JP5234928B2 - 塗布装置と塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、帯状の基材（例えば高分子フィルムや紙）に対して塗布液（例えば粘着剤や塗料）を塗布するのに用いられるコーティングロールの外周面又は被塗布面からブレードで塗布液を所定量掻き取る塗布装置と塗布方法に関する。

従来、ロールの外周面からインク等の粘性流体を掻き取る方式としては、例えば特許文献１に記載のドクターブレード方式が知られている。この方式は、同文献の図５乃至図８に示されている通り、ロール（５）の外周面に対し水平にドクターブレード（１１）を押し付け、ドクターブレード（１１）先端の刃先でロール（５）外周面の粘性流体（余剰インキ）を掻き取るようにしている（同文献１の段落００２６の記載も参照）。

しかしながら、前記のような従来のドクターブレード方式では、粘性の高い流体を掻き取った場合に、本願図６に示すように掻き取り後のロール（５）外周面に残る粘性流体の端部（以下、掻き落し端部という）が盛り上がってしまうという掻き落し不良が発生する。その原因は、掻き取られた粘性流体が下方にスムーズに落下せず、ドクターブレード（１１）の両側端からその裏側に回り込むことによるものと考えられる。

前記のように粘性流体の掻き落し端部が盛り上がっていると、その粘性流体をロールから基材に転写した時、かかる転写による基材とロールとの間の圧力は掻き落し端部の盛り上がり部分にも作用することから、転写・塗布後の粘性流体の幅が予定の幅より拡がってしまったり、転写・塗布後の粘性流体の膜厚が均一にならず、その端部だけが部分的に厚くなってしまったりする等、転写・塗布後の粘性流体の幅方向寸法精度や、その膜厚の均一精度が悪くなる等の問題が生じる。

なお、前記説明の中で使用したカッコ内の符号および図６（ａ）（ｂ）中の符号は、特許文献１で用いられているものである。

特開平１１−３２０８４２号公報

本発明は前述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、粘性流体からなる塗布液の掻き落し端部の盛り上がりを低減でき、掻き落し不良の発生を抑制するのに好適で、転写・塗布後の塗布液の幅方向寸法精度やその膜厚の均一精度の向上を図ることができる、塗布装置と塗布方法を提供することにある。

本発明に係る塗布装置は、塗布液を塗布するためのコーティングロールと、前記コーティングロールの外周面又は被塗布面に塗布液を供給する塗布液供給手段と、前記コーティングロールの外周面又は被塗布面に接触し、塗布液を掻き取るブレードと、を有し、前記コーティングロールに対する前記ブレードの接触地点は、前記コーティングロールの中心を通る水平面より下方に１０°から８０°の範囲内にあり、前記コーティングロールに対する前記ブレードの接触角度は、前記ブレードの接触地点を含む水平面より上方に０°を超えて１０°の範囲内にあって、この範囲内で前記ブレードは斜め下向きに傾斜して前記コーティングロールに接触し、前記ブレードの先端は、そのブレード両面のうち片側の面からのみ切削されることによって一方向に傾斜した傾斜面になっていて、その傾斜の勾配が１０°から８０°の範囲にあり、前記ブレードは、そのブレード両面のうち切削されていない面の方が前記コーティングロールの外周面に近づくように配置されることによって、該ブレードと前記コーティングロールとの接触部に、該ブレード先端の前記傾斜面と前記コーティングロールの外周面とで区画される下向きの拡がり空間を形成し、前記コーティングロールは、最下点から前記ブレードの接触地点に向かって回転していることを特徴とする。

また、前記本発明に係る塗布装置において、前記コーティングロールは外周面に凹凸のないプレーンロールからなり、前記ブレードの先端の平面形状は塗布液を掻き取らない切欠き凹部を少なくとも１箇所有する形状であるものとしてもよい。

本発明に係る塗布方法は、前記本発明の塗布装置を用いて、コーティングロールの外周面又は被塗布面から塗布液を掻き取ることを特徴とする。

本発明に係る塗布方法は、前記本発明の塗布装置を用いて、基材の表面に、前記切欠き凹部と略同じ幅で筋状に塗布液を部分塗布することを特徴とする。

本発明によると、ブレードの構成として、コーティングロールに対するブレードの接触地点を、コーティングロールの中心を通る水平面より下方に１０°から８０°の範囲内とした上で、更に、コーティングロールに対するブレードの接触角度を、ブレードの接触地点を含む水平面より上方に０°を超えて１０°の範囲内とし、この範囲内でブレードが斜めに傾斜してコーティングロールに接触する構成を採用した。このため、粘性流体からなる塗布液の掻き落し端部の盛り上がりが減り、掻き落し不良の発生を抑制することが可能となり、また、転写・塗布後の塗布液の幅方向寸法精度やその膜厚の均一精度の向上も図れるという作用効果が得られた。

前記のようにブレードとコーティングロールとの接触地点を含む水平面より上方に０°を超えて１０°の範囲内でブレードを斜めに傾斜させた場合は、ブレードの先端で掻き取られた塗布液が逃げる場所、すなわち、当該ブレードの下面は前記接触地点から登り勾配の天井のようになるから、ブレードの下面より塗布液が自重で剥離・落下しやすくなって、ブレードの両側端から裏面（上面）側への塗布液の回り込みが減ったため、前記のような作用効果が得られたと考えられる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。尚、コーティングロールとは、後述する、塗布する基材に塗布液を転写するアプリケーションロール、塗布する塗布液を外周面に付着させるピックアップロール、塗布液を基材に塗布する位置に基材を保持するバッキングロールの総称とする。

図１は、本発明を適用した塗布装置の全体概要図、図２は、ブレードの接触地点と接触角度の説明図、図３は、ブレード先端の切削による傾斜とその勾配の説明図である。

＜塗布装置の概要＞
図１において、Ｔ_０はアプリケーションロール１の外周面に供給される前の塗布液、Ｔ_１はブレード３で掻き取る前の塗布液、Ｔ_２はブレード３で掻き取った後の塗布液をそれぞれ示している。本塗布装置Ｍは、塗布液Ｔ_２を塗布するためのアプリケーションロール１と、アプリケーションロール１の外周面に塗布液Ｔ_０を供給する塗布液供給手段２と、アプリケーションロール１の外周面に接触し、その外周面から塗布液Ｔ_１を掻き取るブレード３と、アプリケーションロール１と並列に配置されたバッキングロール４と、アプリケーションロール１とバッキングロール４の両外周面間に帯状の基材Ｋを順次供給する基材供給手段５と、塗布液Ｔ_２が塗布された基材Ｋを巻き取る巻取手段（巻取ロール１１）とを備える。

＜アプリケーションロール、バッキングロールの詳細構成＞
アプリケーションロール１は外周面に凹凸がないプレーンロールからなり、そのロール中心を回転中心として図中矢印Ｒ１の方向に回転できるようになっている。バッキングロール４も同様にプレーンロールからなり、そのロール中心を回転中心として図中矢印Ｒ２の方向に回転できるようになっている。そして、本塗布装置Ｍでは、これら両ロール（アプリケーションロール１とバッキングロール４）の外周面間に基材Ｋが挟み込まれて、アプリケーションロール１外周面の塗布液Ｔ_２が基材Ｋの表面に転写・塗布される。

＜塗布液供給手段の詳細構成＞
塗布液供給手段２は、アプリケーションロール１の外周面とこれに隣接して配置されたロール状ナイフ６の外周面とで断面がロート状の塗布液貯留部７を形成し、この塗布液貯留部７から回転するアプリケーションロール１の外周面に塗布液Ｔ_０を連続的に供給するようになっている。

この種の塗布液供給手段２は、アプリケーションロール１の外周面に塗布液Ｔ_０を連続供給できるものであればよい。かかる塗布液供給手段２としては、例えば、図５（ａ）（ｂ）のように容器１２内に貯留されている塗布液Ｔ_０にコーティングロールの外周面を直接浸ける方式や、同図（ｃ）のように周知のＴダイ１３から塗布液Ｔ_０を直接供給する方式など、先に説明した塗布液供給手段２とは異なる他の方式を採用することができる。

図５（ａ）はコーティングロールが２つの例、図５（ｂ）はコーティングロールが３つあって、そのうち下側のコーティングロール（ピックアップロール８）の外周面を容器１２内の塗布液Ｔ_０に浸けた例を示したが、コーティングロールの数はこれらの例に限定されない。これらの例ではピックアップロール８としてグラビアロールを用いるのが一般的であるが、それに代えてプレーンロールを用いてもよい。図５（ｃ）はＴダイ１３からバッキングロール４上の基材Ｋに塗布液Ｔ_０を直接供給し塗布する例を示したが、先に説明したアプリケーションロール１に塗布液Ｔ_０を供給し、アプリケーションロール１から基材Ｋに塗布液を転写させて塗布するようにしてもよい。

＜ブレードの詳細構成＞
以下の「アプリケーションロール１に対するブレード３の接触地点ｃｐ」の説明では、図２のアプリケーションロール１の中心を通る水平面ｈｐ_１を基準（０°）とする。また、以下の「アプリケーションロール１に対するブレード３の接触角度ｃａ」の説明では、図２のブレード３の接触地点ｃｐを含む水平面ｈｐ_２を基準（０°）とする。

前記アプリケーションロール１に対するブレード３の接触地点ｃｐは、図２のようにアプリケーションロール１の中心を通る水平面ｈｐ_１より下方に１０°から８０°の範囲内に設定される。図２では、その接触地点ｃｐの一例として、当該水平面ｈｐ_１より下方に約５４°の位置で、ブレード３がアプリケーションロール１に接触するようにした例を示している。

アプリケーションロール１に対するブレード３の接触角度ｃａは、前述したブレード３の接触地点ｃｐを含む水平面ｈｐ_２より上方に０°を超えて１０°の範囲内に設定される。図２では、その接触角度ｃａの一例として、当該水平面ｈｐ_２より上方に約５°の傾きをもって、ブレード３が斜めに傾斜してアプリケーションロール１に接触するようにした例を示している。

ブレード３の先端は、図３（ａ）（ｂ）のように、ブレード両面（Ｓ_１、Ｓ_２）のうち片側の面Ｓ_１からのみ切削されて一方向に傾斜し、その傾斜の勾配が１０°から８０°の範囲内に設定される。そして、このブレード３は、そのブレード両面（Ｓ_１、Ｓ_２）のうち切削されていない面Ｓ_２の方がアプリケーションロール１の外周面に近づくように配置することが好ましいが（図３（ａ）参照）、切削された面Ｓ_１の方がアプリケーションロール１の外周面に近づくように配置してもよい。図３（ａ）（ｂ）では、ブレード３先端の勾配の一例として、約６０°の勾配でブレード３の先端が一方向のみに傾斜している例を示している。

ブレード３の先端の平面形状は、図４のようにアプリケーションロール１の外周面から塗布液Ｔ_１（図１参照）を掻き取らない切欠き凹部９を複数箇所に有する形状とすることができ、その切欠き凹部９で掻き取られなかった塗布液Ｔ_２（図１参照）がアプリケーションロール１の外周面に筋（ストライプ）状に残り、この筋状の塗布液Ｔ_２が図１のように基材Ｋの表面に転写され、塗布液を部分塗布することができる。

＜基材供給手段の詳細構成＞
基材供給手段５は、帯状の基材Ｋをロール状に巻装した繰出ロール１０を備え、図示しないドライブローラによって繰出ロール１０からアプリケーションロール１の外周面に向かって基材Ｋを繰り出す。繰出された基材Ｋは、アプリケーションロール１とバッキングロール４の両外周面間を通って、巻取手段としての巻取ロール１１に巻き取られるようになっている。尚、ドライブローラを設けずに、巻取ロール１１をドライブローラとして機能させるように用いてもよい。

次に、上記の如く構成された本塗布装置Ｍの動作について図１を基に説明する。

本塗布装置Ｍにおいては、図１の矢印Ｒ１方向にアプリケーションロール１が回転することにより、塗布液貯留部７の塗布液Ｔ_０がアプリケーションロール１の外周面に供給される。供給された塗布液Ｔ_１は、その粘性と表面張力でアプリケーションロール１の外周面に付着して、ブレード３の方向へ順次移送され、当該ブレード３の先端で掻き取られる。ブレード３の先端には図４に示すように塗布液Ｔ_１を掻き取らない切欠き凹部９が存在するので、掻き取り後に残る塗布液Ｔ_２は切欠き凹部９と略同じ幅の筋状になる。

この一方で、アプリケーションロール１の回転に対応してバッキングロール４が図１の矢印Ｒ２方向に回転する。そして、これら両ロール１、４の回転に対応して繰出ロール１０から基材Ｋが繰出され、繰出された基材Ｋはその両ロール１、４の外周面間を通過する。この時、基材Ｋの表面に対してアプリケーションロール１外周面の筋状の塗布液Ｔ_２が転写される。従って、両ロール１、４の外周面間を通過した後の基材Ｋの表面にはブレード３の切欠き凹部９と略同じ幅で筋状に塗布液Ｔ_２が部分塗布されることになる。転写・塗布後の基材Ｋは図示しない乾燥工程等を経て最終的に巻取ロール１１に巻き取られる。

先に説明した通り、本実施形態の塗布装置Ｍでは、ブレード３の構成として、（１）アプリケーションロール１に対するブレード３の接触地点ｃｐを、アプリケーションロール１の中心を通る水平面ｈｐ_１より下方に約５４°の地点とする構成と、（２）アプリケーションロール１に対するブレード３の接触角度ｃａを、前記接触地点ｃｐを含む水平面ｈｐ_２より上方に約５°とし、この約５°の傾きをもってブレード３がアプリケーションロール１に斜めに傾斜して接触する構成とを採用したため、アプリケーションロール１の外周面において、塗布液の掻き落し端部の盛り上がり（図６参照）が減り、掻き落し不良の発生を抑制することができた。

前記作用効果が生じる原理ないし理由は、次のように考えられる。前記のようなブレード構成を採用した場合は、ブレード３の先端で掻き取られた塗布液が逃げる場所、すなわち、当該ブレード３の下面Ｓ_１は図３のように前記接触地点ｃｐから登り勾配の天井のようになるので、ブレード３の下面より塗布液が自重で剥離・落下しやすくなって、ブレード３の両側端や切欠き凹部９の隙間からブレード裏面（上面Ｓ_２）側への塗布液の回り込みが少なくなる。

また、本塗布装置Ｍによると、前記の通り、塗布液の掻き落し端部の盛り上がり（図６参照）が減少したことから、その盛り上がり部分が転写の圧力で拡がる量も減り、基材に転写・塗布された塗布液の幅方向寸法精度が向上するとともに、転写・塗布後の塗布液の膜厚の均一精度も向上する。

さらに、下記の２つの条件（条件１と条件２）を満たす場合も、塗布液の掻き落し端部の盛り上がり（図６参照）が減り、掻き落し不良の発生を抑制することができる。その原理ないし理由は次のように考えられる。下記の条件１と条件２を満たすブレード構成を採用した場合には、ブレード３の先端で掻き取られた余剰の塗布液が逃げる方向（コーティングロール（アプリケーションロール１）の回転方向Ｒ１）に対して当該ブレード３の下面Ｓ_１が反転する方向に反る形態になることから、ブレード３の下面Ｓ_１より塗布液が自重で剥離・落下しやすくなって、ブレード３の両側端から裏面（上面Ｓ_２）側への塗布液の回り込みが減る。

＜条件１＞
ブレード３の接触地点ｃｐが水平面ｈｐ_１より下方に１０°から８０°の範囲内であること。
＜条件２＞
ブレード３の接触角度ｃａが水平面ｈｐ_２より上方に０°＜ｃａ≦１０°の範囲内にあって、この範囲内でブレード３の先端が斜めに傾斜してコーティングロール（アプリケーションロール１）の外周面に接触すること。

なお、前記＜条件２＞はブレード３が斜めに傾斜していることを要件とするから、ブレード３の接触角度ｃａの中には水平面ｈｐ_２に対して０°となる場合は含まない。このことを明確にするため前記＜条件２＞中では『０°＜ｃａ』とした。

更に、本実施形態の塗布装置Ｍでは、先に説明した通り、ブレード３の先端はブレード両面Ｓ_１、Ｓ_２のうち片側の面Ｓ_１からのみ切削されて一方向に約６０°の勾配で傾斜する構成と、そのブレード３はブレード両面Ｓ_１、Ｓ_２のうち切削されていない面Ｓ_２の方がアプリケーションロール１の外周面に近づくように配置される構成を採用した。このため、ブレード３の先端で掻き取られた余剰の塗布液は、図３の矢印Ｃで示すように、その流動によって逃げる方向（アプリケーションロール１の回転方向Ｒ１）に対して反転する下向き方向に誘導されるので、更に自重で剥離・落下しやすくなる。このことから、ブレード３の両側端から裏面（上面Ｓ_２）側への塗布液の回り込みが一層減少し、塗布液の掻き落し端部の盛り上がり（図６参照）が更に減り、掻き落し不良の発生抑制効果が高い。

本発明は先に説明した実施形態に限定されない。例えば、プレーンロールからなるコーティングロール（アプリケーションロール１）に代えて、グラビア印刷等の凹版印刷で使用される凹部を有する周知の版胴から塗布液を掻き取る方式にも本発明は適用できる。また、切欠き凹部９のないブレードで塗布液を掻き取る方式にも本発明は適用できる。さらに、本発明は、図５（ｃ）のように基材Ｋの表面（被塗布面）に対して塗布液Ｔ_０を、転写でなく、直接塗布し、その被塗布面に接触するブレードで塗布液を掻き取る方式にも適用することができる。

図１は本発明を適用した塗布装置の全体概要図である。 図２はブレードの接触地点と接触角度の説明図である。 図３はブレード先端の切削による傾斜とその勾配の説明図であって、（ａ）はブレードがアプリケーションロール（コーティングロール）に接触している地点の拡大図、（ｂ）はそのブレード先端の拡大図である。 図４は切欠き凹部を有するブレードと、該ブレードによって掻き取られる前と後の塗布液の説明図である。 図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の他の実施形態の説明図である。 図６（ａ）は従来のドクターブレード方式による掻き取り動作の説明図、同図（ｂ）は（ａ）に示すＢＢ線での断面図である。

符号の説明

１ アプリケーションロール（コーティングロール）
２ 塗布液供給手段
３ ブレード
４ バッキングロール（コーティングロール）
５ 基材供給手段
６ ロール状ナイフ
７ 塗布液貯留部
８ ピックアップロール（コーティングロール）
９ 切欠き凹部
１０ 繰出ロール
１１ 巻取ロール
ｃａ ブレードの接触角度
ｃｐ ブレードの接触地点
ｈｐ_１ アプリケーションロール（コーティングロール）の中心を通る水平面
ｈｐ_２ ブレードの接触地点を含む水平面
Ｋ 帯状の基材
Ｍ 塗布装置
Ｒ１ アプリケーションロール（コーティングロール）の回転方向
Ｒ２ バッキングロール（コーティングロール）の回転方向
Ｓ_１、Ｓ_２ ブレード面
Ｔ_０ Ｔ_１ Ｔ_２ 塗布液

Claims (4)

1. 塗布液を塗布するためのコーティングロールと、
   前記コーティングロールの外周面又は被塗布面に塗布液を供給する塗布液供給手段と、
   前記コーティングロールの外周面又は被塗布面に接触し、塗布液を掻き取るブレードと、を有し、
   前記コーティングロールに対する前記ブレードの接触地点は、前記コーティングロールの中心を通る水平面より下方に１０°から８０°の範囲内にあり、
   前記コーティングロールに対する前記ブレードの接触角度は、前記ブレードの接触地点を含む水平面より上方に０°を超えて１０°の範囲内にあって、この範囲内で前記ブレードは斜め下向きに傾斜して前記コーティングロールに接触し、
   前記ブレードの先端は、そのブレード両面のうち片側の面からのみ切削されることによって一方向に傾斜した傾斜面になっていて、その傾斜の勾配が１０°から８０°の範囲にあり、
   前記ブレードは、そのブレード両面のうち切削されていない面の方が前記コーティングロールの外周面に近づくように配置されることによって、該ブレードと前記コーティングロールとの接触部に、該ブレード先端の前記傾斜面と前記コーティングロールの外周面とで区画される下向きの拡がり空間を形成し、
   前記コーティングロールは、最下点から前記ブレードの接触地点に向かって回転していること
   を特徴とする塗布装置。
2. 前記コーティングロールは外周面に凹凸のないプレーンロールからなり、
   前記ブレードの先端の平面形状は塗布液を掻き取らない切欠き凹部を少なくとも１箇所有する形状であること
   を特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 請求項１に記載の塗布装置を用いて、コーティングロールの外周面又は被塗布面から塗布液を掻き取ることを特徴とする塗布方法。
4. 請求項２に記載の塗布装置を用いて、基材の表面に、前記切欠き凹部と略同じ幅で筋状に塗布液を部分塗布することを特徴とする塗布方法。

Images