(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜をシート状物裏面に非接触で塗工できるダイコータのノズルの提供。【解決手段】水平方向に進行するシート状物の裏面に、ダイコータ３０１の断面長尺形状のノズルスロット内に毛細管現象により溶工液を吸い上げ、前記ノズル上方スロット部より溶工液を吐出させて前記シート状物の裏面に非接触で塗工液を塗布するダイコータのノズル３０２であって、該ノズル先端の形状は、スロット幅が０．５〜５０μｍであり、ノズルのスロット横壁の上部形状は、シート状物が進行して来る側が５Ｒ〜１５Ｒの円弧状断面を呈する横壁３０２ａで、スロット部３０２ｂ上方を通過したシート状物の進行方向側が水平方向に対し５〜３５度の傾斜を付した傾斜断面を有する横壁３０２ｃの形状を示し、前記円弧状断面を呈する横壁の端高さｂと前記傾斜断面を有する横壁の傾斜開始部高さｃ間に０．０２〜０．０６ｍｍの段差を設けたノズルである。【選択図】図２
2008207098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向または水平方向に対し０．０５〜５度の上角度をもって進行するシート状物の裏面に、ダイコータの断面長尺形状のノズルスロット内に毛細管現象により溶工液を吸い上げ、前記ノズル上方スロット部より溶工液を吐出させて前記シート状物の裏面に非接触で塗工液を塗布するダイコータのノズルであって、該ノズル先端の形状は、スロット幅が０．５〜５０μｍであり、ノズルのスロット横壁の上部形状は、シート状物が進行して来る側が５Ｒ〜１５Ｒの円弧状断面を呈する横壁で、スロット部上方を通過したシート状物の進行方向側が水平方向に対し５〜３５度の傾斜を付した傾斜断面を有する横壁の形状を示し、前記円弧状断面を呈する横壁の端高さ（ｂ）と前記傾斜断面を有する横壁の傾斜開始部高さ（ｃ）間に０．０２〜０．０６ｍｍの段差を設けることを特徴とする、ダイコータのノズル。
【請求項２】
ダイコータのダイ本体部材がステンレスまたはチタン合金製で、スロットを形成するノズル材料が超硬合金製であることを特徴とする、請求項１に記載のダイコータのノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切手用紙、収入印紙用紙、ラベル用紙等の原紙、樹脂フィルム、ＬＥＤガラス基板、シリコン基板、リソグラフィガラス基板などの平坦なシート状物の裏面に、ポリビニールアルコール糊水溶液、レジスト、帯電防止剤溶工液、防曇剤、接着剤、有機エレクトロルミネッセンス液等の溶工液を１０〜２，０００ｎｍの薄膜に塗布可能なダイコータのノズル形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
毛細管現象を利用して溶工液をダイコータの長尺状スロット（溝）を有するノズル内面のスロット（溝）に吸い上げ、この溶工液を移動中の平坦なシート状物の表面または裏面に塗布するダイコータ（capillary die coater）は知られており、実用化されている。例えば、シート状物の表面側から塗布する薄膜溶工用ダイコータとして、溶工液貯槽から溶工液をポンプで汲み上げてオーバーフロー貯槽へ供給し、オーバーフローした溶工液をオーバーフロー貯槽底部に設けたパイプを経由して調整弁を経てダイコータのノズルに供給し、該ノズルの下方開口部より移動中のシート状物の表面に溶工液を塗布して薄膜を形成するダイコータが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。  
【０００３】
シート状物の表面（上面）側から溶工液を塗布する薄膜溶工方法では、シート状物のコーナー部や縁部での溶工薄膜の厚みが１０％程度、他場所よりも厚くなる欠点があり、溶工液の利用効率が悪い欠点がある。これら欠点を改良するため、毛細管現象を利用して溶工液をダイコータのノズル内面スロットに吸い上げ、傾斜をつけて移動するシート状物の裏面（下面）に溶工液を塗布し、薄膜を形成するダイコータが提案され、溶工薄膜の厚みむらを３％程度とより小さく改良している。  
【０００４】
具体的には、図５に示すように、供給タンク１２８内の溶工液（液晶材料液）を温度コントローラ１２９、フィルタ１３０を介してダイコータ１２１の底部に設けた導管１１２よりダイ１１２のキャビティ１１８に供給し、２枚のプレート１１９，１２０により形成されたノズル内面のスロット１２４にこの塗工液を毛細管現象を利用して吸い上げ、傾斜をつけて移動するガラス板の裏面に溶工液を塗布し、薄膜を形成するダイコータが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。  
【０００５】
また、塗工液（レジスト）が塗られるガラス板の裏面に前記塗工液の薄膜を形成する塗布薄膜形成装置であって、前記塗工液が所定量ずつ先端に供給される塗布ヘッド（ノズル）と、前記工液が塗布される方向が水平方向から傾斜する姿勢で前記ガラス板を支持する支持手段と、前記塗布ヘッドの先端に供給された前記塗工液をガラス板裏面に接触させた状態で、前記塗工液と前記ガラス板裏面との接点が下方へ移動する向きへ前記ガラス板と前記塗布ヘッドとを相対移動させる移動手段とを備えた塗布薄膜形成装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。  
【０００６】
さらに、溶工液貯槽底部から溶工液をフィルタ、バルブを経由してポンプで汲み上げ、送り量調整バッファを経て段部を有するノズル内面のスロットを通って移動中のシート状物の裏面側から塗布し、薄膜を形成するダイコータも提案されている（例えば、特許文献４の図１参照。）。  
【０００７】
また、前記特許文献４は、図３に示すように、ヒータ２１０と、スロットダイ２３０と、移動機構２８０と、コントローラ２９０とから構成される薄膜溶工用塗布機を開示する。スロットダイ２３０は、その内部に上下移動が可能でノズル先に段部を有するノズル部２３０ａと、その上部に開閉可能な蓋２３０ｂとを備え、ノズル部２３０ａの上方開口部は長尺状のスロット（吐出溝）２３０ｃを有し、先端はかつ、ダイ２３０は、その内部にガラス基板１上に形成する有機エレクトロルミネッセンス塗工液２を貯蔵する。そして、ダイ２３０は、ノズル部２３０ａのスロット部２３０ｃ内に毛細管現象で塗工液２を吸い上げ後述するようにして、ガラス基板１裏面に溶工液２を塗布し、有機薄膜を形成する。  
【０００８】
前記ヒータ２１０は、真空チャック等を備えて表面にＩＴＯ等のアノード電極が成膜されたガラス基板１を吸着し又は支持部材でガラス基板１を固定し、ガラス基板１を所定温度に保持する。また、ヒータ２１０は、ガラス基板１を吸着する側に、ガラス基板１とダイ２３０の先端との距離を測定するセンサ２１０ａを備えている。そして、センサ２１０ａは、ガラス基板１への溶工液２の塗布時に、測定結果をコントローラ２９０に出力する。移動機構２８０は、ヒータ２１０を保持し、ヒータ２１０を水平方向に移動させることによって、ガラス基板１を移動させる。コントローラ２９０は、予め提供されたプログラム等に基づいて、ヒータ２１０、ノズル部２３０ａ、及び、移動機構２８０等の動作を制御する。  
【０００９】
次に、図４を用いて前記薄膜溶工用塗布機でスロットガラス基板１裏面に薄膜を形成する工程を説明する。ガラス基板１が所定温度（例えば、１１５℃）に到達したら、移動機構２８０は、ヒータ２１０を移動させ、図４（ａ）に示すように、ガラス基板１を所定位置に配置する。ガラス基板１が所定位置に配置された後、図４（ｂ）に示すように、蓋２３０ｂが解放され、ノズル部２３０ａが上昇する。ノズル部２３０ａが上昇すると、ダイ２３０内の溶工液２は、毛細管現象によってノズル部２３０ａの先端まで供給される。そして、移動機構２８０は、ヒータ２１０を矢印の方向へ移動する。  
【００１０】
ヒータ２１０が移動し、図４（ｃ）に示すように、ガラス基板１がノズル部２３０ａ先端の溶工液２に接触すると、コーティングギャップが所定の値（例えば、０．１ｍｍ）となるように、ノズル部２３０ａが上下移動する。なお、上記したように、ガラス基板１とノズル部２３０ａ先端との距離は、センサ２１０ａによって測定される。そして、コントローラ２９０は、センサ２１０ａからの測定結果により、ノズル部２３０ａの移動を制御することによって、コーティングギャップを所定値に保つことができる。  
【００１１】
その後、図４（ｄ）に示すように、移動機構２８０は、ヒータ２１０を移動させていき、ガラス基板１裏面に溶工液２が塗布される。ガラス基板１上の所定領域に溶工液２が塗布されると、図４（ｅ）に示すように、ノズル部２３０ａが下降して溶工液２をガラス基板１から脱離させる。そして、ノズル部２３０ａがダイ２３０内に収納された後、図４（ｆ）に示すように、蓋２３０ｂが閉鎖される。次いで溶工液２の乾燥後、Ｃａ等のカソード電極を成膜する。  
【００１２】
さらに、ステンレス製ダイ本体に超硬合金製ノズルを起立させたダイコータにおいて、マニホールドを有するステンレス製ダイ本体の上部空洞部に一対の超硬合金製ノズル形成部材を貼り付けて長尺状スロット（リップ）を有するノズルを形成し、このノズル先端の形状を、ノズルのリップ形成横壁の上部形状は、シート状物が進行して来る側が真直度１μｍ／ｍの平坦断面を呈する横壁で、ノズルスロット部上方を通過したシート状物の進行方向側の横壁が水平方向に対し３０度の傾斜を付した傾斜断面を有する横壁の形状を示すノズルを備えた固定型ダイコータが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。  
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，３８３，５７１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４５５，０６２号明細書
【特許文献３】特開２００５−３２４０８５号公報
【特許文献４】特開２００１−１１３２１４号公報
【非特許文献１】三菱マテリアル“耐磨耗工具−スロットダイ”、〔平成１９年２月１９日検索〕、インターネット＜URL:http://wrt.mitsubishicarbide.com/mmc/jp/product/slotdie.htm>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の樹脂フィルムや切手原紙等のシート状物の裏面にロールコータを用いて溶工液を溶工する方法では１〜５０μｍの膜しか得られなかったが、前記特許文献２、３および４に記載のダイコータノズル内面のスロット部に毛細管現象を利用して溶工液を吸い上げ、ノズル先端から吐出された溶工液を移動中のシート状物裏面に塗布し、乾燥して薄膜を形成させる溶工方法は、ナノメータ単位の薄膜を形成できる点優れる。しかし、ダイコータのノズルのスロット（リップ）幅が０．５〜５０μｍと極めて狭いので、ノズルの素材と加工条件を考慮してノズル先端のデザインに十分考慮している。例えば、特許文献２記載のノズルは、ノズル内壁を４５度傾斜断面に、特許文献４記載のノズルは、シート状物が進行して来るノズル壁側に対してシート状物が通過して行くノズル壁側の高さを低くして段差を設けている。更に、非特許文献５においては、リップ面粗度（Ｒｚ）を０．１μｍ以下の仕上げとするため、研削時の破損を怖れるゆえに、シート状物が進行して来る側のノズル横壁上部を平坦としている。  
【００１５】
これらダイコータのノズル形状は十分考慮されたものではあるが、如何に毛細管現象を利用した非接触型のダイコータであるとしても、蓋やシート状物が何かの拍子でノズル先端に当接する回数が増加するとノズル先端が破損してしまう欠点がある。このノズル先端が破損したノズルを新しいノズルに交換するには、ダイコータを分解し、再び組み立てる手間を要し、特に、巻取機に巻き上げられた樹脂フィルムや切手原紙等のシート状物の塗布機として用いるには、蓋の開閉は不要であって、連続して移動中のシート状物の裏面に溶工液が塗布されるため、ノズル交換の手間に煩わされるのを嫌ってダイコータ利用が印刷業界では懸念されていた。  
【００１６】
本発明は、特許文献２、特許文献３および非特許文献１に開示される固定型ダイコータや、特許文献４に開示されるダイコータにおいて、破損しにくいダイコータのノズル形状を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１の発明は、水平方向または水平方向に対し０．０５〜５度の上角度をもって進行す
るシート状物の裏面に、ダイコータの断面長尺形状のノズルスロット内に毛細管現象により溶工液を吸い上げ、前記ノズル上方スロット部より溶工液を吐出させて前記シート状物の裏面に非接触で塗工液を塗布するダイコータのノズルであって、該ノズル先端の形状は、スロット幅が０．５〜５０μｍであり、ノズルのスロット横壁の上部形状は、シート状物が進行して来る側が５Ｒ〜１５Ｒの円弧状断面を呈する横壁で、スロット部上方を通過したシート状物の進行方向側が水平方向に対し５〜３５度の傾斜を付した傾斜断面を有する横壁の形状を示し、前記円弧状断面を呈する横壁の端高さ（ｂ）と前記傾斜断面を有する横壁の傾斜開始部高さ（ｃ）間に０．０２〜０．０６ｍｍの段差を設けることを特徴とする、ダイコータのノズルを提供するものである。  
【００１８】
請求項２の発明は、前記ダイコータのダイ本体部材がステンレスまたはチタン合金製で、スロットを形成するノズル材料が超硬合金製であることを特徴とする、請求項１に記載のダイコータのノズルを提供するものである。
【発明の効果】
【００１９】
上方開口のスロット(リップ)を形成するノズル先端の形状を、シート状物が進行して来る側が５Ｒ〜１５Ｒの円弧状断面を呈する横壁で、上方スロット部を通過したシート状物の進行方向側が水平方向に対し５〜３５度の傾斜を付した傾斜断面を有する横壁の形状としたことにより、ノズルと蓋、またはシート状物との接触する機会および面積を減少させたので、ノズルの交換期間が長く改良される。また、ノズルリップ面研削時、砥石車の圧力負荷を受けるノズル材料面が公知のノズル壁厚よりも厚肉であるので、研削時の破損の機会も減少する。段差（ｂ−ｃ）を設けたことによりシート状物進行方向裏面側への塗布が容易である。  
【００２０】
ステンレスまたはチタン合金製ダイ本体部材内面に、超硬合金製ノズル部材２枚をノズル先端（リップ）が突出するように一体に貼り合せてダイコータを形成させたので、硬度（ＨＲＡ）が９０〜９２と高いノズルに蓋やシート状物が何かの拍子に当接してもノズルが破損する機会は小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。  図１は本発明のダイコータの一部を切り欠いた正面図、および、図２はノズル断面寸法図である。  
【００２２】
図１に示す紙ラベル裏面用ダイコータ３００において、３０１はダイ本体で、一対のステンレス製部材３０１ａ，３０１ｂを組み合わせ、中央に上下に通ずるスロット空間３０１ｃを有し、上部にノズル挿入空間３０１ｄを有する、３０２はノズルで、一対の超硬合金製ノズル形成部材３０２ａ，３０２ｃで構成され、前記ダイ本体のノズル挿入空間３０１ｄに下部を貼り合わされ、上下方向に開口した長尺状スロット空間３０２ｂを形成する。３０２ｂ幅はリップ幅ともスロット幅とも言われ、被塗工シート状物裏面に形成される膜厚に依存するが、本発明においては、スロット幅を０．５〜５０μｍとした。スロットの横幅は、被塗工シート状物の横幅に依存する。例えば、３００〜２，５００ｍｍである。  
【００２３】
ダイ本体３０１の下部側壁および底部には可撓性エラストマー製中空フロート３０３が設けられ、溶工液貯槽３０４内に上下浮遊状態に内挿されている。前記ダイ本体のスロット空間３０１ｃの上方は、ノズルの長尺状スロット空間３０２ｂに連通し、下方は、溶工液貯槽３０４内の溶工液３０５に連通している。溶工液３０５は、毛細管現象により前記スロット空間３０１ｃおよび長尺状スロット空間３０２ｂを経由してノズル上方開口のスロット（リップ）まで汲み上げられる構造となっている。可撓性エラストマー製中空フロート３０３の中空部には樹脂製管３０６が接続され、その先は真空ポンプ３０７に接続されている。  
【００２４】
可撓性エラストマー製中空フロート３０３の内部を真空ポンプで減圧するとダイ本体３０１は下降し、減圧を解放するとダイ本体３０１は上昇する。溶工液貯槽３０４の上覆部には図３に見受けられるようにノズル３０２先が突出可能なスリット３０４ａが設けられ、覆い蓋３０８が案内レール３０４ｂ上を滑走してスリット３０４ａを塞ぐ構造となっている。  
【００２５】
前記溶工液貯槽３０４は、固定台３１０上に設置される。この固定台３１０上には補給用溶工液貯槽タンク３１１も設置される。補給用溶工液貯槽タンク３１１内には、加熱ヒータ３１２、サーモスタット計３１３および攪拌器３１４が備え付けられ、塗工液３１６の温度を一定に保つことができる。  
【００２６】
補給用溶工液貯槽タンク３１１上部には攪拌器３１４を回転させる撹拌モータ３１５、溶工液３１６を吸い上げるポンプ３１７、モータ３１８が設置されている。ポンプ３１７で汲み上げられた溶工液は配管３１９を経由し、フィルタ３２０に送給され、さらに圧力補償付き流量制御弁３２１を通り、前記溶工液貯槽３０４内に供給される。  
【００２７】
シート状物Ｓの裏面に塗工される塗工液３０５の消費は、溶工中、溶工液貯槽３０４内の圧力が一定に保たれるようポンプ３１７が補給用溶工液貯槽タンク３１１内の塗工液３１６を汲み上げ、溶工液貯槽３０４内へ供給する。  
【００２８】
塗工液としては、シート状物Ｓの用途により異なり、ポリビニールアルコール水溶液糊、レジスト、帯電防止剤溶工液、防曇剤、接着剤、有機エレクトロルミネッセンス液などが挙げられる。シート状物Ｓとしては、紙、樹脂フィルム、ガラス板、金属薄板などが挙げられる。  
【００２９】
シート状物Ｓの裏面に塗工された塗工液薄膜は、エアーナイフ３２２より吹き出される熱風により乾燥され、０．５〜５０μｍの薄膜を形成する。  
【００３０】
図２に示すダイコータのノズル３０２は、切手原紙Ｓ裏面にポリビニールアルコール水溶液糊３０５を塗工するに用いたノズル形状を示すもので、ダイコータの断面長尺形状のノズルスロット３０２ｂ内に毛細管現象により溶工液を吸い上げ、前記ノズル上方リップ部より溶工液を吐出させてシート状物の裏面に非接触で塗工液３０５を塗布し、膜厚２μｍの糊膜を形成するのに用いるダイコータのノズル３０２である。  
【００３１】
該ノズル３０２先端の形状は、スロット（リップ）幅が０．２５μｍであり、ノズルのスロット横壁３０２ａの上部形状は、シート状物が進行して来る側が１０Ｒの円弧状断面を呈する横壁で、上方スロット部を通過したシート状物の進行方向側が水平方向に対し１５度の傾斜を付した傾斜（横壁のナイフエッヂ角は７５度）断面を有する横壁３０２ｃの形状を示し、前記円弧状断面を呈する横壁３０２ａの端高さ（ｂ）と前記傾斜断面を有する横壁３０２ｃの傾斜開始部高さ（ｃ）間に０．０４３ｍｍの段差を設けている。横壁３０２ａ，３０２ｃの厚みは３ｍｍである。  
【００３２】
該ノズル３０２下端の形状は、ノズル先端から約６ｍｍ下がったところで６０度のナイフエッジ角度を以って下方に拡がり（高さ１２ｍｍ）、その後は高さ２０ｍｍ垂下し、底部幅２０ｍｍを形成する。  
【００３３】
図２に示すように、ノズル形成部材３０２ａ，３０２ｃは超硬合金製で、ダイ本体３０１のノズル挿入空間３０１ｄ内にボルトを以って貼り合わされる。該ダイ本体３０１は、一対のステンレス製部材３０１ａ，３０１ｂを組み合わせ、中央に上下に通ずるスロット空間３０１ｃを有し、上部に前記ノズル挿入空間３０１ｄを有する。３０１ｅはマニホールド（キャビティ）であり、ここに貯められた塗工液３０５の存在により、モータ３１８や圧力補償付き流量制御弁３２１が故障してしばしの間塗工液３１６の供給が停止されても、ノズル３０２リップ３０２ｂより塗工液３０５を毛細間現象により吸い上げることを可能とする。よって、その間に故障機器３１８，３２１を修理すればよい。  
【００３４】
本発明の別態様のダイコータとして、ノズル形状は、本発明のノズル形状を採用し、固定型ダイのマニホールド３０１ｅに図１に示す圧力補償付き流量制御弁３２１を連結導管により直接接続し、補給用溶工液貯槽タンク３１１内の塗工液３１６をポンプ３１７で汲み上げ、フィルタ３２０、圧力補償付き流量制御弁３２１、前期連結導管を経由して溶工液３０６をマニホールド３０１ｅに供給する構造とすることは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
シート状物の裏面に非接触で溶工液を薄膜で溶工できるダイコータ用ノズルである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のダイコータの一部を切り欠いた正面図である。
【図２】ノズル断面寸法図である。
【図３】浮遊式ダイコータの斜視図である。（公知）
【図４】シート状物裏面に溶工液を薄膜で溶工する工程を示すフロシートである。（公知）
【図５】別の態様の固定型ダイコータの正面図である。（公知）
【符号の説明】
【００３７】
３００    ダイコータＳ        シート状物３０１    ダイ本体３０１ｅ  マニホールド３０２    ノズル３０２ｂ  スロット（リップ）３０５    溶工液
【図１】
2008207098.tif 000003
【図２】
2008207098.tif 000004
【図３】
2008207098.tif 000005
【図４】
2008207098.tif 000006
【図５】
2008207098.tif 000007