WO2023112542A1

WO2023112542A1 - スロット型スプレーノズル、塗布装置および塗布膜付き部材の製造方法

Info

Publication number: WO2023112542A1
Application number: PCT/JP2022/041239
Authority: WO
Inventors: 洸太笹木; 竜太坂下; 浩平上田; 潔箕浦
Original assignee: 東レ株式会社
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2023-06-22
Also published as: CN118176063A

Abstract

本発明のスロット型スプレーノズルは、一方向に配列された複数の塗布液吐出口と、前記塗布液吐出口の近傍に幅方向に渡って連続してまたは間欠で開口し、前記塗布液吐出口を挟むように配置された一対の吐出口であって、当該吐出口から吐出されるエアが塗布液の吐出方向と斜めに交差するように形成されたエア吐出口と、を備え、前記塗布液吐出口の幅方向の両端を形成する辺から塗布液の吐出方向に延在し、前記塗布液吐出口を挟んで対向する一対の面である液保持面を有し、前記液保持面の塗布液の吐出方向の長さをＨ１（μｍ）、前記エア吐出口から吐出されるエアの吐出方向と塗布液の吐出方向との成す角度（鋭角）をθ（度）、前記塗布液吐出口と前記エア吐出口との間隔をＬ２（μｍ）として、Ｈ１が３０μｍ以上かつ特定の範囲を満たしている。

Description

スロット型スプレーノズル、塗布装置および塗布膜付き部材の製造方法

　本発明は、スロット型スプレーノズル、そのスロット型スプレーノズルを用いた塗布装置、およびその塗布装置を用いた塗布膜付き部材の製造方法、に関する。

　従来、被塗布基材（以下、単に「基材」とも言う）に塗布液を塗布する装置として、スプレーノズル（以下、単に「ノズル」とも言う）で塗布液を液滴化してから吹き付けるスプレー塗布装置が知られている。

　このスプレー塗布装置においては、基材の生産性や機能性の観点から、広幅な基材の略全面に、塗布膜を薄くかつ均一な厚さに形成することを求められる場合が多々ある。

　このような場合の塗布手段として、例えば特許文献１には、塗布液と同時に圧搾エアを吐出し、吐出したエアの強力な打力（塗布液への衝突力）によって塗布液を微細化して噴霧することで薄膜形成可能な２流体型の単孔型スプレーノズルを、基材の幅方向に等間隔に複数配列し、各ノズルから噴霧される塗布液が塗り重なるように、同時に塗布液を噴霧しながら基材を搬送させることで、広幅基材に薄い塗布膜を形成するスプレー塗布装置が開示されている。しかしながら、このスプレー塗布装置では、各ノズルが独立した部品であるため、ノズルの個体差、すなわちノズル毎の形状バラつきによって、噴霧状態のバラつきが生じやすい。また、各ノズルから噴射される吐出エア、塗布液滴は、扇状あるいは円錐状等の形態で幅方向に拡幅しながら飛翔するため、ノズル間の塗布がオーバーラップする箇所で干渉して塗布スジが生じやすく、均一な塗布膜を形成することは困難である。

　このような単孔型ノズルが持つ課題に対して、塗布膜を広く薄く均一に塗布できる２流体型のスプレーノズルとして、特許文献２には、基材の塗布幅方向に複数の塗布液吐出口を持ち、塗布液吐出口近傍の幅方向に渡って連続して、または間欠で開口して塗布液吐出口を挟むように配置された一対のエア吐出口を持つ、スロット型のスプレーノズルが開示されている。このスプレーノズルは、塗布液を吐出して塗布液吐出口先端で露出する塗布液だまりを生成し、この塗布液だまりに吐出エアの打力を与えて、スプレーノズルから切り離す動作を、瞬間的に繰り返すことで微細な塗布液滴生成を可能にしている。また、このスプレーノズルは塗布幅に渡る単一のノズルとなっているため、各塗布液吐出口における形状のバラつきを単孔型ノズルよりも抑えられ、塗布幅方向に高い均一性で塗布液を噴射することができ、さらに基材の幅方向に渡って実質的に連続する単一の帯状エアを吐出するため、吐出エアと塗布液滴は幅方向に対して略垂直方向に噴射され、塗布液吐出口間の干渉が小さくなり、基材に対して極めて均一な薄い塗布膜を形成できる。

特開２０１３－１１１５１２号公報特開２００６－０２６５７６号公報

　しかしながら、特許文献２に開示されているスロット型のスプレーノズルであっても、噴射された後に塗布液滴の直進性が崩れ、塗布膜ムラが生じる場合がある。これは、粘性流体である噴流の引き込み効果によってスプレーノズルの周囲に存在するエアの流れが励起され、引き込まれた周囲エアの干渉によって塗布液滴の飛翔に影響を与えることが主な原因である。特に実質的に連続する帯状エアを吐出するスロット型のスプレーノズルは、２流体型の単孔型ノズルを複数配列した構成よりも、吐出エア流量が大きくなりやすく、吐出エア流量が大きいほど、ノズル外部の周囲エアを引き込んでしまうため、吐出エアの流れが乱れやすい。

　一方で、周囲エアの影響を低減するためには、吐出エア流量を小さくすればよい。しかし、吐出エア流量を小さくした場合は、塗布液吐出口先端で生成される塗布液だまりに対して十分な打力を与えられず、塗布液だまりがある程度大きく成長してからでなければノズルから切り離すことができないため、微細な塗布液滴が形成されず、薄い塗布膜を形成できなくなる問題があった。

　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、吐出エア流量を小さくした場合であっても微細塗布液滴を形成でき、広幅基材に薄い塗布膜を均一に形成できるスプレーノズルを提供する。さらに、そのスプレーノズルを用いたスプレー塗布装置とそのスプレー塗布装置を用いた塗布膜付き部材の製造方法を提供する。

　上記課題を解決するために本発明のスプレーノズルは、一方向に配列された複数の塗布液吐出口と、上記一方向を幅方向として、上記塗布液吐出口の近傍に幅方向に渡って連続してまたは間欠で開口し、上記塗布液吐出口を挟むように配置された一対の吐出口であって、当該吐出口から吐出されるエアが塗布液の吐出方向と斜めに交差するように形成されたエア吐出口と、を備えたスロット型スプレーノズルであって、
上記塗布液吐出口の幅方向の両端を形成する辺から塗布液の吐出方向に延在し、上記塗布液吐出口を挟んで対向する一対の面である液保持面を有し、
上記液保持面の塗布液の吐出方向の長さをＨ１（μｍ）、上記エア吐出口から吐出されるエアの吐出方向と塗布液の吐出方向との成す角度（鋭角）をθ（度）、上記塗布液吐出口と前記エア吐出口との間隔をＬ２（μｍ）として、Ｈ１≧３０μｍ、および、下記式（１）を満たしている。
　　　（Ｌ２／ｔａｎθ）－１００≦Ｈ１≦Ｌ２／ｔａｎθ　・・・（１）

　本発明のスロットスプレーノズルは以下の形態であることが好ましい。
（１）上記塗布液吐出口が、櫛歯状シムと上記櫛歯状シムを挟持する一対のノズルブロックとから形成され、
上記櫛歯状シムは、上記ノズルブロックの先端部よりも塗布液の吐出方向に突出しており、
上記液保持面が、上記櫛歯状シムの前記ノズルブロックよりも突出している部分の一部である。
（２）上記櫛歯状シムの前記ノズルブロックよりも突出している部分の、上記櫛歯状シムの厚み方向から観察できる面が、水に対する撥液性を有する。
（３）上記液保持面が幅方向に対して略直交している。
（４）上記液保持面の先端部の稜線の曲率半径が３０μｍ以下である。
（５）上記Ｌ２が１００μｍ以下である。

　本発明の塗布装置は、本発明のスロット型スプレーノズルと、上記スロット型スプレーノズルに塗布液とエアを供給する供給手段と、被塗布部材を支持する支持手段と、上記支持手段に支持される被塗布部材を上記スロット型スプレーノズルに対して相対的に移動させる移動手段と、を備えている。

　本発明の塗布膜付き部材の製造方法は、本発明の塗布装置を用い、上記エア吐出口からエアを吐出しながら上記塗布液吐出口から塗布液を吐出し、上記支持手段に支持された被塗布部材上に塗布液を噴霧して、塗布膜が形成された部材を製造する。

　本発明の塗布膜付き部材の製造方法は、上記エア吐出口から吐出するエア流量が、幅１ｍ当たり９００ＮＬ／ｍｉｎ以上１５００ＮＬ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。

　本願において「幅方向」とは、複数の塗布液吐出口が配列している方向を意味する。

　本発明のスロット型スプレーノズルを用いることで、基材上に塗布膜を薄く広く均一に形成することができる。

図１は、本発明のスプレーノズルの概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明のスプレーノズルを塗布液吐出口側から見た底面図である。図３Ａは、本発明のスプレーノズル塗布時における、塗布液滴の飛翔状態について説明する図であって、幅方向から見た断面図である。図３Ｂは、本発明のスプレーノズル塗布時における、塗布液滴の飛翔状態について説明する図であって、基材の搬送方向から見た１つの塗布液吐出口の先端部の断面図である。図４Ａは、本発明のスプレーノズル塗布時における、塗布液滴の生成について説明するであって、スプレーノズルの先端を幅方向から見た断面図である。図４Ｂは、本発明のスプレーノズル塗布時における、塗布液滴の生成について説明するであって、図４Ａに示す状態から塗布液を消した図である。図５は、スプレーノズル塗布時における、塗布液滴の生成について説明する図であり、液保持面を備えない従来技術のスプレーノズルの先端を幅方向から見た断面図である。図６Ａは、本発明のスプレーノズルにおける、好適な一態様を説明する図であって、幅方向から見た断面図である。図６Ｂは、本発明のスプレーノズルにおける、好適な一態様を説明する図であって、基材の搬送方向から見た１つの塗布液吐出口の先端部の図である。図７は、図６Ａおよび図６Ｂに示すスプレーノズルにおける特徴的な寸法を説明する幅方向から見た断面図である。図８は、図６Ａおよび図６Ｂに示すスプレーノズルにおける構成を説明する分解斜視図である。図９は、本発明のスプレーノズルを用いた塗布装置の概略構成を示す側面図である。

　本発明者等は、上記の課題について鋭意検討を行った結果、スプレーノズルの先端で生成される塗布液だまりが小さい状態でノズルから切り離すことで、塗布液滴が微細化することに着眼するに至った。より具体的には、塗布液だまりが切り離される位置と、吐出エアの打力が得られる位置とを一致させること、かつ塗布液だまりとノズル表面との接触面積を小さくすること、によって塗布液滴が微細化することから、薄膜形成できる状態を維持しつつ、吐出エア流量を下げて塗布液滴飛翔時の直進性悪化を低減することで、塗布膜の均一性を向上させることを見出し、本発明に到達した。

　なお、本発明に用いるエアや外気の気体成分としては、塗布に適した気体であれば特に制限はなく、空気や窒素ガス等を用いることができる。また、外気の雰囲気圧としては特に制限はなく、大気圧環境下や減圧環境下等とすることができる。

　また、スプレー塗布に用いる塗布液としては特に制限はなく、無機物や有機物の溶液、あるいは無機物や有機物を、バインダーおよび溶剤に分散させたスラリー等が挙げられる。塗布液の粘度としては、吐出エアの打力によって塗布液を微細化できる程度に低い粘度が必要であり、一般的に５００ｍＰａ・ｓ以下とすることが好ましい。

　以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は本発明の理解を容易にするために記載したものであり、本発明を何ら限定するものではない。本発明の権利範囲は、以下の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

　図１は、本発明のスプレーノズルの概略構成を示す斜視図である。図１は、スプレーノズル１０の一部を示しており、図中のハッチングは当該スプレーノズル１０の断面を示す。このスプレーノズル１０は、長尺の基材４０の搬送方向Ｄと直交する方向、すなわち基材４０の幅方向に長手方向を持ち、基材４０の塗布面に対向するように、基材４０と一定の距離を設けて配置されている。塗布液は、スプレーノズル１０の幅方向の中央に設けられた塗布液供給口１６から供給され、塗布液マニホールド１８で幅方向に拡幅され、塗布液吐出口３１から吐出される。また、吐出エアは、スプレーノズル１０の正面と背面の幅方向の中央にそれぞれ設けられたエア供給口１５ａ、１５ｂから供給され、エアマニホールド１７ａ、１７ｂで幅方向に拡幅され、エア吐出口３３ａ、３３ｂから吐出され、塗布液吐出口３１から吐出された塗布液をエアの打力で液滴化する。液滴化された塗布液は、吐出エアの流れに乗って、搬送される基体４０上に付着することにより、塗布膜４１が形成される。なお、スプレーノズル１０を構成する部材の材質について特に制限はないが、加工精度や耐久性、耐食性等の観点からすべての部材を金属材質、特にステンレスで構成することが好ましい。

　図２は、本発明のスプレーノズルを塗布液吐出口側から見た底面図である。図２に示すスプレーノズル１０の底面において、塗布液吐出口３１は矩形の開口端を有しており、複数の塗布液吐出口３１が幅方向（図２では左右方向）に等間隔で複数並んで、全体で塗布液吐出幅Ｗ１となっている。各塗布液吐出口３１の幅Ｗ２は、使用する塗布液の粘度や吐出する塗布液の流量によって最適な値が異なるが、吐出口毎の形状バラツキ低減の観点から１００μｍ以上が好ましく、また、塗布液マニホールド１８から各塗布液吐出口３１に分配する塗布液を均一な量にするため４００μｍ以下とすることが好ましい。また、塗布液吐出口３１の配列ピッチＰは、塗布膜の幅方向均一性の観点から１０ｍｍ以下であることが好ましい。

　次に塗布液吐出口３１の近傍で、塗布液吐出口３１を挟み込むように設けられる、エア吐出幅Ｗ３の一対のスリット形状のエア吐出口３３ａ、３３ｂが配列されている。このとき各塗布液吐出口３１から吐出されるすべての塗布液を均等にエアの打力で微細化するために、エア吐出幅Ｗ３は塗布液吐出幅Ｗ１よりも長くなっている。なお、エア吐出口３３ａ、３３ｂは、図２に示すように幅方向に渡って連続する１つのスリットで開口してもよいし、塗布液吐出口３１に一対一に対応して、間欠状に開口してもよい。間欠状に開口する場合は、円形、楕円形等であってもよい。間欠状に開口させる場合は、幅方向の開口長さをＷ２より大きくすることが好ましい。

　図３Ａ及び図３Ｂは、本発明のスプレーノズル塗布時における、塗布液滴の飛翔状態について説明する図である。図３Ａは、幅方向から見た断面図（以下、幅方向断面図）である。図３Ｂは、基材の搬送方向から見た１つの塗布液吐出口の先端部の断面図である。

　このスプレーノズル１０では、図３Ａに示す塗布液吐出口３１より塗布液Ｆが吐出され、さらに塗布液吐出口３１を挟むようにして配置された一対のエア吐出口３３ａ、３３ｂよりエアＧが吐出される。図３Ｂに示すように、塗布液吐出口３１の先端近傍には、塗布液吐出口３１の幅方向の両端を形成する辺の略全長から塗布液の吐出方向に延在する液保持面３５Ｌ、３５Ｒを有する液保持面形成部材３４Ｌ、３４Ｒが備えられている。吐出された塗布液Ｆは、液保持面形成部材３４Ｌ、３４Ｒの一対の液保持面３５Ｌ、３５Ｒ間で架橋保持された状態となる。さらにノズル最先端部である液保持面３５Ｌ、３５Ｒの先端部３６Ｌ、３６Ｒの近傍で塗布液だまり３７を形成する。この塗布液だまり３７にエアＧ（図３Ａ参照）の打力を与えると、先端部３６Ｌ、３６Ｒが液離れ位置となって塗布液が切り離され、塗布液だまり３７の大きさに応じた大きさの塗布液滴４２となる。この塗布液だまり３７の生成と切り離しが瞬間的に繰り返されることにより生成される無数の塗布液滴４２がエアＧと共に基材４０に向かって飛翔し、塗布膜４１を形成する。なお、液保持面３５Ｌ、３５Ｒを備えないスプレーノズルの場合、塗布液だまりの液離れ位置は塗布液吐出口３１の先端部となるため、塗布液だまり３７は、矩形の塗布液吐出口の幅方向と厚み方向を形成する４つの内面と接触した状態となる。一方、本発明のスプレーノズル１０では、塗布液だまり３７が２つの液保持面３５Ｌ、３５Ｒと接触しているのみであり、接触面積が小さく、塗布液だまりを切り離しやすくなるため、小さいエアの打力であっても液滴を微細化することができる。なお、液保持面３５Ｌ、３５Ｒの液保持面の吐出方向長さＨ１が小さく、塗布液吐出口３１と液保持面３５Ｌ、３５Ｒの先端が近接した状態であると、実質的に液だまり３７は矩形の塗布液吐出口３１の幅方向と厚み方向を形成する４つの内面と接触した状態となり、本発明の効果を得ることができないため、Ｈ１は３０μｍ以上必要である。また、吐出された塗布液を安定的に架橋保持するために、Ｈ１は４００μｍ以下であることが好ましい。

　エア吐出口３３ａ、３３ｂから吐出されるエアＧの供給条件は、所望の塗布液種類、塗布膜厚等により一概に規定できないが、液滴を微細化する打力を維持しつつ、使用するエア流量を最小化する観点、及び吐出したエア流れの乱れを最小化する観点から、概ねエアマニホールド１７ａ、１７ｂで計測される圧力は５０ｋＰａから２００ｋＰａの範囲が好ましく、エア流量は、エア吐出幅１ｍ当たり９００ＮＬ／ｍｉｎ以上１５００ＮＬ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。

　図４Ａ及び図４Ｂ、並びに図５は、スプレーノズル塗布時における、塗布液滴の生成について説明する図である。図４Ａは本発明のスプレーノズルの先端の幅方向断面図である。図４Ｂは、図４Ａに示す状態から塗布液を消した図である。図５は、液保持面を備えない従来技術のスプレーノズルの先端の幅方向断面図である。

　図４Ａに示す通り、塗布液滴４２は吐出エアＧの打力が得られる位置（以下、単に「打力位置」と言う）Ｘ１で生成される。この打力位置Ｘ１は、エア吐出口３３ａ、３３ｂの塗布液吐出口３１側の稜部からエア吐出方向に伸ばした一対の仮想延長線Ｖａ、Ｖｂの交点である。また、塗布液だまり３７は、液離れ位置となるノズル最先端部３６Ｌ（３６Ｒ）から、打力位置までの間の空間で生成されるため、ノズル最先端部３６Ｌ（３６Ｒ）を打力位置Ｘに近接させて、この空間を小さくすることで塗布液だまり３７を小さくして、生成される塗布液滴４２も小さくできる。しかしながら、図４Ｂに示す通り、液保持部材３４Ｌ（３４Ｒ）を打力位置Ｘ１に近接させて、仮想延長線Ｖａ、Ｖｂと点Ｘ２ａ、Ｘ２ｂとで斜めに交差した場合、吐出エアＧが液保持部材３４Ｌ（３４Ｒ）に衝突して乱れ、塗布精度が低下するおそれがある。ここで、塗布液吐出口から点Ｘ２ａ、Ｘ２ｂまでの距離は、エア吐出口から吐出されるエアの吐出方向と塗布液の吐出方向との成す角度（鋭角）をθ（ここでは、例えば仮想延長線Ｖｂと、液保持部材３４Ｌの液保持面とがなす角度をθとする）、塗布液吐出口とエア吐出口との間隔をＬ２（μｍ）とすると、Ｌ２／ｔａｎθで表せる。以後、角度θを「エア吐出角θ」と称することがある。上記問題を発生させないために、液保持面の吐出方向長さＨ１（μｍ）は、下記式（１）の範囲を満たす必要がある。
　　（Ｌ２／ｔａｎθ）－１００≦Ｈ１≦Ｌ２／ｔａｎθ　　・・・（１）

　なお、図５に示す液保持面を備えない従来のスプレーノズルの場合、塗布液だまり３７は塗布液吐出口先端３８と打力位置の間で生成されるため、本発明のスプレーノズルよりも液だまり３７が大きくなり、生成される塗布液滴４２も大きくなる。

　ここで、スプレーノズルにおける好適な態様の一例について、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明のスプレーノズルにおける、好適な一態様を説明する図である。図６Ａは、幅方向断面図である。図６Ｂは、基材の搬送方向から見た１つの塗布液吐出口の先端部の図である。

　図６Ａに示すスプレーノズル１０のように、液保持面３５Ｌ（３５Ｒ）は、塗布液吐出口３１を、櫛歯状シム１２と、櫛歯状シム１２を挟持する一対のノズルブロック１３ａ、１３ｂとから形成し、櫛歯状シム１２を、ノズルブロック１３ａ、１３ｂの先端部よりも塗布液の吐出方向に突出させて形成することが好ましい。液保持面３５Ｌ（３５Ｒ）を櫛歯状シム１２の一部分とすることによって、塗布液吐出口３１から液保持面３５Ｌ（３５Ｒ）までが接続部のない面一となるため、塗布液の吐出を安定させることができる。また、複数の塗布液吐出口３１に対応する各々の液保持面３５Ｌ（３５Ｒ）が単一部品で構成されるため形状バラつきを抑えることができ、高い塗布精度を維持することができる。

　図６Ｂに示す櫛歯状シム１２のノズルブロックよりも突出している部分の、櫛歯状シム１２の厚み方向から観察できる面Ｓ（裏面も同様）は、水に対する撥液性を備えることが好ましい。面Ｓに撥液性を付与することによって、液保持面３５Ｌ、３５Ｒで架橋する塗布液が面Ｓへの濡れ拡がることを低減できるため、安定した塗布液だまりを生成できる。なお、水に対する撥液性を備えるとは、面Ｓの純水に対する接触角が９０°以上となることを意味し、１２０°以上となることがより好ましい。本発明においては、櫛歯状シムに使用する材質として、加工精度や耐久性、耐食性等の観点から金属材質、特にステンレスで構成することが好ましいため、撥液性を付与する方法としては、フッ素樹脂、撥水メッキ皮膜などのコーティングを用いることができる。また、撥液耐久性の観点から、マイクロナノパターニング加工等により、金属表面を改質し、撥液性を付与する方法がより好ましい。

　液保持面３５Ｌ、３５Ｒは、幅方向に対して略直交していることが望ましい。液保持面３５Ｌ、３５Ｒが液吐出方向に向かって末拡がりになっていなければ、ノズル最先端部３６Ｌと３６Ｒの間隔が広がらないので、塗布液を安定して架橋保持できる。また液保持面３５Ｌ、３５Ｒが液吐出方向に向かって末狭まりになっていなければ、塗布液が面Ｓに乗りあげるようなことが起こらず、塗布液滴の生成が安定する。液保持面３５Ｌ、３５Ｒが幅方向に対して略直交していることで、塗布液吐出口３１から吐出された塗布液を安定して架橋保持することができる。また、吐出エアの打力によって塗布だまりが切り離される際の、塗布液滴の射出方向のバラつきを小さくすることができる。なお、略直交であるとは、製作上の誤差を許容し、液保持面３５Ｌ、３５Ｒの法線と幅方向とのなす角度が５度以下であることを意味する。

　液保持面３５Ｌ、３５Ｒの先端部３６Ｌ、３６Ｒの稜線の曲率半径は３０μｍ以下であることが好ましい。曲率半径が小さいほど、塗布液だまりの液離れが稜線部で安定するため、吐出エアによって塗布液だまりが切り離される際の、塗布液滴の射出方向のバラつきを小さくすることができる。

　図７は、図６Ａおよび図６Ｂに示すスプレーノズルにおける特徴的な寸法を説明する幅方向断面図である。図７において、塗布液吐出口３１とエア吐出口３３ａ、３３ｂがなす角度（例えば、角度θ）は、１５度以上、４５度以下が好ましい。角度θが１５度以上であると、エア吐出口３３ａ、３３ｂから吐出されるエアによって、塗布液滴を液滴化するのに十分な打力を塗布液に与えることができる。θが４５度以下であると、基材進行方向へ飛翔する塗布液滴が少ないため、基材に付着せずに飛散する塗布液滴も少なくなり、塗布液の使用効率の低下を抑制することができる。

　塗布液吐出口３１の間隙Ｌ１は、使用する塗布液の粘度や吐出する塗布液の流量によって最適な値が異なるが、吐出口毎の形状バラツキ低減の観点から５０μｍ以上が好ましく、また、塗布液マニホールドから各塗布液吐出口に分配する塗布液を均一な量にするため２００μｍ以下とすることが好ましい。

　塗布液吐出口３１とエア吐出口３３ａ、３３ｂとの間隔Ｌ２は、１００μｍ以下が好ましい。間隔Ｌ２が１００μｍ以下であると、エア吐出口先端３３ａ、３３ｂから打力位置までの距離が近いため、塗布液に与えるエアの打力を十分に大きくすることができる。また、液保持面３５Ｌ（３５Ｒ）の長さＨ１を短く抑えられるため、塗布液を安定して架橋保持することができる。

　エア吐出口３３ａ、３３ｂにおけるそれぞれの間隔（例えば間隙Ｌ３）は、１００μｍ以下が好ましい。間隔Ｌ３が１００μｍ以下であると、吐出エアの平均流速が十分に大きく、塗布液に与えるエアの打力も十分に大きくなるので、塗布液滴を微細化できる。さらに、塗布液滴を微細化するためのエアの量も少なくすることができる。

　図８は、図６Ａおよび図６Ｂに示すスプレーノズルにおける構成を説明する分解斜視図である。図８において、スプレーノズル１０は、符号１２、１３ａ、１３ｂ、１４ａおよび１４ｂの部品から構成されている。符号１３ａ、１３ｂは、塗布液マニホールド１８と塗布液吐出口３１を形成するための内側ブロックである。片方の内側ブロック１３ａは、塗布液を受け入れる塗布液供給口１６と、塗布液を幅方向に拡幅する塗布液マニホールド１８とを有している。塗布液供給口１６は、内側ブロック１３ａの外表面から塗布液マニホールド１８まで連通している。次に、符号１２は、内側ブロック１３ａ、１３ｂに挟まれる櫛歯状のシムであり、内側ブロック１３ａ、１３ｂと、当該シム１２とが合わさったとき、シム１２の櫛歯間の隙間によって幅方向に複数の塗布液吐出口３１が形成される。また、シム１２の高さＨ３は、内側ブロック１３ａ、１３ｂの高さＨ４よりも大きくなっており、高さＨ３を高さＨ４よりも長さＨ１だけ大きくすることで、櫛歯状シム１２が、ノズルブロック１３ａ、１３ｂの先端部よりも塗布液の吐出方向に長さＨ１だけ突き出た状態となって、液保持面が形成される。符号１４ａ、１４ｂは外側ブロックであり、内側ブロック１３ａ、１３ｂとそれぞれ合わさることでエアを吐出するエア吐出口を形成する。この場合のエア吐出口の形状は幅方向に渡って連続する１つのスリットである。それぞれの外側ブロック１４ａ、１４ｂは、エアを受け入れるエア供給口１５ａ、１５ｂと、外側ブロック１４ａ、１４ｂとの合わせ面側にエアを幅方向に拡幅するエアマニホールド１７ａ、１７ｂを有している。エア供給口１５ａ、１５ｂは、外側ブロック１４ａ、１４ｂの外表面からエアマニホールド１７ａ、１７ｂまでそれぞれ連通している。

　図９は、本発明のスプレーノズルを用いた塗布装置の概略構成を示す側面図である。図９のスプレー塗布装置６０は、スプレーノズル１０を有する塗布手段８０と、スプレーノズル１０に塗布液とエアを供給する供給手段７０と、基材４０をスプレーノズル１０に対して相対的に移動させる移動手段であるフィードロール６１とからなる。

　塗布手段８０は、スプレーノズル１０と、基材の支持手段であるバックアップロール８１と、それらの周囲を覆うブース８２と、廃液回収タンク８３と、減圧手段８４とから構成される。バックアップロール８１は、スプレーノズルの塗布部において、搬送される基材を支持する。また、ブース８２は、基材４０が通過する入口開口部８５、出口開口部８６等を除きブース８２内部を略密閉系としており、スプレーノズル１０から吐出される塗布液滴の塗布手段８０外への飛散を防止する。ブースの下部開口部８７は廃液回収タンク８３と連通しており、ブース内で生じた余分な塗布液は、ブース内の斜面８８に沿って落下し、下部開口部８７を介して排液回収タンク８３に回収される。また、ブースの背部開口部８９は、吸気管９０を介して減圧手段８４に接続している。減圧手段８４の駆動により、ブース内を減圧環境下にすると、入口開口部８５、出口開口部８６ではブース内部への外気流れが生じるため、スプレーノズル１０から吐出された塗布液のブース外への飛散を防止できる。

　供給手段７０は、塗布液タンク７１と定量ポンプ７２とによって塗布液を、塗布液配管７３を介してスプレーノズル１０に供給する。また、加圧エア源７４と圧力調整弁７５とによって圧力調整されたエアを、エア配管７６、分岐管７７を介してスプレーノズル１０に供給する。

　移動手段であるフィードロール６１は、図示しない駆動手段と連結されている。駆動手段によってフィードロール６１を回転させることで任意の搬送速度で基材４０を搬送方向Ｄに搬送する。

　このスプレー塗布装置６０によって、搬送される基材４０上に均一な塗布膜４１を形成し、塗布膜付き部材４３を製造することができる。なお、塗布装置６０から搬送された塗布膜付き部材４３に対して、さらに塗布膜４１を乾燥させる乾燥手段を備えていても良い。乾燥手段における塗布膜の乾燥方法は特に限定されるものではなく、熱風などの熱媒体を送風する方法や熱ヒーターを用いる熱オーブン方式などを用いることができる。

　このスプレー塗布装置６０に用いる本発明のスプレーノズル１０は、飛翔する塗布液滴の直進性を乱さない程度の小さいエア流量であっても微細な塗布液滴を生成できるため、薄膜かつ、幅方向に均一性の高い広幅の塗布膜付き部材４３が得られる。

　なお、図９のスプレー塗布装置６０は、塗布手段８０は移動させず、移動手段によって基材４０を搬送（移動）させる態様である例を示しているが、本発明の塗布装置は、基材４０は移動させず、移動手段によって塗布手段８０を移動させる態様であってもよい。

　以下に実施例を説明するが、本発明の実施様態はこれらの例に限定されるものではない。

　図９に示すスプレー塗布装置を用い、液保持面の吐出方向長さＨ１（μｍ）、液保持面の形状、塗布液吐出口とエア吐出口の間隔Ｌ２（μｍ）、幅１ｍ当たりのエア流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を表１に示すように変えた噴霧条件を準備し、比較例、実施例とした。なお、液保持面の形状が「直交」とは、液保持面が幅方向に対して直交していることを意味し、「末狭まり」、「末広がり」の場合、対向する一対の液保持面のなす角（二面角）を３０°とした。

　スプレーノズルは、塗布液吐出幅Ｗ１を１０００ｍｍ、塗布液吐出口の間隙Ｌ１を１００μｍ、エア吐出角θを２５°とし、エア吐出口は幅方向に１つのスリット形状とした。

　塗布液は、固形分濃度１４質量％、粘度４．０ｃｐとなるように、レジスト顔料をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＭＡ）に分散させた分散液を用い、塗布液の噴霧流量は１００ｍｌ／ｍｉｎとした。

　［平均液滴径の評価］
　スプレー噴霧による塗布膜の薄膜形成可否については、基材搬送速度や塗布液流量など所望の噴霧条件により一様に判断できないため、生成される液滴の平均径の細かさで比較評価した。

　表１の各条件において、スプレーノズルから噴霧される塗布液滴径は、西華デジタルイメージ社製レーザー回折式粒度分布計ＦＬＤ－３１９Ａを用いて測定した。測定は、スプレーノズル先端から吐出方向に１２０ｍｍ離れた位置における塗布液滴群に対し、スプレーノズルの幅方向と吐出方向に直交する方向にレーザー光を照射して行った。測定した平均液滴径を以下の評価ランクに従って評価した。なお、平均液滴径としてザウター平均粒径を用いた。

〔平均液滴径の評価ランク〕
〇：塗布液滴の平均粒径が３０μｍ未満
×：塗布液滴の平均粒径が３０μｍ以上

　［塗布膜均一性の評価］
　次に、塗布膜均一性を評価するため、表１の各条件において、塗布液をＰＥＴフィルム上に噴霧し、塗布膜を形成した。作成した塗布膜の塗布膜厚を幅方向１０ｍｍ間隔で測定した後、膜厚平均値からのバラつきを算出し、塗布膜均一性を以下に示す評価ランクに従って評価した。なおスプレーノズル先端から基材までの距離は１２０ｍｍとした。基材は、基材幅１０００ｍｍ、厚み１００μｍ厚のＰＥＴフィルムであり、１ｍ／ｍｉｎの速度で搬送した。

〔塗布膜均一性の評価ランク〕
◎：±１０％を超える膜厚バラつきの発生なし。
〇：±１０％を超える膜厚バラつきが発生。１５％を超える膜厚バラつきが発生なし。
×：±１５％を超える膜厚バラつきが発生。

　［実施例１］
　Ｈ１を４０μｍ、Ｌ２を５０μｍ、液保持面の形状を直交、エア吐出流量を１ｍ幅当たり１２００ＮＬ／ｍｉｎの条件で評価をした。平均液滴径、塗布膜厚均一性共に良好な結果であった。実施例１における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［実施例２］
　Ｈ１を１００μｍに変更した以外は実施例１と同じ条件とした。平均液滴径、塗布膜厚均一性共に良好な結果であった。実施例２における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［実施例３］
　エア吐出流量を１ｍ幅当たり１６００ＮＬ／ｍｉｎに増大させた以外は実施例２と同じ条件とした。実施例２と比較して吐出エアの乱れが生じたものの、平均液滴径、塗布膜厚均一性共に良好な結果であった。実施例３における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［実施例４］
　液保持面の形状を末狭まり形状に変更した以外は実施例２と同じ条件とした。幅方向に複数ある塗布液吐出口の内、一部の吐出口から出る塗布液が液保持面形成部材に乗り上げてしまったものの、平均液滴径、塗布膜厚均一性共に良好な結果であった。実施例４における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［実施例５］
　液保持面の形状を末拡がり形状に変更した以外は実施例２と同じ条件とした。幅方向に複数ある塗布液吐出口の内、一部の吐出口から出る塗布液がノズル最先端部まで保持できずに塗布液滴化してしまったものの、平均液滴径、塗布膜厚均一性共に良好な結果であった。実施例５における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［実施例６］
　Ｈ１を２００μｍ、Ｌ２を１００μｍ、液保持面の形状を直交、エア吐出流量を１ｍ幅当たり１２００ＮＬ／ｍｉｎの条件で評価をした。平均液滴径、塗布膜厚均一性共に良好な結果であった。実施例６における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　Ｈ１を０μｍに変更した以外は実施例１と同じ条件とした。塗布液滴の平均径が大きい結果となり、また、平均径が大きいため塗布膜に粒状のムラができ塗布膜均一性は低かった。比較例１における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［比較例２］
　Ｈ１を２０μｍに変更した以外は実施例１と同じ条件とした。比較例１と同様に塗布液滴の平均径が大きい結果となり、また、平均径が大きいため塗布膜に粒状のムラができ塗布膜均一性は低かった。比較例２における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［比較例３］
　Ｈ１を１５０μｍに変更した以外は実施例１と同じ条件とした。吐出エアが液保持面形成部材に衝突するため、吐出エアの流れが乱れ、塗布膜均一性は低かった。比較例３における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［比較例４］
　Ｈ１を１００μｍに変更した以外は実施例６と同じ条件とした。塗布液滴の平均径が大きい結果となり、また、平均径が大きいため塗布膜に粒状のムラができ塗布膜均一性は低かった。比較例４における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　［比較例５］
　Ｈ１を３００μｍに変更した以外は実施例６と同じ条件とした。吐出エアが液保持面形成部材に衝突するため、吐出エアの流れが乱れ、塗布膜均一性は低かった。比較例５における設定条件および評価結果を、表１に示す。

　以上の実施例により、塗布液滴が微細化し、塗布膜均一性が向上することが確認され、本発明の有効性が確認された。

　本発明は、吐出エア流量を小さくした場合であっても微細塗布液滴を形成でき、広幅基材に薄い塗布膜を均一に形成できるスロット型スプレーノズル、塗布装置および塗布膜付き部材の製造方法として有効である。

１０　スプレーノズル
１２　櫛歯状シム
１３ａ、１３ｂ　内側ノズルブロック
１４ａ、１４ｂ　外側ノズルブロック
１５ａ、１５ｂ　エア供給口
１６　塗布液供給口
１７ａ、１７ｂ　エアマニホールド
１８　塗布液マニホールド
３１　塗布液吐出口
３３ａ、３３ｂ　エア吐出口
３４　液保持面形成部材
３５Ｌ、３５Ｒ　液保持面
３６Ｌ、３６Ｒ　ノズル最先端部
３７　塗布液だまり
３８　塗布液吐出口先端部
４０　基材
４１　塗布膜
４２　塗布液滴
４３　塗布膜付き基材
６０　スプレー塗布装置
６１　フィードロール
７０　供給手段
７１　塗布液タンク
７２　定量ポンプ
７３　塗布液配管
７４　加圧エア源
７５　圧力調整弁
７６　エア配管
７７　分岐管
８０　塗布手段
８１　バックアップロール
８２　ブース
８３　排液回収タンク
８４　減圧手段
８５　入口開口部
８６　出口開口部
８７　下部開口部
８８　ブース斜面
８９　背部開口部
９０　吸気管
Ｄ　搬送方向
Ｆ　塗布液
Ｇ　吐出エア
Ｈ１　液保持面の吐出方向長さ
Ｈ３　櫛歯状シムの高さ
Ｈ４　内側ブロックの高さ
Ｌ１　塗布液吐出口間隙
Ｌ２　塗布液吐出口とエア吐出口の間隔
Ｌ３　エア吐出口厚み
Ｐ　塗布液吐出口配列ピッチ
Ｓ　櫛歯状シムの厚み方向から観察できる面
Ｖａ、Ｖｂ　吐出エアの仮想延長線
Ｗ１　塗布液吐出幅
Ｗ２　塗布液吐出口幅
Ｗ３　エア吐出幅
Ｘ１　打力位置
Ｘ２ａ、Ｘ２ｂ　液保持部材に吐出エアが衝突する点
θ　エア吐出角

Claims

　一方向に配列された複数の塗布液吐出口と、
　前記一方向を幅方向として、前記塗布液吐出口の近傍に幅方向に渡って連続してまたは間欠で開口し、前記塗布液吐出口を挟むように配置された一対の吐出口であって、当該吐出口から吐出されるエアが塗布液の吐出方向と斜めに交差するように形成されたエア吐出口と、
　を備えたスロット型スプレーノズルであって、
　前記塗布液吐出口の幅方向の両端を形成する辺から塗布液の吐出方向に延在し、前記塗布液吐出口を挟んで対向する一対の面である液保持面を有し、
　前記液保持面の塗布液の吐出方向の長さをＨ１（μｍ）、前記エア吐出口から吐出されるエアの吐出方向と塗布液の吐出方向との成す角度（鋭角）をθ（度）、前記塗布液吐出口と前記エア吐出口との間隔をＬ２（μｍ）として、
Ｈ１≧３０μｍ、および、下記式（１）を満たす、
　スロット型スプレーノズル。
　　　（Ｌ２／ｔａｎθ）－１００≦Ｈ１≦Ｌ２／ｔａｎθ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　前記塗布液吐出口が、櫛歯状シムと前記櫛歯状シムを挟持する一対のノズルブロックとから形成され、
　前記櫛歯状シムは、前記ノズルブロックの先端部よりも塗布液の吐出方向に突出しており、
　前記液保持面が、前記櫛歯状シムの前記ノズルブロックよりも突出している部分の一部である、請求項１に記載のスロット型スプレーノズル。
　前記櫛歯状シムの前記ノズルブロックよりも突出している部分の、前記櫛歯状シムの厚み方向から観察できる面が水に対する撥液性を有する、請求項２に記載のスロット型スプレーノズル。
　前記液保持面が幅方向に対して略直交している、請求項１に記載のスロット型スプレーノズル。
　前記液保持面の先端部の稜線の曲率半径が３０μｍ以下である、請求項１に記載のスロット型スプレーノズル。
　前記Ｌ２が１００μｍ以下である、請求項１に記載のスロット型スプレーノズル。
　請求項１～６のいずれかに記載のスロット型スプレーノズルと、
　前記スロット型スプレーノズルに塗布液とエアを供給する供給手段と、
　被塗布部材を支持する支持手段と、
　前記支持手段に支持される被塗布部材を前記スロット型スプレーノズルに対して相対的に移動させる移動手段と、
　を備えた塗布装置。
　請求項７に記載の塗布装置を用い、前記エア吐出口からエアを吐出しながら前記塗布液吐出口から塗布液を吐出し、前記支持手段に支持された被塗布部材上に塗布液を噴霧して、塗布膜が形成された部材を製造する、塗布膜付き部材の製造方法。
　前記エア吐出口から吐出するエア流量が、幅１ｍ当たり９００ＮＬ／ｍｉｎ以上１５００ＮＬ／ｍｉｎ以下である、請求項８に記載の塗布膜付き部材の製造方法。