(57)【要約】【課題】面出し対象材の寸法にかかわらず、容易に面出しし得る方法を提供する。本発明は、特に被コーティング材の寸法にかかわらず、容易にコーティン被コーティング材を面出しし得、かつ誤差を小さくコーティングし得る方法を提供する。【解決手段】ほぼ平面状の可とう性材料を、その下面から複数の上面面出し支えで支えることによる上面面出し方法である。【選択図】      図２
2005000795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ平面状の可とう性材料を、その下面から複数の上面面出し支えで支えることによる上面面出し方法。
【請求項２】
上面面出しが、前記可とう性材料の上面形状と加工具の下面形状とを同一とする、請求項１記載の上面面出し方法。
【請求項３】
平面状材料の非接触性コーティング方法であって、
非接触性コーティング具の下面形状に合わせて、ほぼ平面状の可とう性材料を複数の上面面出し支えで支えることにより上面面出しして、前記ほぼ平面状の可とう性材料の上面を非接触性コーティング部材を用いてコーティングする、コーティング方法。
【請求項４】
非接触性コーティング具と、上面面出し支えとを含み、前記非接触性コーティング具の下面と、上面面出し支えの間に被コーティング材が配置される平面状材料の非接触性コーティング装置であって、
前記上面面出し支えが、複数個の支持具であり、
前記被コーティング材が、ほぼ平面状の可とう性材料であり、
前記被コーティング材を、前記非接触性コーティング具の下面形状と同一に上面面出しする、コーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ほぼ平面状の材料の上面面出し方法に関し、特にほぼ平面状の材料の上面を面出しして、その後コーティングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面出し方法では、まず基準面、通常は水平な面を設定し、装置を構成する全ての部材について、可能な限り基準面と平行な関係或いは垂直な関係となるよう調整することにより行っていた。つまり、従来の技術において、面出しとは、加工する対象の部材（以下、加工対象部材という）仮想の水平面、或いは仮想の垂直面となるよう調整することであった。
【０００３】
調整の際に重要な因子は、部材の自重である。部材を所定の位置に保持し、又は係合させる場合、保持点又は係合点の関係により基準面と平行或いは垂直に調整することは容易である。しかし、実際には、各構成要素である部材に働く自重に伴い、保持点と保持点、又は係合点と係合点の間にたわみができ、その結果、基準面に対し誤差が生じる。上記のたわみを防止するため、保持点を多くする、すなわち、複数の点で吊り下げる、又は平面で保持することが行われてきた。
【０００４】
基準面に対する調整段階において、他の重要な因子は、基準面との許容誤差である。これは、面出し方法が適用される技術分野によって異なる。例えば、コーティング分野においては、許容誤差はそのままコーティングされる膜の厚さの誤差につながるため、許容し得る範囲は狭い。
【０００５】
面出し方法の一例、例えばコーティング方法、特にスロット式コーター（特許文献１）を用いたコーティング方法における面出し方法では、コーティング加工装置の構成要素である、スロットヘッド、コーティングされる部材（以下、被コーティング材という）、被コーティング材保持用テーブル（以下、テーブルという）、更には加工装置の基部の全てにつき、可能な限り水平とすることにより面出ししていた。その際、基準面との誤差は、部材の強度及び保持／係合個所を適宜変更して制御していた。まず、テーブルの水平度を確保するために、基部にほぼたわみがなく、機械強度の高い部材を採用していた。同様に他の部材も、加工性を考慮しながら、ほぼたわみがなく、機械強度の高い部材を採用していた。また、保持／係合手段として、スロットヘッドのたわみは複数点で吊り下げて防止していた。さらに、被コーティング材は、その保持手段であるテーブルを水平面とし、更に被コーティング材がテーブルに密着するように、減圧吸引手段を備えたテーブルを用いることにより、面出ししていた。
【０００６】
加工対象材が巨大化すると、加工装置の構成要素がすべてスケールアップするため、自重による部材のたわみが今までよりもはるかに大きくなり、上記のように、たわみ、例えば基準面との誤差を部材の強度及び保持／係合個所を適宜変更して制御することは困難であることが見出された。従来法を適用すると、自重によるたわみを防止するため、保持／係合点を増加させ、部材の強度を高めるため、結果として加工装置が非常に重厚長大となり、加工装置を設置する床の強度及び床面積にも問題が出ると考えられる。
【０００７】
例えば、ガラス基板のコーティング装置においては、ガラス基板が現在の寸法４００×５００ｍｍから５倍以上の２０００×３０００ｍｍにスケールアップすることが予想されている。この場合、例えばスロット式コーターでは、ヘッドの自重によるたわみがヘッドの取り付け方法の改善のみによって、誤差１０μｍ以内は校正するのが困難と考えられる。またガラス基板を保持するテーブルは、保持／係合点を増加させ、部材の強度を高める必要があると予想される。加工装置の基部については、必要とされる強度を考慮すると、自重によるたわみの少ない部材を用いることはコストパフォーマンスの点から経済的ではないと考えられる。
【０００８】
つまり、加工具である加工装置の製作にあたり、組立後も加工精度と同等の精度を維持するために、個々の部品のサイズが大きくなるに従い剛性を上げるために、重量の増加を伴ってきており、将来の更なる加工対象材の巨大化についていけないことが予想される。
【０００９】
そのため、大きな加工対象材を加工する具との関係において大きな加工対象材を簡易かつ軽量に上面面出しし得る方法が求められることが考えられる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平０６−３３９６５５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、面出し対象材の寸法にかかわらず、容易に面出しし得る方法を提供する。本発明は、特に被コーティング材の寸法にかかわらず、容易にコーティン被コーティング材を面出しし得、かつ誤差を小さくコーティングし得る方法に関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ほぼ平面状の可とう性材料を、その下面から複数の上面面出し支えで支えることによる上面面出し方法に関する。
【００１３】
本発明は、平面状材料の非接触性コーティング方法であって、
非接触性コーティング具の下面形状に合わせて、ほぼ平面状の可とう性材料を複数の上面面出し支えで支えることにより上面面出しして、前記ほぼ平面状の可とう性材料の上面を非接触性コーティング部材を用いてコーティングする、コーティング方法に関する。
【００１４】
【発明の実施の態様】
本発明によれば、ほぼ平面状の可とう性材料としては、材料の上面と下面がほぼ平行である、ほぼ平面状の材料であり、かつ可とう性の材料であれば、特に限定されない。例えば、ガラス、紙、皮、金属、複合材料等が挙げられる。
【００１５】
本発明の面出し方法によれば、被面出し材の上面形状を、支持具で支えることにより制御している。この上面形状を、加工具の下面形状に合わせて制御し、このように制御することにより、基準面を設定する必要がなく、容易に短時間に上面面出しをすることができる。上面形状は、凹面、凸面、波うち状の面、傾斜を有する面も対象とすることができる。
【００１６】
本発明の上面面出し方法における、ほぼ可とう性の材料又は被コーティング材（加工対象材）の上面面出しは、まず上面面出しする上面形状を設定し、その上面形状となるように、鉛直な上面面出し支え（支持具）を配置し、かつ上面出し支え（支持具）の高さを制御することにより行う。
【００１７】
本発明によれば、支持具の配置は、特定支持点間隔におけるたわみ（以下、支持点間の微小たわみという）を、その加工対象材のヤング率、板厚を考慮して算出し、この支持点間の微小たわみを上面形状との誤差範囲内の１／２となるよう配置する。なお、支持具は必ず支持点間の微小たわみのピークに位置するように配置する。また、支持具は一定間隔で配置することが好ましい。このように支持具を配置することにより、加工対象材は、複数の支持具の先端部でなされる面で支持されている場合と同等に扱うことができ、設定した上面形状がなす面から一定の誤差内で支持することができる。そして、支持具の高さを制御して、設定した上面形状がなす面を形成させる。
【００１８】
本発明によれば、支持具は、所定の微小たわみ量の範囲内であれば、２点支持の最大間隔より狭い間隔で配置することができる。また複数点支持の変位を考慮して、所定の微小たわみ量の範囲内であれば、逆に２点支持の最大間隔より広い間隔で配置することができる。更に、上面面出しすべき上面形状に応じて、支持具の数は増減させ、その位置を移動させることにより、様々な上面形状を面出しすることができる。
【００１９】
本発明によれば、加工される材料の上面面出しすべき上面形状（以下、加工対象材の上面形状という）は、加工具の下面形状と同一とすることができる。このようにすることにより、加工具の下面形状が、水平な基準面に対し、たわみを有している場合においても、加工対象材の上面形状と加工具の下面形状が同一であるので、両者の距離を一定に保つことが容易であり、そのため加工精度を非常に高くすることができる。加工対象材の上面形状と加工具の下面形状を同一とするには、加工具と同一の形状／同材料の部材を型に、加工対象材の上面形状を調整することにより行うことができる。また、加工具の下面形状を、被接触式の変位センサー、例えばレーザーセンサーを、加工具に沿って移動させて、計測して、これに合わせて制御することもできる。
【００２０】
支持点間隔におけるたわみ（二点支持）の算出方法
ほぼ可とう性の材料又は被コーティング材がガラス板である場合を例として、たわみの計算方法を説明する（自重によるたわみ計算に幅は影響しないが、任意に１００ｍｍとした）。
ガラス板を二点支持する場合、前提条件を、次のとおりとする。
ガラスのヤング率（Ｅ）：７３００ｋｇｆ／ｍｍ２＝７１５４０Ｎ／ｍｍ２
ガラス寸法：厚さ２．８ｍｍ×長さ１４６０ｍｍ×幅１００ｍｍ
断面二次モーメント：１８２．９ｍｍ４
支持間隔：１１５０ｍｍ
【００２１】
Ａ．二点支持の場合のたわみ量の計算
等分布荷重による変位と、集中荷量による変位を重ね合わせることにより支持点から見た最大たわみ部の高さを求める。
【００２２】
Ｂ．片持ち梁に等分布荷重が作用する場合の断面二次モーメント
図１に二点支持のはりにおける微小たわみを示した。
（式中の記号はそれぞれ次の意味を有する。ｂ：幅；ｈ：厚み；Ｉ：断面２次モーメント；Ｅ：ヤング率；ｗ：等分布荷重；ｌ：はりの長さ；ｘ：変位測定値；ｖ：変位量）
ｂ＝            １００
ｈ＝            ２．８
Ｉ＝  １８２．９３３３  ｍｍ４
ヤング率        Ｅ＝        ７１５４０  Ｎ／ｍｍ２
等分布荷重      ｗ＝    ０．００６８６  Ｎ／ｍｍ
梁の長さ        ｌ＝            ７３０  ｍｍ
変位測定位置    ｘ＝            １５５  ｍｍ
【００２３】
【式１】
2005000795.tif 000003
【００２４】
Ｃ．片持ち梁に集中荷重が作用する場合
力の作用点    Ｉ′＝            ５７５  ｍｍ
集中荷重        Ｗ＝    −５．００７８  Ｎ      （上方向を−）
【００２５】
【式２】
2005000795.tif 000004
【００２６】
ＢとＣの結果を足すことにより変位が求められる。
変位合計＝    ｖ＋ｖ′＝    −１０．８９６５  ｍｍ
したがって、梁のセンターに対し支持部が１０．８９６５ｍｍ高い、言い換えると、ガラス板において支持間隔：１１５０ｍｍである場合、最大たわみは１０．８９６５ｍｍ（実測値：約１０ｍｍ）である。
【００２７】
板厚が異なる場合の計算方法を次に説明する。
板厚が異なる場合のたわみ量を試算すると、２．８ｍｍ厚のソーダガラスでは板厚がプラスマイナス１０％の場合、それぞれ、−１７．５％と＋２３．４％になり、薄い方がたわみは大きい。
他の例として、２．８ｍｍの板厚のガラスを２２０ｍｍで支持した場合、約１μｍとなり、平面度の低下は２μｍ前後である。なお、板厚は事前に測定されたデータを使用している。
【００２８】
板厚のばらつきがある場合の計算方法を次に説明する。
通常のガラスの公差は、＋−１０％である。また、面内で急激な変化はないと考えられるので、板厚が異なる場合と同様に平面度の低下に対する影響は２μｍ前後である。なお、板厚は事前に測定されたデータを使用している。
【００２９】
上記のように、ガラス板の場合、板厚の薄い方がたわみが大きいため、支持間隔はより狭くすることが好ましい。
【００３０】
上面面出し方法
上面形状、或いは制御すべき面のたわみを決定する。面のたわみは鉛直な支持具の高さを制御することにより、制御することができる。また、上面形状の誤差範囲を決定する。支持具間の距離を制御することにより誤差範囲を制御することことができる。
図４に示すように、決定された誤差範囲に合わせ、上記の梁の計算原理に基づき算出された支持点間の微小たわみ量の１／２以下が、誤差範囲に入るよう、支持点間隔ｄｓを算出し、それに基づき、その支持点に上面支え（ピン）を配置する。ほぼ可とう性の平面状の材料を上面支えに載せると、上記の微小たわみに加えて、支持点間に変位が起こるが、変位量は微少であるため、直行する方向での微小たわみ量の最大値を合計したものが、複数の支持点でなされる面の微小たわみ量最大値と仮定した仮想面を設定する。この仮想面について、加工具の下面形状たわみの形状に合わせて、個々の支持点の高さを設定し、これをほぼ可とう性の平面状の材料の上面形状とすることにより面出しすることができる。
【００３１】
本発明の上面出し方法におけるたわみ計算によれば、異なる種類のガラスの面出しにおける支持点間隔において次の知見が得られる。
【００３２】
【表１】
2005000795.tif 000005
【００３３】
上記の表から明らかなように、本発明によれば、誤差範囲が±１０μｍとした面出しをするには、ソーダガラス１では支持間隔２８０ｍｍが好ましく、ソーダガラス２では支持間隔２４０ｍｍが好ましく、ＬＣＤ用ガラスでは支持間隔１４０ｍｍが好ましい。
【００３４】
本発明によれば、上面面出しの確認は、被接触式の変位センサー、例えばレーザーセンサー等を、加工具に沿って移動させて、計測し、確認することができる。
【００３５】
本発明のコーティング方法又はコーティング装置によれば、上記と同様にして、コーターアームのたわみ曲線と、被コーティング面のたわみ曲線とが一致するよう、支持具の高さ、位置を制御する。このようにコーティング部材と被コーティング部材のたわみを対応させることより、コーティング誤差を制御する。たわみ範囲はコーティング装置の場合、許容されるコーティング誤差に応じて決定され、許容誤差の半分以下の数値であることが好ましい。例えば、ヘッドたわみの形状と同一のたわみ形状とすることが好ましく、平面上の場合での許容コーティング誤差±２０μｍの場合、微小たわみ８μｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
本発明のコーティング方法及びコーティング装置によれば、コーティング部材（例えばヘッド）たわみに対応し得る範囲は少なくとも±２０μｍ、又はそれ以上である。これは、従来のヘッドの誤差（つまり全体のたわみ許容量）は１０μｍであったことを考慮すると、約２倍の対応範囲を有する。なお、通常ヘッドとガラス板の間隔は、５０〜１００μｍである。
【００３７】
以下、添付図面に示す本発明の実施態様の一例に基づき、本発明の上面面出し方法を、コーティング方法を用いるコーティング装置の形態において詳細に説明する。
【００３８】
図２は、本発明のコーティング装置の一例の概略図である。
基部１０の中央上面に格子上に一定間隔で配置された上面面出し支え（支持具）３０を備え、その周囲にヘッド４０が移動するための基準レール２０を備えたコーティング装置である。ヘッド４０は、吊り下げビーム５０により吊り下げられている。吊り下げビーム５０と基準レール２０は係合し、ヘッド４０は、それを保持する吊り下げビーム５０と共に基準レール２０に沿って移動する。被面出し材（加工対象材）６０は、搬送手段７０（図示していない）により搬送され、上面面出し支え３０上に配置される（図３、図４参照）。被面出し材６０と、ヘッド４０の間隔は、上面面出し支え３０と吊り下げビーム５０により制御される。所定の間隔であることを測定手段７１（図示していない）により確認し、その後、ヘッド４０を移動させ、同時にヘッドからコーティング流体を供給して、コーティング流体をコーティングされるべき被面出し材にコーティングする。その後、搬送手段７０により搬出される。
【００３９】
被面出し材６０と、ヘッド４０の間隔は、上面面出し支え３０と吊り下げビーム５０により制御される。ガラス基板に膜厚１〜２μｍをコーティングする場合、４０〜１００μｍを通常使用する。但し、この間隔は塗布する液、膜厚、粘度により変更することができる。また、膜厚が厚くなると、間隔も大きくする。
【００４０】
上面面出し支え３０は、被面出し材６０を支える支持部３１と、支持部３１を保持し、高さ調整を可能とする基部３２とから構成される。また、被面出し材６０の上面形状とヘッド４０の下面形状を同一とすることが好ましい。被面出し材６０の上面形状とヘッド４０の下面形状を同一とするには、ヘッド４０と同一の形状の部材で作成した型８０を用いて、型８０と被面出し材６０の上面形状が同一となるよう、上面面出し支え各々の高さを上面面出し支え３０の基部３２によって調整することができる。
【００４１】
本発明によれば、支持具、又は上面面出し支え３０（以下、支持具と略す）は、格子状、蜂の巣状等の所望の位置に配置することができる。支持具は、上下可動式、及び／又は位置可変式ピンであることができ、所定の上面形状をなす支持具の高さ及び位置を設定しその制御を自動化することもできる。支持具の高さは、ねじ、空気系、油圧系等の高さ調整手段を用いて調整することができる。装置が簡易であり、かつ高さ調整が簡便でありことから、ねじ式の調整手段が好ましい。ねじ式の調整手段としては、例えば締結による位置決め手段（止め輪、クランプ、例えばネジによるフレームへの締結、コッタ等）が挙げられる。支持具の位置は、予め設けられた位置決め溝等に沿って移動させることもできる。
【００４２】
支持具の突端部の形状は、どのような形状であってもよいが、支持する被面出し材の表面への影響、面出し調整の手順を考慮すると、球状であることが好ましい。支持具の突端部の材料は、特に限定されないが、被面出し材を支持するのに必要な柔軟性と機械強度を備えた材料が好ましく、耐薬品性を更に備えた材料がより好ましい。特に、機械的性質、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性に優れ、摩擦係数が小さいことが好ましく、例えばエンジニアリングプラスチックが好ましい。例えば、四フッ化エチレンのようなフッ素樹脂、ポリホルムアルデヒド、トリオキサンとエチレンオキシドとの共重合体のようなポリアセタール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートが挙げられる。また、支持具は、その突端部と基部の材料が同じであっても、異なっていてもよい。
【００４３】
本発明の実施態様の一例によれば、上面面出しする場合、支持具は、例えば、支持具間距離ｄｓ約１００〜３００ｍｍで支えることができ、そのたわみ数μｍ〜数１０μｍである（図５参照）。支持具は、支持部３１が突端部３１ａを有し、その突端部３１ａは球状であることが好ましい（図６参照）。支持部３１は基部３２により伸展可能に保持されて、支持具の高さｈｓを制御される。支持部の長さｈｓ２は、２０〜５０ｍｍが好ましい。支持部の幅ｗｓ１は、５〜１５ｍｍが好ましい。支持部の突端部は、曲率半径ρｓ３〜１０ｍｍが好ましく、突端部の長さｈｓ１は１０〜２０ｍｍが好ましい。基部は、例えば、基部の長さｈｓ３×  基部の幅ｗｓ２：５０〜１２０×３０〜５０ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
本発明の面出し方法を用いるコーティング方法によれば、非接触性のコーティング方法が好ましく、例えばスロット式コーターを用いることが好ましい。
【００４５】
本発明によれば、本発明の面出し方法に、所望により面出しに関連する手段、例えば搬送手段、たわみ測定手段、ギャップ測定手段等を組み合わせることができる。例えば、被面出し材の搬送は、搬送アーム又は上下可動式ベルトコンベア等で搬送することができる。たわみ測定手段は、レーザー変位計のスキャンが挙げられる。ギャップ測定手段も同様にレーザー変位計のスキャン等が挙げられる。
【００４６】
本発明のコーティング方法を用いて、コーティングしたガラス基板を、ＬＣＤ、ＰＤＰ等のフラットパネルディスプレイ及びフラットガラスへの機能性膜のコーティングに用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の面出し方法によれば、簡便に所望の形状の上面面出しができる。
本発明のコーティング方法及びコーティング装置によれば、定盤を用いないため、コストの軽減及び装置の軽量化が可能であり、また従来のスロット式コーターにおける定盤への基板の真空吸着工程（或いはエアーイン）が不要なので、静電気の発生がなく、コーター保持アームのたわみに対応可能であり、更にローディング／アンローディングの容易化であるためタクトタイムが減少し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】二点支持のはりにおける微小たわみである。
【図２】本発明のコーター概略斜視図である。
【図３】本発明のコーターにおけるヘッドと支持具を備えたテーブルの上面図である。
【図４】本発明のコーターにおけるヘッドと、被面出し材を載せた支持具を備えたテーブルの横面図である。
【図５】本発明の面出し調整の流れ概略図である。
【図６】本発明の支持具概略図である。
【符号の説明】
１０  基部
２０  基準レール
３０  上面面出し支え、支持具
３１  支持具の支持部
３１ａ  支持具支持部の突端部
３１ｂ  支持具支持部
３２  支持具の基部
４０  ヘッド
５０  吊り下げビーム
６０  被面出し材、加工対象材
７０  搬送手段
８０  型
【図１】
2005000795.tif 000006
【図２】
2005000795.tif 000007
【図３】
2005000795.tif 000008
【図４】
2005000795.tif 000009
【図５】
2005000795.tif 000010
【図６】
2005000795.tif 000011