JP6586301B2 - グラビア塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続して搬送される基材に対して、固体粒子を含有する塗液を塗布するグラビア塗工装置に関し、特に、固体粒子の影響で急速に摩耗が進むグラビアロールの耐久性を向上させる技術に関する。

グラビアロールは、回転しながら一定量の塗液をその外周面に付着させ、その塗液を、連続して搬送される長尺の基材に、直接あるいは他のロールを介して転写する円柱状の部材である。通常、グラビアロールの外周面には、一群の凹部（セル）が形成された塗工領域が設けられていて、その塗工領域に塗液が付着されるようになっている。

グラビアロールには、周回する塗工領域の表面を掻き取って過剰な塗液を除去する薄肉板状の部材（ドクターブレード）が付設されている。ドクターブレードには、塗工領域の全域に付着する塗液量を均一にするために、周回する塗工領域の全域に対して適度に接触する押圧力と、グラビアロールとの擦れ合いで生じる摩耗を抑制するために、摩耗耐性とが求められる。そのため、樹脂製のドクターブレードもあるが、一般に、撓みによって適度な押圧力が得られ、硬度も高くて摩耗耐性にも優れた金属製のドクターブレードが用いられている場合が多い。

ドクターブレードの刃先部分の形状は、薄板の端部そのままの角張ったものや、刃物状に先端が尖ったものなどが一般的であるが、刃先を丸めたもの、段差を設けて先端部分の厚みを薄くしたものなど、様々な形状がある（例えば、特許文献１〜３）。

また、グラビア塗工装置で用いられる塗液に関しては、液状成分だけで構成されているものが一般的であるが、固体粒子を含有する塗液が用いられる場合がある（例えば、特許文献４）。特許文献４のグラビア塗工装置では、リチウムイオン二次電池の製造に用いるシート状の電池部材に、アルミナ粉末などの無機酸化物の粒子を含む塗液を塗布している。

特開２００３−３４０３４５号公報 特開２００６−３２７１７０号公報 特開２０１０−２４０８９７号公報 特開２００９−２１８０５３号公報

固体粒子を含有した塗液の塗布を行う場合、金属製のドクターブレードを用いた一般的なグラビア塗工装置では、グラビアロールとドクターブレードの擦れ合いに固体粒子が介在することで、グラビアロール及びドクターブレードの双方の摩耗が急速に進行するという問題がある。

特にグラビアロールは、ドクターブレードに比べて高額であるため、その摩耗耐性の向上は、コストの面で極めて重要な問題となる。

また、電極材のような絶縁性が求められる部材に用いられる基材に塗工する場合には、ドクターブレードの摩耗によって発生する金属粉が塗液に混入し、内部短絡等の発生によって最終製品の品質を損うおそれがあるという問題もある。

そこで、特許文献４のグラビア塗工装置では、金属酸化物で表面を被覆したグラビアロールと樹脂製のドクターブレードを用いることで、ドクターブレード及びグラビアロールの摩耗を抑制し、これらの摩耗粉が塗液に混入しても電池性能が損なわれないようにしている。

金属製のドクターブレードに比べて、樹脂製のドクターブレードは強度が小さいことから、特許文献４のグラビア塗工装置では、適切な押圧力を確保するために、厚みの大きいドクターブレードが用いられている。そして、そうした場合、摩耗し易いうえに、固体粒子によって摩耗が促進されるため、掻き取り量が変動して塗工性能が不安定になり易く、ドクターブレードの大量の摩耗粉が発生するなど、樹脂製のドクターブレードを用いた場合のデメリットも示唆されている。

ところが、本発明者が検討したところ、樹脂製のドクターブレードを用いて固体粒子を含有した塗液を塗布する場合でも、ドクターブレード等の構成を工夫することによって、良好な塗工性能を確保しながらグラビアロールの摩耗耐性を著しく改善できることを見出した。

すなわち、本発明の目的は、摩耗を促進させる固体粒子を含有する塗液を塗布する場合であっても、良好な塗工性能を確保しながらグラビアロールの摩耗耐性を向上させることができるグラビア塗工装置を提供することにある。

本発明は、連続して搬送される基材に対して、固体粒子を含有する塗液を塗布するグラビア塗工装置に関するものであり、前記グラビア塗工装置は、前記塗液が付着する塗工領域を外周面に有し、前記基材の搬送に連動して回転するグラビアロールと、周回する前記塗工領域に前記塗液を供給する塗液供給部と、前記グラビアロールに沿って配置され、前記塗工領域の表面を掻き取るドクターブレードと、を備える。前記ドクターブレードは、前記グラビアロールの近傍に配置されたブレード支持部に着脱可能に固定される取付部と、前記ブレード支持部から前記グラビアロールに向かって突出し、前記塗工領域に接触する突出部と、を有しており、前記突出部が、前記突出部の先端部分を構成し、前記固体粒子よりも硬度の低い刃先部と、前記刃先部から前記取付部に至る部分を構成し、当該刃先部よりも剛性の高い刃基部と、を有している。

すなわち、このグラビア塗工装置では、まず、摩耗するドクターブレードが容易に交換できるように、その取付部がブレード支持部に着脱可能に固定されている。そして、塗工領域に接触するドクターブレードの刃先部が、塗液に含まれている固体粒子よりも硬度が低くなっているので、固体粒子と擦れ合った場合に相対的にグラビアロールが削れるのを抑制できる。

そして、刃先部から取付部に至る部分を構成しているドクターブレードの刃基部が、刃先部よりも剛性が高くなっているので、硬度を低くしたことによって刃先部が撓み易くなっても、ドクターブレード全体の撓み量を適正に維持することができる。従って、ドクターブレードに必要な押圧力を与えることができ、良好な塗工性能を確保できる。

更に、刃先部の厚みを小さくしてグラビアロールと擦れ合う接触面積を小さくできるので、摩擦量を減少させることができる。しかも、刃先部自体は撓み易いので、固体粒子を噛み込んでも、擦れ合いへの影響が緩和され、ドクターブレード及びグラビアロールの摩耗耐性、特にグラビアロールの摩耗耐性を著しく向上できるようになる。

具体的には、前記刃先部における最先端から５ｍｍ以内の部分の厚みを０．５ｍｍ以下にするとよい。

好ましくは、前記刃先部の最先端から少なくとも１ｍｍ以内の部分の厚みが一定であるようにするとよい。

刃先部は、摩耗によって経時的に短くなっていくが、刃先部の最先端から少なくとも１ｍｍの範囲内の厚みが一定であれば、ドクターブレードの摩耗耐性の向上により、安定した接触状態が長時間維持できるので、ドクターブレードの煩雑な交換を回避できる。

また、前記突出部は、前記塗工領域との接触部位における法線に対して傾斜して配置され、未使用時の前記刃先部の先端に、前記接触部位の接線方向に拡がる傾斜面が形成されているようにしてもよい。

そうすれば、使用開始時の段階から刃先部が塗工領域に円滑に接触するので、ドクターブレードがグラビアロールに引っ掛かったりがたついたりするのを最初から抑制でき、良好な塗工性能を確保しながら摩耗耐性をより向上させることができる。

この場合、前記突出部が、前記塗工領域の周回方向に対して逆方向から前記グラビアロールに向かって突出している、すなわち、リバースアングルでドクターブレードを設定するのが好ましい。

そうすれば、刃先部の適度な撓みと押圧力とが得られるため、良好な塗工性能の確保とグラビアロールの摩耗耐性の向上とが容易に実現できる。

例えば、前記ドクターブレードは、前記固体粒子よりも硬度の低いメインブレードと、前記メインブレードに重ね合わせた状態で前記ブレード支持部に支持されるサポートプレートと、を含む複数の部材で構成することができ、その場合、前記メインブレードと前記サポートプレートとが重なり合って前記刃基部が構成され、前記メインブレードの先端側が前記サポートプレートから突出して前記刃先部が構成される。

このようにドクターブレードを構成すれば、刃先部及び刃基部を簡単に構成できる。素材や厚みを調整することで、刃基部の剛性を自在に設定できるし、刃先部の硬度設定や長さ調整も容易であり、最適な状態に容易に設定できる。

また、前記ドクターブレードは、前記固体粒子よりも硬度の低い単一の部材でも構成でき、その場合、前記刃先部よりも厚みを大きくすることによって前記刃基部が構成される。このドクターブレードの場合、単一の部材で構成されているので、交換作業等の取り扱いが容易であり、作業性に優れる。

前記固体粒子が無機酸化物の粒子であり、前記基材が二次電池の電極材を構成するシート状の部材である場合には、前記刃先部が、エンジニアリングプラスチックからなるようにするのが好ましい。

そうすれば、固体粒子に対して適切な硬度の刃先部を容易に得ることができるし、刃先部の摩耗粉が塗液に混入しても、二次電池の性能が損なわれるのを防止できる。

この場合、前記塗工領域の少なくとも表面部分が、セラミック又はＤＬＣからなるようにするとよい。

そうすれば、ポリエステル等からなるドクターブレードとの組み合わせにより、無機酸化物の粒子を含む塗液に対する摩耗耐性を効果的に向上できる。

特に、前記塗液供給部は、前記グラビアロールに沿って配置されて前記ドクターブレード及び前記ブレード支持部を含んで構成されるチャンバーを有し、前記チャンバーと前記グラビアロールとの組み合わせにより、前記塗工領域に前記塗液を供給しながら貯留する密閉空間が形成されている、つまりはチャンバーを密閉型にするとよい。

そうすれば、グラビアロールに横付けするチャンバーの縦置きが可能になり、より塗工性能及び摩耗耐性に優れたグラビア塗工装置を実現できる。

本発明のグラビア塗工装置によれば、摩耗を促進させる固体粒子を含有する塗液を塗布する場合であっても、良好な塗工性能を確保しながらグラビアロールの摩耗耐性を向上させることができるようになる。

本実施形態のグラビア塗工装置の全体構成を示す概略図である。 塗工ユニットの部分を示す概略斜視図である。 図２における矢印Ｘ−Ｘ線での概略断面図である。 ドクターブレードの部分を示す概略図である。 ドクターブレードの第１変形例を示す概略図である。 ドクターブレードの第２変形例を示す概略図である。 ドクターブレードの第３変形例を示す概略図である。 ドクターブレードの第４変形例を示す概略図である。 グラビアロールの摩耗試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

＜グラビア塗工装置の全体構成＞
図１に、本実施形態でのグラビア塗工装置（単に、塗工装置１ともいう）の全体構成を示す。この塗工装置１は、巻出機２、塗工ユニット３、乾燥機４、巻取機５などで構成されており、これら各装置２〜５が協働して作動することにより、長尺の基材Ｗがロールツーロール方式で連続して搬送され、搬送の過程で基材Ｗに塗液を塗布してその塗液を乾燥させる処理が行われる。

具体的には、未塗工の基材Ｗがロールの状態で巻出機２にセットされる。塗工装置１が作動して塗工処理が開始されると、その基材Ｗが、巻出機２から連続して巻き出され、張力を調整しながら複数のローラで誘導され、巻取機５に向かって搬送される。その搬送の途中で、塗工ユニット３においてグラビアロール２０からの転写によって基材Ｗの片面に塗液が塗布された後、乾燥機４を通過することによって塗布された塗液が乾燥される。そうして、塗工された基材Ｗが連続して巻取機５に巻き取られることにより、塗工が施されたロール状の基材Ｗが形成される。

（基材）
この塗工装置１では、リチウムイオン二次電池の電極材を構成するシート状の部材が、基材Ｗとされている。その基材Ｗの具体例としては、リチウムイオン二次電池の正極シートと負極シートとの間に配置されるセパレータフィルムが挙げられる。その場合、この塗工装置１では、そのセパレータフィルムの片面に塗液を塗布することにより、セパレータフィルムの表面に、厚みが数μｍ〜数１０μｍの難燃性の絶縁層を形成する処理が行われる。

また、基材Ｗの別の具体例としては、銅箔等の金属薄膜の表面に黒鉛等の活物質層が形成されている負極シートが挙げられる。その場合、この塗工装置１では、その負極シートの片面に塗液を塗布することにより、活物質層の上に、厚みが数μｍ〜数１０μｍの難燃性の絶縁層を形成する処理が行われる。

（塗液）
これら難燃性の絶縁層を形成する塗液には、固体粒子が含まれている。具体的には、難燃剤として、無機酸化物であるアルミナ（酸化アルミニウム）の微粒子が多量に含まれている。アルミナは、非電導性、高硬度、高融点などの性質を有しており、その微粒子は研磨剤としても利用されているように、非常に高い硬度を有している。その硬度は純度にもよるが、少なくとも１０００Ｈｖ以上であり、一般的には、１２００〜１８００ＨＶ程度である。また、その粒径は、０．１〜１０μｍ程度（平均粒径）である。なお、固体粒子は、アルミナに限らず、酸化マグネシウム、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの微粒子であってもよい。

通常用いられる塗液は液状成分だけで構成されているため、従来のグラビア塗工装置でこのような微粒子を含む特殊な塗液を用いる場合には、微粒子濃度の均一性の確保や消耗部品の耐久性の確保など、様々な問題が発生する。その中でも特に、微粒子の影響によるグラビアロールの急速な摩耗は極めて重要な課題となっている。グラビアロールは、高額な部品であるため、交換頻度が高いとそれだけランニングコストの上昇を招く。作業負担も増えるため、作業性も低下する。

そこで、この塗工装置１では、固体粒子を含有する塗液を塗布する場合であっても、塗工性能を維持しながら、グラビアロールの摩耗耐性が大幅に向上するように、塗工ユニット３、特に後述するドクターブレード５０において工夫が施されている。

（塗工ユニット）
図２及び図３に、塗工ユニット３の詳細を示す。塗工ユニット３は、上側ガイドロール１１、下側ガイドロール１２、グラビアロール２０、塗液供給部３０などで構成されている。

上側ガイドロール１１及び下側ガイドロール１２は、基材Ｗの搬送経路の途中に、上下に離れて互いに平行に配置されている。上側ガイドロール１１及び下側ガイドロール１２は、いずれも略水平方向に延びる横軸回りに回転自在な状態で、不図示の装置フレームに支持されている。搬送時の基材Ｗの裏面は、搬送方向に一定の張力で引っ張られた状態で、これら上側ガイドロール１１及び下側ガイドロール１２によって支持されており、基材Ｗは、下側ガイドロール１２と上側ガイドロール１１との間を、制御された速度で、上下方向（略鉛直方向）を上向きに走行する。

（塗液供給部）
塗液供給部３０は、貯留槽３１、送液ポンプ３２、送液配管３３、返液配管３４、チャンバー４０などで構成されている。貯留槽３１は、塗液を貯留する容器であり、チャンバー４０よりも低位置に設置されている。貯留槽３１は、送液配管３３を介してチャンバー４０と接続されている。送液配管３３の途中に送液ポンプ３２が設置されており、送液ポンプ３２の吐出力により、貯留槽３１からチャンバー４０に塗液が供給される。

貯留槽３１はまた、返液配管３４を介してチャンバー４０と接続されている。返液配管３４は、チャンバー４０から貯留槽３１に向かって下るように配索されているため、チャンバー４０で溢れた塗液は、自由落下により、返液配管３４を通じて貯留槽３１に還される。従って、塗工時には、塗液は、貯留槽３１とチャンバー４０との間を絶えず循環する。

塗液が微粒子を多量に含有する場合、塗液中で微粒子の分布が偏ると塗工性能の低下を招くおそれがあるが、このように塗液を循環させることで、塗液中の微粒子を常に分散した状態に保持できるので、安定した塗工が行える。塗液は、チャンバー４０を介してグラビアロール２０に供給される。

（チャンバー）
チャンバー４０は、横長な構造物であり、グラビアロール２０の横に沿って配置される。チャンバー４０は、チャンバー本体４１、ドクターブレード５０、シールブレード４３、サイドシール４４、押付具４５などで構成されている。チャンバー本体４１は、グラビアロール２０と同程度の長さを有し、アルミナを用いて形成されている。チャンバー本体４１の側面の一方（グラビアロール２０と対向する側面）には、横長な凹み（横長凹部４１ａ）が形成されている。

横長凹部４１ａの上側には、平坦なブレード支持面を有する上側支持部４１ｂが横長凹部４１ａの上縁に沿って設けられている。横長凹部４１ａの下側には、平坦なブレード支持面を有する下側支持部４１ｃが横長凹部４１ａの下縁に沿って設けられている。上側支持部４１ｂ及び下側支持部４１ｃの各々には、複数のボルトで締結することによって押付具４５が着脱自在に装着されている。

（ドクターブレードの基本的構成）
ドクターブレード５０は、後述するグラビアロール２０の塗工領域２１の表面を掻き取る帯板形状の部材であり、グラビアロール２０の側部の上寄りに沿って配置されている。シールブレード４３は、塗工領域２１の表面との間の隙間を塞ぐ帯板形状の部材であり、ドクターブレード５０と上下に対向するように、グラビアロール２０の側部の下寄りに沿って配置されている。この塗工装置１では、ドクターブレード５０及びシールブレード４３は共用されており、ドクターブレード５０及びシールブレード４３、並びに上側支持部４１ｂ及び下側支持部４１ｃの構造は、上下対称状になっている。

上側支持部４１ｂと押付具４５の間に、ドクターブレード５０の基端側の部分（取付部５１）が挟み込まれることにより、ドクターブレード５０がチャンバー４０に着脱可能に固定されている。すなわち、ドクターブレード５０の交換が容易にできるように、上側支持部４１ｂ及び押付具４５によってドクターブレード５０を支持するブレード支持部が構成されている。

ドクターブレード５０の先端側の部分（突出部５２）は、ブレード支持部からグラビアロール２０に向かって突出して塗工領域２１に接触している。ドクターブレード５０が、塗工領域２１の表面を掻き取って過剰な塗液を除去することで、塗工領域２１の全体に付着する塗液量が均等に調整される。なお、ドクターブレード５０の詳細については後述する。

横長凹部４１ａにおける長手方向の中央部の下側に、１つの流入口４１ｄが形成されている。流入口４１ｄは、横長凹部４１ａの底面の下端部と下側支持部４１ｃとの境界の隅部に開口し、送液通路を通じて送液配管３３に接続されている。

横長凹部４１ａにおける長手方向の各端部の上側に、２つの流出口４１ｅが形成されている。各流入口４１ｄは、横長凹部４１ａの底面の上端部と上側支持部４１ｂとの境界の隅部に開口し、返液通路を通じて、左右に分岐した返液配管３４の各端部に接続されている。これら流出口４１ｅの総開口面積は、流入口４１ｄの開口面積よりも大きくなっている。

チャンバー本体４１の各端面には、サイドシール４４が取り付けられていて、これらサイドシール４４，４４により、横長凹部４１ａの両端及びドクターブレード５０及びシールブレード４３の各々の両端との間の隙間が塞がれている。こうして一体的に構成されたチャンバー４０がグラビアロール２０と組み合わされている。

（グラビアロール）
グラビアロール２０は、横長な円柱形状を有し、耐摩耗性に優れたセラミックで形成されている。塗工性能等の観点から、グラビアロール２０の直径は、４０〜１５０ｍｍが好ましく、特に６０〜１２０ｍｍが好ましい。グラビアロール２０は、上側ガイドロール１１と下側ガイドロール１２との間の高さに位置し、基材Ｗの表面に接した状態で、これらと平行に配置されている。

グラビアロール２０は、横軸回りに回転自在な状態で不図示の装置フレームに支持されており、基材Ｗとの接触部位において、基材Ｗの搬送方向と逆方向に外周面が周回するように、モータ２２の駆動により、基材Ｗの搬送に連動して回転駆動される（キスリバース方式）。

グラビアロール２０の外周面の一定の領域（塗工領域２１）には、一様な模様状に配置された多数の凹み（セル）が形成されている。グラビアロール２０の回転に伴って周回するこの塗工領域２１に、チャンバー４０から塗液が連続的に供給され、塗工領域２１に付着した塗液が、搬送される基材Ｗの表面に転写されるようになっている。

なお、グラビアロール２０の外周面（塗工領域２１を含む）の表面部分は、硬度の高い保護膜で被覆してもよい。その場合、グラビアロール２０の主材は金属であってもよい。例えば、金属製のグラビアロールの表面部分をセラミックで被覆することや、金属製やセラミック製のグラビアロールの表面部分をダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）で被覆することなどが考えられる。そうすれば、固体粒子を含有する塗液に対して、摩耗耐性に優れたグラビアロール２０を低コストで実現できる。

チャンバー４０は、ドクターブレード５０及びシールブレード４３が塗工領域２１に押し付けられるように、グラビアロール２０に横付けすることにより、グラビアロール２０と組み合わされる。そうすることにより、グラビアロール２０とチャンバー４０との間に、塗液が貯留される密閉空間（液溜部４６）が形成される。塗工時には、液溜部４６の内部は塗液で満たされるため、液溜部４６に面する塗工領域２１の一部（接液部位）が常に塗液に接触した状態となり、この接液部位を介してグラビアロール２０に塗液が供給される。

液溜部４６では、塗液が下方の流入口４１ｄから流入して上方の流出口４１ｅから流出するため、下方から上方に向かう塗液の流れが形成される。加えて、接液部位が上方に向かって高速で周回するため、液溜部４６の下部では、塗液が流入口４１ｄから円滑に導入されてグラビアロール２０によって巻き上げられるので、液圧が低く、シールブレード４３や横長凹部４１ａの内面下部では、比較的摩耗は生じ難くなっている。

一方、液溜部４６の上部は、塗液の流速が大きくなるため液圧が高まり易く、流れが乱れ易い傾向がある。従って、塗液が微粒子を多量に含む場合には、液溜部４６の上部で、塗液の摩擦抵抗が強まるため、ドクターブレード５０や横長凹部４１ａの内面上部の摩耗が生じ易い。特に、ドクターブレード５０がグラビアロール２０と接触している部位は、塗液が介在した状態で擦れ合うため、急速に摩耗が進行する。

そこでまず、この塗工ユニット３では、流出口４１ｅを液溜部４６の上部の両端に設け、総開口面積を流入口４１ｄよりも大きくすることで、塗液を液溜部４６の全域に分散させながら、液溜部４６の上部の液圧が過剰に高くなるのを抑制している。そして、ドクターブレード５０及びグラビアロール２０の接触部位での摩耗耐性、特にグラビアロール２０の摩耗耐性が向上するように、ドクターブレード５０の構成を工夫している。

（ドクターブレードの具体的構成）
具体的には、図４〜図８に示すように、グラビアロール２０に接触するドクターブレード５０の突出部５２の先端部分（刃先部５２ａ）を、塗液が含有する固体粒子（本実施形態ではアルミナ粒子）よりも硬度を低く、つまりは固体粒子と擦れ合った場合にドクターブレード５０が削れ易くするとともに、刃先部５２ａから取付部５１に至る突出部５２の中間部分（刃基部５２ｂ）の剛性を刃先部５２ａより高く、つまりは突出部５２に横荷重が加わっても刃先部５２ａ以外は撓み難くなるようにした。そうすることで、良好な塗工性能を確保しながらドクターブレード５０及びグラビアロール２０の摩耗耐性を向上でき、特にグラビアロール２０の摩耗耐性を著しく向上できるようになる。

すなわち、突出部５２の大部分を占める刃基部５２ｂの剛性を高めることで、硬度を低くして刃先部５２ａが撓み易くなっても、突出部５２全体の撓み量を適正に維持できるので、突出部５２に十分な押圧力を与えることができ、良好な塗工性能を確保できる。固体粒子と擦れ合った場合には、ドクターブレード５０が削れ易くなっているので、相対的にグラビアロール２０が削れるのを抑制できる。そして、刃先部５２ａの厚みを小さくしてグラビアロール２０と擦れ合う面積を小さくできるので、摩擦量を減少させることができる。しかも、刃先部５２ａ自体は撓み易いので、固体粒子を噛み込んでも、擦れ合いへの影響が緩和され、ドクターブレード５０及びグラビアロール２０の摩耗耐性、特にグラビアロール２０の摩耗耐性を著しく向上できるようになる。

具体的には、刃先部５２ａにおける最先端から５ｍｍ以内の、摩耗してグラビアロール２０と接触する可能性のある部分Ｌの厚みＴ（最厚部）が０．５ｍｍ以下となるように設定するのが好ましい。更には、３ｍｍ以内の部分Ｌの厚みＴを０．３５ｍｍ以下に設定するのがより好ましく、２ｍｍ以内の部分Ｌの厚みＴを０．５ｍｍ以下に設定するのがよりいっそう好ましい。なお、摩耗し得る部分Ｌは、最先端から１ｍｍ以上に設定するのが好ましい。また、厚みＴは、その素材によるが、強度の観点から０．０５ｍｍ以上に設定するのが好ましい。

図４に示したように、本実施形態のドクターブレード５０は、メインブレード５５及びサポートプレート５６からなる複数の部材で構成されている。メインブレード５５及びサポートプレート５６の各々は、一定厚の帯板形状の部材である。メインブレード５５及びサポートプレート５６の各長辺はグラビアロール２０と略同一の大きさであり、サポートプレート５６の短辺はメインブレード５５の短辺よりも小さく設定されている。例えば、メインブレード５５の短辺を３５ｍｍに設定し、サポートプレート５６の短辺を３０ｍｍに設定することができる。

メインブレード５５は、絶縁性に優れた合成樹脂からなる。その種類は、ポリエチレン等の汎用的な合成樹脂でもよいが、硬度や剛性が高いエンジニアリングプラスチック、例えば、ポリエステル、ポリアセタール、強化ポリエステル（ガラス繊維強化ポリエステル）、ポリカーボネイトなどが好ましい。メインブレード５５の厚みは０．５ｍｍ以下に設定するのが好ましい。

サポートプレート５６は、剛性の高い素材であればよく、ステンレス鋼等の金属やセラミックが好適であるが、合成樹脂であってもよい。例えば、厚みが１．０ｍｍのステンレス鋼板をサポートプレート５６に用いることができる。

サポートプレート５６は、メインブレード５５の液溜部４６の側に向く面に重ね合わせ、突出部５２の側の端部をずらした状態で、上側支持部４１ｂ及び押付具４５（ブレード支持部）によって挟持されている。それにより、本実施形態のドクターブレード５０では、メインブレード５５とサポートプレート５６とが重なり合って刃基部５２ｂが構成され、メインブレード５５の先端側がサポートプレート５６から突出して刃先部５２ａが構成されている。

このように、メインブレード５５とサポートプレート５６とでドクターブレード５０を構成すれば、上述した刃先部５２ａ及び刃基部５２ｂを簡単に構成できる。素材や厚みを調整することで、刃基部５２ｂの剛性を自在に設定できる。刃先部５２ａの硬度設定や長さ調整も容易であり、最適な状態に容易に設定できる。

ドクターブレード５０の刃先部５２ａは、３０〜４０°のリバースアングルで塗工領域２１に接触するように設定されている。すなわち、突出部５２は、塗工領域２１の周回方向に対して逆方向からグラビアロール２０に向かって突出し、塗工領域２１との接触部位における法線Ｈに対して傾斜して配置されている。そして、グラビアロール２０の回転軸の方向から見て、接触部位における接線Ｓからの刃先部５２ａの傾斜角度θが、３０〜４０°の範囲内に設定されている。

このようにドクターブレード５０の刃先部５２ａを設定することで、刃先部５２ａの適度な撓みと押圧力とが得られるため、良好な塗工性能の確保とグラビアロール２０の摩耗耐性の向上とが容易に実現できる。ナチュアルアングル（塗工領域２１の周回方向に対して順方向からグラビアロール２０に向かって突出部５２が突出）であれば、刃先の周りに固体粒子が堆積し易いが、リバースアングルであればそのような堆積が防げるので、高度な塗工性能を確保できる。また、グラビアロール２０が高速で回転しても、ナチュアルアングルで生じ易い刃先部５２ａの浮き上がりが生じ難いため、生産効率に優れる点でも有利である。

更に、この塗工装置１では、未使用時の刃先部５２ａの先端に、接線Ｓの方向に拡がる傾斜面５７が形成されていて、使用開始時の段階から刃先部５２ａの先端が塗工領域２１に円滑に接触するように設定されている。従って、ドクターブレード５０がグラビアロール２０に引っ掛かったりがたついたりするのを最初から抑制できるため、良好な塗工性能を確保しながら摩耗耐性をより向上させることができる。

刃先部５２ａは、摩耗して次第に短くなっていくが、刃先部５２ａの全体の厚みが一定であるので、短くなっても安定した接触状態を維持することができる。なお、この塗工装置１では、グラビアロール２０だけでなくドクターブレード５０の摩耗耐性も向上できるので、刃先部５２ａの最先端から刃基部５２ｂに向かって少なくとも１ｍｍ以内の部分の厚みを一定にしておけば、ドクターブレード５０の煩雑な交換を回避できる。

（ドクターブレードの第１変形例）
図５に、第１変形例のドクターブレード５０Ａを示す。ドクターブレード５０Ａは、単一の部材で構成されている点で、実施形態のドクターブレード５０と異なっている。すなわち、このドクターブレード５０Ａの場合、取付部５１及び突出部５２の全体が、固体粒子よりも硬度の低い合成樹脂等で形成されていて、刃先部５２ａよりも厚みを大きくすることによって刃基部５２ｂが構成されている。

具体的には、一定の厚みの刃先部５２ａが、突出部５２の内面（液溜部４６に向く面）を一段下げる段差部６１を介して刃基部５２ｂに連なっている。段差部６１における刃先部５２ａと刃基部５２ｂとの内面の境界部分は、断面円弧状の曲面で形成されている。このドクターブレード５０Ａの場合、単一の部材で構成されているので、交換作業等の取り扱いが容易であり、作業性に優れる利点がある。なお、便宜上、同じ機能の構成については同じ符号を用いてその説明は省略する（他の変形例も同様）。

（ドクターブレードの第２変形例）
図６に、第２変形例のドクターブレード５０Ｂを示す。ドクターブレード５０Ｂは、メインブレード５５が、第１変形例のドクターブレード５０Ａの形態を有している点で、実施形態のドクターブレード５０と異なっている。すなわち、このドクターブレード５０Ｂの場合、メインブレード５５が、刃先部５２ａを構成する薄肉部７１と、薄肉部７１よりも厚みが厚く刃基部５２ｂを構成する厚肉部７２と、を有している。

そして、このドクターブレード５０Ｂの場合、その刃基部５２ｂが、厚肉部７２とサポートプレート５６とが重なり合って形成された高剛性部７３と、厚肉部７２の刃先部５２ａの側の部分がサポートプレート５６から突出して形成された、高剛性部７３よりも剛性の低い中剛性部７４と、で構成されている。このように、刃基部５２ｂを段階的に剛性が高くなるようにすれば、刃先部５２ａをよりバランスよく撓ませることができるので、良好な塗工性能の確保及び摩耗耐性の向上をよりいっそう安定して実現できる。

（ドクターブレードの第３変形例）
図７に、第３変形例のドクターブレード５０Ｃを示す。ドクターブレード５０Ｃは、第１変形例のドクターブレード５０Ａと同様に単一の部材で構成されており、第１変形例のドクターブレード５０Ａと比べると刃先部５２ａの形状が異なっている。

具体的には、刃先部５２ａの厚みが、一定でなく、先端側に向かうに従って次第に厚みが小さくなるテーパー形状に形成されている。より具体的には、刃先部５２ａの内面が、先端側に向かうに従って次第に外面に近づく平坦な傾斜面となっている。このドクターブレード５０Ｃの場合、刃先部５２ａが摩耗すると、厚みが次第に大きくなって効果が得難くなっていくが、刃先部５２ａが、先端から離れるに従って次第に撓み難くなるので、先端の厚みを非常に小さくしても十分な押圧力でもって安定してグラビアロール２０に刃先部５２ａを押し付けることができる利点がある。

（ドクターブレードの第４変形例）
図８に、第４変形例のドクターブレード５０Ｄを示す。ドクターブレード５０Ｄは、メインブレード５５が、第３変形例のドクターブレード５０Ｃの形態を有している点で第２変形例のメインブレード５５と異なっている。

すなわち、このドクターブレード５０Ｄの場合、メインブレード５５が、刃先部５２ａを構成するテーパー形状をした先端部８１と、先端部８１に連なって刃基部５２ｂを構成する厚みが一定の本体部８２と、を有している。そして、このドクターブレード５０Ｄの刃基部５２ｂは、本体部８２とサポートプレート５６とが重なり合って形成された高剛性部７３と、本体部８２の先端部８１の側の部分がサポートプレート５６から突出して形成された中剛性部７４と、で構成されている。従って、このドクターブレード５０Ｄの場合も、刃先部５２ａをよりバランスよく撓ませることができるので、良好な塗工性能の確保及び摩耗耐性の向上をよりいっそう安定して実現できる。

＜グラビアロールの摩耗試験＞
樹脂製のドクターブレードの刃先部の厚みの違いが、グラビアロールの摩耗に対してどのような影響を及ぼすかについて調査した。比較例（刃先部の厚みが１ｍｍ）、実施例１（刃先部の厚みが０．２ｍｍ）、実施例２（刃先部の厚みが０．３５ｍｍ）の試験結果を次に示す。

試験では、セラミック製のグラビアロールを装着し、ドクターブレードの刃先部が、略３５°のリバースアングルでグラビアロールの塗工領域に接触するように設定された塗工試験機を使用し、同様の試験条件の下で連続塗工を行った。各試験では、塗工領域のセル深度の変化を測定し、その変化量を摩耗量として評価した。セル深度の測定は、（株）東京精密製のサーフコム１３０Ａを使用し、塗工領域の所定部位を３回トレースして、その平均値をセル深度とした。

比較例、実施例１、及び実施例２の各ドクターブレードの構成は次の通りである。

（比較例）厚みが１ｍｍで短辺長さが３５ｍｍの樹脂製（強化ポリエステル）のドクターブレードである。使用前の刃先部の先端には、塗工領域に円滑に接触するように傾斜面が形成されている。

（実施例１）上述した第１変形例と同形態の樹脂製（強化ポリエステル）のドクターブレードである。刃先部の厚みは０．２ｍｍでその長さは１．５ｍｍであり、刃基部の厚みは１ｍｍである。刃先部を含む短辺長さは３５ｍｍである。

（実施例２）上述した実施形態と同形態のドクターブレードである。厚みが０．３５ｍｍで短辺長さが３５ｍｍの樹脂製（ポリエステル）のメインブレードと、厚みが１ｍｍで短辺長さが３０ｍｍのステンレス鋼製のサポートプレートとで構成されている。

図９に、これらのグラビアロールの摩耗量の経時変化を表したグラフを示す。比較例では、塗工時間の経過に従って摩耗量が増加する傾向が認められた。それに対し、実施例１及び実施例２では、比較例に比べて摩耗量が大幅に減少する傾向が認められた。実施例２は、比較例に比べて摩耗の変化量が３分の１以下となっており、グラビアロールの著しい摩耗耐性の向上効果が認められた。特に、刃先部の厚みがより薄い実施例１では、約３０時間後においても、グラビアロールの摩耗量は誤差レベルであり、グラビアロールがほとんど摩耗していないという顕著な効果が認められた。

また、ドクターブレードで掻き取った後の塗工領域の状態についても、実施例１及び実施例２の双方ともに、従来と同等以上に塗液が均一に付着する傾向が認められたことから、良好な塗工性能が確保できることが示唆された。

従って、本実施形態及び各変形例のグラビア塗工装置１によれば、摩耗を促進させる固体粒子を含有する塗液を塗布する場合であっても、良好な塗工性能を確保しながらグラビアロール２０の摩耗耐性を著しく向上させることができるようになる。

なお、本発明にかかるグラビア塗工装置は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、実施形態では、いわゆるキスコート方式の塗工ユニット３を例示したが、塗工ユニット３の塗工方式はそれに限らない。例えば、グラビアロール２０とバックアップロールとで基材Ｗを挟んで塗液を転写するダイレクト方式や、グラビアロール２０と基材Ｗとの間にゴムロール等を介して塗液を転写するオフセット方式であってもよい。

シールブレード４３は、ドクターブレード５０と共用しなくてもよく、材質や形状がドクターブレード５０と異なっていてもよい。刃先部５２ａの材質は、樹脂が好ましいが、固体粒子よりも硬度が低ければ金属であってもよい。

１ グラビア塗工装置
３ 塗工ユニット
２０ グラビアロール
２１ 塗工領域
３０ 塗液供給部
４０ チャンバー
４１ａ 横長凹部
４１ｂ 上側支持部
４１ｄ 流入口
４１ｅ 流出口
４５ 押付具
４６ 液溜部
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ ドクターブレード
５１ 取付部
５２ 突出部
５２ａ 刃先部
５２ｂ 刃基部
５５ メインブレード
５６ サポートプレート
５７ 傾斜面
Ｗ 基材

Claims (10)

1. 連続して搬送される基材に対して、固体粒子を含有する塗液を塗布するグラビア塗工装置であって、
   前記塗液が付着する塗工領域を外周面に有し、前記基材の搬送に連動して回転するグラビアロールと、
   周回する前記塗工領域に前記塗液を供給する塗液供給部と、
   前記グラビアロールに沿って配置され、前記塗工領域の表面を掻き取るドクターブレードと、
   を備え、
   前記ドクターブレードは、
   前記グラビアロールの近傍に配置されたブレード支持部に着脱可能に固定される取付部と、
   前記ブレード支持部から前記グラビアロールに向かって突出し、前記塗工領域に接触する突出部と、
   を有し、
   前記突出部が、
   前記突出部の先端部分を構成し、前記固体粒子よりも硬度の低い刃先部と、
   前記刃先部から前記取付部に至る部分を構成し、当該刃先部よりも剛性の高い刃基部と、
   を有しているグラビア塗工装置。
2. 請求項１に記載のグラビア塗工装置において、
   前記刃先部における最先端から５ｍｍ以内の部分の厚みが０．５ｍｍ以下であるグラビア塗工装置。
3. 請求項２に記載のグラビア塗工装置において、
   前記刃先部の最先端から少なくとも１ｍｍ以内の部分の厚みが一定であるグラビア塗工装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載のグラビア塗工装置において、
   前記突出部は、前記塗工領域との接触部位における法線に対して傾斜して配置され、
   未使用時の前記刃先部の先端に、前記接触部位の接線方向に拡がる傾斜面が形成されているグラビア塗工装置。
5. 請求項４に記載のグラビア塗工装置において、
   前記突出部が、前記塗工領域の周回方向に対して逆方向から前記グラビアロールに向かって突出しているグラビア塗工装置。
6. 請求項１に記載のグラビア塗工装置において、
   前記ドクターブレードは、
   前記固体粒子よりも硬度の低いメインブレードと、
   前記メインブレードに重ね合わせた状態で前記ブレード支持部に支持されるサポートプレートと、
   を含む複数の部材からなり、
   前記メインブレードと前記サポートプレートとが重なり合って前記刃基部が構成され、前記メインブレードの先端側が前記サポートプレートから突出して前記刃先部が構成されているグラビア塗工装置。
7. 請求項１に記載のグラビア塗工装置において、
   前記ドクターブレードは、前記固体粒子よりも硬度の低い単一の部材からなり、
   前記刃先部よりも厚みを大きくすることによって前記刃基部が構成されているグラビア塗工装置。
8. 請求項１に記載のグラビア塗工装置において、
   前記固体粒子は、無機酸化物の粒子であり、
   前記基材は、エンジニアリングプラスチックからなるグラビア塗工装置。
9. 請求項８に記載のグラビア塗工装置において、
   前記塗工領域の少なくとも表面部分が、セラミック又はＤＬＣからなるグラビア塗工装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一つに記載のグラビア塗工装置において、
    前記塗液供給部は、前記グラビアロールに沿って配置されて前記ドクターブレード及び前記ブレード支持部を含んで構成されるチャンバーを有し、
    前記チャンバーと前記グラビアロールとの組み合わせにより、前記塗工領域に前記塗液を供給しながら貯留する密閉空間が形成されているグラビア塗工装置。

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