(57)【要約】  シート状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布装置における塗布ヘッドに傷がつき難くする。塗布ヘッドの先端部分に効果的に超硬合金からなる部材を配置し、かつ、塗料が浸透するような隙間を生じさせないようにこれら部材を組み込んだ塗布ヘッドを提供する。塗布ヘッドは、その先端部分に所定の厚みの超硬合金をコーティングしたことを特徴とすることができる。この超硬合金は、炭化タングステン（ＷＣ）を含むサーメットであってよい。更に、このコーティングは溶射により行うことができる。
2007049349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドであって、
該シート状部材への塗布方向に対してほぼ直角な方向に延びるスロットを有するスロット式塗布ノズルと、該塗布ノズルを保持する塗布ヘッド本体とを含み、
該塗布ノズルは、該スロットを規定する所定の幅で対抗する２つのノズル先端部材を有し、
該ノズル先端部材の少なくとも前記シート状部材または板状部材に面する部分に溶射による超硬合金コーティング層を備えることを特徴とする塗布ヘッド。
【請求項２】
前記塗布ノズルの基材は、ステンレス金属からなり、その上に前記超硬合金コーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の塗布ヘッド。
【請求項３】
シート状部材または板状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨し所定の形状にすることを特徴とする超硬加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状部材または板状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布工具および塗布装置に関し、特に、スロット状の塗布ノズルを備えた塗布工具および塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から被塗付物体の表面に感熱性膜、導電性膜、低反射導電膜、紫外線防止膜、電磁波防止膜、保護膜または磁性膜に代表される各種の被膜を被覆することが行われている。例えば、シート状部材の表面に塗布液を薄く均一に塗布して、塗膜層を形成するような塗布作業を行う塗布装置に装着される塗布工具として、塗布液を通過させるスロットを有する塗布工具が用いられている。このような塗布工具として、塗布ヘッド（工具本体）を備えた塗布工具がある。図６に例示する。【０００３】
塗布装置９１１は、塗布ヘッド９１０を有し、塗布ヘッド９１０は、バックエッジと称される第１の部材９１１とドクターエッジと称される第２の部材９１２とが互いに取付けられて構成されている。塗布装置は、可撓性帯状支持体９１４を図中矢印（ロ）の方向に走行させる図示されぬ送り手段を備えており、第１の部材９１１と第２の部材９１２は、可撓性帯状支持体９１４が走行する方向（ロ）に沿って順番に並べられて配置されている。すなわち、第１の部材９１１は、可撓性帯状支持体９１４が走行する方向（ロ）の上流側に、第２の部材９１２は、下流側にそれぞれ配置されている。そして、これら第１，第２の部材９１１，９１２間に、塗布液が第１の部材９１１と第２の部材９１２の先端に向かって流通するスロット９１３が形成され、このスロット９１３の先端に、第１，第２の部材９１１，９１２の先端で開口する流出口９１３ａが形成されている。【０００４】
スロット状のノズルを持つ塗布ヘッド９１１は被塗布部材９１４との接触、塗料による腐食や含まれ得る顔料等の粒子との摩擦により塗布刃先である先端部分に傷が入ることがある。このような傷は、その大きさが所定の値以上になると、塗料が傷に入り込み、均一な塗膜形成を困難なものとする。そのため、傷がある程度大きくなった時に、刃先部分を研磨してヘッド先端部分の再生を行う必要がある。従って、塗布装置の定期点検、保守、ヘッド再生中の塗布装置の休止又は予備のヘッドの準備、更に、再生後のヘッドの精密な取り付け等、塗布行程の生産性を著しく低下させるものである。【０００５】
図７にヘッド９４２に生じる傷の例９５０、９５２を模式的に示す。被塗装部材との接触などにより、走行方向から徐々に狭く三角形状になる傷９５２にあり、中には、反対側まで貫通し深い谷間９５４を生じるものもある。典型的な傷幅は、大きいもので約０．１から０．３ｍｍになるものもあり、このような傷は、塗料が浸み込み、安定した塗膜形成の障害となる。【０００６】
このため、塗布ヘッドの先端部分に傷が入りにくくすることが望まれており、具体的には、塗布ヘッドの材料を超硬合金にすることが提案された（例えば、特許文献１）。【０００７】
しかしながら、塗布ヘッド全体を超硬合金にすることは、コストがかかり、また、機械加工性が低いので、現実的ではない。そのため、塗布ヘッドの先端部分のみを超硬合金にすることが提案された（例えば、特許文献２、特許文献３）が、先端部分のスロットの幅を均一にするように組み付けることは、容易ではない。特に、組み付け初期には、組み付けが精密に行われていたとしても、塗布作業を繰り返すうちに、その部材間の熱膨張の差から生じる応力等により、経時変化をし易くなる。更に、組み付けにおいては、部材間に微少の隙間が生じ易く、塗料がこの隙間に浸透し、塗布条件を変えるおそれもある。
【特許文献１】特開２０００−３０１０４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４６０７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６１６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はでは、以上のようなことを考慮して、効果的にヘッドの先端部分のみの硬度を上げた塗布ヘッドを提供する。これにより、先端部分の摩耗を抑制し、塗膜を安定的に形成させることができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における、塗布ヘッドは、先端部分に効果的に超硬合金からなる部材を配置し、かつ、塗料が浸透するような隙間を生じさせないようにこれら部材を組み込むものとする。即ち、その先端部分に所定の厚みの超硬合金をコーティングしたことを特徴とすることができる。この超硬合金は、炭化タングステン（ＷＣ）を含むサーメットであってよい。更に、このコーティングは溶射により行うことができる。従って、溶射される溶射材料は、炭化タングステン（ＷＣ）を含むサーメットであってよい。【００１０】
より具体的には、以下のようなものを提供する。【００１１】
（１）シート状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドであって、該シート状部材への塗布方向に対してほぼ直角な方向に延びるスロットを有するスロット式塗布ノズルと、該塗布ノズルを保持する塗布ヘッド本体とを含み、該塗布ノズルは、該スロットを規定する所定の幅で対抗する２つのノズル先端部材を有し、該ノズル先端部材の少なくとも前記シート状部材または板状部材に面する部分に溶射による超硬合金コーティング層を備えることを特徴とする塗布ヘッド。【００１２】
（２）前記塗布ノズルの基材は、ステンレス金属からなり、その上に前記超硬合金コーティング層が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の塗布ヘッド。【００１３】
（３）シート状部材または板状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨し所定の形状にすることを特徴とする超硬加工方法。【００１４】
（４）板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルで、ノズル先端部分に超硬合金を溶射して形成したことを特徴とする塗布ヘッド。【００１５】
（５）前記塗布ヘッドは本体部分をステンレス、先端部分を超硬合金で形成されていることを特徴とする上記（４）に記載の塗布ヘッド。【００１６】
（６）板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨にて形状を整える超硬加工方法。【００１７】
ここで、溶射は緻密な溶射膜を形成できる爆発溶射、高温燃焼ガスによる溶射、プラズマ溶射等を含んでよい。また、必要に応じて封孔処理を施すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】先端に超硬合金を溶射した塗布ヘッドを被塗布部材と共に示す。
【図１Ｂ】先端に超硬合金を溶射した塗布ヘッドの断面を含み、被塗布部材と共に示す斜視図である。
【図２Ａ】塗布ヘッド先端部の溶射前の状態を示す概略断面図である。
【図２Ｂ】塗布ヘッド先端部の溶射後の状態を示す概略断面図である。
【図２Ｃ】塗布ヘッド先端部の研磨後の状態を示す概略断面図である。
【図３】塗布ヘッドの詳細構造を示す分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施例において用いたジェットコートのガン部分の概略を模式的に示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例において用いたジェットコートに用いるガンの概略を模式的に示す側面図である。
【図５Ａ】本発明に好適に用いられる溶射皮膜の一般特性をリストにしたデータシートを示す図である。
【図５Ｂ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１０７１３）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｃ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−０３０８４）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｄ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１３０５）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｅ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１０７１８）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｆ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１３０１）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｇ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−３０９２Ｎ）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｈ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１２００６）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｉ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１１８１１）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｊ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−２０１４２ＮＢ）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図６】従来の塗布ヘッドを示す斜視図である。
【図７】塗布ヘッドにできる傷を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
２０                           塗布ヘッド
２１、２２                     分割ヘッド
２１ａ、２２ａ      先端部
２３                シム
２６                空洞部
２７                スロット
４２                溶射コーティング
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、超硬合金を溶射した先端部材を含む塗布ヘッドの断面図を、模式的に示した被塗布部材と共に示す。図２ＡからＣは、塗布ヘッドの先端部材に超硬合金加工がされるようすを段階的に示す。図３は、塗布ヘッドの詳細構造を示す分解斜視図である。【００２１】
図１Ａから３を参照しつつ、液晶基板４に塗布を行う塗布ヘッドを好適な例として挙げ、以下に説明する。図１Ａ及びＢにおいて、下部に左右に延びるシート状の液晶基板４が配置され、その上に塗布ヘッド２０が配置されている。液晶基板もしくは塗布ヘッド２０は、図中右から左（又は左から右）へと相対移動され、塗膜が左から右（又は右から左）が形成されていく。図１Ａでは、説明のため塗布ヘッド２０の先端から液晶基板４の上面まで大きく離れて描かれているが、実際にはより短い距離Ｄ（例えば、５０〜１５０μｍ）隔てて、液晶基板４に塗布される（図１Ｂ）。そのため、液晶基板４の上面と塗布ヘッド２０の先端部との直接又は間接的な接触が生じることもあり得、塗布ヘッド２０の先端部の摩耗や傷が生じ得るのである。【００２２】
塗布ヘッド２０は、所定の間隔を隔てて、対抗し合う分割ヘッド２１及び２２からなる。この２つの分割ヘッド２１、２２は、それぞれ細長い直方体形状の金属（ステンレス）製ブロックからなる。分割ブロック２１、２２間の所定の間隔は、シム２３を挟むことによって規定することができる。分割ブロック２１、２２は、ほぼ平行に対抗する面を有し、これらの面はほぼ垂直に下方に延び、また、ほぼ水平にそれぞれの分割ブロック２１、２２の幅方向に延びる。塗布ヘッド２０は、それぞれ下方に鋭角状に突出する刃先部を上記対抗するそれぞれの面を維持するように備える。即ち、塗布ヘッド２０は、刃先の先端エッジが上述の対抗する面の下方の先端エッジとなるように、分割ブロック２１、２２の肉厚が徐々に薄くなっている。【００２３】
この塗布ヘッド２０の下端ノズル部となる、分割ブロック２１、２２のそれぞれの先端部２１ａ、２２ａは、液晶基板４の幅（塗布ヘッドの走行方向と直交する方向における液晶基板４の長さ）を越える長さを有するようにほぼ水平に形成され、ノズル部となる。先端部２１ａ及び２２ａは、上述のように所定の間隔で対抗している。これらの先端部２１ａ及び２２ａで規定される所定の間隔からなるスロット２７から、塗料を単位時間当たり所定量（例えば、一般の液晶基板では、約２ｃｃ／ｓｅｃ）流出させることにより、均一な塗膜を形成する。【００２４】
スロット２７の所定の間隔は、分割ブロック２１、２２によって挟まれるシム２３によって規定することができる。シム２３は、図３に図示されるように、平面視においてカタカナのコの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字の凹部の辺部２３ａ、２３ｂは、２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられたとき、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間に所定の間隔の隙間を維持する。この隙間によりスロット２７が形成される。シム２３の厚さは、このスロット２７の隙間の大きさを決定する。即ち、分割ヘッド２１及び２２がそれぞれのボルト孔５１、５２及びシム２３のボルト孔５３を通る締結部材としてのボルト６０及びナット６１によって締結されたとき、シム２３の厚みが実質的にスロット２７の隙間の間隔となる。【００２５】
一方の分割ヘッド２１の上部には、その幅方向（塗布ヘッド２０の幅方向）のほぼ中央に、塗布液（又は塗料）をなす液体等を注入するための液体注入口２４が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口３４がそれぞれ形成さている。これらの液体注入口２４及び空気抜き口３４は、それぞれ、通孔２５により、分割ヘッド２１の中間部又は内部に設けられた空洞部２６に連通している。空洞部２６は、分割ヘッド２１の幅方向に延び、液体注入口２４から注入された液体等は、ほぼ中央部から両端部へと幅方向に流れる。このとき、空洞部内に残っている空気は、通孔２５を通って、空気抜き口３４から排出される。このようにして、空洞部２６は、このように注入された液体等をその空洞部内に保持することができる。【００２６】
空洞部２６は、スロット２７に連通しており、空洞部２６内の液体は、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット２７の下方の先端開口部２８から吐出される。このスロット２７の先端開口部２８は、塗布ヘッド２０の下端ノズル部のノズル口を形成する。【００２７】
上記分割ヘッド２１、２２のそれぞれの対抗する面の先端部２１ａ、２２ａは、溶射によるコーティング４２がそれぞれ施されており、面粗度が細かく、また、幅方向の歪みも少ないようにされている。例えば、先端部２１ａ、２２ａに付けられた溶射皮膜４２ａ、４２ｂの表面の粗さは、ＪＩＳによる測定で、Ｒａで例えば０．１〜０．２μｍ、より好ましくは、０．０２５〜０．０５μｍである。スロット２７の間隔は、シムの厚みが±０．１μ，ヘッドの合わせ面が２μｍ以内となり、最大でも２．１μｍ以下になる。従って、この範囲から、面粗度や間隔が外れると、均一な塗膜形成が困難になり好ましくない。傷が入ると、吐出塗料の幅方向にムラができやすくなり、塗膜にスジが入り易くなる。従って、均一な塗膜形成が困難になるのである。このような傷は、塗料を塗る工程において、被塗装対象物である液晶基板４の表面凹凸や、表面上のコンタミ等異物、更には、塗料中の固形物等との接触やしゅう動によって起こり得る。本実施例では、ステンレス製の塗布ヘッド刃先部分に更に超硬合金を溶射によりコーティングしており、硬度が高く、このような傷が生じ難い。【００２８】
図２ＡからＣに分割ヘッド２１への溶射手順を説明する。まず、塗布ヘッドの分割ブロックの機材形状を機械加工等により形成する。このとき、塗布ヘッド刃先へ溶射する部分を予め窪み４４、４６を設け肉薄に形成することがより好ましい（図２Ａ）。先端部の外側４２Ｃ又は内側４２ｂに段差が付き難くなるからである。【００２９】
前記窪み４４、４６等の部分に超硬合金を溶射すると、図２Ｂのように刃先部分がやや丸みを帯びた形状４８となり得る。やや厚めに溶射するのは、薄いと後の研磨工程では除去できない傷ができるおそれがあるからである。このときオプションとして封孔処理をすることができる。開いた孔が傷の起点となることもあり、また、不必要な塗料の浸透を防ぐために一般的に有効と考えられる。【００３０】
次に、先端部分を研磨し、求められる形状に仕上げる（図２Ｃ）。更に封孔処理を行い再度表面の精密研磨をすることも可能であるが、必須の要件ではない。最終的に得られる溶射皮膜の厚みは約０．４ｍｍであった。この厚みは、０．２ｍｍ以上が好ましく、更に好ましくは０．３ｍｍ以上である。また、この厚みは、１ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．８ｍｍ以下である。厚みが薄すぎると耐摩耗性が十分でなく、厚すぎると皮膜の剥離の恐れがあり、また、溶射で付ける最適な膜厚を大きく超えることになるからである。分割ヘッド２２も同様の手順で製作し、これらをシム２３を介してボルト等で締結して塗布ヘッドを形成する。【００３１】
このように製作することで、異なる材質の接合部分に塗布液が入り込むということもなく、傷の入りにくい塗布ヘッドが出来上がる。【００３２】
図４Ａは、本発明の実施例において、好適に用いられることができるＨＶＯＦ（Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙ−Ｆｕｅｌ）溶射法に用いられるガン部分１００を断面において示している。ラーバルノズル（Ｌａｖａｌ  Ｎｏｚｚｌｅ）から、右の基板１１２に向かって音速の５倍にもなる高速の溶射材料を含むガスが噴射され、コーティング皮膜１１４を形成する。この高速のガスの中に菱形のもの１１０がいくつか並んでいるが、ショックダイヤモンド（Ｓｈｏｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄｓ）１１０と呼ばれるものである。このような高速のガスは、矢印１０６に示されるように酸素及び燃焼ガス（例えばプロピレン）がガン部分１００に送られて、高圧の酸素及びプロピレンの燃焼ガスが超高速炎を発生することにより得られる。中央の矢印１０４が示すように溶射材料（粉末）が供給され、フレーム中央で加熱、溶解加速させられる。燃焼温度は、例えば、２７００℃になることもあり、そのフレーム速度は１５００ｍ／ｓｅｃに達する。矢印１０８に示すように圧縮空気が送られて、この高温からノズル１０２等を守る働きをする。上述するように、音速を超えるので、ショックダイヤモンド１１０が見られ、その運動エネルギーによって、基材に扁平な溶射皮膜を形成することができる。従って、超緻密性を持ち細かい溶射肌となり、高密度強度であるので高い結合力が得られ、低残留応力となるので基材の相変化が少ないという特徴がある。【００３３】
このような溶射システムには、ＪＥＴ  ＫＯＴＥ  （ジエットコート）溶射システムが含まれる。このジェットコートは、１９８０年代の初め  Ｂｒｏｗｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．（米）において、  Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏ．  （米）の  ｄ−ｇｕｎに対抗して開発された新しい高エネルギーガス溶射法である。特に、マッハ５前後の極超音速ジェット燃焼ガス流により、極めてシャーブで高密度の粉末溶射が可能である。更に、炭化物系サーメットおよび超合金材料の溶射に特に適しており、この分野の材料については従来のプラズマ溶射法に比べ、さらに優れた高密度、高密着力の皮膜を形成させることが可能である。【００３４】
図４Ｂにそのジェットコートのガンの概略を側面視で示す。ガン本体１０３から右に延びる砲身１０１の先端から、高速の燃焼ガス流１１１に粉末の溶射材料が運ばれ、基板１１２に皮膜１１４が形成される。この高速の燃焼ガス流は、燃焼ガス供給口及び酸素供給口から供給される燃焼ガス及び酸素が燃焼室１０５で燃焼されて生じることになる。このように、その高速ガス流による高密度、高密着力が特徴であるため、基板１１２の表面とガス流の角度が重要であり、なるべく直角であることが望ましい。従って、本実施例のように、３つの直交する面に溶射皮膜を作るには、それぞれの面に適した方向から上述のガンによる溶射が行われるのが望ましい。具体的には、ワーク若しくはガンをそれぞれ適した位置に固定し、必要に応じていずれかを基板表面に平行な方向にスライドすることが好ましい。【００３５】
図５Ａは、本発明において好適に用いられる溶射用の材料をまとめたデータシートを示す。これらの材料以外に好適に用いられるものがある。大きく分けると、炭化物サーメットと金属・合金の２つに分類される。炭化物サーメットは、使用限界温度が比較的低いものの、硬度が比較的高く、本発明の実施例に用いるのにより好適であることがわかる。すなわち、図７に示すように、摩耗が引っかき傷のような、いわゆるアブレッシブ摩耗であるので、硬度の高さが大きく貢献すると考えられる。更に、気孔率が０．５％以下と比較的低く、塗料の浸み込みが生じ難い。また、塗料が腐食性のものであれば、耐蝕性に優れるものを用いることが好ましい。【００３６】
それぞれの成分のより詳しい特性をまとめたデータシートを図５Ｂから５Ｊに示す。これらのうちから、又は、これら以外のもので好ましい材料から、或いは、それらの組合せを用いて、上述のような溶射を行い、ヘッドの先端の超硬加工を行えば、摩耗を大きく減少させることが可能であり、塗膜の均一生成に絶大なる効果を奏する。
【図１Ａ】
2007049349.tif 000003
【図１Ｂ】
2007049349.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
2007049349.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
2007049349.tif 000016
【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
2007049349.tif 000018
【図５Ｉ】
2007049349.tif 000019
【図５Ｊ】
2007049349.tif 000020
【図６】
2007049349.tif 000021
【図７】
2007049349.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月21日(2008.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状部材または板状部材などの被塗布部材の表面に塗布液を塗布する塗布工具および塗布装置に関し、特に、スロット状の塗布ノズルを備えた塗布工具および塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から被塗布物体の表面に感熱性膜、導電性膜、低反射導電膜、紫外線防止膜、電磁波防止膜、保護膜または磁性膜に代表される各種の被膜を被覆することが行われている。例えば、シート状部材の表面に塗布液を薄く均一に塗布して、塗膜層を形成するような塗布作業を行う塗布装置に装着される塗布工具として、塗布液を通過させるスロットを有する塗布工具が用いられている。このような塗布工具として、塗布ヘッド（工具本体）を備えた塗布工具がある。図６に例示する。
【０００３】
塗布装置は、塗布ヘッド９１０を有し、塗布ヘッド９１０は、バックエッジと称される第１の部材９１１とドクターエッジと称される第２の部材９１２とが互いに取付けられて構成されている。塗布装置は、可撓性帯状支持体９１４を図中矢印（ロ）の方向に走行させる図示されぬ送り手段を備えており、第１の部材９１１と第２の部材９１２は、可撓性帯状支持体９１４が走行する方向（ロ）に沿って順番に並べられて配置されている。すなわち、第１の部材９１１は、可撓性帯状支持体９１４が走行する方向（ロ）の上流側に、第２の部材９１２は、下流側にそれぞれ配置されている。そして、これら第１、第２の部材９１１、９１２間に、塗布液が第１の部材９１１と第２の部材９１２の先端に向かって流通するスロット９１３が形成され、このスロット９１３の先端に、第１、第２の部材９１１、９１２の先端で開口する流出口９１３ａが形成されている。
【０００４】
スロット状のノズルを持つ塗布ヘッド９１０は被塗布部材９１４との接触、塗料による腐食や含まれ得る顔料等の粒子との摩擦により塗布刃先である先端部分に傷が入ることがある。このような傷は、その大きさが所定の値以上になると、塗料が傷に入り込み、均一な塗膜形成を困難なものとする。そのため、傷がある程度大きくなった時に、刃先部分を研磨してヘッド先端部分の再生を行う必要がある。従って、塗布装置の定期点検、保守、ヘッド再生中の塗布装置の休止又は予備のヘッドの準備、更に、再生後のヘッドの精密な取り付け等、塗布工程の生産性を著しく低下させるものである。
【０００５】
図７にヘッド９４２に生じる傷の例９５０、９５２を模式的に示す。被塗装部材との接触などにより、走行方向から徐々に狭く三角形状になる傷９５２があり、中には、反対側まで貫通し深い谷間９５４を生じるものもある。典型的な傷幅は、大きいもので約０．１から０．３ｍｍになるものもあり、このような傷は、塗料が浸み込み、安定した塗膜形成の障害となる。
【０００６】
このため、塗布ヘッドの先端部分に傷が入りにくくすることが望まれており、具体的には、塗布ヘッドの材料を超硬合金にすることが提案された（例えば、特許文献１）。
【０００７】
しかしながら、塗布ヘッド全体を超硬合金にすることは、コストがかかり、また、機械加工性が低いので、現実的ではない。そのため、塗布ヘッドの先端部分のみを超硬合金にすることが提案された（例えば、特許文献２、特許文献３）が、先端部分のスロットの幅を均一にするように組み付けることは、容易ではない。特に、組み付け初期には、組み付けが精密に行われていたとしても、塗布作業を繰り返すうちに、その部材間の熱膨張の差から生じる応力等により、経時変化をし易くなる。更に、組み付けにおいては、部材間に微少の隙間が生じ易く、塗料がこの隙間に浸透し、塗布条件を変えるおそれもある。
【特許文献１】特開２０００−３０１０４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４６０７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６１６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、以上のようなことを考慮して、効果的にヘッドの先端部分のみの硬度を上げた塗布ヘッドを提供する。これにより、先端部分の摩耗を抑制し、塗膜を安定的に形成させることができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における、塗布ヘッドは、先端部分に効果的に超硬合金からなる部材を配置し、かつ、塗料が浸透するような隙間を生じさせないようにこれら部材を組み込むものとする。即ち、その先端部分に所定の厚みの超硬合金をコーティングしたことを特徴とすることができる。この超硬合金は、炭化タングステン（ＷＣ）を含むサーメットであってよい。更に、このコーティングは溶射により行うことができる。従って、溶射される溶射材料は、炭化タングステン（ＷＣ）を含むサーメットであってよい。
【００１０】
より具体的には、以下のようなものを提供する。
【００１１】
（１）シート状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドであって、該シート状部材への塗布方向に対してほぼ直角な方向に延びるスロットを有するスロット式塗布ノズルと、該塗布ノズルを保持する塗布ヘッド本体とを含み、該塗布ノズルは、該スロットを規定する所定の幅で対抗する２つのノズル先端部材を有し、該ノズル先端部材の少なくとも前記シート状部材または板状部材に面する部分に溶射による超硬合金コーティング層を備えることを特徴とする塗布ヘッド。
【００１２】
（２）前記塗布ノズルの基材は、ステンレス金属からなり、その上に前記超硬合金コーティング層が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の塗布ヘッド。
【００１３】
（３）シート状部材または板状部材に塗膜を形成するために塗料を供給する塗布ヘッドのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨し所定の形状にすることを特徴とする超硬加工方法。
【００１４】
（４）板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルで、ノズル先端部分に超硬合金を溶射して形成したことを特徴とする塗布ヘッド。
【００１５】
（５）前記塗布ヘッドは本体部分をステンレス、先端部分を超硬合金で形成されていることを特徴とする上記（４）に記載の塗布ヘッド。
【００１６】
（６）板状ワークに塗膜を形成するためのスロット式塗布ノズルの超硬加工方法であって、塗布ヘッド先端に超硬合金を溶射した後、研磨にて形状を整える超硬加工方法。
【００１７】
ここで、溶射は緻密な溶射膜を形成できる爆発溶射、高温燃焼ガスによる溶射、プラズマ溶射等を含んでよい。また、必要に応じて封孔処理を施すこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１Ａ及びＢは、超硬合金を溶射した先端部材を含む塗布ヘッドの断面図を、模式的に示した被塗布部材と共に示す。図２ＡからＣは、塗布ヘッドの先端部材に超硬合金加工がされるようすを段階的に示す。図３は、塗布ヘッドの詳細構造を示す分解斜視図である。
【００１９】
図１Ａから３を参照しつつ、液晶基板４に塗布を行う塗布ヘッドを好適な例として挙げ、以下に説明する。図１Ａ及びＢにおいて、下部に左右に延びるシート状の液晶基板４が配置され、その上に塗布ヘッド２０が配置されている。液晶基板もしくは塗布ヘッド２０は、図中右から左（又は左から右）へと相対移動され、塗膜が左から右（又は右から左）へと形成されていく。図１Ａでは、説明のため塗布ヘッド２０の先端から液晶基板４の上面まで大きく離れて描かれているが、実際にはより短い距離Ｄ（例えば、５０〜１５０μｍ）隔てて、液晶基板４に塗布される（図１Ｂ）。そのため、液晶基板４の上面と塗布ヘッド２０の先端部との直接又は間接的な接触が生じることもあり得、塗布ヘッド２０の先端部の摩耗や傷が生じ得るのである。
【００２０】
塗布ヘッド２０は、所定の間隔を隔てて、対抗し合う分割ヘッド２１及び２２からなる。この２つの分割ヘッド２１、２２は、それぞれ細長い直方体形状の金属（ステンレス）製ブロックからなる。分割ブロック２１、２２間の所定の間隔は、シム２３を挟むことによって規定することができる。分割ブロック２１、２２は、ほぼ平行に対抗する面を有し、これらの面はほぼ垂直に下方に延び、また、ほぼ水平にそれぞれの分割ブロック２１、２２の幅方向に延びる。塗布ヘッド２０は、それぞれ下方に鋭角状に突出する刃先部を上記対抗するそれぞれの面を維持するように備える。即ち、塗布ヘッド２０は、刃先の先端エッジが上述の対抗する面の下方の先端エッジとなるように、分割ブロック２１、２２の肉厚が徐々に薄くなっている。
【００２１】
この塗布ヘッド２０の下端ノズル部となる、分割ブロック２１、２２のそれぞれの先端部２１ａ、２２ａは、液晶基板４の幅（塗布ヘッドの走行方向と直交する方向における液晶基板４の長さ）を越える長さを有するようにほぼ水平に形成され、ノズル部となる。先端部２１ａ及び２２ａは、上述のように所定の間隔で対抗している。これらの先端部２１ａ及び２２ａで規定される所定の間隔からなるスロット２７から、塗料を単位時間当たり所定量（例えば、一般の液晶基板では、約２ｃｃ／ｓｅｃ）流出させることにより、均一な塗膜を形成する。
【００２２】
スロット２７の所定の間隔は、分割ブロック２１、２２によって挟まれるシム２３によって規定することができる。シム２３は、図３に図示されるように、平面視においてカタカナのコの字形状に打ち抜きされた薄板からなり、そのコの字の凹部の辺部２３ａ、２３ｂは、２つの分割ヘッド２１、２２の間にシム２３が挟み付けられたとき、これら２つの分割ヘッド２１、２２の間に所定の間隔の隙間を維持する。この隙間によりスロット２７が形成される。シム２３の厚さは、このスロット２７の隙間の大きさを決定する。即ち、分割ヘッド２１及び２２がそれぞれのボルト孔５１、５２及びシム２３のボルト孔５３を通る締結部材としてのボルト６０及びナット６１によって締結されたとき、シム２３の厚みが実質的にスロット２７の隙間の間隔となる。
【００２３】
一方の分割ヘッド２１の上部には、その幅方向（塗布ヘッド２０の幅方向）のほぼ中央に、塗布液（又は塗料）をなす液体等を注入するための液体注入口２４が形成され、その長さ方向の両端部寄りに、空気抜き口３４がそれぞれ形成されている。これらの液体注入口２４及び空気抜き口３４は、それぞれ、通孔２５により、分割ヘッド２１の中間部又は内部に設けられた空洞部２６に連通している。空洞部２６は、分割ヘッド２１の幅方向に延び、液体注入口２４から注入された液体等は、ほぼ中央部から両端部へと幅方向に流れる。このとき、空洞部内に残っている空気は、通孔２５を通って、空気抜き口３４から排出される。このようにして、空洞部２６は、このように注入された液体等をその空洞部内に保持することができる。
【００２４】
空洞部２６は、スロット２７に連通しており、空洞部２６内の液体は、スロット２７により一定の厚みにされて、スロット２７の下方の先端開口部２８から吐出される。このスロット２７の先端開口部２８は、塗布ヘッド２０の下端ノズル部のノズル口を形成する。
【００２５】
上記分割ヘッド２１、２２のそれぞれの対抗する面の先端部２１ａ、２２ａは、溶射によるコーティング４２がそれぞれ施されており、面粗度が細かく、また、幅方向の歪みも少ないようにされている。例えば、先端部２１ａ、２２ａに付けられた溶射皮膜４２ａ、４２ｂの表面の粗さは、ＪＩＳによる測定で、Ｒａで例えば０．１〜０．２μｍ、より好ましくは、０．０２５〜０．０５μｍである。スロット２７の間隔は、シムの厚みが±０．１μ、ヘッドの合わせ面が２μｍ以内となり、最大でも２．１μｍ以下になる。従って、この範囲から、面粗度や間隔が外れると、均一な塗膜形成が困難になり好ましくない。傷が入ると、吐出塗料の幅方向にムラができやすくなり、塗膜にスジが入り易くなる。従って、均一な塗膜形成が困難になるのである。このような傷は、塗料を塗る工程において、被塗装対象物である液晶基板４の表面凹凸や、表面上のコンタミ等異物、更には、塗料中の固形物等との接触やしゅう動によって起こり得る。本実施例では、ステンレス製の塗布ヘッド刃先部分に更に超硬合金を溶射によりコーティングしており、硬度が高く、このような傷が生じ難い。
【００２６】
図２ＡからＣに分割ヘッド２１への溶射手順を説明する。まず、塗布ヘッドの分割ブロックの機材形状を機械加工等により形成する。このとき、塗布ヘッド刃先へ溶射する部分を予め窪み４４、４６を設け肉薄に形成することがより好ましい（図２Ａ）。先端部の外側４２Ｃ又は内側４２ｂに段差が付き難くなるからである。
【００２７】
前記窪み４４、４６等の部分に超硬合金を溶射すると、図２Ｂのように刃先部分がやや丸みを帯びた形状４８となり得る。やや厚めに溶射するのは、薄いと後の研磨工程では除去できない傷ができるおそれがあるからである。このときオプションとして封孔処理をすることができる。開いた孔が傷の起点となることもあり、また、不必要な塗料の浸透を防ぐために一般的に有効と考えられる。
【００２８】
次に、先端部分を研磨し、求められる形状に仕上げる（図２Ｃ）。更に封孔処理を行い再度表面の精密研磨をすることも可能であるが、必須の要件ではない。最終的に得られる溶射皮膜の厚みは約０．４ｍｍであった。この厚みは、０．２ｍｍ以上が好ましく、更に好ましくは０．３ｍｍ以上である。また、この厚みは、１ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．８ｍｍ以下である。厚みが薄すぎると耐摩耗性が十分でなく、厚すぎると皮膜の剥離の恐れがあり、また、溶射で付ける最適な膜厚を大きく超えることになるからである。分割ヘッド２２も同様の手順で製作し、これらをシム２３を介してボルト等で締結して塗布ヘッドを形成する。
【００２９】
このように製作することで、異なる材質の接合部分に塗布液が入り込むということもなく、傷の入りにくい塗布ヘッドが出来上がる。
【００３０】
図４Ａは、本発明の実施例において、好適に用いられることができるＨＶＯＦ（Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙ−Ｆｕｅｌ）溶射法に用いられるガン部分１００を断面において示している。ラーバルノズル（Ｌａｖａｌ  Ｎｏｚｚｌｅ）から、右の基板１１２に向かって音速の５倍にもなる高速の溶射材料を含むガスが噴射され、コーティング皮膜１１４を形成する。この高速のガスの中に菱形のもの１１０がいくつか並んでいるが、ショックダイヤモンド（Ｓｈｏｃｋ  Ｄｉａｍｏｎｄｓ）１１０と呼ばれるものである。このような高速のガスは、矢印１０６に示されるように酸素及び燃焼ガス（例えばプロピレン）がガン部分１００に送られて、高圧の酸素及びプロピレンの燃焼ガスが超高速炎を発生することにより得られる。中央の矢印１０４が示すように溶射材料（粉末）が供給され、フレーム中央で加熱、溶解加速させられる。燃焼温度は、例えば、２７００℃になることもあり、そのフレーム速度は１５００ｍ／ｓｅｃに達する。矢印１０８に示すように圧縮空気が送られて、この高温からノズル１０２等を守る働きをする。上述するように、音速を超えるので、ショックダイヤモンド１１０が見られ、その運動エネルギーによって、基材に扁平な溶射皮膜を形成することができる。従って、超緻密性を持ち細かい溶射肌となり、高密度強度であるので高い結合力が得られ、低残留応力となるので基材の相変化が少ないという特徴がある。
【００３１】
このような溶射システムには、ＪＥＴ  ＫＯＴＥ  （ジエットコート）溶射システムが含まれる。このジェットコートは、１９８０年代の初め  Ｂｒｏｗｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．（米）において、  Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏ．（米）の  ｄ−ｇｕｎ  に対抗して開発された新しい高エネルギーガス溶射法である。特に、マッハ５前後の極超音速ジェット燃焼ガス流により、極めてシャープで高密度の粉末溶射が可能である。更に、炭化物系サーメットおよび超合金材料の溶射に特に適しており、この分野の材料については従来のプラズマ溶射法に比べ、さらに優れた高密度、高密着力の皮膜を形成させることが可能である。
【００３２】
図４Ｂにそのジェットコートのガンの概略を側面視で示す。ガン本体１０３から右に延びる砲身１０１の先端から、高速の燃焼ガス流１１１に粉末の溶射材料が運ばれ、基板１１２に皮膜１１４が形成される。この高速の燃焼ガス流は、燃焼ガス供給口及び酸素供給口から供給される燃焼ガス及び酸素が燃焼室１０５で燃焼されて生じることになる。このように、その高速ガス流による高密度、高密着力が特徴であるため、基板１１２の表面とガス流の角度が重要であり、なるべく直角であることが望ましい。従って、本実施例のように、３つの直交する面に溶射皮膜を作るには、それぞれの面に適した方向から上述のガンによる溶射が行われるのが望ましい。具体的には、ワーク若しくはガンをそれぞれ適した位置に固定し、必要に応じていずれかを基板表面に平行な方向にスライドすることが好ましい。
【００３３】
図５Ａは、本発明において好適に用いられる溶射用の材料をまとめたデータシートを示す。これらの材料以外に好適に用いられるものがある。大きく分けると、炭化物サーメットと金属・合金の２つに分類される。炭化物サーメットは、使用限界温度が比較的低いものの、硬度が比較的高く、本発明の実施例に用いるのにより好適であることがわかる。すなわち、図７に示すように、摩耗が引っかき傷のような、いわゆるアブレッシブ摩耗であるので、硬度の高さが大きく貢献すると考えられる。更に、気孔率が０．５％以下と比較的低く、塗料の浸み込みが生じ難い。また、塗料が腐食性のものであれば、耐蝕性に優れるものを用いることが好ましい。
【００３４】
それぞれの成分のより詳しい特性をまとめたデータシートを図５Ｂから５Ｊに示す。これらのうちから、又は、これら以外のもので好ましい材料から、或いは、それらの組合せを用いて、上述のような溶射を行い、ヘッドの先端の超硬加工を行えば、摩耗を大きく減少させることが可能であり、塗膜の均一生成に絶大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】先端に超硬合金を溶射した塗布ヘッドを被塗布部材と共に示す。
【図１Ｂ】先端に超硬合金を溶射した塗布ヘッドの断面を含み、被塗布部材と共に示す斜視図である。
【図２Ａ】塗布ヘッド先端部の溶射前の状態を示す概略断面図である。
【図２Ｂ】塗布ヘッド先端部の溶射後の状態を示す概略断面図である。
【図２Ｃ】塗布ヘッド先端部の研磨後の状態を示す概略断面図である。
【図３】塗布ヘッドの詳細構造を示す分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施例において用いたジェットコートのガン部分の概略を模式的に示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例において用いたジェットコートに用いるガンの概略を模式的に示す側面図である。
【図５Ａ】本発明に好適に用いられる溶射皮膜の一般特性をリストにしたデータシートを示す図である。
【図５Ｂ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１０７１３）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｃ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−０３０８４）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｄ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１３０５）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｅ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１０７１８）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｆ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１３０１）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｇ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−３０９２Ｎ）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｈ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１２００６）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｉ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−１１８１１）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図５Ｊ】本発明に好適に用いられる溶射材料（ＴＳ−２０１４２ＮＢ）の特性をまとめたデータシートを示す図である。
【図６】従来の塗布ヘッドを示す斜視図である。
【図７】塗布ヘッドにできる傷を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
２０                塗布ヘッド
２１、２２          分割ヘッド
２１ａ、２２ａ      先端部
２３                シム
２６                空洞部
２７                スロット
４２                溶射コーティング
【国際調査報告】
2007049349.tif 000023
2007049349.tif 000024
2007049349.tif 000025
2007049349.tif 000026