(57)【要約】【課題】塗布液を被塗布物に間欠的に塗布する間欠塗布において、塗布欠陥の発生を抑制しつつシート状基材等の被塗布物に塗布液を塗布する塗布装置及び塗布方法を提供する。【解決手段】塗布液を被塗布物に間欠的に塗布する間欠塗布において、塗布が行われない非塗布時間中に、塗布液吐出口付近に加湿エアを吹き付けて塗布液の溶媒の蒸発を抑制し、凝集物の生成を防止することにより、塗布欠陥の発生を抑制しつつシート状基材等の被塗布物に塗布液を塗布することができる。【選択図】図１
2007029881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を用いて被塗布物の塗布を間欠的に行う塗布装置であって、
前記塗布液を吐出させる塗布液吐出口を備える吐出手段と、
エアを加湿して加湿エアとする加湿手段と、
前記加湿エアを前記塗布液吐出口付近に吹き付ける加湿エア吹き付け手段と、
を有し、
塗布が行われない非塗布時間中に、前記塗布液吐出口付近に前記加湿エアを吹き付けて、前記吐出口付近における前記塗布液の乾燥を防止することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布装置であって、
さらに、前記塗布液吐出口付近のクリーニングを行うクリーニング手段をさらに有することを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の塗布装置であって、
さらに、前記吐出手段の表面温度を調節する温度調整手段を有し、
前記吐出手段の塗布液吐出口付近の表面温度を前記加湿エアの露点より高くすることを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布装置であって、
前記加湿エアは、平均粒径が１μｍ〜１０μｍの範囲の水微粒子を含むことを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置であって、
前記吐出手段は、スリット状の塗布液吐出口を備えるダイであることを特徴とする塗布装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置であって、
前記吐出手段は、複数の塗布液吐出口を備えるスプレであることを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
塗布液吐出口から塗布液を吐出させて被塗布物の塗布を間欠的に行う塗布方法であって、
塗布が行われない非塗布時間中に、前記塗布液吐出口付近に加湿エアを吹き付けて、前記塗布液吐出口付近における前記塗布液の乾燥を防止することを特徴とする塗布方法。
【請求項８】
請求項７に記載の塗布方法であって、
前記非塗布時間中にさらに、前記塗布液吐出口付近のクリーニングを行うことを特徴とする塗布方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の塗布方法であって、
前記塗布は、ダイコート法により行われることを特徴とする塗布方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の塗布方法であって、
前記塗布は、スプレ塗布法により行われることを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状基材等の被塗布物への塗布液の塗布に用いる塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂フィルム等のシート状基材等の被塗布物の表面に、塗布物及び溶媒を含む塗布液を塗布する方法としては、被塗布物の表面に対して微小な間隔で対向させたダイに設けられたスリット状の塗布液吐出口から塗布液を押し出して被塗布物を塗布するダイコート法（例えば、特許文献１〜３参照）が知られている。
【０００３】
また、樹脂フィルム等のシート状基材等の被塗布物の表面に、塗布物及び溶媒を含む塗布液を塗布する方法として、スプレガンの先端の複数の塗布液吐出口より吐出させた塗布液を霧化用エア等により霧化して被塗布物を塗布するスプレ塗布法（例えば、特許文献４参照）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３５２６２号公報
【特許文献２】特開２０００−５６８３号公報
【特許文献３】特開２００４−５５６０７号公報
【特許文献４】特開平７−５１６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ダイコート法により、塗布液を間欠的に塗布する間欠塗布において、非塗布時、すなわち次の被塗布物に塗布するまでの待機時間には、ダイの先端の塗布液吐出口において塗布液が周囲の雰囲気にさらされることにより溶媒が蒸発し、塗布物が凝集した凝集物が生成することがある。生成した凝集物は、その後の塗布時に塗布液吐出口において塗布液の流れが阻害されることによるすじ状の欠陥や、基材表面に凝集物が付着することによる異物欠陥等の原因となる。その結果、不良品が発生し、生産性の低下やコストアップの要因となる。
【０００６】
また、スプレ塗布法においても、塗布液を間欠的に塗布する間欠塗布において、非塗布時、すなわち次の被塗布物に塗布するまでの待機時間には、スプレガンの先端の塗布液吐出口において塗布液が周囲の雰囲気にさらされることにより溶媒が蒸発し、塗布物が凝集した凝集物が生成することがある。生成した凝集物は、その後の塗布時に塗布液吐出口先端において塗布液の流れが阻害されることによる塗布むらや、基材表面に凝集物が付着することによる異物欠陥等の原因となる。その結果、不良品が発生し、生産性の低下やコストアップの要因となる。
【０００７】
本発明は、塗布液を被塗布物に間欠的に塗布する間欠塗布において、塗布欠陥の発生を抑制しつつシート状基材等の被塗布物に塗布液を塗布する塗布装置及び塗布方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、塗布液を用いて被塗布物の塗布を間欠的に行う塗布装置であって、前記塗布液を吐出させる塗布液吐出口を備える吐出手段と、エアを加湿して加湿エアとする加湿手段と、前記加湿エアを前記塗布液吐出口付近に吹き付ける加湿エア吹き付け手段と、を有し、塗布が行われない非塗布時間中に、前記塗布液吐出口付近に前記加湿エアを吹き付けて、前記吐出口付近における前記塗布液の乾燥を防止する。
【０００９】
また、前記塗布装置において、さらに、前記塗布液吐出口付近のクリーニングを行うクリーニング手段をさらに有することが好ましい。
【００１０】
また、前記塗布装置において、さらに、前記吐出手段の表面温度を調節する温度調整手段を有し、前記吐出手段の塗布液吐出口付近の表面温度を前記加湿エアの露点より高くすることが好ましい。
【００１１】
また、前記塗布装置において、前記加湿エアは、平均粒径が１μｍ〜１０μｍの範囲の水微粒子を含むことが好ましい。
【００１２】
また、前記塗布装置において、前記吐出手段は、スリット状の塗布液吐出口を備えるダイであることが好ましい。
【００１３】
また、前記塗布装置において、前記吐出手段は、複数の塗布液吐出口を備えるスプレであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、塗布液吐出口から塗布液を吐出させて被塗布物の塗布を間欠的に行う塗布方法であって、塗布が行われない非塗布時間中に、前記塗布液吐出口付近に加湿エアを吹き付けて、前記塗布液吐出口付近における前記塗布液の乾燥を防止する。
【００１５】
また、前記塗布方法において、前記非塗布時間中にさらに、前記塗布液吐出口付近のクリーニングを行うことが好ましい。
【００１６】
また、前記塗布方法において、前記塗布は、ダイコート法により行われることが好ましい。
【００１７】
また、前記塗布方法において、前記塗布は、スプレ塗布法により行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、塗布液を被塗布物に間欠的に塗布する間欠塗布において、塗布が行われない非塗布時間中に、塗布液吐出口付近に加湿エアを吹き付けて塗布液の溶媒の蒸発を抑制し、凝集物の生成を防止することにより、塗布欠陥の発生を抑制しつつシート状基材等の被塗布物に塗布液を塗布する塗布装置及び塗布方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２０】
（ダイコート法）
まず、本実施形態に係るダイコート法による塗布装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。塗装装置１は、圧縮エア供給装置１０と、圧縮エア流量調整弁１２と、加湿手段である加湿装置１４と、電磁開閉弁１６と、電磁開閉弁コントローラ１８と、加湿エア吹き付け手段である加湿エア供給ノズル２０と、塗布液タンク２２と、ポンプ２４と、吐出手段であるダイ２６と、モータ２８と、搬送機構３０と、基材把持機構３２と、バックアップロール３４とを備える。ダイ２６は、マニホールド３７と、塗布液吐出口３８とを備える。また、加湿エア供給ノズル２０と、ダイ２６と、基材把持機構３２と、バックアップロール３４との部分の斜視図を図２に示す。
【００２１】
さらに詳細に説明すると、図１の塗装装置１において、圧縮エア供給装置１０は圧縮エア流量調整弁１２を介して加湿装置１４に接続されている。加湿装置１４は電磁開閉弁１６を介して加湿エア供給ノズル２０と接続されており、電磁開閉弁１６には電磁開閉弁コントローラ１８が接続されている。また、塗布液４０が貯留された塗布液タンク２２はポンプ２４を介してダイ２６のマニホールド３７に接続されている。そのマニホールド３７は、ダイ２６の先端部に設けられた一定幅のスリット状の塗布液吐出口３８につながっている。さらに、モータ２８が搬送機構３０に接続され、搬送機構３０と基材把持機構３２が接続されている。また、ダイ２６の塗布液吐出口３８と対向するようにバックアップロール３４が配置されている。加湿エア供給ノズル２０は、ダイ２６の図１における上方に配置されている。
【００２２】
次に、本実施形態に係る塗布方法及び塗布装置１の動作について図１〜図５に基づいて説明する。基材把持機構３２には被塗布物である例えばシート状の基材３６が把持されている。モータ２８により搬送機構３０が駆動され、基材３６がダイ２６とバックアップロール３４との間に搬送され（図２参照）、表面が樹脂、ゴム等の弾性体等を含んで形成されているバックアップロール３４の表面に接触するようにして塗布開始位置に配置される。ダイ２６は、定位置から基材３６に向かって図１の矢印Ｂの方向に進み、図１のように塗布液吐出口３８と基材３６の表面との間に所定の微小の間隔を形成する。次に、塗布液タンク２２から塗布液４０がポンプ２４によりダイ２６に供給される。ダイ２６内部のマニホールド３７によりダイ２６の長手方向に塗布液４０が分配され、ダイ２６先端部のスリット状の塗布液吐出口３８から塗布液４０が基材３６上に連続的に均一に押し出され、塗布が開始される。図３に示すように、塗布液４０が吐出されると共に、基材３６はバックアップロール３４に支持されながらモータ２８及び搬送機構３０により矢印Ａの方向へ所定の速度で引き上げられ、基材３６の表面に塗布膜４１が形成される。塗布液４０の塗布量、すなわち塗布膜４１の膜厚は、塗布液吐出口３８と基材３６の表面との微小の間隔、基材３６の搬送速度等によりコントロールされる。基材３６が塗布終了位置まで来たら、塗布液吐出口３８からの塗布液４０の押し出しが停止され、塗布は終了する。
【００２３】
なお、上記の説明では、ダイ２６の位置を固定して基材３６を鉛直方向に引き上げて塗布を行っているが、基材３６の位置を固定してダイ２６を鉛直方向に移動させて塗布を行ってもよい。また、基材３６を水平に配置して、基材３６の位置を固定してダイ２６を、またはダイ２６の位置を固定して基材３６を水平方向に移動させて塗布を行ってもよい。
【００２４】
塗布が終了すると、ダイ２６は図１の矢印Ｃの方向に後退し、基材３６から離れて、定位置に戻る。塗布膜が形成された基材３６は、モータ２８及び搬送機構３０により後工程の乾燥工程（図示せず）等へと搬送され、オーブン等の乾燥手段により塗布膜の乾燥等が行われる。そして、モータ２８、搬送機構３０及び基材把持機構３２により、新たに未塗布の基材３６が上記と同様にして塗布開始位置まで搬送される。
【００２５】
一方、定位置に戻ったダイ２６は、次の塗布開始まで待機する。この塗布が行われない非塗布時間（塗布待機時間）中に、図４に示すように、圧縮エア供給装置１０により供給される圧縮エアが、圧縮エア流量調整弁１２により流量が調整され、加湿装置１４により湿度が調整されて加湿エアとなり、その加湿エア４２が、電磁開閉弁コントローラ１８により制御された電磁開閉弁１６を経て、ダイ２６の上方に設置された加湿エア供給ノズル２０から、待機中のダイ２６の塗布液吐出口３８が設けられた先端付近に噴霧される（図５参照）。加湿エア供給ノズル２０には、ダイ２６先端のスリット状の塗布液吐出口３８付近全体に加湿エア４２が噴霧されるように、加湿エア供給ノズル２０の長手方向に沿って複数の加湿エア供給口が設けられている。次の塗布が開始される前に、加湿エア４２の噴霧は電磁開閉弁コントローラ１８により制御された電磁開閉弁１６により遮断され、その後、ダイ２６は図４の矢印Ｂの方向に進み、次の塗布を開始する。以上の動作が繰り返されて、間欠的な基材３６への塗布が連続して行われる。なお、上記の説明では、加湿エア供給ノズル２０はダイ２６の上方に設置されているが、これに限られるものではなく、例えば、加湿エア供給ノズル２０がダイ２６の下方に設置されて、加湿エア４２がダイ２６の先端付近に噴霧されてもよい。
【００２６】
これらの動作の制御を表す動作線図を図６に示す。ダイによる塗布動作が行われている間は、基材の塗布開始位置への搬送は待機状態となり、加湿エアの吐出は停止される。塗布が終了すると、塗布が行われない非塗布時間（塗布待機時）に加湿エアの吐出が行われる。一方、その間に次の基材の塗布開始位置への搬送が行われる。
【００２７】
このように、ダイコート法等による間欠塗布における塗布待機中に、ダイの先端の塗布液吐出口付近に加湿エアを吹き付けることにより塗布液の溶媒の蒸発を抑制し、凝集物の生成を防止することにより、塗布欠陥の発生を防止することができる。
【００２８】
圧縮エア供給装置１０により供給される圧縮エアは、特に制限はないが、エア中の異物により塗布欠陥を発生させないためにクリーン度１００以下のクリーンエアであることが好ましい。
【００２９】
加湿装置１４により圧縮エアが加湿されて加湿エアとされるが、加湿エアは飽和水蒸気とすることが好ましい。加湿装置としては特に制限はないが、例えば、蒸発層内の水をヒータ等により加熱して水蒸気を発生させる方法、バブラーにて水蒸気を発生させる方法等の方式のものを用いることができる。また、飽和水蒸気の代わりに、平均粒径１μｍ〜１０μｍの範囲の水微粒子を含む微粒化水としてもよい。微粒化水とすることにより、塗布液溶媒の蒸発抑制効果の他に、ダイ２６先端部に付着した塗布液等を落とす効果も得られる。なお、微粒化水中の水微粒子の平均粒径は、超音波加湿装置により求めることができる。
【００３０】
塗布待機中にダイ２６の先端の塗布液吐出口３８付近に加湿エア４２を吹き付けることにより、ダイ２６先端の周囲の雰囲気の湿度が高くなるが、そのときのダイ２６の周囲雰囲気の湿度は５０〜８０ＲＨ％の範囲であることが好ましい。これによって塗布液の溶媒の蒸発をより抑制することができ、さらにダイ２６先端の周囲における結露の発生を防止することができる。
【００３１】
また、ダイ２６先端の周囲における結露の発生を防止するためには、ダイ２６の表面温度を加湿エア４２の露点より高くすることが好ましく、加湿エア４２の露点より５℃以上高くすることがより好ましい。ダイ２６の表面温度を所定の温度に制御するためには温度調整手段として、例えば、ダイ２６の内部にヒータ等の熱源を設けて加熱したり、水、温水等の流体を流通させたりすればよい。
【００３２】
例えば、加湿エアを製造するときに加湿装置１４により４０℃〜５０℃で加湿した後、加湿エアを加湿エア供給ノズル２０に供給する前に加湿エアの温度を２５℃に下げ、余分な水分を除去することにより２５℃の飽和水蒸気を得ることができる。このとき、ダイ２６の表面温度を３０℃程度にしておくことでダイ２６の表面における結露を防止することができる。
【００３３】
加湿エア供給ノズル２０には、加湿エア供給ノズル２０の長手方向に沿って加湿エア供給口が複数設けられている。これにより、ダイ２６先端のスリット状の塗布液吐出口３８の周囲全体に加湿エア４２が噴霧される。
【００３４】
加湿エア供給ノズル２０の加湿エア供給口から噴霧される加湿エアの温度は、ペーストの温度による物性変化を防止するため、塗布するペーストと同程度の温度であることが好ましい。
【００３５】
なお、これらの加湿条件は、塗布液に用いられる溶媒の種類、塗布液の粘度、塗布液の温度等に応じて、適宜決めればよい。
【００３６】
また、本実施形態の塗布装置において、ダイ２６先端の塗布液吐出口３８付近に余剰塗布液が付着して堆積した場合に余剰塗布液を拭き取るためのクリーニング手段であるクリーニング機構をさらに設けることが好ましい。これにより、余剰塗布液が塗布液吐出口３８付近に固着する前に余剰塗布液を拭き取ることができ、塗布欠陥の発生をより抑制することができる。
【００３７】
図７にクリーニング機構を設けた塗布装置（一部）の一例の概略を示す。クリーニング機構４４は、クリーニング部（スクレーパ）４６と、クリーニング部移動機構４８とを備える。
【００３８】
クリーニング部４６は、平板状の部材であり、表面は樹脂、ゴム等の弾性体を主成分として形成される。また、クリーニング部４６は、例えば図８のように、ダイ２６の先端部の断面形状と同様の形状の凹部４７を備え、ダイ２６の先端部に沿ってクリーニングを行うことができるようにすることが好ましい。
【００３９】
クリーニング機構４４の動作について図７に基づいて説明する。ダイ２６の塗布待機が終了し、ダイ２６への加湿エアの吹き付け停止後に、クリーニング部移動機構４８によりクリーニング部４６をダイ２６の先端部の長手方向の一端に接触させ、ダイ２６の長手方向に沿って他端まで接触しながら移動させることによって、付着した余剰塗布液を拭き取る。なお、クリーニング機構４４による拭き取りは、塗布終了後に行われてもよく、塗布終了後及び塗布待機終了後の両方に行われてもよい。また、クリーニング機構４４による拭き取りは、一定のサイクルで行ってもよいし、毎回の塗布後に行ってもよく、ダイ２６先端部の汚れの状況等に応じて決めればよい。また、クリーニング部（スクレーパ）４６は定期的に洗浄あるいは交換するとよい。
【００４０】
このように、本実施形態において、加湿エアによる塗布液の乾燥防止と、クリーニング機構による余剰塗布液の拭き取りとを併用することにより、安定した塗布を行うことができる。また、加湿エアによる塗布液の乾燥防止により、余剰塗布液がダイ先端部に強固に付着することを防止することができるので、クリーニング機構による余剰塗布液の拭き取りを容易にまた確実に行うことができる。
【００４１】
（スプレ塗布法）
次に、本実施形態に係るスプレコート法による塗布装置の一例の概略を図９に示し、その構成について説明する。塗装装置５は、圧縮エア供給装置５０と、圧縮エア流量調整弁５２と、加湿手段である加湿装置５４と、３方電磁開閉弁５６と、電磁開閉弁コントローラ５８と、霧化用エア供給装置６０と、霧化用エア流量調整弁６２と、吐出手段であるスプレガン６４と、塗布液タンク６６と、ポンプ６８と、塗布液吐出制御エア供給装置７０と、塗布液吐出制御エア切替弁７２と、モータ７４と、搬送機構７６と、基材把持機構７８とを備える。また、スプレガン６４は、図１０に示すように、エア供給ノズル８０と、ピストン８２と、塗布液吐出制御ニードル８４、塗布液室８６と、エア室８８ａ，８８ｂと、塗布液吐出口９３と、霧化塗布液吐出口９４とを備える。スプレガン６４の円筒状のヘッド１０２には、円の中心に配置された１つの塗布液吐出口９３の周囲に例えば同心円状に所定の間隔で複数のエア供給ノズル８０が配置されている。
【００４２】
さらに詳細に説明すると、図９の塗装装置５において、圧縮エア供給装置５０はエア流量調整弁５２を介して加湿装置５４に接続されている。加湿装置５４は３方電磁開閉弁５６を介して、図１０のスプレガン６４のエア供給ノズル８０と接続されている。また、霧化用エア供給装置６０は霧化用エア流量調整弁６２及び３方電磁開閉弁５６を介して、図１０のスプレガン６４のエア供給ノズル８０と接続されている。３方電磁開閉弁５６には電磁開閉弁コントローラ５８が接続されている。また、塗布液９２が貯留された塗布液タンク６６はポンプ６８を介して、図１０のスプレガン６４の塗布液室８６に接続されている。また、塗布液吐出制御エア供給装置７０は塗布液吐出制御エア切替弁７２を介して、図１０のスプレガン６４のエア室８８ａ及び８８ｂに接続されている。さらに、モータ７４が搬送機構７６に接続され、搬送機構７６と基材把持機構７８が接続されている。
【００４３】
次に、本実施形態に係る塗布方法及び塗布装置１の動作について図９〜図１２に基づいて説明する。図９において、基材把持機構７８には被塗布物である例えばシート状の基材９０が把持されている。モータ７４により搬送機構７６が駆動され、基材９０がスプレガン６４の霧化塗布液吐出口９４に対向して塗布開始位置に設置される。次に、スプレガン６４において、図９の霧化用エア供給装置６０から霧化用エア流量調整弁６２を介して、エア供給ノズル８０に霧化用エアが供給され、エア供給ノズル８０から霧化用エア９５が吐出される。一方、塗布液タンク６６から塗布液９２がポンプ６８により、図１０のスプレガン６４の塗布液室８６に供給される。その後、塗布液吐出制御エア供給装置７０により供給された塗布液吐出制御エアが塗布液吐出制御エア切替弁７２を介して、図１０のスプレガン６４のエア室８８ｂに供給される。エア室８８ｂにエアが供給され、塗布液吐出口９３に嵌合して塗布液吐出口９３を閉じていた塗布液吐出制御ニードル８４をピストン８２により図１０の矢印Ｅ方向に移動させることにより、開放された塗布液吐出口９３から塗布液が吐出される。図１１のように、エア供給ノズル８０から吐出された霧化用エア９５により塗布液が霧化され、スプレガン６４先端部の霧化塗布液吐出口９４から塗布液が吐出され、塗布が開始される。塗布液が吐出されると共に、基材９０はモータ７４及び搬送機構７６により図９の矢印Ａの方向へ所定の速度で引き上げられ、基材９０の表面に塗布膜が形成される。基材９０が塗布終了位置まで来たら、塗布液吐出制御エア供給装置７０により供給された塗布液吐出制御エアが塗布液吐出制御エア切替弁７２を介して、図１２のスプレガン６４のエア室８８ａに供給され、ピストン８２により塗布液吐出制御ニードル８４を図１０の矢印Ｄ方向に移動させることにより塗布液吐出口９３が閉じられ、塗布液吐出口９３からの塗布液９２の吐出が停止される。また、霧化用エア９５の供給も停止されて塗布は終了する。なお、塗布時において、基材９０は、表面が樹脂、ゴム等の弾性体等を含んで形成されているバックアップロール３４に支持されながら所定の速度で引き上げられてもよい。
【００４４】
塗布が終了すると、塗布膜が形成された基材９０は、モータ７４及び搬送機構７６により後工程の乾燥工程等へと搬送され、塗布膜の乾燥等が行われる。そして、モータ７４、搬送機構７６及び基材把持機構７８により、新たに未塗布の基材９０が上記と同様にして塗布開始位置まで搬送される。
【００４５】
一方、塗布終了後のスプレガン６４は、次の塗布開始まで待機する。この塗布が行われない非塗布時間（塗布待機時間）中に、図９の圧縮エア供給装置５０により供給される圧縮エアが、エア流量調整弁５２により流量が調整され、加湿装置５４により湿度が調整されて加湿エアとなり、その加湿エアが、電磁開閉弁コントローラ５８により制御された３方電磁開閉弁５６を経て、図１２のスプレガン６４のエア供給ノズル８０に供給される。そして、図１２のように、加湿エア９６がエア供給ノズル８０から塗布液吐出口９３付近に噴霧される。エア供給ノズル８０は、塗布液吐出口９３付近全体に加湿エア９６が噴霧されるように配置されており、塗布液吐出口９３における塗布液の乾燥を防止する。次の塗布が開始される前に、加湿エア９６の噴霧は電磁開閉弁コントローラ５８により制御された３方電磁開閉弁５６により遮断され、その後、スプレガン６４は塗布を開始する。以上の動作が繰り返されて、間欠的な基材９０への塗布が連続して行われる。
【００４６】
これらの動作の動作線図を図６に示す。スプレガンによる塗布動作が行われている間は、基材の塗布開始位置への搬送は待機状態となり、加湿エアの吐出は停止される。塗布が終了すると、塗布が行われない非塗布時間（塗布待機時）に加湿エアの吐出が行われる。一方、その間に次の基材の塗布開始位置への搬送が行われる。
【００４７】
なお、上記例では霧化用エア及び加湿エアは３方電磁開閉弁５６を切り換えることによってスプレガン６４のエア供給ノズル８０に供給されるが、霧化用エア供給ノズルと加湿エア供給ノズルをそれぞれスプレガン６４に設けて、霧化用エア及び加湿エアがそれぞれ霧化用エア供給ノズルと加湿エア供給ノズルとに供給されるようにしてもよい。
【００４８】
このように、スプレ塗布法等による間欠塗布における塗布待機中に、スプレガンの塗布液吐出口付近に加湿エアを吹き付けることにより塗布液の溶媒の蒸発を抑制し、凝集物の生成を防止することにより、塗布欠陥の発生を防止することができる。
【００４９】
圧縮エア供給装置５０により供給される圧縮エアは、特に制限はないが、エア中の異物により塗布欠陥を発生させないためにクリーン度１００以下のクリーンエアであることが好ましい。
【００５０】
加湿装置５４により圧縮エアが加湿されて加湿エアとされるが、加湿エアは飽和水蒸気とすることが好ましい。加湿装置としては特に制限はないが、例えば、蒸発層内の水をヒータ等により加熱して水蒸気を発生させる方法、バブラーにて水蒸気を発生させる方法等の方式のものを用いることができる。また、飽和水蒸気の代わりに、平均粒径１μｍ〜１０μｍの範囲の水微粒子を含む微粒化水としてもよい。微粒化水とすることにより、塗布液溶媒の蒸発抑制効果の他に、塗布液吐出口９３に付着した塗布液等と付着物を落とす効果も得られる。なお、微粒化水中の水微粒子の平均粒径は、超音波加湿装置により求めることができる。
【００５１】
特に、スプレ塗布のように、塗布液吐出口の先端の付着物をスクレーパ等により拭き取ることは困難な場合には、加湿エアとして微粒化水を使用することが好ましい。微粒化水中の水微粒子の粒径を例えば上記範囲にすることにより、塗布液吐出口９３に付着した塗布液等の付着物をより効果的に落とすことができる。
【００５２】
スプレ塗布において、微粒化水を得るためには、あらかじめ微粒化水を作成してからエア供給ノズル８０に供給してもよいし、例えば図１３のようにスプレガン６４のヘッド１０２にエア供給ノズル８０及び水供給ノズル９８をそれぞれの出口が近接するようにして設け、エアと水とを吐出時に接触、混合させることにより微粒化水１００を得てもよい。
【００５３】
塗布待機中にスプレガン６４の塗布液吐出口９３付近に加湿エア９６を吹き付けることにより、塗布液吐出口９３の周囲の雰囲気の湿度が高くなるが、そのときの塗布液吐出口９３の周囲雰囲気の湿度は５０〜８０ＲＨ％の範囲であることが好ましい。これによって塗布液の溶媒の蒸発をより抑制することができ、さらに塗布液吐出口９３の周囲における結露の発生を防止することができる。
【００５４】
また、塗布液吐出口９３の周囲における結露の発生を防止するためには、塗布液吐出口９３付近の表面温度を加湿エア９６の露点より高くしてもよく、加湿エア９６の露点より５℃以上高くすることが好ましい。塗布液吐出口９３付近の表面温度を所定の温度に制御するためには温度調整手段として、例えば、塗布液吐出口９３付近の内部にヒータ等の熱源を設けて加熱したり、水、温水等の流体を流通させたりすればよい。
【００５５】
例えば、加湿エアを製造するときに加湿装置５４により４０℃〜５０℃で加湿した後、加湿エアをエア供給ノズル８０に供給する前に加湿エアの温度を２５℃に下げ、余分な水分を除去することにより２５℃の飽和水蒸気を得ることができる。このとき、塗布液吐出口９３付近の表面温度を３０℃程度にしておくことで塗布液吐出口９３付近の表面における結露を防止することができる。
【００５６】
スプレガン６４の円筒状のヘッド１０２には、円の中心に配置された１つの塗布液吐出口９３の周囲に例えば同心円状に所定の間隔で複数のエア供給ノズル８０が配置されている。これにより、塗布液吐出口９３の周囲全体に加湿エア９６が噴霧される。
【００５７】
エア供給ノズル８０から噴霧される加湿エアの温度は、ペーストの温度による物性変化を防止するため、塗布するペーストと同程度の温度であることが好ましい。
【００５８】
なお、これらの加湿条件は、塗布液に用いられる溶媒の種類、塗布液の粘度、塗布液の温度等に応じて、適宜決めればよい。
【００５９】
本実施形態に用いられる基材は、シート状、フィルム状、板状等の基材であればよく特に制限はないが、例えば、シート状、フィルム状、板状等のポリマ、ガラス、金属、カーボン等が挙げられる。
【００６０】
また、本実施形態に用いられる塗布液は、塗布物及び溶媒を含む。塗布物としては、特に制限はなく、例えば、有機顔料、無機顔料、有機色素、触媒、接着剤その他有機化合物、無機化合物全般が用いられる。また、溶媒としては、水や、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、その他有機系溶媒全般、あるいはそれらの混合物が用いられる。
【００６１】
本発明の実施形態に係る塗布装置及び塗布方法は、被塗布物に塗布液を塗布する分野であれば、特に制限なく使用することができ、例えば、燃料電池の製造や、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイの製造や、一般塗装の分野において使用することができるが、特に燃料電池の製造において好ましく用いることができる。具体的には、燃料電池の製造における、電解質膜への触媒層の塗布、拡散層への撥水ペーストの塗布、拡散層への触媒層あるいは電解質膜層の塗布、接着剤の塗布、セパレータへのカーボン塗布等において用いることができる。
【００６２】
また、電解質膜への触媒層の塗布、拡散層への撥水ペーストの塗布、拡散層への触媒層あるいは電解質膜層の塗布はダイコート方式により行われることが好ましい。特に、拡散層への撥水ペーストの塗布は、本実施形態に係るダイコート方式の塗布装置及び塗布方法により行われることが好ましい。
【００６３】
また、電解質膜への触媒層の塗布、拡散層への触媒層あるいは電解質膜層の塗布、接着剤の塗布、セパレータへのカーボン塗布はスプレ塗布方式により行われることが好ましい。特に、拡散層への触媒層の塗布は、本実施形態に係るスプレ塗布方式の塗布装置及び塗布方法により行われることが好ましい。
【００６４】
電解質膜としては、プロトン（Ｈ＋）や酸素イオン（Ｏ２−）等のイオン伝導性の高い材料であれば特に制限はなく、例えば、固体高分子電解質膜、安定化ジルコニア膜等が挙げられるが、好ましくはパーフルオロスルホン酸系等の固体高分子電解質膜が用いられる。具体的には、ジャパンゴアテックス（株）のゴアセレクト（Ｇｏｒｅｓｅｌｅｃｔ、登録商標）、デュポン社（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ社）のナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ、登録商標）、旭化成（株）のアシプレックス（Ａｃｉｐｌｅｘ、登録商標）、旭硝子（株）のフレミオン（Ｆｌｅｍｉｏｎ、登録商標）等のパーフルオロスルホン酸系固体高分子電解質膜を使用することができる。電解質膜の膜厚は例えば、１０μｍ〜２００μｍ、好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲である。
【００６５】
拡散層としては、導電性が高く、燃料及び空気等の原料の拡散性が高い材料であれば特に制限はないが、多孔質導電体材料であることが好ましい。導電性の高い材料としては、例えば、金属板、金属フィルム、導電性高分子、カーボン材料等が挙げられ、カーボンクロス、カーボンペーパ、ガラス状カーボン等のカーボン材料が好ましく、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料であることがより好ましい。拡散層の膜厚は例えば、５０μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１００μｍ〜６００μｍの範囲である。
【００６６】
触媒層（燃料極及び空気極）は、例えば、白金（Ｐｔ）を担持した、あるいは白金（Ｐｔ）等をルテニウム（Ｒｕ）等の他の金属と共に担持したカーボン等の触媒をナフィオン（登録商標）等の固体高分子電解質等の樹脂に分散させて成膜されたものを用いることができる。触媒層の膜厚は例えば、１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１μｍ〜２０μｍの範囲である。
【００６７】
撥水ペーストとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の撥水性樹脂と、電子伝導性を有する、例えばカーボンブラック等と、水及び石油系溶剤との混合溶液等を用いることができる。
【００６８】
燃料電池の製造における塗布液用の溶媒としては、水や、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、石油系溶媒あるいはそれらの混合物等を用いることができる。
【００６９】
燃料電池の製造における拡散層への撥水ペーストの塗布の場合、ダイコート方式によりカーボンペーパ、カーボンクロス等の多孔質導電体材料である拡散層へ撥水ペーストを含浸させながら塗布するため、通常の基材表面への塗布に比べて、ダイの塗布液吐出口からの塗布液（ペースト）の押し出し量を多くする。このため、塗布終了後に発生する、ダイの塗布液吐出口に付着する余剰塗布液の量が多くなる。本実施形態に係る塗布方法及び塗布装置を使用することにより、このような余剰塗布液の量が多い場合でも、塗布液の溶媒の蒸発を抑制し、凝集物の生成を防止して、塗布欠陥の発生を効果的に防止することができる。また、余剰塗布液の発生量等の状況に応じて、加湿エアの供給量を制御することにより、塗布欠陥の発生を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係るダイコート方式の塗布装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る塗布装置の動作を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る塗布装置の動作の制御を表す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る塗布装置のクリーニング機構の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の実施形態に係る塗布装置のクリーニング部の一例を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係るスプレ塗布方式の塗布装置の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る塗布装置のスプレガンの一例を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る塗布装置のスプレガンの動作を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る塗布装置のスプレガンの動作を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る塗布装置のスプレガンの動作を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  塗装装置、１０  圧縮エア供給装置、１２  圧縮エア流量調整弁、１４  加湿装置、１６  電磁開閉弁、１８  電磁開閉弁コントローラ、２０  加湿エア供給ノズル、２２  塗布液タンク、２４  ポンプ、２６  ダイ、２８  モータ、３０  搬送機構、３２  基材把持機構、３４  バックアップロール、３６  基材、３７  マニホールド、３８  塗布液吐出口、４０  塗布液、４１  塗布膜、４２  加湿エア、４４  クリーニング機構、４６  クリーニング部（スクレーパ）、４７  凹部、４８  クリーニング部移動機構、５０  圧縮エア供給装置、５２  圧縮エア流量調整弁、５４  加湿装置、５６  ３方電磁開閉弁、５８  電磁開閉弁コントローラ、６０  霧化用エア供給装置、６２  霧化用エア流量調整弁、６４  スプレガン、６６  塗布液タンク、６８  ポンプ、７０  塗布液吐出制御エア供給装置、７２  塗布液吐出制御エア切替弁、７４  モータ、７６  搬送機構、７８  基材把持機構、８０  エア供給ノズル、８２  ピストン、８４  塗布液吐出制御ニードル、８６  塗布液室、８８ａ，８８ｂ  エア室、９０  基材、９２  塗布液、９３  塗布液吐出口、９４  霧化塗布液吐出口、９５  霧化用エア、９６  加湿エア、９８  水供給ノズル、１００  微粒化水、１０２  ヘッド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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