JP6989092B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は塗布装置に関するものである。

従来、回転するバーにより塗布液をウェブに塗布する塗布装置がある（特許文献１参照）。

特開２００９−８２７６８号公報

しかしながら、従来の塗布装置では、ウェブと回転するバーとの間に空気が巻き込まれ、それが微小な気泡となって塗布液に混ざり、回転するバーの近傍に滞留する結果、ウェブに塗布筋が生じてしまい、塗布欠陥となる場合があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ウェブへの塗布液の塗布欠陥を低減できる塗布装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
（１）本発明の塗布装置は、ウェブに塗布液を塗布する塗布装置において、前記ウェブに塗布された過剰な塗布液を取り除くバーと、前記バーを回転自在に支持するバーホルダと、を備え、前記バーホルダは、前記バーの下方に、くぼみを有し、前記くぼみは、底部に、一端が前記くぼみに連通し、他端が開放された通路を有する。
（２）上記（１）の構成において、前記くぼみは、前記バーの長手方向に沿って形成された溝である。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記通路は、前記バーの長手方向に沿ってスリット状に形成されている。

本発明によれば、ウェブへの塗布液の塗布欠陥を低減できる塗布装置を提供できる。

塗布装置の全体図である。 第１実施形態に係る塗布量調整装置の正面視における断面図である。 第２実施形態に係る塗布量調整装置の正面視における断面図である。

（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための第１の形態（以下、「第１実施形態」と称する。）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。なお、特に説明のない限り、ウェブの幅方向を正面とする。

図１は、塗布装置１００の全体図である。図２は、第１実施形態に係る塗布量調整装置２０の正面視における断面図である。

塗布装置１００は、ウェブ２００等の被塗布体に対して、比較的粘度の低い塗布液Ｌを塗布するのに好適な装置であり、例えば、ハードコート層、反射防止層、防眩層、プライマー層、印刷層等を形成するために適用される。

図１に示すように、塗布装置１００は、ウェブ２００に塗布液Ｌを供給して塗布する塗布液供給装置１０と、ウェブ２００に塗布された塗布液Ｌの塗布量を整える塗布量調整装置２０と、ウェブ２００の搬送路に沿って設けられ位置調節可能なガイドローラ３０と、を備える。

塗布液供給装置１０は、ウェブ２００の搬送方向Ｗにおいて、塗布量調整装置２０より上流側に設置される。
塗布液供給装置１０は、塗布液Ｌを貯める液パン１１と、液パン１１に貯められた塗布液Ｌをウェブ２００に塗布するピックアップロール１２とを備える。

液パン１１は、塗布液Ｌを所定の液位まで貯めることができ、ピックアップロール１２の最下部における長手方向の全域を覆う大きさの有底の容器である。液パン１１に貯められた塗布液Ｌの液位は、ピックアップロール１２の最下部が塗布液Ｌに浸されるようにするため、ピックアップロール１２の最下部よりも高い位置となっている。

ピックアップロール１２は、ウェブ２００の幅と同等かそれより大きな軸長を有する円筒状体であり、図示しない軸支部によって回転自在に支持される。ピックアップロール１２の回転軸は、ウェブ２００の幅方向、すなわち、ウェブ２００の搬送方向Ｗと直交する方向に配置される。そして、ピックアップロール１２は、図示しない駆動源によって回転されるか、又は、駆動源によることなく、ウェブ２００の搬送に伴って従動的に回転される。

そして、塗布液供給装置１０は、ガイドローラ３０によって案内されて所定の速度で搬送されるウェブ２００の下面に対して、液パン１１に貯められた塗布液Ｌを、ウェブ２００の搬送に応じて回転するピックアップロール１２によって連続的に塗布する。これにより、塗布液供給装置１０よりも下流にある塗布量調整装置２０によって調整される塗布量よりも過剰な塗布量の塗布液Ｌがウェブ２００に塗布される。なお、ピックアップロール１２の回転方向は、図１に示すように、搬送方向Ｗと同方向（反時計回り）であってもよいが、搬送方向Ｗとは逆方向（時計回り）であってもよい。

塗布量調整装置２０は、ウェブ２００の搬送方向Ｗにおいて、塗布液供給装置１０より下流側に設置される。
塗布量調整装置２０は、バー２２と、バー２２を支持するバーホルダ２１とを備える。

バー２２は、ウェブ２００に塗布された過剰な塗布液Ｌを取り除くものである。
バー２２は、ウェブ２００の幅と同等かそれより大きな軸長を有する円筒状体であり、図示しない軸支部によって回転自在に支持される。
バー２２は、例えば、直径１０ｍｍの芯棒に、線径１ｍｍのワイヤが巻回された棒状体である。
バー２２は、バーホルダ２１のくぼみＧの表面に当接した状態となっている。なお、バー２２は、図示しない軸支部によって回転自在に支持されるとともに、バーホルダ２１に載置されてもよい。
バー２２は、図示しない駆動源によって回転されるか、又は、駆動源によることなく、ウェブ２００の搬送に伴って従動的に回転される。なお、バーホルダ２１の回転方向は、搬送方向Ｗと同方向（反時計回り）であってもよいが、搬送方向Ｗとは逆方向（時計回り）であってもよい。
そして、バー２２に対するガイドローラ３０の位置を微調節してウェブ２００の搬送路を微調節することにより、バー２２の最上端が、ウェブ２００には直接接することなく、ウェブ２００に塗布された塗布液Ｌの層に食い込むような位置になっている。よって、この状態で、ウェブ２００を搬送方向Ｗに沿って搬送することにより、上流においてウェブ２００の下面に過剰に塗布された塗布液Ｌは、バー２２によって掻き取られるようにして取り除かれるので、塗布液Ｌの層厚（塗布量）をウェブ２００の搬送に応じて連続して調節でき、ウェブ２００の長手方向に亘って均一になるように制御できる。

バーホルダ２１は、バー２２を回転自在に支持するものである。バーホルダ２１は、バー２２と同様に、ウェブ２００の幅方向、すなわち、バー２２の長手方向と同方向に延びる棒状体である。バーホルダ２１は、バー２２を、互いに離間する長手方向に延びる二つの面（図２において示される二点）で支持している。

バーホルダ２１は、バー２２の下方に、くぼみＧを有する。言い換えると、くぼみＧは、バー２２とバーホルダ２１との間に設けられた空隙である。これにより、過剰な塗布液Ｌを取り除く際に塗布液Ｌに空気が取り込まれて気泡が発生しても、気泡はくぼみＧの内側の空間に移動することが可能になる。

くぼみＧは、バー２２の長手方向に沿って形成された溝である。これにより、バー２２の長手方向に亘って、すなわち、ウェブ２００の幅方向に亘って、いずれの箇所で気泡が発生しても、気泡はくぼみＧの内側に移動することができる。

また、くぼみＧは、底部に、一端がくぼみＧに連通し、他端が開放された通路Ｓを有する。すなわち、通路Ｓは、バーホルダ２１を貫通している。これにより、過剰な塗布液Ｌを取り除く際に塗布液Ｌに空気が取り込まれて気泡が発生しても、気泡はくぼみＧの底部に連通する通路Ｓを伝ってバーホルダ２１を通り抜けるので、バー２２の付近に滞留しない。よって、このようなバーホルダ２１を備える塗布装置１００によれば、気泡による塗布筋の発生をより効果的に抑制できる。
なお、くぼみＧの隙間と通路Ｓの隙間とは、距離ｄを有する同じ隙間であってよい。すなわち、くぼみＧが通路Ｓの一部であり、通路Ｓの一端がバー２２を支持しているバーホルダ２１の支持面に開放していてもよい。
なお、通路Ｓの開放された他端は、吸引装置（不図示）に連通してもよい。この場合、吸引装置によって通路Ｓの圧力を大気圧より低く制御できるので、くぼみＧに滞留する気泡を、通路Ｓを通じて積極的に吸引できる。よって、気泡による塗布筋の発生をより効果的に抑制できる。

さらに、通路Ｓは、バー２２の長手方向に沿ってスリット状に形成されている。これにより、ウェブ２００の幅方向に亘って、気泡による塗布筋の発生を効果的に抑制できる。
なお、通路Ｓは、図２に示すような断面がアルファベットのＬ字状のものに限らず、断面がアルファベットのＩ字状、すなわち、上下方向に真っ直ぐなものであってもよい。

ところで、バーホルダ２１は、図２に示すように、第１ホルダ部２１Ａと、第２ホルダ部２１Ｂと、を備える。第１ホルダ部２１Ａ及び第２ホルダ部２１Ｂは、別個の部材であり、それぞれ、長手方向に亘って断面が一様、すなわち、図２に示す断面のとおりである。第１ホルダ部２１Ａは断面がアルファベットのＬ字状であり、第２ホルダ部２１Ｂは断面がアルファベットのＩ字状であり、第２ホルダ部２１Ｂは第１ホルダ部２１Ａの凹部に嵌るように配置される。
そして、第１ホルダ部２１Ａと第２ホルダ部２１Ｂとは、ウェブ２００の搬送方向Ｗ（図２において左右方向）に距離ｄを空けて隙間が生じた状態で、ボルト等（不図示）によって互いに組み合わされている。そして、この隙間が通路Ｓとなっている。このようにして、距離ｄの隙間を有する通路Ｓが設けられたバーホルダ２１を簡単に製造できる。

（第２実施形態）
次に、添付図面を参照して、本発明を実施するための第２の形態（以下、「第２実施形態」と称する。）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。なお、第２実施形態は第１実施形態に比べて、バーホルダ２１の構造が異なるので、以下では、主にバーホルダ２１について説明し、共通する部分は省略する場合がある。

図３は、第２実施形態に係る塗布量調整装置４０の正面視における断面図である。
第２実施形態に係る塗布量調整装置２０は、第１実施形態に係る塗布量調整装置２０と同様に、バー４２と、バー４２を支持するバーホルダ４１とを備える。

バーホルダ４１は、バー４２の下方に、くぼみＧ１を有する。言い換えると、くぼみＧ１は、バー４２とバーホルダ４１との間に設けられた空隙である。これにより、過剰な塗布液Ｌを取り除く際に塗布液Ｌに空気が取り込まれて気泡が発生しても、気泡はバー４２の付近に滞留せず、くぼみＧの内側の空間に移動することが可能になる。

くぼみＧ１は、バー４２の長手方向に沿って形成された溝である。これにより、バー４２の長手方向に亘って、すなわち、ウェブ２００の幅方向に亘って、いずれの箇所で気泡が発生しても、気泡はくぼみＧの内側に移動することができる。

また、くぼみＧ１は、底部に、一端がくぼみＧ１に連通し、他端が開放された通路Ｓ１を有する。すなわち、通路Ｓ１は、バーホルダ４１を貫通している。これにより、過剰な塗布液Ｌを取り除く際に塗布液Ｌに空気が取り込まれて気泡が発生しても、気泡はバー４２の付近に滞留せず、くぼみＧ１の底部に連通する通路Ｓ１を伝ってバーホルダ４１を通り抜ける。よって、このようなバーホルダ４１を備える塗布装置１００によれば、気泡による塗布筋の発生をより効果的に抑制できる。

ここで、第２実施形態に係るバーホルダ４１は、くぼみＧ１に加えて、くぼみＧ２及びくぼみＧ３を有する。すなわち、バーホルダ４１は、バー４２の下方に有するくぼみＧ１の他に、バー４２より上流側（図３において右側）又はバー４２より下流側（図３において左側）に、それぞれ１以上のくぼみ（Ｇ２、Ｇ３、・・・）を有してよい。これにより、気泡による塗布筋の発生をより効果的に抑制できる。

また、くぼみＧ１、くぼみＧ２及びくぼみＧ３は、それぞれの底部に、一端がくぼみＧ１、くぼみＧ２及びくぼみＧ３に連通し、他端が開放された通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３を有する。すなわち、通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３は、バーホルダ４１を貫通している。なお、通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３は、図３に示すように、途中で合流してそれぞれの他端が共通の場所で開放していてもよい。これにより、過剰な塗布液Ｌを取り除く際に塗布液Ｌに空気が取り込まれて気泡が発生しても、気泡はくぼみＧ１、くぼみＧ２及びくぼみＧ３の内側の空間から、くぼみＧ１、くぼみＧ２及びくぼみＧ３の底部に連通する通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３を伝ってバーホルダ４１を通り抜けるので、バー４２付近に滞留しない。よって、このようなバーホルダ４１を備える塗布装置１００によれば、気泡による塗布筋の発生をより効果的に抑制できる。

さらに、通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３は、バー４２の長手方向に沿ってスリット状に形成されている。これにより、ウェブ２００の幅方向に亘って、気泡による塗布筋の発生を効果的に抑制できる。
なお、通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３は、一端がくぼみＧ１、くぼみＧ２及びくぼみＧ３に連通し、他端がバーホルダ４１から開放されているものであれば、図３に示すような断面のものに限らない。

ところで、バーホルダ４１は、図３に示すように、第１ホルダ部４１Ａと、第２ホルダ部４１Ｂと、を備える。第１ホルダ部４１Ａ及び第２ホルダ部４１Ｂは、別個の部材であり、それぞれ、長手方向に亘って断面が一様、すなわち、図３に示す断面のとおりである。第１ホルダ部４１ＡはアルファベットのＬ字状の断面を有し、第２ホルダ部４１ＢはアルファベットのＩ字状の断面であって、くぼみＧ１、くぼみＧ３、通路Ｓ１及び通路Ｓ３を有する。第２ホルダ部４１Ｂは第１ホルダ部４１Ａの凹部に嵌るように配置される。
そして、第１ホルダ部４１Ａと第２ホルダ部４１Ｂとは、ウェブ２００の搬送方向Ｗ（図２において左右方向）に距離ｄ２およびｄ３を空けて隙間が生じた状態で、ボルト等（不図示）によって互いに組み合わされている。そして、この隙間が通路Ｓ２およびＳ３となっている。
このようにして、距離ｄ２の隙間を有する通路Ｓ２、および距離ｄ３の隙間を有する通路Ｓ３が設けられたバーホルダ４１を簡単に製造できる。

通路Ｓ１、通路Ｓ２及び通路Ｓ３のそれぞれの隙間の距離ｄ１、距離ｄ２及び距離ｄ３は、それぞれ同じでもよいが、距離ｄ２及び距離ｄ３を、距離ｄ１に比べて小さくしてもよい。これにより、発生する気泡を他端に効果的に誘導できる。

（実施例１）
図２で示されるバーホルダ２１を備える塗布装置１００を用いて、試験を行った。
具体的には、直径１０ｍｍの芯棒に線径１ｍｍワイヤが巻回されたバー２２を、隙間の距離ｄが１ｍｍの通路Ｓを有するバーホルダ２１で支持し、ウェブ２００として厚さ１００μｍのウレタンフィルムをライン速度１５ｍｍ／分で搬送しながら、塗布液Ｌを塗布した。
塗布液Ｌは、トルエンを溶剤とし、フッ素系樹脂を含む粘度１０ｍＰａ・ｓ、表面張力２５ｍＮ／ｍのコート剤とした。なお、粘度は、粘弾性測定装置（アントンパール・ジャパン株式会社製「ＭＣＲ３０２」）の回転モードを用いて、０．１（１／ｓ）の定常流測定で得られたせん断粘度より算出した。表面張力は、板状部材として白金プレート（協和界面科学株式会社製）を用い、垂直板法（Ｗｉｌｈｅｌｍｙ法）により測定した。なお、塗布液Ｌの白金プレートとの接触角はいずれも０°であった。
垂直板法（Ｗｉｌｈｅｌｍｙ法）の具体的な測定方法は以下の通りである。容器に試料液体（塗布液）を入れ、その中に板状部材の先端を垂直に浸漬し、板状部材に上方に張力Ｐをかける。板状部材の重量をＭ、板状部材の浸漬深さをｈ、板状部材の水平断面の面積をｓ、板状部材の水平断面の周囲の長さをＬ、液体の密度をρ、表面張力をγとすると、上向きの力（張力＋浮力）と下向きの力（重力＋表面張力）が次の式（１）のように均衡する。
Ｐ＋ｓｈρｇ＝Ｍｇ＋Ｌγ ・・・（１）
この式（１）を変形した式（２）より、試料液体の表面張力γ（ｍＮ／ｍ）が求められる。
γ＝（Ｐ＋ｓｈρｇ−Ｍｇ）／Ｌ ・・・（２）
また、バー２２の回転数は、９０ｒｐｍ（逆転）とした。
塗布膜の厚さは約５０μｍ（乾燥前）とし、塗布長さは、１０００ｍとした。
結果、得られた塗布膜を目視で観察したところ、気泡起因の塗布筋の発生はみられなかった。

（実施例２）
ライン速度を２０ｍ／分とした以外は、実施例１と同様にして塗布液Ｌを塗布した。
結果、得られた塗布膜を目視で観察したところ、気泡起因の塗布筋の発生はみられなかった。

（実施例３）
トルエンを溶剤とし、アクリル樹脂を含む粘度３０ｍＰａ・ｓ、表面張力２５ｍＮ／ｍのコート剤を塗布液として用いた以外は実施例１と同様にして塗布液Ｌを塗布した。
結果、得られた塗布膜を目視で観察したところ、気泡起因の塗布筋の発生はみられなかった。

（実施例４）
実施例１のバーホルダ２１の通路Ｓにおける隙間の距離ｄを０．５ｍｍに変えた以外は、実施例１と同様にして塗布液Ｌを塗布した。
結果、得られた塗布膜を目視で観察したところ、気泡起因の塗布筋の発生はみられなかった。

（比較例１）
通路Ｓを有さないバーホルダ２１を用いた以外は、実施例１と同様にして塗布液Ｌを塗布した。
結果、塗布開始直後に気泡起因の塗布筋が発生した。

（比較例２）
通路Ｓを有さないバーホルダ２１を用いた以外は、実施例３と同様にして塗布液Ｌを塗布した。
結果、塗布開始直後に気泡起因の塗布筋が発生した。

このように、実施例１〜４及び比較例１〜２の結果により、通路Ｓにおける隙間の距離ｄが１ｍｍ又は０．５ｍｍである場合において、気泡に起因する塗布筋の発生を抑制する効果が明らかに得られた。

以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

本発明の塗布装置１００によれば、ウェブ２００に塗布液Ｌを塗布する塗布装置１００において、ウェブ２００に塗布された過剰な塗布液Ｌを取り除くバー２２と、バー２２を回転自在に支持するバーホルダ２１と、を備え、バーホルダ２１は、バー２２の下方に、くぼみＧを有するので、気泡による塗布筋の発生を抑制でき、ウェブ２００への塗布液Ｌの塗布欠陥を低減できる。

１０ 塗布液供給装置
１１ 液パン
１２ ピックアップロール
２０、４０ 塗布量調整装置
２１、４１ バーホルダ
２１Ａ、４１Ａ 第１ホルダ部
２１Ｂ、４１Ｂ 第２ホルダ部
２２、４２ バー
３０ ガイドローラ
１００ 塗布装置
２００ ウェブ
ｄ 距離
ｄ１ 距離
ｄ２ 距離
ｄ３ 距離
Ｇ くぼみ（溝）
Ｌ 塗布液
Ｓ 通路
Ｓ１ 通路
Ｓ２ 通路
Ｓ３ 通路
Ｗ 搬送方向

Claims (2)

1. ウェブに塗布液を塗布する塗布装置において、
   前記ウェブに塗布された過剰な塗布液を取り除くバーと、
   前記バーを回転自在に支持するバーホルダと、を備え、
   前記バーホルダは、前記バーの下方に、くぼみを有し、
   前記くぼみは、底部に、一端が前記くぼみに連通し、他端が開放された通路を有し、
   前記通路は、前記一端から前記他端までの全域が、前記バーの長手方向に沿ってスリット状に形成され、
   前記バーホルダは、第１ホルダ部と、前記第１ホルダ部とは別個に形成された第２ホルダ部とを組み合わせて形成され、
   前記第１ホルダ部と前記第２ホルダ部とは、前記第１ホルダ部と前記第２ホルダ部との間に前記通路となる隙間が生じた状態で組み合わされる
   ことを特徴とする塗布装置。
2. 前記くぼみは、前記バーの長手方向に沿って形成された溝である
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
   

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