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技術 塗布装置、塗布方法、および光学フィルムの製造方法

出願人 マクセルホールディングス株式会社
発明者 中村武晴福本誠田谷清也秋山裕臣美甘尚伸本郷豊
出願日 2008年2月19日 (12年9ヶ月経過) 出願番号 2008-037438
公開日 2009年9月3日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-195774
状態 未査定
技術分野 流動性材料の適用方法、塗布方法 塗布装置2(吐出、流下)
主要キーワード ギア歯数 加圧初期 送り圧力 加圧ライン オンライン制御 支持方式 スロット幅 燃料電池触媒層
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、ダイコータを用いて被塗布物上に均一な膜厚塗布膜を形成することである。

解決手段

ダイコータ6に塗布液を供給し、被塗布物に塗布液を塗布する塗布装置であって、塗布液を貯蔵する加圧タンク3と、加圧タンク3内に所定圧力の空気を送る圧空レギュレータ2とを備え、圧空レギュレータ2は、被塗布物に塗布液を塗布する際、加圧タンク3内に所定圧力の空気を送り、加圧タンク3内の塗布液をダイコータ6に圧送する。

概要

背景

被塗布物である可撓性支持体上に塗布液を塗布することによって、光学フィルム磁気記録テープ接着テープ写真用印画紙オフセット版材、電池極板燃料電池触媒層等は得られる。例えば、光学フィルムを製造する際、塗布液を可撓性支持体へ塗布する方法としては、カーテン塗布方法エクストリュージョン塗布方法グラビアリバース塗布方法、ディップ塗布方法等が知られているが、中でも、高速薄膜塗布が可能であることから、エクストリュージョン塗布方法が好まれて用いられている。

このエクストリュージョン塗布方法を用いることにより製造された光学フィルムは、一般に、陰極管表示装置(CRT)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置における光学フィルターに用いられる。近年、画面サイズが大型のテレビジョン受像機をはじめ、種々の電子機器表示パネルに用いられる光学フィルムの需要が増大し、さらにより高度な性能を持つ塗布膜が要求されている。光学フィルムの塗布膜の性能を決めるものとして、膜厚変動が挙げられる。

膜厚変動が起こる要因のひとつとして、可撓性支持体上に塗布される塗布液量不均一性が考えられる。このような塗布液量の不均一性を無くすためには、例えば、エクストリュージョン塗布方法においては、ダイコータから可撓性支持体上へ一定量の塗布液を高精度に吐出させることが必要となる。ダイコータから一定量の塗布液を吐出させる方法としては、ダイコータのスロット幅スロット長さを最適化することにより、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変化を抑制する方法がある(特許文献1)。また、ダイコータに送液する手段として、ダイヤフラムポンプギアポンプ等が挙げられるが、ダイヤフラムポンプやギアポンプは塗液を送液する際に脈動が生じるために膜厚変動が起こってしまう。そのため、1回転あたりの送液容積ギア歯数を最適化することで、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制させる方法が提案されている(特許文献2)。
特開2007−75797号公報
特開2006−272129号公報

概要

ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、ダイコータを用いて被塗布物上に均一な膜厚の塗布膜を形成することである。ダイコータ6に塗布液を供給し、被塗布物に塗布液を塗布する塗布装置であって、塗布液を貯蔵する加圧タンク3と、加圧タンク3内に所定圧力の空気を送る圧空レギュレータ2とを備え、圧空レギュレータ2は、被塗布物に塗布液を塗布する際、加圧タンク3内に所定圧力の空気を送り、加圧タンク3内の塗布液をダイコータ6に圧送する。

目的

本発明の目的は、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、ダイコータを用いて被塗布物上に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる塗布装置、塗布方法を提供することである。また、このような塗布装置、塗布方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ダイコータ塗布液を供給し、被塗布物に前記塗布液を塗布する塗布装置であって、前記塗布液を貯蔵するタンクと、前記被塗布物に前記塗布液を塗布する際、前記タンク内に空気を送り、前記タンク内の前記塗布液を前記ダイコータに圧送する加圧手段とを備えた、塗布装置。

請求項2

前記ダイコータに供給される塗布液量を測定する流量測定手段、および/または前記タンクから前記ダイコータへ供給される塗布液量を調節する流量調整手段を備えた、請求項1記載の塗布装置。

請求項3

前記流量測定手段で測定された塗布液量に基づき、前記ダイコータに供給される塗布液量が一定となるように、前記加圧手段の圧力を制御する制御手段を備えた、請求項2記載の塗布装置。

請求項4

ダイコータに供給された塗布液を被塗布物に塗布する塗布方法であって、前記塗布液を貯蔵するタンクに加圧手段により空気を送ることによって、前記塗布液を前記ダイコータに圧送し、前記ダイコータを介して前記被塗布物に前記塗布液を塗布する、塗布方法。

請求項5

流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段により前記タンク内に送る空気の圧力を調整する、請求項4記載の塗布方法。

請求項6

流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段の圧力および前記タンクと前記ダイコータとの間に配された流量調整手段のうちいずれか一方または両方を調整する、請求項4記載の塗布方法。

請求項7

光を透過可能な被塗布物に塗布液を塗布して、光学フィルムを製造する方法であって、請求項1〜3のいずれかに記載の塗布装置を用いる、光学フィルムの製造方法。

請求項8

光を透過可能な被塗布物に塗布液を塗布して、光学フィルムを製造する方法であって、請求項4〜6のいずれかに記載の塗布方法を用いる、光学フィルムの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、ダイコータに供給された塗布液を可撓性支持体上に塗布する塗布装置塗布方法に関する。また、その塗布装置または塗布方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。

背景技術

0002

被塗布物である可撓性支持体上に塗布液を塗布することによって、光学フィルム、磁気記録テープ接着テープ写真用印画紙オフセット版材、電池極板燃料電池触媒層等は得られる。例えば、光学フィルムを製造する際、塗布液を可撓性支持体へ塗布する方法としては、カーテン塗布方法エクストリュージョン塗布方法、グラビアリバース塗布方法、ディップ塗布方法等が知られているが、中でも、高速薄膜塗布が可能であることから、エクストリュージョン塗布方法が好まれて用いられている。

0003

このエクストリュージョン塗布方法を用いることにより製造された光学フィルムは、一般に、陰極管表示装置(CRT)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)等の画像表示装置における光学フィルターに用いられる。近年、画面サイズが大型のテレビジョン受像機をはじめ、種々の電子機器表示パネルに用いられる光学フィルムの需要が増大し、さらにより高度な性能を持つ塗布膜が要求されている。光学フィルムの塗布膜の性能を決めるものとして、膜厚変動が挙げられる。

0004

膜厚変動が起こる要因のひとつとして、可撓性支持体上に塗布される塗布液量不均一性が考えられる。このような塗布液量の不均一性を無くすためには、例えば、エクストリュージョン塗布方法においては、ダイコータから可撓性支持体上へ一定量の塗布液を高精度に吐出させることが必要となる。ダイコータから一定量の塗布液を吐出させる方法としては、ダイコータのスロット幅スロット長さを最適化することにより、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変化を抑制する方法がある(特許文献1)。また、ダイコータに送液する手段として、ダイヤフラムポンプギアポンプ等が挙げられるが、ダイヤフラムポンプやギアポンプは塗液を送液する際に脈動が生じるために膜厚変動が起こってしまう。そのため、1回転あたりの送液容積ギア歯数を最適化することで、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制させる方法が提案されている(特許文献2)。
特開2007−75797号公報
特開2006−272129号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1に開示されている方法は、ダイ自体の形状を最適化することを目的としているため、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変動を抑制できるが、ダイへの送液量に変動が生じた場合は塗布液中に脈動が生じてしまい、膜厚変動が生じてしまう恐れがある。

0006

また、特許文献2に開示されている方法は、ダイへの送液手段であるギアポンプの条件を最適化することにより、可撓性支持体上に吐出する塗布液の量の変動を抑制できるが、ギアポンプは周期的に送液容積が変動するため、少なからず塗布液中に脈動が生じてしまい、膜厚変動が生じてしまう恐れがある。

0007

つまり、可撓性支持体上に均一な膜厚の塗布膜を形成するためには、ダイコータから可撓性支持体上へ一定量の塗布液を吐出させる必要があり、かつ、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、一定量の塗布液を送液しなければならない。

0008

特に、近年急速に普及しつつある液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレイパネルなどのように、光学フィルムで構成された光学フィルターを用いた表示パネルにおいては、光学フィルターの表面に形成される各光学層(防眩層、反射防止層近赤外線カット層など)の膜厚が不均一である場合、表示画像色斑が生じて画質を低下させてしまうという問題がある。

0009

本発明の目的は、ダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制し、ダイコータを用いて被塗布物上に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる塗布装置、塗布方法を提供することである。また、このような塗布装置、塗布方法を用いた光学フィルムの製造方法に関する。

課題を解決するための手段

0010

本発明の塗布装置は、ダイコータに塗布液を供給し、被塗布物に前記塗布液を塗布する塗布装置であって、前記塗布液を貯蔵するタンクと、前記被塗布物に前記塗布液を塗布する際、前記タンク内に空気を送り、前記タンク内の前記塗布液を前記ダイコータに圧送する加圧手段とを備えたものである。

0011

本発明の塗布方法は、ダイコータに供給された塗布液を被塗布物に塗布する塗布方法であって、前記塗布液を貯蔵するタンクに加圧手段により所定の圧力の空気を送ることによって、前記塗布液を前記ダイコータに圧送し、前記ダイコータを介して前記被塗布物に前記塗布液を塗布するものである。

発明の効果

0012

本発明によれば、ダイコータに送液する手段としてポンプを用いず加圧手段を用いるためタンクからダイコータへ送液する塗布液量の変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

0013

また、加圧手段を用いることにより、タンク内に残る余剰な塗布液を減らすことができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

本発明の塗布装置および塗布方法は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。

0015

すなわち、本発明の塗布装置は、前記ダイコータに供給される塗布液量を測定する流量測定手段、および/または前記タンクから前記ダイコータへ供給される塗布液量を調節する流量調整手段を備えた構成とすることができる。このような構成とすることで、タンクからダイコータへ供給する塗布液量の周期的な変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜圧の塗布膜を形成することができる。

0016

また、本発明の塗布装置は、前記流量測定手段で測定された塗布液量に基づき、前記ダイコータに供給される塗布液量が一定となるように、前記加圧手段の圧力を制御する制御手段を備えた構成とすることができる。

0017

また、本発明の塗布方法において、流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段を制御して前記タンク内に送る空気の圧力を調整する方法とすることができる。このような方法とすることで、タンクからダイコータへ供給する塗布液量の周期的な変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

0018

また、本発明の塗布方法は、流量測定手段で測定される前記ダイコータに供給される塗布液量に基づき、前記ダイコータへ供給される前記塗布液の量が一定になるように、前記加圧手段の圧力および前記タンクと前記ダイコータとの間に配された流量調整手段のうちいずれか一方または両方を調整する方法とすることができる。このような方法とすることで、タンクからダイコータへ供給する塗布液量の周期的な変動を抑制することができ、被塗布物に均一な膜厚の塗布膜を形成することができる。

0019

(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態における塗布装置の基本構成を示す。図1に示すように、本発明の塗布装置は、加圧手段51、塗布液を貯蔵するタンク52、ダイコータ55を備えている。

0020

図2は、図1の基本構成の好ましい形態である塗布装置の概略構成を示す。

0021

図2に示すように、本発明の塗布装置は図1に示す構成に更に、流量調整手段53、流量測定手段54を備えている。

0022

例えば、加圧手段51として圧空レギュレータが挙げられる。また、流量調整手段として定流量弁、流量測定手段として流量計が挙げられる。但し、ここに挙げたものは一例であり、これらに限られることはなく適宜選択することができる。

0023

図3は、本実施の形態における塗布装置の概略構成の一例を示す。図3に示すように、塗布装置は、エア供給部1、圧空レギュレータ2、加圧タンク3、定流量弁4、流量計5、ダイコータ6、サポートロール7、および制御部8を備えている。

0024

エア供給部1は、供給ライン11を介して圧空レギュレータ2に空気を供給するものである。

0025

圧空レギュレータ2は、エア供給部1から供給される空気に所定の圧力をかけ、加圧ライン12を介して加圧タンク3に所定の圧力の空気を送り込むことができる装置である。

0026

加圧タンク3は、塗布液を溜めることができるタンクである。加圧タンク3内の塗布液は、圧空レギュレータ2から供給される空気により加圧され、供給ライン13へ送り出される。

0027

定流量弁4は、加圧タンク3から送り出され供給ライン14及び15を流れる塗布液の流量を調節可能な開閉弁を備えている。

0028

流量計5は、定流量弁4からダイコータ6側へ流れる塗布液の流量を計測するものである。流量計5は、計測した塗布液の流量の情報を制御部8に出力する。なお、本実施の形態では、流量計5において計測した流量情報を、塗布装置側の制御により制御部8に送る構成としたが、塗布装置の操作者が流量計5の測定結果に基づき、圧空レギュレータ2及び定流量弁4の動作を任意に制御可能な構成としてもよい。

0029

ダイコータ6は、供給ライン15を介して供給される塗布液を、可撓性支持体10の表面に塗布するものである。具体構成として、ダイコータ6は、内部に塗布液を滞留させることができるマニホールド6aと、マニホールド6aからダイコータ6の先端(塗布時に可撓性支持体10の表面に対向する部分)に向かって連続的な空間で形成されたスロット6bとを備えている。スロット6bの先端は、塗布液を吐出可能なように開放している。なお、図示のダイコータ6の構成は一例である。

0030

バックアップロール7は、所定の間隙を介してダイコータ6に対向配置され、可撓性支持体をバックアップロールに沿わせ配置することで搬送可能とする。

0031

制御部8は、流量計5で計測された流量情報に基づき、圧空レギュレータ2及び定流量弁4の動作を制御する。制御部8は、機械によりオンライン制御してもよいし、塗布装置の操作者により、圧空レギュレータ2及び定流量弁4の動作を任意に制御可能な構成としてもよい。具体的な制御内容については後述する。

0032

可撓性支持体10は、被塗布物であり、本実施の形態の塗布装置によって塗布液を塗布する対象物である。可撓性支持体10は、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。プラスチックフィルムを形成するポリマーとしては、セルロースエステル( 例えば、トリアセチルセルロースジアセチルセルロース)、ポリアミドポリカーボネートポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレートポリエチレンナフタレート)、ポリスチレンポリオレフィンノルボルネン系樹脂非晶質ポリオレフィン等が挙げられる。このうちトリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましい。

0033

なお、圧空レギュレータ2、またはエア供給部1と圧空レギュレータ2は、加圧手段の一例である。流量計5は、流量測定手段の一例である。制御部8は、制御手段の一例である。可撓性支持体10は、被塗布物の一例である。

0034

以下、動作について説明する。

0035

図3に示す塗布装置で可撓性支持体10の表面に塗布液を塗布する場合は、まず、加圧タンク3に塗布液を補充し、定流量弁4を閉状態にする。加圧タンク3に塗布液を補充する際には、加圧タンクとは別に設けた補充タンク(不図示)から加圧タンク3に塗布液を補充することが好ましい。

0036

次に、可撓性支持体10をバックアップロール7に沿わせセットする。これにより、塗布作業の準備が完了する。なお、これらの準備動作は、順序が異なっても良いし、全て同時に行っても良い。

0037

次に、支持体搬送機構(不図示)を動作させて可撓性支持体10を矢印Aに示す方向へ搬送させる。次に、制御部8は、エア供給部1を動作させて、供給ライン11を介して、圧空レギュレータ2に空気を送り込む。次に、制御部8は、圧空レギュレータ2を動作させて、エア供給部1から送られる空気に所定の圧力を加え、加圧ライン12を介して、加圧タンク3内の塗布液に空気を送り圧力を加える。

0038

このときの圧力は0.01MPa〜1.0MPaであることが好ましく、0.03MPa〜0.5MPaがより好ましい。圧力が0.01MPaより小さい場合は、塗布液を送り出す力が小さいため、送液量を制御することが困難となる。また、圧力が1.0MPaより大きい場合は、塗布液を送り出す力が大きいため、送液量が多くなり、ダイからの塗布液の吐出量を制御することが困難となる。

0039

加圧タンク3内の塗布液は、圧空レギュレータ2によって加えられた圧力(または、圧空レギュレータ2によって加えられた圧力と塗布液の自重)により、加圧タンク3から供給ライン13を介して定流量弁4に圧送される。この時、定流量弁4は閉状態であるため、加圧タンク3から送られた塗布液はダイコータ6側へは送られない。

0040

次に、制御部8は、定流量弁4を開状態にする。これにより、加圧タンク3内の塗布液が、供給ライン13、定流量弁4、供給ライン14、流量計5、供給ライン15を介して、ダイコータ6に圧送される。

0041

本実施の形態のように、ダイコータ6への塗布液の供給手段として、ポンプを用いず加圧手段を用いることにより、周期的な塗布液量の変動を防ぐことができ、また、高精度な塗布液の供給量制御が可能となる。

0042

ダイコータ6に圧送された塗布液は、ダイコータ6のマニホールド6a及びスロット6bを介して、スロット6bの端部の開口部から吐出する。ダイコータ6から吐出した塗布液は、矢印Aに示す方向に搬送中の可撓性支持体10の表面に転移される。

0043

制御部8は、塗布動作中、流量計5において計測される塗布液の単位時間当たりの流量の情報を取得し、ダイコータ6側へ流れる塗布液の量が一定量となるように、圧空レギュレータ2において設定されている圧力及び定流量弁4における弁の開度のうちの両方またはいずれか一方を調整する。すなわち、制御部8は、ダイコータ6側へ流れる塗布液の単位時間当たりの量が所定量(この所定量は、数値範囲を持たせてもよい)よりも多い場合は、圧空レギュレータ2における設定圧力下げるか、定流量弁4における開閉弁の開度を小さくする。また、制御部8は、ダイコータ6側へ流れる塗布液の単位時間当たりの量が所定量よりも少ない場合は、圧空レギュレータ2における設定圧力を上げるか、定流量弁4における開閉弁の開度を大きくする。

0044

なお、スロットから吐出する塗布液の量や可撓性支持体の搬送速度等により形成される塗布膜厚が決定するため、所望の塗布膜厚に合わせて適宜調整することが好ましい。

0045

また、圧空レギュレータ2における圧力の調整と、定流量弁4における開度調整とは、いずれか一方のみ調整動作を行ってもよいが、両方の調整動作を行ってもよい。また、制御部8における単位時間当たりの流量制御回数サンプリング数)は、多ければ多いほど高精度に流量制御を行うことができ、可撓性支持体10に形成される塗布層の厚さを高精度に一定の厚さにすることができる。

0046

また、制御部8は、塗布動作中、可撓性支持体10の移動速度及びテンションが一定になるように支持体搬送機構を制御する。

0047

本実施の形態によれば、可撓性支持体10に塗布液を塗布する際、圧空レギュレータ2により加圧タンク3内の塗布液に圧力を加え、塗布液をダイコータ6へ圧送する構成としたことにより、塗布液に脈動が生じにくく、可撓性支持体10に一定の膜厚の塗布層を形成することができる。また、ダイコータを用いると、グラビアリバース塗布方法やナイフ塗布方法などの後計量塗布に比べて、高速に塗布液の塗布を行うことができる。

0048

特に、液晶ディスプレイプラズマディスプレイなどの表示パネルの光学フィルターに用いられる光学フィルムを製造する際に、本実施の形態に示すような塗布装置及び塗布方法を用いることで、膜厚変動がない高精度な光学フィルムを製造することができる。よって、表示パネルの光学的な画質低下を防ぐことができる。

0049

また、制御部8は、流量計5から得られる塗布液の単位時間当たりの流量の情報に基づき、ダイコータ6側へ流れる塗布液が一定量となるように、圧空レギュレータ2の設定圧力及び/または定流量弁の開度を調整するよう制御することで、可撓性支持体10により高精度に一定の膜厚の塗布層を形成することができる。特に、加圧タンク3内の塗布液の液量が少なくなると塗布液の自重が軽くなるので、加圧タンク3内の塗布液にかける圧力を上げるように制御する。

0050

また、塗布液の供給手段として加圧手段を用いないときは、タンク内の塗布液残量が少なくなった際、自重により押し出される塗布液の量が少なくなり、タンク内の余剰な塗布液残りの問題があった。しかしながら、塗布液の供給手段として加圧手段を用いることにより、タンク内の塗布液残量が少なくなったときでも、加圧により塗布液を押し出すことができ、タンク内に残る余剰な塗布液を減らすことが可能となった。

0051

なお、本実施の形態では、可撓性支持体10がバックアップローラー7に巻き沿わされることで可撓性支持体10を搬送しその上に塗布液を塗布する方式である、いわゆるバックアップロール支持方式としたが、これに限られることはなく、ダイコータ6に対して少なくとも2個の支持ロールを備え、2個の支持ロールの中間部分にダイコータ6を配置し、可撓性支持体10を2個の支持ロールで支持し可撓性支持体10の張力を制御することにより、塗布液を介したダイコータ6と可撓性支持体10の接触圧力を適正化することで塗布液を塗布する方式である、いわゆるテンション支持方式としてもよい。

0052

また、本実施の形態では、可撓性支持体10の一方の面に一つの膜を形成する塗布方法について説明したが、複数の膜を同時に形成することもできる。

0053

具体的には、複数のマニホールド、スロットが設けられたダイコータを用いればよい。

0054

また、形成する膜の数は、2層に限らず、ダイコータのマニホールド、スロット数を増やしたり、重層塗布単層塗布を順列組み合わせたりすることで3層以上の膜を形成することも可能である。

0055

また、本実施の形態では、定流量弁4を備えたが、圧空レギュレータ2による加圧初期から安定して塗布液をダイコータ6へ供給することができれば、定流量弁4は備える必要はない。

0056

また、本実施の形態では制御部8は必ずしも必要としないが、より高精度にダイコータへ送液する塗布液量を制御でき、より均一な膜厚の塗布膜を形成するためには制御部8を設けることが好ましい。

0057

本発明は、可撓性支持体に塗布液を塗布する塗布装置、塗布方法に有用である。特に、膜厚ムラの悪影響が出やすい光学フィルムを製造する方法に有用である。

図面の簡単な説明

0058

本発明の塗布装置の基本構成を示すブロック図
本発明の塗布装置の好ましい形態である塗布装置の概略構成を示すブロック図
実施の形態における塗布装置の構成を示す模式図

符号の説明

0059

1エア供給部
2圧空レギュレータ
3加圧タンク
4定流量弁
5流量計
6ダイコータ
ローラー
8 制御部

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