、特に吐出１ストローク内では送液速度のリニアリティにも優れているのであるから、精密な枚葉塗工の用途では非常に有用であると思われる。
しかし、ピストン型定量ポンプは、その構造上、吸引充填動作と吐出動作とを交互に反復しなければならないので、枚葉塗工の所要時間が長くなってしまう。そして、この枚葉塗工の所要時間を短縮しようとすれば、吸引充填動作速度を大きくしなければならないのであるが、吸引充填動作速度を大きくすると、塗料吸引側の経路内にライン圧損などに起因する負圧を生じ、キャビテーションとして知られる現象をはじめ、気泡の発生を伴なう。塗料経路内に僅かも気泡が存在すると送液の駆動力を緩衝し、塗料供給の定量性、即応答性を著しく損ない、ひいては塗膜の均一性を著しく損なってしまう。
【０００６】
したがって、枚葉塗工の生産性が低下することを許容し、キャビテーション、気泡の発生などを生じさせない程度に吸引充填動作速度を小さく設定することになってしまう。即ち、１枚の塗工に要する時間であるタクトタイムが長くなり生産性が低下してしまう問題があった。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、定量ポンプとしてピストン型定量ポンプを採用して塗料供給の高い均一性を達成するとともに、吸引充填動作による塗工能率の低下を大幅に抑制することができる枚葉塗工装置およびその方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の枚葉塗工装置は、塗料タンクから第１送液管路および切換え弁を通してピストン型定量ポンプにより塗料を吸引し、このピストン型定量ポンプから前記切換え弁および第２送液管路を通して塗料吐出装置の塗料吐出用のスリットに前記吸引した塗料を供給し、被塗工材をステージにより保持して前記塗料吐出装置の下方所定位置を塗料吐出方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、前記被塗工材の上面に塗料を塗布する枚葉塗工装置であって、前記ピストン型定量ポンプおよび切換え弁を少なくとも２つずつ設けてあるとともに、前記第１送液管路と第２送液管路との間に互いに並列に設けてあり、これらピストン型定量ポンプによる塗料供給、塗料吸引を互いに異なるタイミングで行わせるべくピストン型定量ポンプおよび切換え弁を独立に制御する制御手段を備えている。
【０００９】
請求項２の枚葉塗工装置は、前記被塗工材として、カラーフィルタ用の基板を採用している。
請求項３の枚葉塗工方法は、塗料タンクから第１送液管路および切換え弁を通してピストン型定量ポンプにより塗料を吸引し、このピストン型定量ポンプから前記切換え弁および第２送液管路を通して塗料吐出装置の塗料吐出用のスリットに前記吸引した塗料を供給し、被塗工材をステージにより保持して前記塗料吐出装置の下方所定位置を塗料吐出方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、前記被塗工材の上面に塗料を塗布する枚葉塗工方法であって、前記ピストン型定量ポンプおよび切換え弁を少なくとも２つずつ設けておき、１つのピストン型定量ポンプが塗料供給を行っている間に他のピストン型定量ポンプを独立に制御することにより塗料吸引を行わせ、または塗料供給のために待機させる方法である。
【００１０】
請求項４の枚葉塗工方法は、前記被塗工材として、カラーフィルタ用の基板を採用する方法である。
【００１１】
【作用】
請求項１の枚葉塗工装置であれば、塗料タンクから第１送液管路および切換え弁を通してピストン型定量ポンプにより塗料を吸引し、このピストン型定量ポンプから前記切換え弁および第２送液管路を通して塗料吐出装置の塗料吐出用のスリットに前記吸引した塗料を供給し、被塗工材をステージにより保持して前記塗料吐出装置の下方所定位置を塗料吐出方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、前記被塗工材の上面に塗料を塗布するに当たって、１つのピストン型定量ポンプによる塗料吸引動作、塗料供給動作のタイミングが他のピストン型定量ポンプによる塗料吸引動作、塗料供給動作のタイミングと独立に制御できるのであるから、何れかのピストン型定量ポンプによる塗料供給動作をキャビテーションを起こさないように十分ゆっくりとした速度で行っている間に他の何れかのピストン型定量ポンプにより塗料吸引動作を行わせることができる。したがって、何れかのピストン型定量ポンプにより塗料吸引動作を行っている間にも前記他のピストン型定量ポンプにより被塗工材上への塗工動作を行わせることができ、塗料吸引動作所要時間により枚葉塗工能率が低下するという不都合を防止することができる。換言すれば、塗料供給動作と並行して塗料吸引動作を行わせることができることに起因して、塗料吸引速度を高める必要がないので、塗膜の均一性を損なうことなく枚葉塗工の所要時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
請求項２の枚葉塗工装置であれば、前記被塗工材として、カラーフィルタ用の基板を採用しているので、高品質のカラーフィルタを作成することができる。
請求項３の枚葉塗工方法であれば、塗料タンクから第１送液管路および切換え弁を通してピストン型定量ポンプにより塗料を吸引し、このピストン型定量ポンプから前記切換え弁および第２送液管路を通して塗料吐出装置の塗料吐出用のスリットに前記吸引した塗料を供給し、被塗工材をステージにより保持して前記塗料吐出装置の下方所定位置を塗料吐出方向とほぼ直交する方向に移動させることにより、前記被塗工材の上面に塗料を塗布するに当たって、前記ピストン型定量ポンプおよび切換え弁を少なくとも２つずつ設けておき、１つのピストン型定量ポンプが塗料供給を行っている間に他のピストン型定量ポンプを独立に制御することにより塗料吸引を行わせ、または塗料供給のために待機させるのであるから、塗料供給動作と並行して塗料吸引動作を行わせることができ、しかも、塗料吸引速度を高める必要がないので、塗膜の均一性を損なうことなく枚葉塗工の所要時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
請求項４の枚葉塗工方法であれば、前記被塗工材として、カラーフィルタ用の基板を適用すれば、高品質のカラーフィルタを作成することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例を示す添付図面によってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の枚葉塗工装置の一実施例を概略的に示す図である。
この枚葉塗工装置は、塗料タンク１と、ピストン型定量ポンプの一例としてのマイクロシリンジポンプ２と、塗料吐出用のスリット３ａを有する塗料吐出装置３と、ボールネジ機構４ａにより往復動されるステージ４と、ステージ４上の被塗工材８の位置を検出する位置センサ５と、位置センサ５からの出力信号及び／または、ボールネジ機構４ａを駆動するＡＣサーボモータ４ｂからの状態信号、塗料吐出装置３の状態信号を入力として塗料吐出装置３、ＡＣサーボモータ４ｂを制御するシーケンサ６と、シーケンサ６からの出力信号（マイクロシリンジポンプ制御用の信号など）およびマイクロシリンジポンプ２の状態信号を入力としてマイクロシリンジポンプ２を制御するコンピュータ７（制御手段に相当する）とを有している。なお、塗料タンク１とマイクロシリンジポンプ２との間を塗料吸引管路１ａ（第１送液管路に相当する）で連通しており、マイクロシリンジポンプ２と塗料吐出装置３との間を塗料吐出管路３ｂ（第２送液管路に相当する）で連通している。また、マイクロシリンジポンプ２は切換え弁２ａにより選択的に塗料吸引管路１ａ、塗料吐出管路３ｂに連通されている。そして、マイクロシリンジポンプ２および切換え弁２ａは１対ずつ設けられているとともに、塗料吸引管路１ａと塗料吐出管路３ｂとの間に互いに並列に接続されている。塗料吐出装置３は、ステージ４上に支承された被塗工材８の上面に近接する位置と十分に離れた位置との間において昇降されるものであり、シーケンサ６からの塗工動作開始指令に応答して下降し、塗工動作終了指令に応答して上昇する。また、コンピュータ７は切換え弁２ａをも制御する。また、図１には特には図示していないが、塗料吸引管路１ａの所定位置に開閉弁、フィルタなどを設けることが好ましい。また１ａ、３ｂの分岐部は、コンピュータ７によって制御される送液路切換え弁を設けてもよい。
【００１５】
したがって、一方の切換え弁２ａを塗料供給管路側に切換えるとともに、塗料を吸引すべく該当するマイクロシリンジポンプ２を動作させることにより、塗料タンク１から所定量の塗料を吸引することができる。この間において、他方の切換え弁２ａを塗料吐出側に切換えるとともに、塗料を吐出すべく該当するマイクロシリンジポンプ２を動作させることにより、吸引した塗料を塗料吐出装置３に供給することができる。したがって、他方のマイクロシリンジポンプ２により塗料の吐出を行っている間に一方のマイクロシリンジポンプ２により塗料の吸引充填を行うことができ、塗料の吸引充填動作所要時間が塗工能率を低下させるという不都合を解消することができる。
【００１６】
また、塗料吐出装置３からの塗料吐出のタイミングまたはこれよりも前のタイミングにおいて塗料吐出装置３を下降させることにより、ステージ４上に支承された被塗工材８との距離を所定距離に設定する。そして、塗料吐出装置３から塗料が吐出され、スリット３ａの全幅にわたって塗料ビードが形成された後にボールネジ機構４ａを動作させることによりステージ４を走行させて被塗工材８を所定速度で搬送し、被塗工材８上に所定厚みの塗膜８ａを形成することができる。
【００１７】
ステージ４上の被塗工材８が塗工終了位置まで移動した場合には、位置センサ５によりこの状態を検出し、切換え弁２ａを塗料吸引管路側に切換えて再び塗料吸引動作を行わせるとともに、塗料吐出装置３を上昇させ、次工程に被塗工材８を渡した後にステージ４を復動させ、次の被塗工材８に対する塗工に備える。
具体例
ポリアミド酸とＮ−メチル−２−ピロリドンと塩臭素化フタロシアニングリーン（Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン３６）を混合・分散して緑色着色塗膜形成用塗料を得る。無アルカリガラス基板ＯＡ−２（日本電気硝子（株）製）を被塗工材８として選択し、図１に示すダイコータを用いて枚葉塗工を行った。ただし、前記着色塗膜形成用塗料を塗料タンク１に仕込み、予め塗料吐出装置３に至るまでの送液経路内を塗料で充填しておいた。また、以下の説明において、一方のマイクロシリンジポンプを２−ａ、切換え弁を２ａ−ａ、他方のマイクロシリンジポンプを２−ｂ、切換え弁を２ａ−ｂで示す。
【００１８】
切換え弁２ａ−ａを塗料吸引管路側に切換え、マイクロシリンジポンプ２−ａを３００μｌ／秒の速度で吸引側に駆動して塗料を３６００μｌ充填し、切換え弁２ａ−ａを塗料吐出管路側に切換えて塗工に備える。
この状態において、ステージ４を動作させて被塗工材８を搬送し、塗料吐出装置３を所定位置まで下降させ、塗料吐出装置３の下降と実質的に同時にマイクロシリンジポンプ２−ａを吐出側に駆動して塗料の吐出を開始し、スリット３ａの全幅にわたる塗料ビードが形成された後にステージ４を動作させて被塗工材８を搬送することにより塗工を行わせた。この場合に、塗膜形成に消費される塗料と塗料吐出装置３のスリット３ａから供給される塗料とを平衡させることにより連続して安定な塗膜を形成することができる。そして、被塗工材８が塗工終了位置に到達すれば、マイクロシリンジポンプ２−ａの塗料吐出動作を停止し、次いで塗料吐出装置３を上昇させて被塗工材８から遠ざけることにより塗工を終了した。
【００１９】
また、上記の塗工動作と並行して切換え弁２ａ−ｂを塗料及び管路側に切換え、マイクロシリンジポンプ２−ｂを３００μｌ／秒の速度で吸引側に駆動して塗料を３６００μｌ充填した。この場合に、上記ステージ４の動作開始と同時に充填を開始した。マイクロシリンジポンプ２−ａによる塗工が終了した後、ステージ４は次工程に被塗工材８を渡し、次の被塗工材８を受け取るべく所定位置まで反転移動する。マイクロシリンジポンプ２−ｂの塗料充填動作はステージ４が所定位置に戻るまでに終了した。ステージ４の反転移動終了と同時に切換え弁２ａ−ａを塗料吸引管路側に切換えてマイクロシリンジポンプ２−ａへの塗料の充填に備え、同時に切換え弁２ａ−ｂを塗料吐出管路側に切換えて次の塗工に備える。
【００２０】
以上の動作を順次繰り返して１００枚の被塗工材８に塗膜を形成した。
このようにして得られた塗膜は、充填中及び吐出中にキャビテーションが見られず、何れの膜厚プロフィールも良好であった。
これに対して、１つのマイクロシリンジポンプを用い、マイクロシリンジポンプの動作速度を同一に設定した場合には、上記と同様の膜厚プロフィールが得られたが、全所要時間が著しく長くなった。
【００２１】
また、１つのマイクロシリンジポンプを用い、同じタクトタイムを達成すべく吸引速度を２．５倍に設定した場合には、キャビテーションを起こし、良好な膜厚プロフィールを得ることができなかった。
なお、以上の実施例ではピストン型定量ポンプとしてマイクロシリンジポンプ２を例示しているが、プランジャー型定量ポンプ、ダイヤフラム型定量ポンプなどの容積式のポンプを採用することが可能であり、このようなタイプのものも本発明でいうピストン型容量ポンプに含まれる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、塗料供給動作と塗料吸引動作を独立に行わせることができるため、塗料吸引速度を高める必要がないので、塗膜の均一性を損なうことなく枚葉塗工の所要時間を大幅に短縮することができるという特有の効果を奏する。請求項２の発明は、高品質のカラーフィルタを効率よく作成することができるという特有の効果を奏する。
【００２３】
請求項３の発明は、塗料供給動作と並行して塗料吸引動作を行わせることができ、しかも塗料吸引速度を高める必要がないので、塗膜の均一性を損なうことなく枚葉塗工の所要時間を大幅に短縮することができるという特有の効果を奏する。
請求項４の発明は、高品質のカラーフィルタを作成することができるという特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の枚葉塗工装置の一実施例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１  塗料タンク    １ａ  塗料吸引管路
２  マイクロシリンジポンプ    ２ａ  切換え弁
３  塗料吐出装置    ３ａ  スリット
３ｂ  塗料吐出管路    ４  ステージ
７  コンピュータ    ８  カラーフィルタ基板
【図１】
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