(57)【要約】【課題】塗工幅の両端部から数十ｍｍの範囲についても膜厚分布の均一化が可能なスロットダイおよびそのスロットダイを使用した塗工装置を提供することを課題とする。【解決手段】２つのブロックからなるスロット部１２と、スロット部の長手方向の両端に備えられたサイドブロック８と、スロット部の２つのブロックを組み付け、且つスロット部のギャップ調整を行う複数のボルト７とナット６の組からなる締め付け部１１と、を備えた塗工装置で使用されるスロットダイ１０において、サイドブロックには、スロット部の内部に備えられたマニホールド３に連接した塗布液の流路９が備えられていることを特徴とするスロットダイ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのブロックからなるスロット部と、スロット部の長手方向の両端に備えられたサイドブロックと、スロット部の２つのブロックを組み付け、且つスロット部のギャップ調整を行う複数のボルト・ナット組からなる締め付け部と、を備えた塗工装置で使用されるスロットダイにおいて、サイドブロックには、少なくともスロット部の内部に備えられたマニホールドに連接した塗布液の流路が備えられていることを特徴とするスロットダイ。
【請求項２】
前記流路の形態が、スロット部が延伸する方向に沿った三角柱であることを特徴とする請求項１に記載のスロットダイ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の前記スロットダイを備えたことを特徴とする塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイに使用される光学フィルムなどに塗布液を塗布するための塗工装置に使用されるダイヘッドに関する。更には、塗工幅方向の塗布膜厚の均一性に優れたスロットダイおよびそれを使用した塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ用の光学フィルムなどの塗工装置に用いられるスロットダイは、供給される塗布液を滞留させる空間であるマニホールドと、このマニホールドから吐出口まで塗布液を通液させるスリット部であるスロットを備えており、吐出口から塗布液を吐出することで、被塗布物であるワークへの塗工を行っている。
【０００３】
塗工した直後、ワーク上の膜厚分布は必ずしも均一ではなく、マニホールド内の圧力や、スリット幅、塗布液の圧力分布、塗工時に発生する塗布液の流動などの種々の要因により、塗布膜厚にバラツキが発生するため、スリット幅の調整機構を用いて、スロットダイの開口部から吐出される塗布液の吐出量分布が均一になるように調整している。
【０００４】
具体的には、スロットのスリット幅が、マニホールドに至るまで同じ寸法のスリットが形成されている場合、スロットダイの両端部に近づくほど、開口部から吐出される塗布液の吐出速度は低下し、両端部において０となる。吐出速度が低下するプロファイルは、スリット幅や吐出する塗布液の粘度などによって変化する。塗布液の粘度が小さいほど、スロットダイの両端部に近づいても吐出速度の低下は少ない。逆に、塗布液の粘度が大きいほど、スロットダイの両端部に近づくに従って吐出速度が低下する度合いは大きくなる。また、塗布液の液体としてのその他の特性が違うと、両端部に近づくに従って吐出速度が低下する時のプロファイルが異なる。
【０００５】
このような特性があるため、塗布液によって形成される塗膜の膜厚分布が均一な領域を、スロットダイの幅にできるだけ近づける目的で、スロットダイの両端部に近づくに従って、スリット幅を広げることが行われる。これによって塗布液の吐出速度の低下を抑制し、塗布液の吐出速度および膜厚分布が均一化する。
【０００６】
具体的には、図３に例示したように、直方体の１つの面を斜面にした２つの金属ブロック（第一ブロック１と第二ブロック２）を、それらのブロックの斜面が形成されなかった側の大きい面を向い合わせにし、その状態でスロットダイの長手方向に沿って、備えられた複数のボルト７とナット６の組からなる締め付け部１１で固定することによって、スロットダイ１０´を形成する。予めスロットダイ１０´の内側になるブロックの部位には、マニホールド３にするための空間が形成されており、ブロックの大きい面を向い合わせにしたことで形成されたスロットダイの開口部５に向って、スリットであるスロット４が形成されている。スリット幅を、上記の締め付け部１１の締め付けの強さによってスロットダイ１０´の長手方向で加減することによって、塗布液が吐出される速度の調整を行うスリット幅の調整機構によって、塗布される膜厚を均一化する。
【０００７】
しかしながら、このスリット幅の調整機構は、スロットダイを構成する材料の弾性変形による歪みを利用しているため、歪みの影響範囲は百ｍｍオーダーであり、広範囲となる例えば図４に例示したように、スロットダイの端部のスリット幅を広げると、その影響は端部から１００ｍｍ以上に達する。一方、そのようなスリット幅の調整を行うと、図５に例示したように、調整前は端部に近い部分で規定の膜厚より大幅に膜厚が厚くなっていたのに対し、調整後は、端部から３０ｍｍ程度以上離れた領域では、膜厚が規定の膜厚に近
くなる一方で、規定の膜厚に達していない領域が、調整前より広がってしまう問題がある。そのため、特にスロットダイの塗工幅方向の両端部の数十ｍｍの範囲については、スリット幅の調整が困難であり、塗布膜厚の均一性を確保することが難しかった。そのことによって、膜厚異常による不良発生やワークの有効使用範囲が狭くなり、部材コストが増大する問題がある。
【０００８】
そのような問題点を解決する先行技術を調査したが見出すことができなかった。最も近いと思われる技術として、例えば特許文献１には、スロット間隙（スロットのスリット幅またはスリット間隙と同じ。）が調整可能なスロットダイ、スロットダイのスロット間隙の調整方法を提供する手段として、連続走行するウェブの表面にスロットダイの先端リップ（スロットダイの開口部と同じ。）を近接せて、スロットから塗布液を吐出して塗布するスロットダイであって、該スロットダイがスロット部分で分割可能な少なくとも２つのブロックから構成され、前記２つのブロックがリップからの位置が異なる２つ以上のボルト群で組み上げられており、該ボルト群の各ボルトの締め付け力を増加または減少することによりスロット間隙が調整可能であることを特徴とするスロットダイが開示されている。
【０００９】
この技術は、塗工幅方向の塗布膜厚の均一性を確保する点では優れた技術であるが、スロットダイを構成する材料の弾性変形による歪みを利用した塗布膜厚調整方法であるため、塗工幅方向の両端部数十ｍｍの範囲については、膜厚分布を改善することが依然として困難であると考えられる。
【００１０】
また、特許文献２には、簡単な構成で、かつ容易な操作により均一な塗布膜厚が得られるスロットダイにおけるスロットギャップの調整方法を提供する手段として、少なくとも２つのブロックからなるスロット部と、前記スロット部の一対のブロックに狭持されるシムと、前記ブロック及びシムを固定する締結手段を備えたスロットダイを構成し、前記シムを変形させて前記一対のブロック間に形成されるスロットギャップを調整することを特徴とするスロットダイのスロットギャップの調整方法が開示されている。
【００１１】
この技術は、２つのステンレス鋼などの鉄系の硬いブロックの間に、銅、アルミニウム、亜鉛、高分子材料などの柔らかい材料をシムとして挟み込んでおき、ボルト、ナットの締め付けの度合いを調整することによって、シムの潰れ具合を調整し、スロットギャップ（スロット幅と同じ意味）を調整することにより、塗布膜厚の均一化を図る技術である。
この技術は、特許文献１と同様に、スロットダイを構成する材料の弾性変形による歪みを利用した塗布膜厚調整方法であるため、塗工幅方向の両端部数十ｍｍの範囲については、膜厚分布を改善することが依然として困難であると考えられる他に、シムの潰れ具合に経時的な変化が起こる虞や、使用する塗布液によってはシムが腐食する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−２８８３７７号公報
【特許文献２】特開２０１５−７３９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑み、塗工幅の両端部から数十ｍｍの範囲についても膜厚分布の均一化が可能なスロットダイおよびそのスロットダイを使用した塗工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、２つのブロックからなるスロット部と、スロット部の長手方向の両端に備えられたサイドブロックと、スロット部の２つのブロックを組み付け、且つスロット部のギャップ調整を行う複数のボルト・ナット組からなる締め付け部と、を備えた塗工装置で使用されるスロットダイにおいて、サイドブロックには、少なくともスロット部の内部に備えられたマニホールドに連接した塗布液の流路が備えられていることを特徴とするスロットダイである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記流路の形態が、スロット部が延伸する方向に沿った三角柱であることを特徴とする請求項１に記載のスロットダイである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記スロットダイを備えたことを特徴とする塗工装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のスロットダイによれば、スロット部が延伸する方向の両端部に備えられたサイドブロックに、スロット部の内部のマニホールドとスロットに連接した塗布液の流路を備えているため、塗工幅方向の両端部数十ｍｍの範囲を含む膜厚分布の均一化が可能となる。
【００１８】
また、本発明のスロットダイを備えた塗工装置によれば、本発明のスロットダイを使用しているため、塗工幅方向の両端部数十ｍｍの範囲を含む膜厚分布の均一化を達成した塗布物品の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のスロットダイの構成の一例を示す説明図であって、（ａ）はスロットダイの長手方向に直交する面で切断した場合の断面図の例、（ｂ）はスロットダイの長手方向に平行な面で、サイドブロックに形成された流路を含んで切断した場合の断面図の例、を示している。
【図２】本発明のスロットダイのサイドブロックの一例を示す説明図であって、（ａ）は上面から見た断面図、（ｂ）は正面から見た断面図、（ｃ）は側面から見た断面図、である。
【図３】従来のスロットダイの構成の一例を示す説明図であって、（ａ）はスロットダイの長手方向に直交する面で切断した場合の断面図の例、（ｂ）はスロットダイの長手方向に平行な面で、サイドブロックに形成された流路を含んで切断した場合の断面図の例、を示している。
【図４】従来のスロットダイに備えられた複数のボルトとナットの組からなる締め付け部によるスリット幅の調整機構からの距離に対するスリット幅の変動量（変化量）を例示したグラフであって、スリット幅が一定の例とスリット幅の変動量が調整機構からの距離が離れるに従って減少して行く例とを示したものである。調整機構である締め付け部におけるスリット幅の変動量を設定すると、その影響が１５０ｍｍ程度の範囲に及ぶことを示している。
【図５】従来のスロットダイを使用した場合の塗工幅の端部からの距離に対する膜厚の変動を例示したグラフであって、調整前の膜厚分布は端部からの距離が１０ｍｍ〜１４０ｍｍ程度までは規定の膜厚より厚くなっている。これに対して調整後の膜厚分布は、端部からの距離が３０ｍｍ〜１４０ｍｍ程度までは規定の膜厚に近くなったが、３０ｍｍより端部に近い部分で膜厚が薄くなり、規定膜厚の塗工幅が狭くなる例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のスロットダイについて、図１を用いて説明する。
本発明のスロットダイ１０は、図１にその構成を例示したように、２つのブロック（第
一ブロック１と第二ブロック２）からなるスロット部１２と、スロットダイ１０の長手方向の両端に備えられたサイドブロック８と、スロット部１２の２つのブロックを組み付け、且つスロット部１２のギャップ調整を行う複数のボルト７とナット６の組からなる締め付け部１１と、を備えたスロットダイ１０において、サイドブロック９には、少なくともスロット部１２の内部に備えられたマニホールド３に連接した塗布液の流路９が備えられている。流路９は、マニホールド３に加えて、スロット部１２のスロット４をも連接していても構わない。
【００２１】
スロットダイ１０が延伸する方向におけるスロットダイの開口部５から吐出される塗布液の速度の分布は、中央部において最大であり、両端部においては０となる。通常は、スロットダイ１０の塗布幅の中央部は、一定の吐出速度となり、その結果、一定の膜厚領域となる。
一方、スロットダイ１０の塗布幅の両端部においては、一定の膜厚領域から両端部に近づくに従って、吐出速度は低減し、塗布幅の両端部において、吐出速度は０となる。膜厚についても同様となる。
【００２２】
無限に長いスロットダイを考えた場合、一定の膜厚領域は無限の長さとなる。その場合、スロットダイが延伸する方向のスロットダイの開口部のある１つの点における塗布液の吐出速度は、単位時間当りにその点に供給される塗布液の量Ａと、その点に隣接する両側から供給される塗布液の量Ａ（中央側）とＡ（端部側）の合計値、Ａ＋Ａ（中央側）＋Ａ（端部側）であると考えられる。
無限に長いスロットダイにおいては、Ａ（中央側）とＡ（端部側）は一定であると考えることができるが、有限の長さのスロットダイにおいては、スロットダイの中央部から両端部に近づくに従って、Ａ（端部側）＜Ａ（中央側）となる。
【００２３】
それは、有限の長さを持つ実際のスロットダイ１０の両端部に近い領域においては、マニホールド３から第一ブロック１と第二ブロック２によって形成されたスリットであるスロット４を通って、スロットダイの開口部５から吐出される塗布液の量が少なくなるためである。最も端では、Ａ（端部側）は０である。これは物理的に供給されない（スロットダイ１０の両端部の外側からは塗布液が供給されない）ためである。最も端に近い領域では、塗布液の吐出される速度は０ではないが、小さな値であり、スロットダイ１０の中央部に近づくに従って増加し、あるところから一定となる。
【００２４】
外部から塗布液を供給する流路を通してマニホールド３に塗布液が供給されると、マニホールド３の内部の圧力は、塗布液がスロット４を通して流れていない場合（静圧）は、全体に均一な圧力となる。しかし塗布液がスロット４から流れ出すと、塗布液の粘度などの特性によって、流体としての抵抗が発生するため、流体抵抗が小さいパス（塗布液が流れる経路）においては流速が大きくなり、流体抵抗が大きい流路パスでは、流速が小さくなる。
【００２５】
マニホールド３の内部は広い空間であり流体抵抗は小さいが、スロット４の内部はスリットであるため流体抵抗が大きくなる。例えばマニホールド３の中央部にある点から、スロットダイの開口部５の中央へのパスと、両端部へのパスでは、後者のパスが長くなる。
また、マニホールド３からスロットの開口部５に至るスロット４の長さは均一であるため流体抵抗は大きいが、均一である。
そのため、流体抵抗がパスによって差ができるのは、マニホールド３の内部においてであると考えられる。
【００２６】
このように、塗布液が受ける流体抵抗は、マニホールド３の内部においては、小さい流体抵抗であるがパスによって差がつき、スロット４の内部においては、流体抵抗は大きい
が均一であるため、スロット４の前段の流体抵抗の均一化が、スロットダイの開口部５から吐出される塗布液の速度の均一化に強く影響すると考えられる。
【００２７】
そのため、前記のＡ（端部側）を減少させない手段が必要になる。その手段として、本発明のスロットダイ１０においては、サイドブロック９に、スロット部１２の内部に備えられたマニホールド３に連接した塗布液の流路９を設けた。そのことにより、この両端部における流体抵抗の増大を防ぐことができ、塗布液の吐出速度の均一化を図ることが可能となる。ひいては、塗布膜厚の均一化を図ることが可能となる。
【００２８】
＜サイドブロック＞
次に、図２を用いて、本発明のスロットダイ１０のサイドブロック８について説明する。
本発明のスロットダイ１０に使用するサイドブロック８は、図１に示したスロット部１２の内部に備えられたマニホールド３に連接された空間である塗布液の流路９を備えている。流路９は、マニホールド３に加えてスロット４をも含む形で連接していても良い。
【００２９】
図２には、１つの例として、流路９が、スロットダイ１０が延伸する方向に沿った三角柱の形状をした場合を例示している。その三角柱の断面は、図２（ｃ）に示したように、直角三角形であり、スロットダイの開口部５側に鋭角の頂点を配置し、直角と鋭角の頂点を結ぶ辺がスロットダイ１０の内側に面して配置されている。
【００３０】
本発明のスロットダイ１０のサイドブロック８に備える流路９の形態については、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した流路長さＡ、流路深さＢ、流路厚さＣおよび先端距離Ｄについて表１に示したような寸法を好適に使用することができる。
【表１】
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【００３１】
ただし、マニホールド３のスロットダイ１０が延伸する方向に直交する平面における断面形状と、流路の長さＡと流路の厚さＣとが一致しているか、マニホールド３の断面形状を包括していることが好ましい。また、流路の深さＣはできるだけ深いことが好ましい。また、先端距離Ｄは、スロットダイの開口部５からマニホールド３に至る距離であるが、位置と長さがスロット４と一致していることが好ましい。
【００３２】
流路９の形態は、図２に例示したような形態に限定する必要はなく、マニホールド３からスロット４を経由し、スロットダイの開口部５から塗布液が吐出されるまでの様々なパス（塗布液が流れる経路）における流体抵抗を均一にするような効果を持つ形態であれば良い。
【００３３】
このように、サイドブロック８にマニホールド３に連接した、またはマニホールド３とスロット４とに連接した、流路９を備えることにより、スロットダイ１０の塗工幅の両端部から数十ｍｍ程度の範囲まで、均一な吐出速度を調整可能となり、ひいては両端部から数十ｍｍ程度の範囲まで、均一な膜厚分布を得ることが可能となる。
【００３４】
また、本発明のスロットダイ１０を使用した塗工装置は、以上に説明したように、スロットダイ１０の両端部において、スロットダイの開口部５から吐出される塗布液の吐出速度を、塗布幅の端部から数十ｍｍ程度の範囲まで均一にすることが可能な塗工装置である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・第一ブロック
２・・・第二ブロック
３・・・マニホールド
４・・・スロット
５・・・スロットダイの開口部
６・・・ナット
７・・・ボルト
８、８´・・・サイドブロック
９・・・流路
１０、１０´・・・スロットダイ
１１・・・締め付け部
１２・・・スロット部
Ａ・・・流路長さ
Ｂ・・・流路深さ
Ｃ・・・流路厚さ
Ｄ・・・先端距離
【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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