JPH0263571A - 薄膜塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、物体の表面に均一な膜厚の均質な薄膜を形
成する薄膜塗布装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録媒体の表面保護膜、電子写真用感光体の
感光層、プリント基板へのフラックス塗布膜やＩＣ基板
へのレジスト塗布膜などミクロンオーダーあるいはそれ
以下の膜厚の薄膜で、かつ、所定の機能を有する膜が必
要となる技術分野が増大してきている。

このような膜はその機能が均一であることが要求される
が、薄膜であるためにわずかな膜厚の差が機能の大幅な
ばらつきを引き起こすことになるので、厚みのばらつき
のできるだけ少ない均一な膜厚の膜が望まれる。そのた
め、従来のはけ塗りやスプレーガン塗装などの塗膜形成
法は適用できず、より均一な膜厚の塗膜を得ることの可
能なスピンコード法やディッピング法が用いられる。し
かしながらスピンコード法は高速回転の駆動系を必要と
し、塗膜を形成すべき物体の表面の面積が広い場合とか
、表面の形状が複雑な場合には塗布が困難あるいは不可
能となるので、ディッピング法が広く用いられてきた。

ディッピング法は、機能性の材料を有機溶媒中に溶解あ
るいは分肢させ、場合によってはさらに粘着剤、可塑剤
などを加えて塗布液として塗布液櫂に充填し、この塗布
液中に被塗布物体を浸漬させ、ついで被塗布物体を引き
上げて乾燥させ塗膜を形成する方法で、簡便であり、し
かも塗布液の粘度、被塗布物体の塗布液からの引き上げ
速度を調節することにより比較的簡単に薄膜を得ること
ができる。しかし、このディッピングによる塗布方法は
、はけ塗りやスプレーガンによる方法と異なり、まず塗
膜形成面上に所望の塗布液量よりも余分に塗布しておい
て、その後重力により規定の塗布液単にまで減少させる
過剰アプリケーション系（後計量系）の塗布方法である
ため、規定の塗布液１以上の塗布液を必要とする。この
余分の塗布液量は塗布面積に比例して増大し、塗布面積
が大きくなると大最の余分の塗布液を塗布液槽に充填し
ておくことが必要であった。また、有機溶媒として、例
えばテトラヒドロフラン、ベンゼン　トルエン、メチル
エチルケトン　ジクロルメタンなどの比較的沸点が低い
ものを用いた場合、溶媒の蒸発により塗布液の粘度が変
化し塗膜の膜厚が変わってくるので、あるいは分散系塗
布液においてはさらに均一な分散塗布膜が得られないこ
とにもなるので、塗布液の充分な管理が必要となる。ま
た塗布中の溶媒蒸発により、塗布液に浸漬後引き上げる
際、被塗布物体の下部の方になる程塗膜が厚くなるが、
このような上下の膜厚の不均一を補正するために支持体
の上下を逆にして２度塗布することが必要となることも
しばしばおきている。

ディッピング法の場合、得られる塗膜の厚さは被塗布物
体を塗布液から引き上げる際の、塗布液面に対する塗膜
形成面の相対速度に依存し、その速度が遅い程塗膜は薄
くなる。特に被塗布物体の体積に比べて塗布液量がそれ
ほど多くない場合は、塗布液中に浸漬される部分の体積
が異なる被塗布物体を比べると、これらの被塗布物体を
同一速度で引き上げても、それぞれ塗膜形成面の液面に
対する速度は当然ながら一定とはならないので、同じ膜
厚の塗膜は得られないことになる。このような場合、均
一な膜厚の塗膜を得るためには被塗布物体の引き上げら
れる部分の体積に応じて引き上げ速度を制御する、ある
いは被塗布物体の引き上げによる液面の低下速度が変化
しないように補う塗布液補充機構を設けることが必要で
ある。塗布液単を被塗布物体の浸漬される部分の体積分
より非常に多くして液面変動を少なくし、その影響を防
ぐことは簡便で有効な方法であるが、必要以上に多量の
塗布液を要し、特に被塗布物体が大きい場合には実用的
でない。

また薄膜を得ようとして被塗布物体の引き上げ速度を遅
くしても、被塗布物体の塗布液に浸漬された部分の体積
が塗布液単に比べて大きい場合には、引き上げ時の塗布
液面の下降変動が犬き（なり塗膜形成面の塗布液面に対
する相対速度は速くなり所期の膜厚の薄膜は得られなく
なる。所要の厚さの薄膜を得るためには、塗布液量をさ
らに多くするか引き上げ速度をさらに遅くする必要があ
る。塗布液量を余分に多くすることは好ましくなく、ま
た、引き上げ速度を遅くすると定速を保つことが難しく
なり、かつ、塗布に長時間を要して環境からの影響を受
けるおそれも多くなり、膜厚のばらつきが生じやすくな
る。

本発明者等は、これらの問題点を解消するために、被塗
布物体の塗膜形成面を鉛直状態にできる場合には、この
鉛直な塗膜形成面に対して塗布液を貯留し得る間隔をお
いて対向する平行面を有する塗布治具を１Ｉ７ｆｔえ、
かつ、塗膜形成面と塗布治具とを鉛直方向に相対的に移
動させる機構を設けた塗布装置が有効であることを提案
した（特願昭６０１７４９３０　）。さらにまた、上記
の塗布治具の底部に塗膜形成面と摺動可能に突設された
弾性部材からなる平面状の塗布液漏洩防止部材（ンール
）を有する塗布治具を６ｉｔｆえた塗布装置を提案した
。

このような塗布装置を用いると、使用する塗布液量をデ
ィッピング法に比べて大幅に低減でき、しかもより均一
な膜厚の薄膜を形成することが可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の前者の装置の塗布液貯留部は上部、下
部が開放されている空隙であり、塗布液は塗膜形成面、
塗布治具の平行面それぞれの面と塗布液との間の剪断力
および塗布液の表面張力により下部より流失することな
く貯留部内に留まるようにするものであり、塗布液の粘
度が大きい方が貯留しやすい。一方、塗膜の膜厚を薄く
するためには塗布液の粘度が小さい方が好ましいが、粘
度が小さくなると塗布液は貯留部の下部より流出しやす
くなり、塗膜に液だれなどの外観不良が発生ずる不都合
があった。

さらに、上述の後者の装置の場合には摺動可能な底面を
形成する平面状の弾性材料の厚さ、硬度加工面の状態に
より、塗膜面にキズ、スジなどの外観不良を発生する不
都合があった。

この発明は、上述の欠点を除去して、塗布液の粘度が小
さい場合でも外観良好ブ工均−１１膜曜の薄膜を被塗布
物体の鉛直な塗膜形成面上に形成することが可能で、か
つ、塗布工程が簡略化できる薄膜塗布装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明によれば、被塗
布物体の鉛直な塗膜形成面に塗布液を塗布し薄膜を形成
する薄膜塗布装置において、前記塗膜形成面に間隔をお
いて対向しこの塗膜形成面を一方の壁とする塗布液貯留
部の他方の璧および底部を構成する部材とこの底部の前
記塗膜形成面に対する面に設けられた前記塗膜形成面と
摺動可能でかつ摺動部が滑らかな凸型の弾性材料よりな
る摺！Ｊ１部材とからなる塗布治具を（曲えこの塗布冶
具と前記塗膜形成面とを鉛直方向に相対移動させる機構
を有する薄膜塗布装置とする。

摺動部材を構成する弾性材料としてはポリマーが好適に
用いられる。

〔作用〕

塗膜形成面を塗布治具の弾性材料からなる摺動部材に摺
動させて引き上げることにより、貯留部内の塗布液が塗
膜形成面に付着して塗膜を形成し、塗布液は摺動部材と
塗膜形成面とにさえぎられて流下することがなく、液だ
れによる塗膜の外観不良はなくなる。また、摺動部材は
弾性材料からなり、かつ、塗膜形成面に接する摺動部は
滑らかな凸形であるからその面を損傷することはなく、
スジ　キズなどの外観不良をなくすことができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、例えば電子
写真用感光ドラムのように円筒状の基体＆［Ｈに薄膜を
塗布する装置の概念的断面図であって、円筒状の基体１
をリング状の塗布治具３が取り巻いている。塗布治具３
は、基体外表面を鉛直に位置させてなる塗膜形成面２と
摺動可能でかつ接触する摺動部が凸型の弾性材料からな
る摺動部材５と、それを装着された金属部材２例えばス
テンレス鋼部材からなる外壁・底部４とからなり、塗布
治具３の上端部は塗布液供給装置９より供給されてくる
塗布液８を受容する塗布液貯留部７となっており、塗布
液貯留部７に供給された塗布液８は下方へ流出しないよ
うに、塗布液貯留都中夫の内周側に基体表面と摺動可能
に設けられた摺動部材５により保持される。

第１図には示さなかったが、この塗布装置は基体１を塗
布治具３との同心軸に沿って第１図の矢印に示す鉛直方
向に引き上げる機構、あるいは塗布治具３を矢印と反対
方向に下降させる機構を備えさせることにより基体上塗
膜形成面２に塗膜を形成できる。

摺動部材５はゴムあるいはプラスチック製のシートおよ
びＯＩＪソング状を加工したもので構成され、第１図の
ごとく基体表面に接触し摺動可能に設置され、基体に接
する側の反対側が外壁・底部４の底部に密着固定され、
塗布液８を下方へ漏洩させることなく貯留する。

第２図は摺動部材の構造を示したもので、第２図（ａ）
は金属部材に凸型弾性材料を密着固定し、使用時には空
気吹込部６より空気を送りこみ、凸型弾性材料をふ（ら
ませ、使用後は空気を抜く方式、第２図（ｂ）は凸型弾
性材料のみを密着固定したまま、弾性を利用する方式、
第２図（Ｃ）は先端がＯＩＪソングように円形である構
造のものであり、その他の部分は平面状の構造であって
も良い。

凸型弾性材料としては、有機溶剤におかされにくい材質
のものが選ばれる。例えば、シリコン系ふっ素系、クロ
ロブレン系、ニトリル系、ポリプロピレン系ゴム、ある
いはンリコン系、ふっ素系ポリエチレン系、ポリプロピ
レン系の樹脂が使用できる。また、弾性材料の厚みとし
ては摺動時基体表面を傷つけない程度の強度と弾力性、
および塗布液を漏洩させない程度の強度を有する厚さで
あることが必要である。

塗膜の膜厚は第１図の基体１と塗布治具３との相対的な
移動速度および塗布液の粘度により決まる。薄膜を得る
ためにはこの移動速度を遅くするか塗布液の粘度を小さ
くすることが必要である。

従来の塗布装置では薄膜を形成しようとして塗布液の粘
度を下げると塗布液の漏洩が生じるようになる。また、
ソール方式の場合は塗布液の粘度に対する制約はなくな
るが平面状のソールの硬さ厚さ、仕上げの状頓によって
塗膜形成面２に傷をつけるトラブルが多くなる欠点があ
った。凸型の弾性材料からなる摺動部材を設けたことに
より、塗膜形成面２に傷をつけることがなくなり、膜厚
１μｍ以下の薄膜でも均一に作業性良く塗布することが
可能となる。

また、第１図の９は塗布液供給装置であり、蓋１３によ
り密閉されている塗布液貯留槽１０内の塗布液８にシャ
フト１４により超音波振動が付加されて常時超音波分散
できる構成となっており、塗布液を長時間均質に保つこ
とができる。塗布に際しては、この均質な塗布液８が供
給管１１を経由して、バルブ１２を調節することにより
必要１ずつ逐次塗布治具３の塗布液貯留部７へ供給され
る。従って、このような塗布液供給装置を利用すること
により常に均質で一定粘度の塗布液で塗膜が形成される
ことになり、より均質で均一な膜厚の薄膜が得られるこ
とになる。

以下、具体的な実施例について説明する。

実施例１ Ｘ型フタロシアニン５０重啜部をポリエステル樹脂（商
品バイロン２００：東洋紡ｉ＞　ｔｏｏ重全部とテトラ
ヒドロフラン（ＴＨＦ）溶剤とともに混練機で３時間混
練して塗布液を作製した。この塗布液を外径６０ｍｍ、
長さ３２０ｍｍのアルミ円筒状基体の夕１表面に、第１
図の塗布装置を用い、円筒状基体を２０ｍｍ／秒の速度
で引き上げながら塗布した出ころ、全長３２０ｍｍにわ
たり０，３μｍ１２０％の均一な膜厚で液だれ、傷など
のない外観のきれいな塗布膜が得られた。

実施例２ 実施例Ｉの塗布治具を第２図（５）に示す摺動部材を有
するものに変更した以外は実施例１に準じて塗布した。

本塗布装置においても外観のきれいな塗布膜が得られた
。

実施例３ 実施例１．２で塗膜を形成した円筒状基体の外表面それ
ぞれに、さらに、１−フェニル−３〈ｐ−ジエチルアミ
ンスチリル）−５−（ｐ−ジエチルアミノフェニル）−
２−ピラゾリン（ΔＳＰＰ・亜南香料製）１０重量部と
ポリメチルメタアクリレート樹脂（ＰＭＭΔ：東京化成
製Ｎ０重量部をＴＨＦ（テトラヒドロフラン）溶剤１５
０重量部に溶かして塗布液とし、この塗布液を第１図の
塗布装置を用いて、円筒状基体を５ｍｍ／秒の速度で引
き上げながら塗布したところ、全長３２０ｍｍにわたり
１８μｍ±０．５μｍの均一膜厚の塗布膜が得られた。

このようにして作製されたものを電子写真用感光体とし
て用いたところ実用的に充分使用できるものが得られた
。

比較例１ 実施例１の塗布治具の代わりに平行面を有する塗布治具
に変更し、実施例１に準じて塗布を行ったところ、塗布
液が流出し、液だれのある外観不良の膜しか得られなか
った。

実施例４ 第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図であって、
円筒状基体の内壁面を塗膜形成面とする場合の例を概念
的に示す。第１図と対応する部分にはそれぞれ同符号を
付しである。

第２図ｆａ）の慴動部材を有する塗布治具に対応する内
壁用塗布治具を用いて、内径８０ｍｍの円筒型ガラス管
内壁に大陽光選択吸収膜を０５μｍの厚さの薄膜とする
ことができた。

比較例２ 実施例４の塗布治具から平面状のゴムンール方式の塗布
治具に変更した以外は実施例４に準じて塗布した。膜厚
が１μｍ以上の場合は均一に塗布できるが、１μｍ以下
では小さな傷が数多く発生してきれいな塗膜は得られな
かった。

以上の実施例においては、基体の塗膜形成面の形状は円
筒状であるが、円筒状にかぎられることはなく、平面で
も曲面でも鉛直な面であればこの発明は有効である。す
なわち、塗膜形成面の水平断面の形状が複雑な凹凸や曲
面であっても、塗膜形成面が鉛直であればこの発明によ
る塗布が可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

この発明の塗布装置によれば、従来のディッピンク法で
必要としていた多量の余分の塗布液を要しなくなり、使
用する塗布液量を大幅に低減できる。また、塗膜形成は
塗布液を１回塗布するだけで完了するので作業性が良い
。

さらに、塗布液の塗布に際しては、塗布治具の１ｉ：　
ＩＪｒ部材と被塗布物体の塗膜形成面とが接触して（習
幼しながら鉛直方向に相対移動するから、塗布液の下方
への流出はなく、塗布液の粘度に制約がなくなり、塗布
液粘度と被塗布物体の相対的な弓き上げ速度とを自由に
適切に選ぶことにより、所要の膜厚の塗膜を均一に精度
良く形成することが可能となる。慴動部材は弾性材料か
らなり、その塗膜形成面への接触摺動部は滑らかな凸型
となっているので、摺動時に塗膜形成面を損傷すること
はなく、外観良好な塗膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の塗布装置の一実施例の概念的断面図
、第２図（ａ）、第２図ら）、第２図（Ｃ）はこの発明
に係わる塗布治具の摺動部材のそれぞれ異なる実施例を
示す概念的断面図、第３図はこの発明の塗布装置の異な
る実施例の概念的断面図である。 １　基体、２　塗膜形成面、３　塗布治具、４外壁・底
部、５　摺動部材、７・塗布液貯留部、８　塗布液、９
　塗布液供給装置。 第１図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）被塗布物体の鉛直な塗膜形成面に塗布液を塗布し薄
   膜を形成する薄膜塗布装置において、前記塗膜形成面に
   間隔をおいて対向しこの塗膜形成面を一方の壁とする塗
   布液貯留部の他方の壁および底部を構成する部材とこの
   底部の前記塗膜形成面に対する面に設けられた前記塗膜
   形成面と摺動可能でかつ摺動部が滑らかな凸形の弾性材
   料よりなる摺動部材とからなる塗布治具を備えこの塗布
   治具と前記塗膜形成面とを鉛直方向に相対移動させる機
   構を有することを特徴とする薄膜塗布装置。