(57)【要約】【課題】高粘度の液体に混ざり込んだ気泡を効率的に除去することができる脱泡装置を提供する。【解決手段】液体Ｌを貯留する空間を内部に備える容器部２と、容器部２の内部の空間を減圧する減圧手段３と、容器部２の内部の空間の底面である減圧空間底面４の一部に設けられ、減圧空間底面４を上に凸の形態および下に凸の形態に変化させる可変部５と、を備える脱泡装置１であり、減圧空間底面４は、減圧手段３により容器部２の内部の空間が減圧された状態下で、可変部５により下に凸の形態から上に凸の形態に変化することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する空間を内部に備える容器部と、
前記容器部の内部の空間を減圧する減圧手段と、
前記容器部の内部の空間の底面である減圧空間底面の一部に設けられ、当該減圧空間底面を上に凸の形態および下に凸の形態に変化させる可変部と、
を備える脱泡装置であり、
前記減圧空間底面は、前記減圧手段により前記容器部の内部の空間が減圧された状態下で、前記可変部により下に凸の形態から上に凸の形態に変化することを特徴とする、脱泡装置。
【請求項２】
前記可変部は、可撓性を有する膜であることを特徴とする、請求項１に記載の脱泡装置。
【請求項３】
前記可変部と連通し、前記減圧空間底面が下に凸の形態である際に、当該下に凸の部分に貯留された液体を外部へ送液する送液路と、前記送液路の途中に設けられ、前記送液路からの送液の可否を切り換える切換手段と、前記可変部から前記切換手段までの送液路の内部の液体を前記可変部の方へ押し出す圧送手段をさらに有し、前記減圧空間底面が上に凸の形態である際に前記圧送手段が前記送液路の内部の液体を押し出すことを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の脱泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置にて塗布するための塗布液に混ざり込んだ気泡を除去する、脱泡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスなどの基板の表面にペースト状の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程において、高粘度の塗布液の内部に存在する気泡を塗布を行う前に除去する手段として、たとえば図８に示すような脱泡装置が用いられていた。
【０００３】
この脱泡装置９０は、中空の容器部９１を有し、この容器部９１の内部に液体Ｌが貯留される。
【０００４】
さらに脱泡装置９０は容器部９１の内部空間と配管で接続されている減圧手段９４を有しており、容器部９１の内部空間が密閉状態である条件下で減圧手段９４が作動することにより、容器部９１の内部の空間の圧力が減少する。この圧力の減少にともなって、容器部９１内部に貯留されている液体Ｌに混ざり込んでいる気泡が浮き上がり、上記内部の空間に溶け込む。これにより、液体Ｌ内の気泡が除去される。
【０００５】
このように気泡が除去された液体Ｌが、バルブ９２が開状態のときに送液配管９３を通って外部装置に供給され、塗布に用いられることにより、気泡の影響で塗布膜にムラや膜切れが生じることなく、品質の良い塗布膜を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１２００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の脱泡装置９０では、十分に液体Ｌ内の気泡が十分に除去されず、塗布膜の塗布品質に悪影響を及ぼすおそれがあった。具体的には、比較的液体Ｌの表面（容器部９１の内部空間との界面）に近い気泡９５ａは容器部９１の内部空間が減圧された際にその空間に溶けこみ易いが、気泡９５ｂのように液体Ｌの表面から遠い位置にある場合、気泡９５ｂの浮力が液体Ｌの粘度に負けて、気泡９５ｂが浮上できずに液体Ｌ内に残ってしまうため、十分に気泡が除去されないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてみなされたものであり、高粘度の液体に混ざり込んだ気泡を効率的に除去することができる脱泡装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の脱泡装置は、液体を貯留する空間を内部に備える容器部と、前記容器部の内部の空間を減圧する減圧手段と、前記容器部の内部の空間の底面である減圧空間底面の一部に設けられ、当該減圧空間底面を上に凸の形態および下に凸の形態に変化させる可変部と、を備える脱泡装置であり、前記減圧空間底面は、前記減圧手段により前記容器部の内部の空間が減圧された状態下で、前記可変部により下に凸の形態から上に凸の形態に変化することを特徴としている。
【００１０】
この脱泡装置によれば、減圧空間底面は、減圧手段により容器部の内部の空間が減圧された状態下で、可変部により下に凸の形態から上に凸の形態に変化することにより、効率良く液体内の気泡を除去することができる。具体的には、減圧空間底面が下に凸の形態から上に凸の形態に変化することにより、液体が下に凸の形態である可変部に溜まった状態から減圧空間底面全体に広がった状態を形成することが可能であり、そのとき液体の表面と底面との距離が縮まる。したがって、全ての気泡が液体の表面から近くなるため、気泡を浮上させて除去することができる。
【００１１】
また、前記可変部は、可撓性を有する膜であることが望ましい。
【００１２】
こうすることにより、減圧空間底面が下に凸の形態から上に凸の形態に変化する際にせん断力が生じる箇所をなくすことができるため、キャビテーションが生じてそれが気泡の発生につながることを防ぐことができる。
【００１３】
さらに、前記可変部と連通し、前記減圧空間底面が下に凸の形態である際に、当該下に凸の部分に貯留された液体を外部へ送液する送液路と、前記送液路の途中に設けられ、前記送液路からの送液の可否を切り換える切換手段と、前記可変部から前記切換手段までの送液路の内部の液体を前記可変部の方へ押し出す圧送手段をさらに有し、前記減圧空間底面が上に凸の形態である際に前記圧送手段が前記送液路の内部の液体を押し出す構成としても良い。
【００１４】
この構成によれば、送液路内に溜まった液体には気泡が残ったままの状態となることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の脱泡装置によれば、高粘度の液体に混ざり込んだ気泡を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における脱泡装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態の脱泡装置の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態の脱泡装置による脱泡動作を示す概略図である。
【図４】本実施形態の脱泡装置による脱泡動作の動作フローである。
【図５】他の実施形態における脱泡装置の構成を示す概略図である。
【図６】他の実施形態における脱泡装置の構成を示す概略図である。
【図７】他の実施形態における脱泡装置の構成を示す概略図である。
【図８】従来の脱泡装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１、図２は本発明の一実施形態における脱泡装置を示す概略図であり、図１は斜視図、図２は正面図である。
【００１９】
脱泡装置１は、容器部２と減圧手段３とを有する。容器部２は中空の形状を有し、容器部２の内部の空間（減圧空間６）が減圧手段３と連通している。
【００２０】
また、減圧空間６の底面にあたる減圧空間底面４の一部は形状が可変である可変部５となっており、この可変部５が動作することにより、減圧空間底面４は下に凸の形態と上に凸の形態とをとりうる。そして、容器部２内に液体Ｌを貯留した状態において減圧空間底面４の形態が変化することにより、後述の通り液体Ｌ内の気泡を除去する（脱泡する）ことができる。
【００２１】
容器部２は、液体Ｌを貯留する部分であり、容器部本体１１、蓋部１２、膜１３、拘束部１４およびロッド部１５とを有する。
【００２２】
容器部本体１１は、側壁部１１ａおよび底板１１ｂから構成されている。側壁部１１は、本実施形態では液体Ｌによって腐食するおそれのない材料（たとえばステンレス）の板状体を曲げて端部同士を接合することによって形成される円筒であり、この円筒の開口は鉛直方向（本説明におけるＺ軸方向）を向いている。この側板１１の底面は底板１２とが接合される。
【００２３】
底板１１ｂは、円盤状の板状体であり、底板１１ｂの外径は側壁部１１ａの外径と略同一である。この底板１１ｂの外縁部と側壁部１１ａの底面とが接合され、下に凸の容器部本体１１を形成している。なお、底板１１ｂの材質は、側壁部１１ａの材質と同一で構わない。
【００２４】
また、底板１１ｂの中央部には、ロッド部１５の外径と略同一の径を有する円状の開口が設けられており、この開口を通って、ロッド部１５がＺ軸方向に移動する。
【００２５】
蓋部１２は、容器部本体１１の上側の開口を蓋する部材であり、この蓋部１２が蓋することにより、容器部２内に密閉された空間である減圧空間６が形成される。また、蓋部１２を容器部本体１１から外すことにより、容器部本体１１の内部のメンテナンスが可能となり、また、容器部本体１１の上側の開口から液体Ｌを投入することができる。なお、液体Ｌの注入は容器部本体１１の上側の開口から行うだけでなく、容器部本体１１の側壁部１１ａに図示しない配管を接続し、この配管を経由して容器部２へ液体Ｌを注入するようにしても良い。
【００２６】
蓋部１２は、側壁部１２ａおよび天板１２ｂを有する。
【００２７】
側壁部１２ａは、液体Ｌによって腐食するおそれのない材料（たとえばステンレス）の板状体を曲げて端部同士を接合することによって形成される円筒であり、この側壁部１２ａの内径は、容器部本体１１の側壁部１１ａの外径と略同一である。
【００２８】
天板１２ｂは、円盤状の板状体であり、天板１２ｂの外径は側壁部１２ａの外径と略同一である。この天板１２ｂの外縁部と側壁部１２ａの上面とが接合され、蓋部１２を形成している。なお、天板１２ｂの材質は、側壁部１２ａの材質と同一で構わない。
【００２９】
膜１３は、可撓性を有するシート体であり、本実施形態では、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を材料としている。
【００３０】
この膜１３は、中央部にたるみを有し、この中央部以外の部分は、下面から拘束部１４に拘束されており、これによって膜１３が容器部本体１１内で固定される。
【００３１】
また、膜１３の外周の形状は容器部本体１１の側壁部１１ａの内周の形状と同一の形状であり、膜１３の外周は容器部本体１１の内部にて側壁部１１ａの内周と接した状態となる。この膜１３と側壁部１１ａと蓋体１２の天板１２ａとで囲まれた空間が減圧空間６となり、膜１３は、減圧空間６の底面である減圧空間底面４を形成する。
【００３２】
また、膜１３の中央部は下面がロッド部１５に固定されており、ロッド部１５が上下方向に移動することにより、膜１３の形態、すなわち減圧空間底面４の形態が変化する。なお、本説明では、このように形態が変化する部分を可変部５と呼ぶ。
【００３３】
拘束部１４は、たとえばステンレスを材料とする円筒であり、拘束部１４の外径は容器部本体１１の側壁部１１ａの内径と同一であり、拘束部１４の内径は容器部本体１１の底板１１ｂの開口の径より若干大きい。また、拘束部１４の高さ（図２におけるＺ軸方向の寸法）は、内壁部１１の高さよりも低い。この拘束部１４が側壁部１１ａの内周と接し、底板１１ｂ上に載置されるように容器部本体１１に内挿され、また、容器部本体１１に内挿された拘束部１４の上面に膜１３の下面が固定されることにより、前述の通り膜１３は容器部本体１１内に拘束される。
【００３４】
ロッド部１５は、たとえばステンレスを材料とし、容器部本体１１の底板１１ｂの開口の径と同等の径を有する円柱である。このロッド部１５は底板１１ｂの開口を通って底板１１ｂを貫通し、上端部は容器部本体１１内にあって下端部は容器部本体１１から飛び出た状態を維持しながら上下動する。
【００３５】
このロッド部１５の上端面には、膜１３の中央部（たるんだ部分）が固定されており、ロッド部１５が移動するにともなって、膜１３の形態が変化する。なお、ロッド部１５の上端面は、本実施形態では平滑面としているが、液体Ｌの粘度などの性質に応じて、たとえば上に凸の曲面などに変更しても良い。これにより、後述する通り液体Ｌが流れ落ちる際の速度を調節することができる。
【００３６】
また、ロッド部１５の下端面には、スプリング１６およびダンパ１７が取り付けられており、スプリング１６のばね定数に応じた力で常にロッド部１５を下方に引っ張るようにし、また、ダンパ１７によりロッド部１５の移動を滑らかにして、ロッド部１５の移動によって膜１３にかかる負担を軽減している。
【００３７】
また、ロッド部１５には、容器部２内に貯留させた液体Ｌを外部へ送り出す送液路１８およびバルブ１９が設けられており、ロッド部１５の上端面にこの送液路１８の出口（開口）を有する。そして膜１３には、この出口の位置においてロッド部１５と接する部分に貫通孔が設けられている。この構成により膜１３上の液体Ｌは送液路１８を通って外部に流出することが可能であり、また、液体Ｌを容器部２に貯留する間は、液体Ｌが流出しないようにバルブ１９が閉じられている。
【００３８】
減圧手段３は真空ポンプであり、配管２０を通して容器部本体１１内の減圧空間６と連通している。蓋部１２が容器部本体１１に取り付けられた状態で減圧手段３が作動することにより、減圧空間６が減圧される。
【００３９】
ここで、効率的に減圧空間６の減圧が行われるよう、側壁部１１ａの接合部、側壁部１１ａと底板１１ｂとの接合部は溶接などにより気密に接合され、また、側壁部１１ａと蓋部１２とのはめ合わせ部および底板１１ｂとロッド部１５との摺動部にはＯリングなど隙間を埋める部材が設けられていることが好ましい。
【００４０】
次に、本実施形態の脱泡装置１による脱泡動作を図３に示す。図３（ａ）は、脱泡開始時の脱泡装置１の状態、図３（ｂ）は脱泡開始から所定時間経過後の脱泡装置１の状態を示している。
【００４１】
脱泡開始時は減圧空間６の圧力は大気圧と同等であり、このとき、ロッド部１５はスプリング１６に引っ張られて下方に位置している。これにより、膜１３の可変部５にあたる部分は下方に引っ張られ、図３（ａ）に示すように減圧空間底面４は下に凸の形態をとっている。そして、容器部２に注入された液体Ｌは、この減圧空間底面４のくぼんだ部分に貯留される。
【００４２】
なお、液体Ｌは比較的高粘度の液体であり、内部に気泡（図３（ａ）に気泡２１ａ、気泡２１ｂで示す）が混入している。液体Ｌに気泡が混入したままでこの液体Ｌを塗布などに用いると、気泡の影響で塗布膜にムラや膜切れが生じるおそれがある。
【００４３】
次に減圧手段３を作動させ、減圧空間６を減圧していくことにより、たとえば気泡２１ａのような、液体Ｌの表面（減圧空間６と液体Ｌの界面）に近い位置にある気泡は、減圧空間６の減圧雰囲気に引き寄せられて浮上し、前記界面に到達すると、減圧雰囲気に溶け込んでゆく。これによって、気泡が液体Ｌから除去される。
【００４４】
しかし、気泡２１ｂのように液体Ｌの表面から遠い位置にある気泡については、気泡が引き寄せられる力よりも液体Ｌの粘度が勝り、浮上できずに液体Ｌ内にとどまってしまう。したがって、液体Ｌ内から気泡は完全に除去されない。
【００４５】
これに対し、本発明では、減圧空間６が減圧された状態下で、減圧空間底面４を下に凸の形態から上に凸の形態に変化させている。なお、本実施形態では、減圧空間６が減圧されることにより膜１３のうち可変部５にあたる部分およびロッド部１５が引き上げられ、これにともなって減圧空間底面４は下に凸の形態から上に凸の形態に変化する。
【００４６】
このように減圧空間底面４が上に凸に変化することにより、高い粘性を有する液体Ｌは、減圧空間底面４の形状が上に凸となった後、徐々に可変部５の位置から減圧空間底面４の外周部へ液体Ｌが流れ落ちる。
【００４７】
その際、液体Ｌが減圧空間底面４の外周部へ落ちきるまでのしばらくの間、図３（ｂ）に示すように液体Ｌが減圧空間底面４全体に広がった状態となる。このとき、図３（ａ）の状態と比較して液体Ｌの存在する部分の表面積が大きくなるため、図３（ｂ）で厚さｄ２や厚さｄ３で示すような液体Ｌの厚さが図３（ａ）における液体Ｌの厚さ（深さ）ｄ１よりも薄くなる。
【００４８】
このように液体Ｌの厚さが薄くなることによって、気泡２１ｂのように図３（ａ）の状態では液体Ｌの表面から遠いために浮上しきれなかった気泡も、図３（ｂ）の状態では液体Ｌの表面と近くなるため、液体Ｌの表面へと浮上することができるようになり、液体Ｌから除去されることが可能となる。すなわち、容器部２の内部の空間が減圧された状態下で、減圧空間底面４が下に凸の形態から上に凸の形態に変化することによって、液体Ｌ内の気泡が効率的に除去される。
【００４９】
次に、本実施形態の脱泡装置１による脱泡動作の動作フローを図４に示す。
【００５０】
まず、蓋部１２を容器部本体１１から取り外し、バルブ１９を閉状態にした上で容器部本体１１の開口から液体Ｌを投入する（ステップＳ１）。このとき、減圧空間６の圧力は大気圧と等しく、減圧空間底面４は下に凸の形態であり、この減圧空間底面４のくぼみに液体Ｌが貯留される。なお、このように液体Ｌを上方から投入する際、液体Ｌがエアを巻き込んで気泡が増えている可能性がある。
【００５１】
次に、蓋部１２を容器部本体１１に取り付け、減圧空間６の減圧を開始する（ステップＳ２）。その後、減圧空間６の圧力が低くなるにしたがって、液体Ｌの表面に近い気泡は減圧雰囲気に引っ張られて浮上し、減圧雰囲気に溶け込む。
【００５２】
次に、減圧空間底面４を下に凸の形態から上に凸の形態に変化させる（ステップＳ３）。本実施形態では、減圧空間６の圧力が所定の値に達すると、スプリング１６がロッド部１５を引っ張る力を減圧雰囲気が可変部５を引っ張る力が上回り、自然に減圧空間底面４が下に凸の形態から上に凸の形態に変化する。減圧空間底面４が上に凸になった後、上述の通り液体Ｌは減圧空間底面４の外周部へと流れ落ち、その際液体Ｌの厚さが薄くなるため、ステップＳ２の段階では除去しきれなかった気泡も除去することができる。
【００５３】
脱泡作業が完了したら、次に減圧空間６を大気開放し（ステップＳ４）、減圧空間底面４を上に凸の形態から下に凸の形態に変化させる（ステップＳ５）。本実施形態では、減圧空間６を大気開放させるとスプリング１６がロッド部１５を引っ張る力によって自然に減圧空間底面４が上に凸の形態から下に凸の形態に変化する。このように減圧空間底面４の形態が変化すると、減圧空間底面４の外周部にあった液体Ｌは減圧空間底面４の中央部のくぼみに流れ落ちる。
【００５４】
最後に、バルブ１９を開状態にし、脱泡された液体Ｌを送液路１８を通して外部へ送液する（ステップＳ６）。
【００５５】
次に、他の実施形態における脱泡装置の構成を示す。
【００５６】
図５の実施形態は、拘束部１４を設けずに容器部本体１１の底板１１ｂに直接膜１３を貼り付けた実施形態である。膜１３の中央部を可変部５となるようにしておくことにより、減圧空間６の圧力が大気圧である間は減圧空間底面４（膜１３）は下に凸の形態をとり、減圧空間６が減圧され、所定の圧力になると減圧空間底面４（膜１３）は減圧雰囲気に引っ張られて上に凸の形態をとる。これにより、図２に示す本実施形態よりも簡素な構成で液の厚さを薄くして脱泡することができる。
【００５７】
図６の実施形態は、膜を用いない実施形態である。このとき、拘束部１４の表面とロッド部１５の表面とで減圧空間底面４を形成し、特にロッド部１５の表面は可変部５に相当する。このとき、ロッド部１５の上下動作は、モータ駆動機構２２によって駆動させている。
【００５８】
この構成によっても、図２に示す本実施形態よりも簡素な構成で、減圧空間６を減圧している間に減圧空間底面４が下に凸の形態から上に凸の形態に変化するようにすることができるが、ロッド部１５が拘束部１４に対して摺動する際にロッド部１５上の液体Ｌにせん断力がかかり、キャビテーションが生じて気泡が発生するおそれがある。また、摺動の際にパーティクルが液体Ｌに混入するおそれがあるため、これらの可能性が懸念される場合は、本実施形態のように膜を用いることが好ましい。
【００５９】
なお、図２に示す本実施形態ではスプリング１６でロッド部１５を下方へ引っ張り、減圧空間６を減圧すると自然にロッド部１５が上方へ引っ張られる構成としていたが、この実施形態のようにモータでロッド部１５を駆動させるようにしても良い。これにより、１回の脱泡プロセスにおいて減圧空間底面４を下に凸から上に凸とする動作を繰り返し行うことができ、より効率的に脱泡することができる。
【００６０】
図７の実施形態は、送液路１８の可変部５側の出口とバルブ１９との間に加圧手段２３とつながる配管を接続している実施形態である。バルブ１９が閉じられている状態でバルブ２４が開くことにより、送液路１８に圧縮空気などが送られ、送液路１８内の液体Ｌを可変部５側へ押し出す。このように送液路１８内の液体Ｌを押し出す動作を減圧空間底面４が上に凸の形態であるときに行うことにより、送液路１８内に溜まっていた液体Ｌにも脱泡を行うことができ、送液路１８内に溜まった液体Ｌには気泡が残ったままの状態となることを防ぐことができる。一般的に送液路１８の径は細く、送液路１８内の液体Ｌは少量であるため、送液路１８内の液体Ｌの気泡までは懸念する必要は無いことが多いが、より完全に気泡を除去することを必要とするならば、本構成を用いて送液路１８内の液体Ｌの気泡まで除去することが望ましい。
【００６１】
以上の脱泡装置により、高粘度の液体に混ざり込んだ気泡を効率的に除去することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  脱泡装置
２  容器部
３  減圧手段
４  減圧空間底面
５  可変部
６  減圧空間
１１  容器部本体
１１ａ  側壁部
１１ｂ  底板
１２  蓋部
１２ａ  側壁部
１２ｂ  天板
１３  膜
１４  拘束部
１５  ロッド部
１６  スプリング
１７  ダンパ
１８  送液路
１９  バルブ
２０  配管
２１ａ  気泡
２１ｂ  気泡
２１ｃ  気泡
２１ｄ  気泡
２２  モータ駆動機構
２３  加圧手段
２４  バルブ
９０  脱泡装置
９１  容器部
９２  バルブ
９３  送液配管
９４  減圧手段
９５ａ  気泡
９５ｂ  気泡
Ｌ  液体
【図１】
2015136646.tif 000003
【図２】
2015136646.tif 000004
【図３】
2015136646.tif 000005
【図４】
2015136646.tif 000006
【図５】
2015136646.tif 000007
【図６】
2015136646.tif 000008
【図７】
2015136646.tif 000009
【図８】
2015136646.tif 000010