塗布装置及び塗布方法
【課題】吐出幅の変更が容易でありながら、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法の変動を抑える。
【解決手段】幅方向に長いスリット１６からなる吐出口１１が形成され塗布液を吐出口１１から基板Ｗに対して吐出して塗布するスリットノズル１０と、このスリットノズル１０に対して基板Ｗを前後方向に移動させる駆動部４と、スリット１１内を幅方向に移動することにより吐出口１１の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材１７と、吐出口１１から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるエアノズル２２を有し吐出口１１の幅方向寸法の変更に応じてエアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が可能であるエア供給ユニット２１とを備えている。
【解決手段】幅方向に長いスリット１６からなる吐出口１１が形成され塗布液を吐出口１１から基板Ｗに対して吐出して塗布するスリットノズル１０と、このスリットノズル１０に対して基板Ｗを前後方向に移動させる駆動部４と、スリット１１内を幅方向に移動することにより吐出口１１の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材１７と、吐出口１１から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるエアノズル２２を有し吐出口１１の幅方向寸法の変更に応じてエアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が可能であるエア供給ユニット２１とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を基板に対して吐出して塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルには、光電変換を行うための基板が用いられており、この基板は、ガラス基板に対して所定の塗布液を塗布して塗膜を形成する工程を経て製造されている。
この塗膜を形成するために、幅方向に長いスリットからなる吐出口を有するスリットノズルを備えた塗布装置を用いることが可能であり（例えば特許文献１参照）、前記吐出口から基板に対して塗布液を吐出し、基板上に塗布液による塗膜を形成する。
【０００３】
ガラス基板上に塗布された塗布液による塗膜は、塗布液の特性等によって、吐出口よりも幅方向両側に大きくはみ出るようにして形成される場合があり、この場合、そのはみ出し部分、すなわち塗膜の幅方向両側部分の膜厚が薄くなってしまう。これは、スリットダイの吐出口が開口する下端面と基板との間のクリアランスが非常に小さいことから、吐出された塗布液が、スリットダイの下端面と基板との間における毛細管現象により、吐出口の幅方向両側端部からさらに外側に大きくはみ出すものと考えられる。
そこで、前記特許文献１に記載の装置では、吐出口の幅方向両側の延長部分に切り欠き（又は段差）を設け、吐出した塗布液が幅方向に広がるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１によれば、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法が所望の値に対して変動するのを抑えることが可能となる。しかし、これはスリットからの塗布液の吐出幅が一定（固定）である場合にのみ可能であり、吐出幅を変更するためにはスリットダイを交換する必要がある。スリットダイを交換すると、吐出口が開口する下端面と基板との間のクリアランスを調整し直す必要があり、吐出幅の変更に手間を要してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、吐出幅の変更が容易でありながら、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法の変動を抑えることが可能となる塗布装置及び塗布方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の塗布装置は、幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材と、前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるエアノズルを有し前記吐出口の幅方向寸法の変更に応じて当該エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整が可能であるエア供給ユニットとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記塗布装置によって、塗布液による塗膜を基板に形成する塗布方法であって、前記塗膜の幅方向寸法を、前記吐出幅変更部材の位置調整と、前記エア供給ユニットが有する前記エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整と、により規定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、エア供給ユニットが有するエアノズルは、吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるので、このエアによって、基板上に形成される塗布液による塗膜が幅方向に広がることを防ぐことができ、塗膜の幅方向寸法の変動を抑えることが可能となる。そして、吐出幅変更部材によって吐出口の幅方向寸法を変更することで、吐出幅を容易に変更することができ、しかも、エア供給ユニットでは、吐出口の幅方向寸法の変更に応じてエアノズルによるエアの吹き付け位置の調整が可能であるので、吐出幅を変更しても、塗膜の幅方向の寸法の変動を抑える機能が維持される。
【００１０】
また、前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えているのが好ましい。
塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法が変動する原因として、塗布液が幅方向に広がる以外に、塗布液の特性や、スリットノズルの吐出口が開口する端面と基板との間のクリアランスによっては、吐出した塗布液が幅方向に狭くなる（塗布液が幅方向中央側に引っ張られる）こともある。しかし、突出部が基板側に突出していることで、この突出部によって塗布液は捕捉され、塗膜の幅方向寸法が変動するのを抑えることができる。さらに、突出部は、幅方向外側に向かって基板から離れる方向に切り上がった形状を有するので、その形状によるエッジ効果によって、塗布液が幅方向へ広がるのを抑制することができる。なお、この広がりを抑制する機能は、前記エア供給ユニットによって補強される。
【００１１】
また、前記エアノズルのエア噴出口は、前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の近傍領域であって前記基板から前記吐出口までのクリアランスに相当する高さを有しかつ前記スリットの前後方向の幅を含む微小幅を有する前記近傍領域を通過してから前記基板と交わる仮想直線上に、中心線を有しているのが好ましい。
この場合、吐出口から吐出され基板上に載る塗布液の幅方向両外側の近傍を、エアが流れることができ、このエアの動圧によって塗布液の幅方向外側への広がりを確実に抑えることが可能となる。なお、前記「微小幅」としては、例えば、塗膜が形成される側のスリットノズルのリップ先端面及びスリットを合わせた幅（前後方向寸法）とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材とを備え、前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、吐出幅変更部材によって吐出口の幅方向寸法を変更することで、吐出幅を容易に変更することができ、しかも、この吐出幅変更部材が有する突出部は、スリットノズルの吐出口が開口している端面よりも基板側に突出していることで、吐出された塗布液はこの突出部によって捕捉され、塗膜の幅方向寸法が変動するのを抑えることができる。さらに、突出部は、幅方向外側に向かって基板から離れる方向に切り上がった形状を有するので、その形状によるエッジ効果によって、塗布液が幅方向へ広がるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、吐出幅の変更が容易でありながら、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法が変動するのを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗布装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】スリットノズルの下部を拡大して示した断面図である。
【図３】スリットノズルを正面から見た断面図である。
【図４】スリットノズルの下部を拡大して示した背面図である。
【図５】吐出幅の変動を抑える吐出幅変動抑制機構の機能を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の塗布装置の実施の一形態を示す概略図である。この塗布装置は、基台１と、基台１に設けられたガイド部材２と、ガイド部材２によって前後方向に移動可能であり基板Ｗを載置可能なステージ３と、このステージ３を前後方向に移動させる駆動部４とを備えている。そして、この塗布装置は、ステージ３上の基板Ｗに対して塗布液を吐出して塗布するスリットノズル１０を備えている。基板Ｗは、矩形の枚葉部材であり、本実施形態では太陽電池パネル用のガラス基板である。
【００１７】
ガイド部材２は、ステージ３を前後方向に誘導するガイドであり、駆動部４がステージ３を前後方向に移動させる。駆動部４は、例えばサーボモータ（図示せず）により回転するボールねじ機構を有しており、このボールねじ機構によって、ステージ３の前後方向の移動及びその移動位置を制御することができる。
ステージ３は、その上面に基板Ｗを載せることができ、また、この基板Ｗを例えばエア吸引力又は静電力によって保持する（固定する）ことができる。
また、基台１にはスリットノズル用支柱（図示せず）が設けられており、この支柱にスリットノズル１０は固定されている。
【００１８】
図２は、幅方向に見たスリットノズル１０の下部を拡大して示した断面図である。図３は、スリットノズル１０を正面から見た断面図である。図１〜図３において、スリットノズル１０は、ブロック状であり幅方向に長い本体ブロック１４と、フロントリップ１２と、リアリップ１３とを有しており、リップ１２，１３は前後方向に隙間をあけて配置され本体ブロック１４と一体となっている。本体ブロック１４内には幅方向に長い孔（マニホールド）１５が形成されており、この孔１５は、リップ１２，１３間に形成された幅方向に長いスリット１６と連通している。このスリット１６の長手方向は、塗布装置の幅方向と一致しており、この幅方向に直交する方向が前後方向である。
【００１９】
図１において、塗布装置は、更に、塗布液Ｌを蓄えているタンク５と、ポンプ及びバルブを有するポンプユニット６と、塗布液Ｌが流れるパイプ７とを備えており、ポンプユニット６が駆動することでタンク５内の塗布液Ｌをパイプ７を通じてスリットノズル１０に供給することができる。スリットノズル１０に供給された塗布液Ｌは、前記孔（マニホールド）１５を通じてスリット１６へと流れ、その後、基板Ｗ上に吐出される。つまり、スリット１６が、塗布液Ｌが吐出される吐出口１１となる。
以上のように、スリットノズル１０には、スリット１６からなる吐出口１１が形成されており、塗布液Ｌをこの吐出口１１から基板Ｗに対して吐出して塗布することができる。吐出口１１から連続的に吐出された塗布液Ｌは、幅方向に長い帯状となって吐出され、これと同時に、前記駆動部４によって基板Ｗを保持したステージ３が後方へ移動し、これにより、基板Ｗ上に塗布液Ｌによる塗膜Ｓが形成される。なお、塗膜Ｓの幅方向の寸法を塗布幅Ｂと呼ぶ。
【００２０】
スリットノズル１０には、スリット１６内を幅方向に移動する吐出幅変更部材１７が設けられている。吐出幅変更部材１７は、スリット１６に設けられる薄板部材であり、スリット１６の幅（前後方向の寸法）より僅かに薄く、スリット１６内において塗布液Ｌが吐出幅変更部材１７よりも幅方向外側へ漏れるのを防ぐ（それ以上幅方向外側へ流れ出るのを規制する）ことができる。
このため、吐出幅変更部材１７によって、塗布液が吐出される幅となる吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）が規定され、また、この吐出幅変更部材１７を幅方向に移動させることで、吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）を変更することができる。つまり、吐出口１１の幅方向寸法は、塗布液Ｌを吐出可能とする幅寸法を意味し、この吐出幅を変更することにより塗布液による塗布幅Ｂを変更することができる。この吐出幅変更部材１７により、スリットノズル１０を交換することなく、塗布幅Ｂを様々な値に変更することができる。
図３において、吐出幅変更部材１７は、孔１５内を幅方向に進退するピストン１８と一体化されており、また、スリットノズル１０には、このピストン１８を進退移動させるシャフト１９が設けられている。シャフト１９を幅方向に移動させることで、吐出幅変更部材１７の幅方向の位置を調整することができ、塗布幅Ｂを変更することが可能となる。
【００２１】
このように、塗布幅Ｂを所定の値に設定するために吐出幅変更部材１７を所定位置に位置決めして使用するが、その塗布幅Ｂとおりに塗布するために、つまり、塗布幅Ｂが幅方向に変動して塗膜Ｓが形成されないように、塗布装置は、塗布幅Ｂの変動を抑制する吐出幅変動抑制機構を備えている。吐出幅変動抑制機構としては、以下に説明するエア供給ユニット２１と吐出幅変更部材１７が有する突出部２７とのうちの一方又は双方からなる。なお、吐出幅変更部材１７を所定位置に位置決めして使用しても、塗布幅Ｂが変動する原因としては、塗布液Ｌの特性（粘性等）、スリットノズル１０の吐出口１１が開口している下端面と基板Ｗとクリアランスの変動、及び、塗布速度等に関する塗布条件がある。
【００２２】
〔エア供給ユニット２１について〕
図４は、スリットノズル１０の下部を拡大して示した背面図（後方から見た図）である。図２と図４とに示しているように、塗布装置は、更にエア供給ユニット２１を備えており、このエア供給ユニット２１は、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌの幅方向両外側の近傍領域Ａに対してエアを吹き付けるエアノズル２２を有している。また、エア供給ユニット２１は、圧縮エア源（図示せず）及び圧縮エアの流量及び圧力を調整する機能を有するコントロールユニット２３と、エアパイプ２４とを有しており、コントロールユニット２３によって流量及び圧力が調整された圧縮エアが、パイプ２４を通じてエアノズル２２に供給され、エアノズル２２の先端に形成されたエア噴出口２２ａから圧縮エアは噴射される。エア噴出口２２ａは、直径が１〜３ｍｍであり、エア噴出口２２ａから（当該エア噴出口２２ａに直交する）図２と図４とに示す矢印方向に向かうエア流を発生させる。
【００２３】
図４は、スリットノズル１０の幅方向一方側のみ示しているが、他方側も同様の構成である。以下、一方側について説明する。
エアノズル２２はスリットノズル１０の一部に取り付け部材２５によって取り付けられているが、この取り付け部材２５によるエアノズル２２の取り付け位置を、幅方向に変更することができる。なお、エアパイプ２４は、可撓性を有する素材からなり、エアノズル２２の移動を阻害しない。このように、エアノズル２２の取り付け位置を変更することにより、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が可能となる。
特に、本実施形態の塗布装置では、上記のとおり、吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）は吐出幅変更部材１７によって変更されることから、エアノズル２２はスリットノズル１０と別体としてスリットノズル１０の外部において取り付け部材２５によって設置されており、そして、この吐出幅変更部材１７による吐出口１１の幅方向寸法の変更に応じて、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が行われる。
【００２４】
なお、吐出幅変更部材１７（前記シャフト１９）の位置調整及びエアノズル２２の位置調整は、作業者の手作業によって行ってもよいが、アクチュエータが行ってもよい。また、アクチュエータが行う場合、例えば、吐出幅変更部材１７の幅方向の移動と、エアノズル２２の幅方向の移動とを連動させてもよい。つまり、エアノズル２２の位置調整用のアクチュエータと、吐出幅変更部材１７の位置調整用のアクチュエータとの移動量を同じとさせる制御を行い、これにより、吐出幅変更部材１７とエアノズル２２とを同じストロークで幅方向に移動させることができる。
【００２５】
エアノズル２２の設置位置及びエアの吹き付け位置についてさらに説明する。エアノズル２２は、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌが幅方向外側に広がるのを防止するために、エアを、当該塗布液Ｌ（液ビードの形成領域Ａ０）の幅方向外側の近傍領域Ａに向かって噴出する必要があり、このために、エアノズル２２は、所定の位置に設置される。つまり、エアノズル２２のエア噴出口２２ａの幅方向についての位置は、図４に示しているように、塗布幅Ｂを規定している吐出幅変更部材１７の内側面１７ａ（さらに詳しく説明すると、本実施形態では、後述の角部３１）よりも僅かに幅方向外側の位置である。また、エア噴出口２２ａの前後方向位置及び上下方向位置については、図２に示しているように、スリット１６の開口端１６ａ（エアノズル２２の先端）の近傍位置である。そして、エアの噴射方向、すなわち円形の開口からなるエア噴出口２２ａの中心線は、スリット１６の開口端１６ａと基板Ｗとの間の空間に向かう方向であって、鉛直面に沿った斜め下向きである。
【００２６】
さらに説明すると、エアノズル２２のエア噴出口２２ａは、図２の右側の部分拡大図においてハッチングで示している近傍領域Ａを通過してから基板Ｗと交わる仮想直線Ｙ上に、中心線を有している。なお、この近傍領域Ａは、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌ（液ビードの形成領域Ａ０）の幅方向両外側の領域であって、基板Ｗから吐出口１１の開口端１１ａまでのクリアランスに相当する高さｈを有し、かつ、スリット１６の開口端１６ａにおける前後方向の幅ｋ０を含む微小幅ｋを有する領域である。
本実施形態では、この微小幅ｋは、塗膜Ｓが形成される側のスリットノズル１０のリップ先端面１３ａ（図２ではリアリップ１３の先端面１３ａ）の幅及びスリット１６の幅を合わせた幅（前後方向寸法）とすることができる。つまり、微小幅ｋは、先端面１３ａのうち塗膜Ｓが形成された側の角部１３ｂから、スリット１６の（これから塗膜Ｓが形成される側の）開口端１６ａまでの幅である。
【００２７】
このエアノズル２２によれば、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌの幅方向外側の近傍に、エアによる壁が形成され、この壁によって、基板Ｗ上に形成される塗布液Ｌによる塗膜Ｓが幅方向に広がることを防ぐことができ、塗膜Ｓの幅方向寸法の変動を抑えることが可能となる。特に、エアノズル２２の位置を上記のとおり設定することで、基板Ｗ上に載る塗布液Ｌの幅方向両外側の近傍を、エアが流れることができ、このエアの動圧によって塗布液Ｌの幅方向外側への広がりを確実に抑えることが可能となる。
【００２８】
さらに説明すると、吐出された塗布液Ｌが基板Ｗ上で幅方向に広がるのを防ぐためには、図４の右側の拡大図において、スリットノズル１０と基板Ｗとの間の毛細管現象によって塗布液Ｌ（液ビード）が広がろうとする力（毛管力Ｐ１）と、この塗布液Ｌ（液ビード）に作用するエア圧Ｐ２とがつり合う（つまり、Ｐ１＝Ｐ２）必要がある。しかし、塗布液Ｌの表面張力と空気の密度とを考慮すると、Ｐ１＞Ｐ２となりやすい。
そこで、本実施形態によれば、前記エア圧Ｐ２に、エアノズル２２からのエアの吹き付けによる動圧Ｐ２ａを含ませることができるので、前記条件式Ｐ１＝Ｐ２を満足させるためには、当該動圧Ｐ２ａを大きくすればよく、このために、エアノズル２２からのエアの流速を大きくすればよい。
しかし、一般的にエアの流れは拡散し易く、拡散すると流速は著しく低下する。そこで、本実施形態では、エアの拡散を防ぐために、エアを微細なエア噴出口２２ａから噴射することで拡散が小さく纏まったエア流を発生させ、そして、前記動圧Ｐ２ａを生じさせるべき作用点の極近傍、つまり、図２の右側の部分拡大図においてハッチングで示している近傍領域Ａに対して、このエア流を効果的に吹き付けている（通過させている）。
これにより、エアを拡散させずに流速を大きくすることができ、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌに対して、所望の動圧Ｐ２ａを生じさせることができ、前記条件式Ｐ１＝Ｐ２を満足させることが可能となる。
なお、エアの拡散を見込んで過度に大きな流速のエア流とした場合、周囲の環境（流れ場）を乱してしまい、安定した液ビードが形成されなくなる。しかし、本実施形態によれば流速を過度に大きくする必要がなく所望の動圧Ｐ２ａを生じさせることが可能となる。
【００２９】
さらに、エア噴出口２２ａから噴射され直線的に進んだエアの、基板Ｗ上における接触領域Ｑ（図２の部分拡大図参照）の少なくとも一部は、前記前後方向の微小幅ｋの範囲内であるのが好ましい。なお、本実施形態では、接触領域Ｑの全部が微小幅ｋの範囲内に存在している。そして、基板Ｗに吹き付けられたエアは、基板Ｗに沿って流れ並行流が発生する。
【００３０】
エア噴出口２２ａの位置について、更に説明すると、図２において、スリットノズル１０の下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスが、例えば、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍに設定されている場合、エア噴出口２２ａの位置は、下端面１０ａからの高さが１ｍｍ〜３ｍｍの範囲に設定され、スリット１６の（ノズル２２側の）開口端１６ａからの水平距離が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲に設定されている。そして、エア噴出口２２ａからの直線的に噴射されるエアの方向が、基板Ｗに対して４０度〜５０度となるように、エア噴出口２２ａの位置が設定される。
また、図４では、エアノズル２２は鉛直面に沿ってエアを噴射する場合を示しているが、エアノズル２２を鉛直面に対して幅方向に傾斜させて設置してもよい。ただし、この場合であっても、幅方向外側に向かってエアを噴射する方向に傾斜させるのではなく、図４の二点鎖線で示しているように、幅方向内側に向かってエアを噴射する方向に傾斜させるのが好ましい。
【００３１】
以上の構成を備えたエア供給ユニット２１によれば、吐出幅変更部材１７による吐出口１１の幅方向寸法の変更（吐出幅の変更）に応じて、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が可能であるので、吐出幅を変更しても、エアによって塗膜Ｓの幅方向の寸法の変動を抑える機能が維持される。
そして、このエア供給ユニット２１を備えた塗布装置によって行われる、塗膜Ｓを基板Ｗに形成する塗布方法では、塗膜Ｓの幅方向寸法（塗布幅Ｂ）を、吐出幅変更部材１７の位置調整と、エア供給ユニット２１が有するエアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整とにより規定することができる。
【００３２】
〔吐出幅変更部材１７が有する突出部２７について〕
吐出幅変更部材１７は、図４に示すように、スリットノズル１０の吐出口１１が開口している下端面１０ａよりも基板Ｗ側に突出している突出部２７を備えており、この突出部２７は、幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状を有している。
さらに説明すると、突出部２７は、スリット１６内を流れ出た塗布液Ｌを下方へ向かって誘導する中央側のガイド面２８と、このガイド面２８の下端から幅方向外側に向かって延びている下面２９と、下面２９の幅方向外側端から斜め上に向かって延びる傾斜面３０とを有している。ガイド面２８は、吐出幅変更部材１７の内側面１７ａと連続する鉛直面からなり、下面２９は基板Ｗに対面する面であり、傾斜面３０は上記の「幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状を有する」面である。
【００３３】
ここで、基板Ｗ上に塗布した塗布液Ｌによる塗膜Ｓの幅方向寸法（塗布幅Ｂ）が変動する原因として、塗布液Ｌが幅方向外側に広がる以外に、塗布液Ｌの特性（粘性等）や、吐出口１１が開口する下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスによっては、吐出した塗布液Ｌが幅方向内側に狭くなる（塗布液Ｌが幅方向中央側に引っ張られる）こともある。
このように、塗布液Ｌが幅方向内側に狭くなろうとする条件であっても、突出部２７が基板Ｗ側に突出していることで、この突出部２７によって塗布液Ｌは捕捉され、塗布幅Ｂが変動するのを抑えることができる。特に、突出部２７の下面２９と基板Ｗとの間のクリアランスは、スリットノズル１０の下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスよりも狭くなるので、この突出部２７の下面２９と基板Ｗとの間における毛細管現象により塗布液は突出部２７によって捕捉される。
そして、この下面２９と傾斜面３０との境界部は、鈍角の角部（エッジ部）３１からなり、傾斜面３０は、幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状であるため、塗布液Ｌが幅方向外側へ広がろうとする条件であっても、その形状によるエッジ効果によって、塗布液Ｌの広がりを抑制することができる。
【００３４】
突出部２７の具体的な形状について説明する。下端面１０ａからの突出部２７の突出寸法ｍは、できる限り大きいのが好ましく、また、前記クリアランスｈによって変更されるが、突出寸法ｍを、下端面１０ａから基板Ｗの上面までの寸法（クリアランスｈ）の１０〜４０％とすることができる。例えば、クリアランスｈを０．８ｍｍとした場合、突出寸法ｍを０．１〜０．３ｍｍに設定することができる。また、下面２９の幅方向ｎの寸法は、大きいのが好ましく、例えば０．１〜１０ｍｍに設定される。そして、下面２９（本実施形態では水平面）に対する傾斜面３０の傾斜角度θは３０°以上が必要であり、３０〜９０°に設定される。
【００３５】
以上、突出部２７を有する吐出幅変更部材１７を備えた塗布装置によって行われる、塗膜Ｓを基板Ｗに形成する塗布方法では、塗膜Ｓの幅方向寸法（塗布幅Ｂ）を、吐出幅変更部材１７の位置調整により規定することができる。そして、この塗布装置が、エア供給ユニット２１も備えている場合は、さらに、エア供給ユニット２１が有するエアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整により規定することができる。
【００３６】
図５は、塗布幅Ｂの変動を抑える吐出幅変動抑制機構の機能を説明する説明図である。
ここで、吐出口１１が開口する下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスを精密に調整すれば、塗布液Ｌが幅方向に広がる「塗れ広がり」及び狭くなる「塗れ狭まり」を抑制することが可能であると考えられる。このように精密に調整した場合の前記クリアランスを図５のＣ０とする。
しかし、実際では、例えば基板Ｗの厚さが面方向で異なることから、基板Ｗの表面の高さが変動しており、この結果、前記クリアランスが不均一となる。このため、たとえ吐出口１１が開口する下端面１０ａの高さ位置を精密に調整しても、本発明のような吐出幅変動抑制機構を備えていない場合、前記クリアランスＣ０による塗れ広がり又は塗れ狭まりを抑制する機能が上手く発揮されないことがある。すなわち、前記クリアランスＣ０の設定は困難である。
【００３７】
そこで、本実施形態に係る塗布装置よれば、塗布液Ｌが塗れ狭まりとなる条件、具体的にはクリアランスがＣ０よりも広い場合であっても、突出部２７が基板Ｗ側に突出していることで、この突出部２７によって塗布液Ｌは捕捉される。また、塗布液Ｌが塗れ広がりとなる条件、具体的にはクリアランスがＣ０よりも狭い場合であっても、突出部２７は、幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状である傾斜面３０を有するので、その形状によるエッジ効果によって、塗布液Ｌの塗れ広がりを効果的に抑えることが可能である。
このように、突出部２７によれば、前記クリアランスの設定に余裕代が生まれ、クリアランスを厳密なＣ０の値に設定しなくても、図５に示すように、クリアランスをＣ１〜Ｃ２の範囲Ｆ１に設定することができる。特に、この突出部２７による機能では、塗れ広がりに比べて、塗れ狭まりを効果的に防ぐことが可能であるので、クリアランスをＣ０に設定した場合を基準とすると、塗れ狭まりを抑制する方向へのクリアランス調整の余裕代が大きくなる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る塗布装置よれば、塗布液Ｌが塗れ広がりとなる条件、具体的にはクリアランスがＣ０よりも狭い場合であっても、エア供給ユニット２１によれば、吐出口１１から吐出され基板Ｗ上に載る塗布液Ｌの幅方向両外側の近傍を、エアが流れることができ、このエアの動圧によって塗布液Ｌの塗れ広がりを効果的に抑えることが可能である。このように、エア供給ユニット２１によれば、前記クリアランスの設定に余裕代が生まれ、クリアランスを厳密なＣ０の値に設定しなくても、図５に示すように、クリアランスをＣ３〜Ｃ４の範囲Ｆ２に設定すればよい。つまり、クリアランスをＣ０に設定した場合を基準とすると、塗れ広がりを抑制する方向へのクリアランス調整の余裕代が大きくなる。
【００３９】
このように、図５の説明によれば、前記突出部２７による機能では、クリアランスをＣ０に設定した場合を基準とすると、塗れ狭まり抑制に比べて、塗れ広がり抑制の効果が小さいが、この突出部２７と共にエア供給ユニット２１を機能させることによって、塗れ広がり抑制の効果を補強することができる。
以上より、本実施形態に係る塗布装置よれば、前記クリアランスの余裕代が広くなり、クリアランスの精密な調整が不要となり、また、基板Ｗの厚さが面方向で異なることによってクリアランスが変動しても、塗布幅Ｂの変動を抑えることが可能となる。
【００４０】
本実施形態の塗布装置は、特に塗布液が幅方向外側に塗れ広がるのを抑えることができることから、図１に示しているように、塗布対象となる基板Ｗの全幅よりも狭い幅で塗布液による塗膜Ｓを形成することができる。つまり、基板Ｗの全幅よりも、吐出口１１の幅寸法を小さくして、塗布液の塗布が可能となる。
【００４１】
また、本発明の塗布装置は、塗布幅Ｂの変動を抑制する吐出幅変動抑制機構として、エア供給ユニット２１と吐出幅変更部材１７の突出部２７とのうちの一方又は双方を備えている。上記の実施形態では、双方を備えている場合を説明したが、一方であってもよい。
例えば、吐出幅変更部材１７が突出部２７を有しておらず、エア供給ユニット２１のみが吐出幅変動抑制機構として設けられていてもよい。この場合における、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置について説明すると、塗膜Ｓの膜厚の均一性を確保する点から、吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）と塗布幅Ｂとが一致していることが好ましく、塗布幅Ｂは、吐出幅変更部材１７の内側面１７ａと、基板Ｗに対向するガイド面２０（図４の右側の部分拡大図参照）とが交差する角部２０ａで、塗膜Ｓの塗布幅Ｂが規定されるように、エアノズル２２のエア吹き付け位置が調整される。
【００４２】
また、本発明の塗布装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。本実施形態の駆動部４は、基台１に固定状態にあるスリットノズル１０に対して、基板Ｗを保持したステージ３を前方へ移動させる形態として説明したが、これとは反対に、固定状態にあるステージ３に対してスリットノズル１０を移動させる構成であってもよい。つまり、駆動部４は、スリットノズル１０と基板Ｗとを相対的に前後方向に移動させればよい。
また、前記実施形態では、エアノズル２２がリアリップ１３側に設けられ、前後方向に関して、塗膜Ｓが形成される側とは反対側に向かってエアを噴射する形態を説明したが、エアノズル２２がフロントリップ１２側に設けられ、前後方向に関して、塗膜Ｓが形成される側に向かってエアを噴射する形態であってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
４：駆動部、 １０：スリットノズル、 １０ａ：下端面（端面）、 １１：吐出口、 １６：スリット、 １７：吐出幅変更部材、 ２１：エア供給ユニット、 ２２：エアノズル、 ２２ａ：エア噴出口、 ２７：突出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を基板に対して吐出して塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルには、光電変換を行うための基板が用いられており、この基板は、ガラス基板に対して所定の塗布液を塗布して塗膜を形成する工程を経て製造されている。
この塗膜を形成するために、幅方向に長いスリットからなる吐出口を有するスリットノズルを備えた塗布装置を用いることが可能であり（例えば特許文献１参照）、前記吐出口から基板に対して塗布液を吐出し、基板上に塗布液による塗膜を形成する。
【０００３】
ガラス基板上に塗布された塗布液による塗膜は、塗布液の特性等によって、吐出口よりも幅方向両側に大きくはみ出るようにして形成される場合があり、この場合、そのはみ出し部分、すなわち塗膜の幅方向両側部分の膜厚が薄くなってしまう。これは、スリットダイの吐出口が開口する下端面と基板との間のクリアランスが非常に小さいことから、吐出された塗布液が、スリットダイの下端面と基板との間における毛細管現象により、吐出口の幅方向両側端部からさらに外側に大きくはみ出すものと考えられる。
そこで、前記特許文献１に記載の装置では、吐出口の幅方向両側の延長部分に切り欠き（又は段差）を設け、吐出した塗布液が幅方向に広がるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７０３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１によれば、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法が所望の値に対して変動するのを抑えることが可能となる。しかし、これはスリットからの塗布液の吐出幅が一定（固定）である場合にのみ可能であり、吐出幅を変更するためにはスリットダイを交換する必要がある。スリットダイを交換すると、吐出口が開口する下端面と基板との間のクリアランスを調整し直す必要があり、吐出幅の変更に手間を要してしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、吐出幅の変更が容易でありながら、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法の変動を抑えることが可能となる塗布装置及び塗布方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の塗布装置は、幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材と、前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるエアノズルを有し前記吐出口の幅方向寸法の変更に応じて当該エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整が可能であるエア供給ユニットとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記塗布装置によって、塗布液による塗膜を基板に形成する塗布方法であって、前記塗膜の幅方向寸法を、前記吐出幅変更部材の位置調整と、前記エア供給ユニットが有する前記エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整と、により規定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、エア供給ユニットが有するエアノズルは、吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるので、このエアによって、基板上に形成される塗布液による塗膜が幅方向に広がることを防ぐことができ、塗膜の幅方向寸法の変動を抑えることが可能となる。そして、吐出幅変更部材によって吐出口の幅方向寸法を変更することで、吐出幅を容易に変更することができ、しかも、エア供給ユニットでは、吐出口の幅方向寸法の変更に応じてエアノズルによるエアの吹き付け位置の調整が可能であるので、吐出幅を変更しても、塗膜の幅方向の寸法の変動を抑える機能が維持される。
【００１０】
また、前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えているのが好ましい。
塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法が変動する原因として、塗布液が幅方向に広がる以外に、塗布液の特性や、スリットノズルの吐出口が開口する端面と基板との間のクリアランスによっては、吐出した塗布液が幅方向に狭くなる（塗布液が幅方向中央側に引っ張られる）こともある。しかし、突出部が基板側に突出していることで、この突出部によって塗布液は捕捉され、塗膜の幅方向寸法が変動するのを抑えることができる。さらに、突出部は、幅方向外側に向かって基板から離れる方向に切り上がった形状を有するので、その形状によるエッジ効果によって、塗布液が幅方向へ広がるのを抑制することができる。なお、この広がりを抑制する機能は、前記エア供給ユニットによって補強される。
【００１１】
また、前記エアノズルのエア噴出口は、前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の近傍領域であって前記基板から前記吐出口までのクリアランスに相当する高さを有しかつ前記スリットの前後方向の幅を含む微小幅を有する前記近傍領域を通過してから前記基板と交わる仮想直線上に、中心線を有しているのが好ましい。
この場合、吐出口から吐出され基板上に載る塗布液の幅方向両外側の近傍を、エアが流れることができ、このエアの動圧によって塗布液の幅方向外側への広がりを確実に抑えることが可能となる。なお、前記「微小幅」としては、例えば、塗膜が形成される側のスリットノズルのリップ先端面及びスリットを合わせた幅（前後方向寸法）とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材とを備え、前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、吐出幅変更部材によって吐出口の幅方向寸法を変更することで、吐出幅を容易に変更することができ、しかも、この吐出幅変更部材が有する突出部は、スリットノズルの吐出口が開口している端面よりも基板側に突出していることで、吐出された塗布液はこの突出部によって捕捉され、塗膜の幅方向寸法が変動するのを抑えることができる。さらに、突出部は、幅方向外側に向かって基板から離れる方向に切り上がった形状を有するので、その形状によるエッジ効果によって、塗布液が幅方向へ広がるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、吐出幅の変更が容易でありながら、塗布した塗布液による塗膜の幅方向寸法が変動するのを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗布装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】スリットノズルの下部を拡大して示した断面図である。
【図３】スリットノズルを正面から見た断面図である。
【図４】スリットノズルの下部を拡大して示した背面図である。
【図５】吐出幅の変動を抑える吐出幅変動抑制機構の機能を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の塗布装置の実施の一形態を示す概略図である。この塗布装置は、基台１と、基台１に設けられたガイド部材２と、ガイド部材２によって前後方向に移動可能であり基板Ｗを載置可能なステージ３と、このステージ３を前後方向に移動させる駆動部４とを備えている。そして、この塗布装置は、ステージ３上の基板Ｗに対して塗布液を吐出して塗布するスリットノズル１０を備えている。基板Ｗは、矩形の枚葉部材であり、本実施形態では太陽電池パネル用のガラス基板である。
【００１７】
ガイド部材２は、ステージ３を前後方向に誘導するガイドであり、駆動部４がステージ３を前後方向に移動させる。駆動部４は、例えばサーボモータ（図示せず）により回転するボールねじ機構を有しており、このボールねじ機構によって、ステージ３の前後方向の移動及びその移動位置を制御することができる。
ステージ３は、その上面に基板Ｗを載せることができ、また、この基板Ｗを例えばエア吸引力又は静電力によって保持する（固定する）ことができる。
また、基台１にはスリットノズル用支柱（図示せず）が設けられており、この支柱にスリットノズル１０は固定されている。
【００１８】
図２は、幅方向に見たスリットノズル１０の下部を拡大して示した断面図である。図３は、スリットノズル１０を正面から見た断面図である。図１〜図３において、スリットノズル１０は、ブロック状であり幅方向に長い本体ブロック１４と、フロントリップ１２と、リアリップ１３とを有しており、リップ１２，１３は前後方向に隙間をあけて配置され本体ブロック１４と一体となっている。本体ブロック１４内には幅方向に長い孔（マニホールド）１５が形成されており、この孔１５は、リップ１２，１３間に形成された幅方向に長いスリット１６と連通している。このスリット１６の長手方向は、塗布装置の幅方向と一致しており、この幅方向に直交する方向が前後方向である。
【００１９】
図１において、塗布装置は、更に、塗布液Ｌを蓄えているタンク５と、ポンプ及びバルブを有するポンプユニット６と、塗布液Ｌが流れるパイプ７とを備えており、ポンプユニット６が駆動することでタンク５内の塗布液Ｌをパイプ７を通じてスリットノズル１０に供給することができる。スリットノズル１０に供給された塗布液Ｌは、前記孔（マニホールド）１５を通じてスリット１６へと流れ、その後、基板Ｗ上に吐出される。つまり、スリット１６が、塗布液Ｌが吐出される吐出口１１となる。
以上のように、スリットノズル１０には、スリット１６からなる吐出口１１が形成されており、塗布液Ｌをこの吐出口１１から基板Ｗに対して吐出して塗布することができる。吐出口１１から連続的に吐出された塗布液Ｌは、幅方向に長い帯状となって吐出され、これと同時に、前記駆動部４によって基板Ｗを保持したステージ３が後方へ移動し、これにより、基板Ｗ上に塗布液Ｌによる塗膜Ｓが形成される。なお、塗膜Ｓの幅方向の寸法を塗布幅Ｂと呼ぶ。
【００２０】
スリットノズル１０には、スリット１６内を幅方向に移動する吐出幅変更部材１７が設けられている。吐出幅変更部材１７は、スリット１６に設けられる薄板部材であり、スリット１６の幅（前後方向の寸法）より僅かに薄く、スリット１６内において塗布液Ｌが吐出幅変更部材１７よりも幅方向外側へ漏れるのを防ぐ（それ以上幅方向外側へ流れ出るのを規制する）ことができる。
このため、吐出幅変更部材１７によって、塗布液が吐出される幅となる吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）が規定され、また、この吐出幅変更部材１７を幅方向に移動させることで、吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）を変更することができる。つまり、吐出口１１の幅方向寸法は、塗布液Ｌを吐出可能とする幅寸法を意味し、この吐出幅を変更することにより塗布液による塗布幅Ｂを変更することができる。この吐出幅変更部材１７により、スリットノズル１０を交換することなく、塗布幅Ｂを様々な値に変更することができる。
図３において、吐出幅変更部材１７は、孔１５内を幅方向に進退するピストン１８と一体化されており、また、スリットノズル１０には、このピストン１８を進退移動させるシャフト１９が設けられている。シャフト１９を幅方向に移動させることで、吐出幅変更部材１７の幅方向の位置を調整することができ、塗布幅Ｂを変更することが可能となる。
【００２１】
このように、塗布幅Ｂを所定の値に設定するために吐出幅変更部材１７を所定位置に位置決めして使用するが、その塗布幅Ｂとおりに塗布するために、つまり、塗布幅Ｂが幅方向に変動して塗膜Ｓが形成されないように、塗布装置は、塗布幅Ｂの変動を抑制する吐出幅変動抑制機構を備えている。吐出幅変動抑制機構としては、以下に説明するエア供給ユニット２１と吐出幅変更部材１７が有する突出部２７とのうちの一方又は双方からなる。なお、吐出幅変更部材１７を所定位置に位置決めして使用しても、塗布幅Ｂが変動する原因としては、塗布液Ｌの特性（粘性等）、スリットノズル１０の吐出口１１が開口している下端面と基板Ｗとクリアランスの変動、及び、塗布速度等に関する塗布条件がある。
【００２２】
〔エア供給ユニット２１について〕
図４は、スリットノズル１０の下部を拡大して示した背面図（後方から見た図）である。図２と図４とに示しているように、塗布装置は、更にエア供給ユニット２１を備えており、このエア供給ユニット２１は、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌの幅方向両外側の近傍領域Ａに対してエアを吹き付けるエアノズル２２を有している。また、エア供給ユニット２１は、圧縮エア源（図示せず）及び圧縮エアの流量及び圧力を調整する機能を有するコントロールユニット２３と、エアパイプ２４とを有しており、コントロールユニット２３によって流量及び圧力が調整された圧縮エアが、パイプ２４を通じてエアノズル２２に供給され、エアノズル２２の先端に形成されたエア噴出口２２ａから圧縮エアは噴射される。エア噴出口２２ａは、直径が１〜３ｍｍであり、エア噴出口２２ａから（当該エア噴出口２２ａに直交する）図２と図４とに示す矢印方向に向かうエア流を発生させる。
【００２３】
図４は、スリットノズル１０の幅方向一方側のみ示しているが、他方側も同様の構成である。以下、一方側について説明する。
エアノズル２２はスリットノズル１０の一部に取り付け部材２５によって取り付けられているが、この取り付け部材２５によるエアノズル２２の取り付け位置を、幅方向に変更することができる。なお、エアパイプ２４は、可撓性を有する素材からなり、エアノズル２２の移動を阻害しない。このように、エアノズル２２の取り付け位置を変更することにより、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が可能となる。
特に、本実施形態の塗布装置では、上記のとおり、吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）は吐出幅変更部材１７によって変更されることから、エアノズル２２はスリットノズル１０と別体としてスリットノズル１０の外部において取り付け部材２５によって設置されており、そして、この吐出幅変更部材１７による吐出口１１の幅方向寸法の変更に応じて、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が行われる。
【００２４】
なお、吐出幅変更部材１７（前記シャフト１９）の位置調整及びエアノズル２２の位置調整は、作業者の手作業によって行ってもよいが、アクチュエータが行ってもよい。また、アクチュエータが行う場合、例えば、吐出幅変更部材１７の幅方向の移動と、エアノズル２２の幅方向の移動とを連動させてもよい。つまり、エアノズル２２の位置調整用のアクチュエータと、吐出幅変更部材１７の位置調整用のアクチュエータとの移動量を同じとさせる制御を行い、これにより、吐出幅変更部材１７とエアノズル２２とを同じストロークで幅方向に移動させることができる。
【００２５】
エアノズル２２の設置位置及びエアの吹き付け位置についてさらに説明する。エアノズル２２は、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌが幅方向外側に広がるのを防止するために、エアを、当該塗布液Ｌ（液ビードの形成領域Ａ０）の幅方向外側の近傍領域Ａに向かって噴出する必要があり、このために、エアノズル２２は、所定の位置に設置される。つまり、エアノズル２２のエア噴出口２２ａの幅方向についての位置は、図４に示しているように、塗布幅Ｂを規定している吐出幅変更部材１７の内側面１７ａ（さらに詳しく説明すると、本実施形態では、後述の角部３１）よりも僅かに幅方向外側の位置である。また、エア噴出口２２ａの前後方向位置及び上下方向位置については、図２に示しているように、スリット１６の開口端１６ａ（エアノズル２２の先端）の近傍位置である。そして、エアの噴射方向、すなわち円形の開口からなるエア噴出口２２ａの中心線は、スリット１６の開口端１６ａと基板Ｗとの間の空間に向かう方向であって、鉛直面に沿った斜め下向きである。
【００２６】
さらに説明すると、エアノズル２２のエア噴出口２２ａは、図２の右側の部分拡大図においてハッチングで示している近傍領域Ａを通過してから基板Ｗと交わる仮想直線Ｙ上に、中心線を有している。なお、この近傍領域Ａは、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌ（液ビードの形成領域Ａ０）の幅方向両外側の領域であって、基板Ｗから吐出口１１の開口端１１ａまでのクリアランスに相当する高さｈを有し、かつ、スリット１６の開口端１６ａにおける前後方向の幅ｋ０を含む微小幅ｋを有する領域である。
本実施形態では、この微小幅ｋは、塗膜Ｓが形成される側のスリットノズル１０のリップ先端面１３ａ（図２ではリアリップ１３の先端面１３ａ）の幅及びスリット１６の幅を合わせた幅（前後方向寸法）とすることができる。つまり、微小幅ｋは、先端面１３ａのうち塗膜Ｓが形成された側の角部１３ｂから、スリット１６の（これから塗膜Ｓが形成される側の）開口端１６ａまでの幅である。
【００２７】
このエアノズル２２によれば、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌの幅方向外側の近傍に、エアによる壁が形成され、この壁によって、基板Ｗ上に形成される塗布液Ｌによる塗膜Ｓが幅方向に広がることを防ぐことができ、塗膜Ｓの幅方向寸法の変動を抑えることが可能となる。特に、エアノズル２２の位置を上記のとおり設定することで、基板Ｗ上に載る塗布液Ｌの幅方向両外側の近傍を、エアが流れることができ、このエアの動圧によって塗布液Ｌの幅方向外側への広がりを確実に抑えることが可能となる。
【００２８】
さらに説明すると、吐出された塗布液Ｌが基板Ｗ上で幅方向に広がるのを防ぐためには、図４の右側の拡大図において、スリットノズル１０と基板Ｗとの間の毛細管現象によって塗布液Ｌ（液ビード）が広がろうとする力（毛管力Ｐ１）と、この塗布液Ｌ（液ビード）に作用するエア圧Ｐ２とがつり合う（つまり、Ｐ１＝Ｐ２）必要がある。しかし、塗布液Ｌの表面張力と空気の密度とを考慮すると、Ｐ１＞Ｐ２となりやすい。
そこで、本実施形態によれば、前記エア圧Ｐ２に、エアノズル２２からのエアの吹き付けによる動圧Ｐ２ａを含ませることができるので、前記条件式Ｐ１＝Ｐ２を満足させるためには、当該動圧Ｐ２ａを大きくすればよく、このために、エアノズル２２からのエアの流速を大きくすればよい。
しかし、一般的にエアの流れは拡散し易く、拡散すると流速は著しく低下する。そこで、本実施形態では、エアの拡散を防ぐために、エアを微細なエア噴出口２２ａから噴射することで拡散が小さく纏まったエア流を発生させ、そして、前記動圧Ｐ２ａを生じさせるべき作用点の極近傍、つまり、図２の右側の部分拡大図においてハッチングで示している近傍領域Ａに対して、このエア流を効果的に吹き付けている（通過させている）。
これにより、エアを拡散させずに流速を大きくすることができ、吐出口１１から吐出された塗布液Ｌに対して、所望の動圧Ｐ２ａを生じさせることができ、前記条件式Ｐ１＝Ｐ２を満足させることが可能となる。
なお、エアの拡散を見込んで過度に大きな流速のエア流とした場合、周囲の環境（流れ場）を乱してしまい、安定した液ビードが形成されなくなる。しかし、本実施形態によれば流速を過度に大きくする必要がなく所望の動圧Ｐ２ａを生じさせることが可能となる。
【００２９】
さらに、エア噴出口２２ａから噴射され直線的に進んだエアの、基板Ｗ上における接触領域Ｑ（図２の部分拡大図参照）の少なくとも一部は、前記前後方向の微小幅ｋの範囲内であるのが好ましい。なお、本実施形態では、接触領域Ｑの全部が微小幅ｋの範囲内に存在している。そして、基板Ｗに吹き付けられたエアは、基板Ｗに沿って流れ並行流が発生する。
【００３０】
エア噴出口２２ａの位置について、更に説明すると、図２において、スリットノズル１０の下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスが、例えば、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍに設定されている場合、エア噴出口２２ａの位置は、下端面１０ａからの高さが１ｍｍ〜３ｍｍの範囲に設定され、スリット１６の（ノズル２２側の）開口端１６ａからの水平距離が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲に設定されている。そして、エア噴出口２２ａからの直線的に噴射されるエアの方向が、基板Ｗに対して４０度〜５０度となるように、エア噴出口２２ａの位置が設定される。
また、図４では、エアノズル２２は鉛直面に沿ってエアを噴射する場合を示しているが、エアノズル２２を鉛直面に対して幅方向に傾斜させて設置してもよい。ただし、この場合であっても、幅方向外側に向かってエアを噴射する方向に傾斜させるのではなく、図４の二点鎖線で示しているように、幅方向内側に向かってエアを噴射する方向に傾斜させるのが好ましい。
【００３１】
以上の構成を備えたエア供給ユニット２１によれば、吐出幅変更部材１７による吐出口１１の幅方向寸法の変更（吐出幅の変更）に応じて、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整が可能であるので、吐出幅を変更しても、エアによって塗膜Ｓの幅方向の寸法の変動を抑える機能が維持される。
そして、このエア供給ユニット２１を備えた塗布装置によって行われる、塗膜Ｓを基板Ｗに形成する塗布方法では、塗膜Ｓの幅方向寸法（塗布幅Ｂ）を、吐出幅変更部材１７の位置調整と、エア供給ユニット２１が有するエアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整とにより規定することができる。
【００３２】
〔吐出幅変更部材１７が有する突出部２７について〕
吐出幅変更部材１７は、図４に示すように、スリットノズル１０の吐出口１１が開口している下端面１０ａよりも基板Ｗ側に突出している突出部２７を備えており、この突出部２７は、幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状を有している。
さらに説明すると、突出部２７は、スリット１６内を流れ出た塗布液Ｌを下方へ向かって誘導する中央側のガイド面２８と、このガイド面２８の下端から幅方向外側に向かって延びている下面２９と、下面２９の幅方向外側端から斜め上に向かって延びる傾斜面３０とを有している。ガイド面２８は、吐出幅変更部材１７の内側面１７ａと連続する鉛直面からなり、下面２９は基板Ｗに対面する面であり、傾斜面３０は上記の「幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状を有する」面である。
【００３３】
ここで、基板Ｗ上に塗布した塗布液Ｌによる塗膜Ｓの幅方向寸法（塗布幅Ｂ）が変動する原因として、塗布液Ｌが幅方向外側に広がる以外に、塗布液Ｌの特性（粘性等）や、吐出口１１が開口する下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスによっては、吐出した塗布液Ｌが幅方向内側に狭くなる（塗布液Ｌが幅方向中央側に引っ張られる）こともある。
このように、塗布液Ｌが幅方向内側に狭くなろうとする条件であっても、突出部２７が基板Ｗ側に突出していることで、この突出部２７によって塗布液Ｌは捕捉され、塗布幅Ｂが変動するのを抑えることができる。特に、突出部２７の下面２９と基板Ｗとの間のクリアランスは、スリットノズル１０の下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスよりも狭くなるので、この突出部２７の下面２９と基板Ｗとの間における毛細管現象により塗布液は突出部２７によって捕捉される。
そして、この下面２９と傾斜面３０との境界部は、鈍角の角部（エッジ部）３１からなり、傾斜面３０は、幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状であるため、塗布液Ｌが幅方向外側へ広がろうとする条件であっても、その形状によるエッジ効果によって、塗布液Ｌの広がりを抑制することができる。
【００３４】
突出部２７の具体的な形状について説明する。下端面１０ａからの突出部２７の突出寸法ｍは、できる限り大きいのが好ましく、また、前記クリアランスｈによって変更されるが、突出寸法ｍを、下端面１０ａから基板Ｗの上面までの寸法（クリアランスｈ）の１０〜４０％とすることができる。例えば、クリアランスｈを０．８ｍｍとした場合、突出寸法ｍを０．１〜０．３ｍｍに設定することができる。また、下面２９の幅方向ｎの寸法は、大きいのが好ましく、例えば０．１〜１０ｍｍに設定される。そして、下面２９（本実施形態では水平面）に対する傾斜面３０の傾斜角度θは３０°以上が必要であり、３０〜９０°に設定される。
【００３５】
以上、突出部２７を有する吐出幅変更部材１７を備えた塗布装置によって行われる、塗膜Ｓを基板Ｗに形成する塗布方法では、塗膜Ｓの幅方向寸法（塗布幅Ｂ）を、吐出幅変更部材１７の位置調整により規定することができる。そして、この塗布装置が、エア供給ユニット２１も備えている場合は、さらに、エア供給ユニット２１が有するエアノズル２２によるエアの吹き付け位置の調整により規定することができる。
【００３６】
図５は、塗布幅Ｂの変動を抑える吐出幅変動抑制機構の機能を説明する説明図である。
ここで、吐出口１１が開口する下端面１０ａと基板Ｗとの間のクリアランスを精密に調整すれば、塗布液Ｌが幅方向に広がる「塗れ広がり」及び狭くなる「塗れ狭まり」を抑制することが可能であると考えられる。このように精密に調整した場合の前記クリアランスを図５のＣ０とする。
しかし、実際では、例えば基板Ｗの厚さが面方向で異なることから、基板Ｗの表面の高さが変動しており、この結果、前記クリアランスが不均一となる。このため、たとえ吐出口１１が開口する下端面１０ａの高さ位置を精密に調整しても、本発明のような吐出幅変動抑制機構を備えていない場合、前記クリアランスＣ０による塗れ広がり又は塗れ狭まりを抑制する機能が上手く発揮されないことがある。すなわち、前記クリアランスＣ０の設定は困難である。
【００３７】
そこで、本実施形態に係る塗布装置よれば、塗布液Ｌが塗れ狭まりとなる条件、具体的にはクリアランスがＣ０よりも広い場合であっても、突出部２７が基板Ｗ側に突出していることで、この突出部２７によって塗布液Ｌは捕捉される。また、塗布液Ｌが塗れ広がりとなる条件、具体的にはクリアランスがＣ０よりも狭い場合であっても、突出部２７は、幅方向外側に向かって基板Ｗから離れる方向に切り上がった形状である傾斜面３０を有するので、その形状によるエッジ効果によって、塗布液Ｌの塗れ広がりを効果的に抑えることが可能である。
このように、突出部２７によれば、前記クリアランスの設定に余裕代が生まれ、クリアランスを厳密なＣ０の値に設定しなくても、図５に示すように、クリアランスをＣ１〜Ｃ２の範囲Ｆ１に設定することができる。特に、この突出部２７による機能では、塗れ広がりに比べて、塗れ狭まりを効果的に防ぐことが可能であるので、クリアランスをＣ０に設定した場合を基準とすると、塗れ狭まりを抑制する方向へのクリアランス調整の余裕代が大きくなる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係る塗布装置よれば、塗布液Ｌが塗れ広がりとなる条件、具体的にはクリアランスがＣ０よりも狭い場合であっても、エア供給ユニット２１によれば、吐出口１１から吐出され基板Ｗ上に載る塗布液Ｌの幅方向両外側の近傍を、エアが流れることができ、このエアの動圧によって塗布液Ｌの塗れ広がりを効果的に抑えることが可能である。このように、エア供給ユニット２１によれば、前記クリアランスの設定に余裕代が生まれ、クリアランスを厳密なＣ０の値に設定しなくても、図５に示すように、クリアランスをＣ３〜Ｃ４の範囲Ｆ２に設定すればよい。つまり、クリアランスをＣ０に設定した場合を基準とすると、塗れ広がりを抑制する方向へのクリアランス調整の余裕代が大きくなる。
【００３９】
このように、図５の説明によれば、前記突出部２７による機能では、クリアランスをＣ０に設定した場合を基準とすると、塗れ狭まり抑制に比べて、塗れ広がり抑制の効果が小さいが、この突出部２７と共にエア供給ユニット２１を機能させることによって、塗れ広がり抑制の効果を補強することができる。
以上より、本実施形態に係る塗布装置よれば、前記クリアランスの余裕代が広くなり、クリアランスの精密な調整が不要となり、また、基板Ｗの厚さが面方向で異なることによってクリアランスが変動しても、塗布幅Ｂの変動を抑えることが可能となる。
【００４０】
本実施形態の塗布装置は、特に塗布液が幅方向外側に塗れ広がるのを抑えることができることから、図１に示しているように、塗布対象となる基板Ｗの全幅よりも狭い幅で塗布液による塗膜Ｓを形成することができる。つまり、基板Ｗの全幅よりも、吐出口１１の幅寸法を小さくして、塗布液の塗布が可能となる。
【００４１】
また、本発明の塗布装置は、塗布幅Ｂの変動を抑制する吐出幅変動抑制機構として、エア供給ユニット２１と吐出幅変更部材１７の突出部２７とのうちの一方又は双方を備えている。上記の実施形態では、双方を備えている場合を説明したが、一方であってもよい。
例えば、吐出幅変更部材１７が突出部２７を有しておらず、エア供給ユニット２１のみが吐出幅変動抑制機構として設けられていてもよい。この場合における、エアノズル２２によるエアの吹き付け位置について説明すると、塗膜Ｓの膜厚の均一性を確保する点から、吐出口１１の幅方向寸法（吐出幅）と塗布幅Ｂとが一致していることが好ましく、塗布幅Ｂは、吐出幅変更部材１７の内側面１７ａと、基板Ｗに対向するガイド面２０（図４の右側の部分拡大図参照）とが交差する角部２０ａで、塗膜Ｓの塗布幅Ｂが規定されるように、エアノズル２２のエア吹き付け位置が調整される。
【００４２】
また、本発明の塗布装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。本実施形態の駆動部４は、基台１に固定状態にあるスリットノズル１０に対して、基板Ｗを保持したステージ３を前方へ移動させる形態として説明したが、これとは反対に、固定状態にあるステージ３に対してスリットノズル１０を移動させる構成であってもよい。つまり、駆動部４は、スリットノズル１０と基板Ｗとを相対的に前後方向に移動させればよい。
また、前記実施形態では、エアノズル２２がリアリップ１３側に設けられ、前後方向に関して、塗膜Ｓが形成される側とは反対側に向かってエアを噴射する形態を説明したが、エアノズル２２がフロントリップ１２側に設けられ、前後方向に関して、塗膜Ｓが形成される側に向かってエアを噴射する形態であってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
４：駆動部、 １０：スリットノズル、 １０ａ：下端面（端面）、 １１：吐出口、 １６：スリット、 １７：吐出幅変更部材、 ２１：エア供給ユニット、 ２２：エアノズル、 ２２ａ：エア噴出口、 ２７：突出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、
前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、
前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材と、
前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるエアノズルを有し前記吐出口の幅方向寸法の変更に応じて当該エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整が可能であるエア供給ユニットと、
を備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えている請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記エアノズルのエア噴出口は、前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の近傍領域であって前記基板から前記吐出口までのクリアランスに相当する高さを有しかつ前記スリットの前後方向の幅を含む微小幅を有する前記近傍領域を通過してから前記基板と交わる仮想直線上に、中心線を有している請求項１又は２に記載の塗布装置。
【請求項４】
幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、
前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、
前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材と、
を備え、
前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布装置によって、塗布液による塗膜を基板に形成する塗布方法であって、
前記塗膜の幅方向寸法を、前記吐出幅変更部材の位置調整と、前記エア供給ユニットが有する前記エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整と、により規定することを特徴とする塗布方法。
【請求項１】
幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、
前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、
前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材と、
前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の領域に対してエアを吹き付けるエアノズルを有し前記吐出口の幅方向寸法の変更に応じて当該エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整が可能であるエア供給ユニットと、
を備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えている請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記エアノズルのエア噴出口は、前記吐出口から吐出された塗布液の幅方向両外側の近傍領域であって前記基板から前記吐出口までのクリアランスに相当する高さを有しかつ前記スリットの前後方向の幅を含む微小幅を有する前記近傍領域を通過してから前記基板と交わる仮想直線上に、中心線を有している請求項１又は２に記載の塗布装置。
【請求項４】
幅方向に長いスリットからなる吐出口が形成され塗布液を当該吐出口から基板に対して吐出して塗布するスリットノズルと、
前記スリットノズルと前記基板とを相対的に前記幅方向に直交する前後方向に移動させる駆動部と、
前記スリットに設けられ当該スリット内を幅方向に移動することにより前記吐出口の幅方向寸法を変更する吐出幅変更部材と、
を備え、
前記吐出幅変更部材は、前記スリットノズルの前記吐出口が開口している端面よりも前記基板側に突出していると共に、幅方向外側に向かって前記基板から離れる方向に切り上がった形状を有する突出部を備えていることを特徴とする塗布装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布装置によって、塗布液による塗膜を基板に形成する塗布方法であって、
前記塗膜の幅方向寸法を、前記吐出幅変更部材の位置調整と、前記エア供給ユニットが有する前記エアノズルによるエアの吹き付け位置の調整と、により規定することを特徴とする塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１８３４６９（Ｐ２０１２−１８３４６９Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７７３９（Ｐ２０１１−４７７３９）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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