JPH0263575A - 回転式塗装装置 - 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］ この発明は平板状の被塗装基板の表面に塗料を塗装する
場合に使用する回転式塗装装置に関するものである。

［従来の技術］ 電子打釘に関連する産業分野では、半導体基板へのフォ
トレジスト等の粘性流体の塗装方法として回転式塗装方
法が広く普及している。この回転塗装方法は、いわゆる
ニュートニアン粘性流動を呈する粘性流体に適用した場
合には、回転数及び回転時間を設定することにより任意
の厚さの塗装層が被塗装基板全面に亘って均一に得られ
る。特に、この均一性は乾燥後の塗装層表面の平滑性と
も関連することで、更に装置上の工夫により容易に塵あ
い等に原因する塗装層の欠陥の発生を防止できることは
、他の塗装方法に類を見ない特徴である。

回転式塗装方法は、電子材料分野を中心として利用、開
発が進められてきたが、最近では、一般塗料分野におい
ても、塗装層の耐食性や物理的性質の評価に際して、均
一かつ無欠陥の塗装層の作製への要望が高まり、その一
つの方法として、回転式塗装方法が利用されはじめた。

図１は従来の回転式塗装方法及び装置を説明するための
側面図である。すなわち、塗料（１０１）を被塗装基板
の中心に滴下し、所定の回転数−時間のスケジュールを
もって回転式塗装を行なうことにより回転台（１０２）
上に均一な塗装層が得られる。

また、機構的には回転軸（１０３）により回転台が回転
しその回転中心と塗装基板の中心はほぼ一致するような
配置が取られる。

上述の回転式塗装方法及び装置は従来の主流をなすもの
で、回転式塗装方法及び装置の基本とも言えるものであ
るが、塵あいゃ気泡に起因する塗装層の欠陥あるいは被
塗装基板上の凹凸にともなう塗装層の不均一分布の解決
手段として特開昭５９−４１７８８号公報及び特開昭６
１−２４６９０号公報に示される自転と公転を組み合わ
せた回転式塗装方法および装置が提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記塗装層の形成に際し、従来の回転式塗装方法及び装
置では、ＡＬＦＲＥＤ　Ｇ、　ＥＭＳＬＩＥ等の理論（
ＡＬＦＲＥＤ　Ｇ、　ＥＭＳＬＩＥ、　ＦＲＡＮＣＩＳ
　Ｔ、　ＢＯＮＮＥＲＡＮＤ　ＬＥＳＬＩＥＧ、　ＰＥ
ＣＫ　：　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＰＰＬＩＥＤ　Ｐ
ＨＹＳＩＣ３ＶＯＬ、２９８５８〜８６２（１９５８）
参照〕に基づき均一厚さの塗装層が形成されるが、この
理論の適用はニュートニアン粘性流動を呈する塗料に限
られるもので、事実、非ニュートニアン粘性流動を示す
塗料においては、塗装層は回転中心からの距離によって
厚さの異なる分布を呈する。その−例として、チクソト
ロピー粘性流動を呈する塗料を例にとって図２に示す。

上述の非ニュートニアン粘性流動を示す塗料の塗装層厚
さの均−化並びに塵あいゃ気泡に起因する塗装層の欠陥
の防止、更”にまた被塗装基板上の凹凸による塗装層厚
さの不均一性の是正に前記特開昭６１−２４６９９０号
公報に提案された方法及び装置は有効と考えられるが、
かかる方法及び装置は電子材才ミ［への適用を目的とし
たもので、−般塗斜分野を対象とした均一な塗装層作製
への適用には、対応しえない面を有する。その具体的事
項として、次のような問題点が上げられる。

それは、公転と自転を組み合わせた方法においては、自
転の回転数が公転の回転数よりも低いことが必要である
が、（自転の回転数）バ公転の回転数）の比率（以後自
公転比率と呼ぶ）が大きいと自転の遠心力の影習力が大
きく、本発明におけるように非ニュートニアン粘性流動
を示す塗料の塗装を行なった場合には、被塗装基板上に
形成される塗装層の厚さ分布は、自転の遠心力に起因す
る分布を呈することとなる。

このことを避けるためには、自公転比率をおにそ０．１
以下、望ましくはおよそ０．０１以下で、かつ塗装時間
内に自転が一回以上行なわれることが望ましいが、従来
装置における駆動機構では、単一の駆動源で自転と公転
を組み合わせた動きを被塗装基板に与えようとした場合
、駆動の伝達を担う歯車あるいはプーリー等の幾何学的
位置関係から自公転比率の微小化には自ずと限界がある
。

また、自公転比率の微小化の実現の方法として公転の駆
動源とは別に自転の駆動源を装着することも考えられる
が、この場合、公転による遠心力が自転の駆動源に加わ
り公転の回転数の上限に制限が生じ、更に自転の駆動源
の故障の原因ともなることが予見される。また、自転と
公転とでそれぞれ別の駆動源を設置した場合には、公転
と自転との同期性にも支障を来たすことも軽視できない
問題点である。

第二の問題点として上げられるのは、被塗装基板上に滴
下された塗料の基板上での広がりの問題である。公転と
自転を組み合わせた方法では塗料を被塗装基板上で広げ
る駆動力となるのは公転による遠心力であって、その中
心は被塗装基板上にはない。従って、滴下した塗ｔトは
被塗装基板全面に行きわたることができず無塗装部が生
じる。それを避けるためには過剰の塗料を滴下し回転の
作動前に既に塗料が被塗装基板全面に供給されているこ
とが必要である。しかしながら、この様な対応は塗ｔ［
の歩留りを著しく低下せしめ好ましい方法とは言えない
。しかるに、この被塗装基板上での塗料の広がりを効率
良く行なうためには、自転と公転を組み合わせた方法に
おいても塗斜滴下後の被塗装基板上での塗ｔ［の広がり
過程では遠心力の中心が被塗装基板の中心に位置するこ
とが望ましい。このことは、自転と公転を組み合わせた
方法においても塗装の初期過程に位置する塗ｔ１の広が
り過程で自転の遠心力を主体とした力が塗ｔ［に作用す
るような駆動系を具備する必要があることを特徴として
いる。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、一般塗料全般にわたって、特に、非ニュートニアン
粘性流動を示す塗Ｆ［にあっても、厚さが均一な塗装層
を容易に得ることができ、回転式塗装装置を提供するこ
とを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の回転式塗装装置は、動
力源によって回転する主軸（１）と、該主軸（１）に固
定された公転部材（４）と、該主軸（１）の回転を伝達
する動力伝達手段（５）、（６）、（７）と、該動力伝
達手段（５）、（６）、（７）により回転する副軸（２
）と、該副軸（２）の回転を伝達する動力伝達手段（８
）、（９）、（１０）と、該動力伝達手段（８）、（９
）、（１０）により回転し、上記主軸（１）の回りに回
転自在に配置され、該動力伝達手段（１０）と連結され
た動力伝達手段（１１）、（１１”）と、該動力伝達手
段（１１）、（１１’　）の回転を伝達する動力伝達手
段（１２）、（１２’　）（１３）、（１３’）と、該
動力伝達手段（１２）、（１２′）、（１３）、（１３
’）により回転し、上記動力伝達手段（１１）、（１１
’）に対して対称となるように配置され、上記公転部材
（４）に回転自在に固定された従動軸（３）、（３′）
と該従動軸（３）、（３’　”）に固定された塗装容器
（１４）　、（１４’　）と、上記主軸（１）の上記動
力伝達手段（５）、（６）、（７）と上記動力伝達手段
（８）、（９）、（１０）との間に動力断続機構（１５
）とを設けてなることを特徴とする回転式塗装装置であ
る。

上記手段によって、非ニュートニアン粘性流動を示す塗
料を被塗装基板に塗装し、得られた塗装層の厚さ分布を
従来の自転のみを作用力とする回転式塗装方法によって
得た塗装層の場合と比較して第３図に示した。この結果
から、この発明の回転式塗装装置を使用することにより
非ニュートニアン粘性流動を示す塗料を含む一般塗料の
均一な塗装層が得られることが明白である。

［実施例］ この発明の一実施例を第４図に示す縦断面図を用いて説
明する。

第４図において、１は主軸、２は副軸、３．３は従動軸
、４は公転部材、５．７．８．１３．１３′は各軸に固
定されたタイミングプーリー　１０．１１．１１’は主
軸の回りに回転自在に配置され、かつ互いに連結したタ
イミングプーリー　６．９．１２．１２’はタイミング
ベルト、１４．１／１’は塗装容器、１５は動力断続機
構、１６．１６′は塗装容器の蓋、１７．１７′は被塗
装基板、１８．１９．２０．２１．２１′はベアリング
軸受、２２は国体の一部である。

かかる構成からなる回転式塗装装置において、タイミン
グプーリー（５）は主軸（１）に固定され、タイミング
プーリー（７）、（８）は互いに副軸（２）の両端に連
結固定され、副軸（２）はスリーブを通り、かつベアリ
ング軸受に保持されている。タイミングプーリー（１０
）、（１１）、（１１”）は互いに連結され、主軸（１
）にベアリング軸受を経て保持されている。

タイミングプーリー（１３）、（１３’　）は従動軸（
３）、（３′）の下端に固定されている。従動軸（３）
と従動軸（３′）は主軸（１）の上端に固定された回転
部材（４）に主軸（１）に関し対称の位置にそれぞれベ
アリング軸受を経て保持されている。

動力伝達を担うタイミングベルトはタイミングプーリー
（５）とタイミングプーリー（７）の間、タイミングプ
ーリー（８）とタイミングプーリー（１０）の間、タイ
ミングプーリー（１１）とタイミングプーリー（１３）
の間、タイミングプーリー（１１’）とタイミングプー
リー（１３’）の間にそれぞれ掛けられている。

上記構成の駆動機構を有する回転式塗装装置によれば、
モーター等の班力源の駆動により主軸（１）が回転し、
その回転は主軸（１）に固定されたタイミングプーリー
（５）からタイミングベルト（６）にＪ：リタイミング
プーリー（７）に伝わり、更に、タイミングプーリー（
８）を経てタイミングベルト（９）によってタイミング
プーリー（１０）に回転が伝達される。タイミングプー
リー（１０）の回転はこれに連結されたタイミングプー
リー（ｌｌ）、（１１′）を経て、タイミングベルト（
１２）、（１２”）によってそれぞれタイミングプーリ
ー（１３）、（１３’　）に伝達される。

このタイミングプーリー（１３）、（１３′）の回転は
従動軸（３）＝（３’　）に伝わり、更に、従動軸（３
）、（３’　）の上部に固定された塗装容器（１４）、
（１４”）の自転が行なわれる。そして該塗装容器（１
４）、（１４’　）内に装着された被塗装基板上に塗料
が必要量滴下され、上述の駆動機構に基づき公転及び自
転の組み合わされた回転式塗装が行なわれる。

上述・の一連の回転駆動伝達において、タイミングプー
リ−（５）の歯数をａ、タイミングプーリー（７）の歯
数をｂ、タイミングプーリー（８）の歯数をＣ、タイミ
ングプーリー（１０）のｆｉｒ数をｄ、タイミングプー
リー（１１）、（１１’　”）の歯数をｅ、タイミング
プーリー（１３）、（１３’　）の歯数を［とすると、
自公転比率（Ｒ）（自転の回転数［従動軸（３）、（３
＝　）の回転数］／公転の回転数［主軸（１）の回転数
］）は次式よって与えられる。

Ｒ＝　（ａｃ／ｂｄ−１）ｄ／ｆ ただし、Ｒｈｏのとき、自転の回転方向は公転の回転方
向と同じ、Ｒｈｏのとき、自転の回転方向は公転の回転
方向と逆、Ｒ＝Ｏのとき、公転のみとなる。

従って、軸の直径、軸間距離等の幾何学的条件を考慮し
てａ　−ｆの５変数を設定してタイミングプーリーの歯
数とすることによりＲ値を任意の値にすることができる
。このことにより、前述の自公転比率が０．１以下で、
かつ塗装時間内に自転が一回以上行なわれると言う要件
を満たすことができ、非ニュートニアン粘性流動を示す
塗料における均一で無欠陥の塗装層の形成を実現できる
。

この発明の回転式塗装装置は、単一の動力源によって、
自公転比率を任意に選択できることを特徴とするもので
１、単一の動力源で上述のような回転運動をさせること
は、従来の技術では到底成し得ないことである。更に、
単一の動力源によることの特徴は、公転と自転の同期性
に優れていることである。

この発明の回転式塗装方法では、被塗装基板」二に滴下
された塗料が効率よく被塗装基板全面にゆきわたるため
に第４図に示す動力断続機構（１５）が設置されている
。この動力断続機構（１５）の作動により以下のような
塗装スケジュールが実施される。

すなわち、被塗装基板上に塗料が滴下された直後は動力
断続機構（１５）によって動力源の駆動力は主軸上部に
取り付けられた回転ディスク（４）には伝達されず、従
動軸（２）及び（２′）のみの回転に使われる。従って
、被塗装基板の保持された回転容器（１４）　−（１４
’　）は自転のみを行なう。この塗ｔトの滴下直後の自
転過程を数秒以内に設定し、以後は塗膜厚均一化のため
の公転と自転をｔｌｔみ合わせた方法で回転式塗装を行
なう。

上記の塗装スケジュールにおける自転過程では、被塗装
基板の中心部に滴下された塗料は回転の中心が同じく被
塗装基板の中心にあるために周囲に万辺なく広がり、比
較的少量の滴下でも無塗装の発生を防ぐことができる。

また、自転と公転を組合ねた方法では、二つ以上の被塗
装基板を同時に塗装する場合には、塗装時に発生する塗
料の飛沫が被塗装基板の塗装面に何首する恐れがあるが
、この発明の実施例の様に被塗装基板を蓋付きの回転容
器内に装着することによりこの障害を避けることが゛で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転式塗装装置の基本構成を示す側面図
、第２図は従来の回転式塗装方法によって得られた、非
ニュートニアン粘性流動を示す塗ｔ［の塗膜厚分布の一
例を示すグラフ、第３図は非ニュートニアン粘性流動を
示す塗Ｆ）において、この発明の回転式塗装装置を適用
して得られた塗膜厚分布を従来の回転式塗装装置の場合
と比較したグラフ、第４図はこの発明の一実施例に係わ
る回転式塗装装置の縦断面である。 １ｏ１：塗料　　１０２：回転台　　１０３：回転軸　
　１０４：被塗装基板　　１０５：モーター１０６：塗
装層の厚さ　　１０７：距離１０８：回転の中心　　１
０９：従来の回転式塗装装置による塗装層の厚さ分布　
　１１０：この発明の回転式塗装装置による塗装層の厚
さ分布時、許出願人 東洋インキ製造株式会社 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 動力源によつて回転する主軸（１）と、該主軸（１）に
   固定された公転部材（４）と、該主軸（１）の回転を伝
   達する動力伝達手段（５）、（６）、（７）と、該動力
   伝達手段（５）、（６）、（７）により回転する副軸（
   ２）と、該副軸（２）の回転を伝達する動力伝達手段（
   ８）、（９）、（１０）と、該動力伝達手段（８）、（
   ９）、（１０）により回転し、上記主軸（１）の回りに
   回転自在に配置され、該動力伝達手段（１０）と連結さ
   れた動力伝達手段（１１）、（１１′）と、該動力伝達
   手段（１１）、（１１′）の回転を伝達する動力伝達手
   段（１２）、（１２′）、（１３）、（１３′）と、該
   動力伝達手段（１２）、（１２′）、（１３）、（１３
   ′）により回転し、上記動力伝達手段（１１）、（１１
   ′）に対して対称となるように配置され、上記公転部材
   （４）に回転自在に固定された従動軸（３）、（３′）
   と該従動軸（３）、（３′）に固定された塗装容器（１
   ４）、（１４′）と、上記主軸（１）の上記動力伝達手
   段（５）、（６）、（７）と上記動力伝達手段（８）、
   （９）、（１０）との間に動力断続機構（１５）とを設
   けてなることを特徴とする回転式塗装装置。