(57)【要約】【課題】びびり振動やスティックスリップの発生を抑えるとともに、塗布膜の厚さ分布を均一にできるグラビア塗布用ドクターブレード及びこれを使用したグラビア塗布装置を提供する。【解決手段】表面に塗布液が供給されたグラビアローラ１２のローラ幅方向に亘ってその先端部分が押し当てられ、グラビアローラ表面の余剰分の塗布液を掻き落とすグラビア塗布用ドクターブレード１５に関する。このグラビア塗布用ドクターブレード１５を、基材１５Ｂと、基材の先端部分を覆う被覆材１５Ｃとより構成し、この被覆材の摩擦係数を０．３０未満とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に塗布液が供給されたグラビアローラのローラ幅方向に亘ってその先端部分が押し当てられ、該グラビアローラ表面の余剰分の塗布液を掻き落とすグラビア塗布用ドクターブレードであって、
該グラビア塗布用ドクターブレードが、基材と、該基材の先端部分を覆う被覆材とより構成され、
前記被覆材の摩擦係数が０．３０未満であることを特徴とするグラビア塗布用ドクターブレード。
【請求項２】
前記被覆材が層状固体潤滑材である請求項１に記載のグラビア塗布用ドクターブレード。
【請求項３】
前記被覆材が厚さ１５μｍ以上の高分子材料である請求項１に記載のグラビア塗布用ドクターブレード。
【請求項４】
前記被覆材が金属化合物である請求項１に記載のグラビア塗布用ドクターブレード。
【請求項５】
前記被覆材が金属材である請求項１に記載のグラビア塗布用ドクターブレード。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載のグラビア塗布用ドクターブレードを備えてなることを特徴とするグラビア塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はグラビア塗布用ドクターブレード及びグラビア塗布装置に係り、特に、膜厚が薄く、膜厚分布が均一であり、かつ表面が平滑な塗布膜を得るのに好適なグラビア塗布用ドクターブレード及びグラビア塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
写真用フィルム、磁気記録媒体（磁気テープ等）、光学フィルム（光学補償フィルム、反射防止フィルム、防眩性フィルム等）等の製造方法の代表的なものとして、帯状可撓性の支持体（以下、「ウェブ」と言う）の表面に各種塗布装置を使用して、各種組成の塗布膜を形成する方法が挙げられる。
【０００３】
これらの塗布装置としては、ワイヤーバーコーター、グラビアコーター又はロールコーター等が代表的であり、特にグラビアコーター（グラビア塗布装置）が好んで採用される場合が多い。
【０００４】
このようなグラビアコーターにおいては、従来より、グラビアローラの表面に形成された凹部（セル）に、塗布する塗布液が入った受けパン部より塗布液を供給し、その凹部外に付着した過剰の塗布液をドクターブレード等により掻き落として、凹部の容積に応じた量をウェブに転写していた。
【０００５】
このようなグラビアコーターにおいて、従来より、ドクターブレードによってグラビアローラの幅方向の塗布量分布の均一化を図っているが、より高精度な塗布量分布状態を得るために、ドクターブレードの形状や材質を最適化する技術が多く提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
このうち、特許文献１は、ドクターブレードの真直度等を所定の値以下に制御し、塗布量分布の均一化を図るとともに、塗布欠陥を低減させる内容の提案であり、これにより所定の効果が確認されている。
【０００７】
特許文献２は、ドクターブレードの材質を所定の樹脂材とするもので、ドクターブレードが酸性又はアルカリ性の塗布液に侵されることなく、安定した塗布状態を得ることを目的とする提案である。
【特許文献１】特開２００３−３４０３４５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のドクターブレードを使用したグラビア塗布において、依然として解決しきれていない問題がある。一般的に、ドクターブレードの材質として、金属材、たとえばＳＫ材（炭素工具鋼ＪＩＳＧ４４０１）やスェーデン鋼が採用されているが、潤滑性に乏しい塗布液を塗布する場合に、ドクターブレードがびびり振動やスティックスリップを生じ、塗布膜のウェブの長手方向（搬送方向）の厚さ分布を均一にできなかったり、段ムラを生じたりし、品質が低下する問題となることが多い。
【０００９】
一方、ドクターブレードの材質として、ポリプロピレン等の樹脂材を採用した場合、上記のようなびびり振動やスティックスリップは低減できるものの、ドクターブレードの真直度が出しにくく、塗布膜のウェブの幅方向の厚さ分布を均一にしにくいという問題点を生じる。
【００１０】
また、金属材と樹脂材の長所を組み合わせた構成、すなわち、金属材を基材として、その表面を樹脂材で被覆（コーティング）したドクターブレードも市販されているが、コーティング皮膜が薄く、磨耗した場合、基材が剥き出しになって、びびり振動やスティックスリップを生じ易くなる。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えるとともに、塗布膜の厚さ分布を均一にできるドクターブレード及びこのドクターブレードを使用したグラビア塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明は、表面に塗布液が供給されたグラビアローラのローラ幅方向に亘ってその先端部分が押し当てられ、該グラビアローラ表面の余剰分の塗布液を掻き落とすグラビア塗布用ドクターブレードであって、該グラビア塗布用ドクターブレードが、基材と、該基材の先端部分を覆う被覆材とより構成され、前記被覆材の摩擦係数が０．３０未満であることを特徴とするグラビア塗布用ドクターブレードを提供する。
【００１３】
本発明によれば、グラビア塗布用ドクターブレードが、基材と、この基材の先端部分を覆う被覆材とより構成されているので、塗布膜の厚さ分布を均一にできる。すなわち、基材を、加工精度が出しやすい部材、たとえば金属部材で構成し、被覆材を、加工精度は出しにくいが、潤滑性の良好な部材で構成することにより、ドクターブレードの真直度が出しやすく、塗布膜の厚さ分布を均一にできる。
【００１４】
また、この被覆材の摩擦係数が０．３０未満であるので、潤滑性がよく、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えることができる。
【００１５】
本発明において、前記被覆材が層状固体潤滑材であることが好ましい。このような層状固体潤滑材であれば、潤滑性がよく、びびり振動やスティックスリップの発生を良好に抑えることができる。この層状固体潤滑材は、二硫化モリブデンやグラファイトで代表されるもので、固体潤滑材として優れた特性を有する。
【００１６】
また、本発明において、前記被覆材が厚さ１５μｍ以上の高分子材料であることが好ましい。一般的に、高分子材料は潤滑性がよく、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えることができる。また、被覆材の厚さが１５μｍ以上あるので、従来例のように、磨耗して基材が剥き出しになる不具合は生じにくい。このような高分子材料としては、ＰＴＦＥで代表されるフッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられる。
【００１７】
また、本発明において、前記被覆材が金属化合物であることが好ましい。このような
金属化合物であっても、摩擦係数が０．３０未満であれば、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えることができる。このような金属化合物としては、酸化鉛、塩化カドミニウム等が挙げられる。
【００１８】
また、本発明において、前記被覆材が金属材であることが好ましい。このような金属材であっても、摩擦係数が０．３０未満であれば、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えることができる。このような金属材としては、鉛、銀等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、グラビア塗布用ドクターブレードが、基材と、この基材の先端部分を覆う被覆材とより構成されているので、ドクターブレードの真直度が出しやすく、塗布膜の厚さ分布を均一にできる。
【００２０】
また、この被覆材の摩擦係数が０．３０未満であるので、潤滑性がよく、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って、本発明に係るグラビア塗布用ドクターブレード及びグラビア塗布装置の好ましい実施の形態（第１の実施形態）について詳説する。図１は、本発明に係るグラビア塗布用ドクターブレードが適用される塗布ラインを説明する説明図である。
【００２２】
塗布ラインは、図１に示されるように、送り出し機６６から帯状可撓性の支持体であるウエブ１６が送り出されるようになっている。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされて除塵機７４に送りこまれようになっている。この除塵機７４は、ウエブ１６の表面に付着した塵を取り除くことができるようになっている。
【００２３】
除塵機７４の下流にはグラビア塗布装置１０が設けられており、塗布液がウエブ１６に塗布できるようになっている。この下流には、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８が順次設けられており、ウエブ１６上の塗布膜の乾燥処理ができるようになっている。そして、この下流に設けられた巻取り機８２により、塗布膜が形成されたウエブ１６が巻き取られるようになっている。
【００２４】
グラビア塗布装置１０は、ガイド部材である上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８でガイドされて走行するウエブ１６に対して、回転駆動されるグラビアローラ１２で塗布液を塗布する装置である。上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、ウエブ１６がグラビアローラ１２に所定の圧力で押し付けられながら走行するように配置されている。
【００２５】
上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８としては、中空の鉄製パイプの表面にクロムメッキを施したもの、中空のアルミニウム製パイプの表面に硬質メッキを施したもの、中空のアルミニウム製パイプのみからなるもの、等が採用できる。
【００２６】
上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、グラビアローラ１２と平行な状態で支持されている。そして、上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、両端部分を軸受部材（ボール軸受等）により回動自在に支持され、駆動機構を付されない構成のものが好ましい。
【００２７】
グラビアローラ１２、上流ガイドローラ１７及び下流ガイドローラ１８は、ウエブ１６の幅と略同一の長さを有する。
【００２８】
グラビアローラ１２は、図１の矢印に示されるように回転駆動される。この回転方向は、ウエブ１６の走行方向に対して逆転方向となる。なお、後述するように、図１とは逆の順転の駆動による塗布も、塗布条件によっては採用できる。
【００２９】
グラビアローラ１２の駆動方法は、インバータモータによるダイレクト駆動（軸直結）であるが、各種モータと減速機（ギアヘッド）との組み合わせ、各種モータよりタイミングベルト等の巻き掛け伝達手段による方法であってもよい。
【００３０】
グラビアローラ１２表面のセル（ｃｅｌｌ）形状は、公知のピラミッド型、格子型及び斜線型等のいずれであってもよい。すなわち、塗布速度、塗布液の粘度、塗布膜厚等により適宜のセルを選択すればよい。
【００３１】
グラビアローラ１２の下方には、液受けパン１４が設けられており、この液受けパン１４には塗布液が満たされている。そして、グラビアローラ１２の約下半分は塗布液に浸漬されている。この構成により、グラビアローラ１２表面のセルに塗布液が供給されることとなる。
【００３２】
塗布前に塗布液の余剰分を掻き落とすべく、グラビアローラ１２の約１０時に位置にその先端が接するようにドクターブレード１５が設置されている。このドクターブレード１５は、基端部の回動中心１５Ａを中心として、図１の矢印方向に、図示しない付勢手段により付勢されている。
【００３３】
図２は、このドクターブレード１５の部分拡大図である。図２において、ドクターブレード１５は、基材１５Ｂと、この基材１５Ｂの先端部分を覆う被覆材１５Ｃとより構成されている。この被覆材１５Ｃの摩擦係数は、０．３０未満であることが求められる。摩擦係数が、０．３０以上であった場合には、びびり振動やスティックスリップを生じ易くなるからである。
【００３４】
基材１５Ｂの材質としては、各種金属材料（ステンレス鋼、アルミニューム等）や、セラミックス材料のように、加工精度が出しやすく、形状安定性のよい部材が採用できる。これらの材料の加工方法としては、切削加工、研削加工、超音波加工等の公知の各種加工方法が採用できる。
【００３５】
被覆材１５Ｃの材質としては、既述したように、層状固体潤滑材（二硫化モリブデン、グラファイト等）、高分子材料（ＰＴＦＥで代表されるフッ素樹脂、ポリイミド等）、金属化合物（酸化鉛、塩化カドミニウム等）、及び、金属材（鉛、銀等）が採用できる。
【００３６】
これら被覆材１５Ｃの基材１５Ｂ上への被覆方法としては、層状固体潤滑材の場合は、蒸着法等が採用でき、高分子材料の場合は、メッキ法等が採用でき、金属化合物の場合は、化成処理法等が採用でき、金属材の場合は、メッキ法等が採用できる。
【００３７】
このようなドクターブレード１５によれば、被覆材１５Ｃ先端の真直度が出しやすく、塗布膜の厚さ分布を均一にできる。また、既述したように、潤滑性がよく、びびり振動やスティックスリップの発生を抑えることができる。
【００３８】
次に、図１に示される塗布ラインを使用したウエブ１６上への塗布膜の形成について説明する。先ず、送り出し機６６から、厚さがたとえば４０〜３００μｍのウエブ１６が送り出される。ウエブ１６はガイドローラ６８によってガイドされて除塵機７４に送りこまれ、これにより、ウエブ１６の表面に付着した塵が取り除かれる。そして、グラビア塗布装置１０により塗布液がウエブ１６に塗布される。
【００３９】
グラビア塗布装置１０において、グラビアローラ１２の約１０時に位置にその先端が接するように設置されているドクターブレード１５により、塗布前に塗布液の余剰分が掻き落とされ、グラビアローラ１２により所定膜厚の塗布液がウエブ１６に塗布される。
【００４０】
この際、ドクターブレード１５先端部分の、被覆材１５Ｃの摩擦係数が０．３０未満であるので、びびり振動やスティックスリップが抑制され、良好な品質の塗布膜が形成される。
【００４１】
また、ドクターブレード１５の真直度が、従来のものより優れているので、塗布膜の厚さ分布を均一にできる。
【００４２】
塗布が終了した後には、乾燥ゾーン７６、加熱ゾーン７８を経て、塗布層が形成される。そして、この塗布層が形成されたウエブ１６は巻取り機８２により巻き取られる。
【００４３】
以上、本発明に係るグラビア塗布用ドクターブレード及びグラビア塗布装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００４４】
たとえば、本実施形態では、グラビア塗布装置１０として、キス方式のグラビア塗布装置が採用され、グラビアローラ１２の回転方向がウエブ１６の走行方向に対して逆転方向となっているが、これ以外の構成も採用でき、本発明の好適な効果も得られる。
【００４５】
図３は、他の態様のグラビア塗布装置の構成図である。このダイレクトグラビア塗布装置１００は、回転駆動されるグラビアローラ１２とバックアップローラ１３とでウエブ１６を挟んで所期の膜厚に塗布液を塗布する装置である。グラビアローラ１２は、図３の矢印に示されるように反時計回りに回転駆動される。この回転方向は、ウエブ１６の走行方向に対して順転方向となる。
【００４６】
図３の構成においても、塗布前に塗布液の余剰分を掻き落とすべく、グラビアローラ１２の約２時に位置にその先端が接するようにドクターブレード１５が設置されている。このドクターブレード１５は、基端部の回動中心１５Ａを中心として、図３の矢印方向に、図示しない付勢手段により付勢されている。
【００４７】
上述したダイレクトグラビア塗布装置１００は、特に薄層塗布に有効であるので、たとえば、ウエット塗布量が５ｍｌ／ｍ2 以下（塗布時の膜厚が５μｍ以下）の超薄層塗布を行う光学フィルムの製造ラインに好適に適用できる。
【実施例】
【００４８】
図１に示される塗布ラインを使用して、各種の条件でウエブ１６に塗布液を塗布し、塗布層を形成した。
【００４９】
ウエブ１６として、幅が１０００ｍｍで厚さが１００μｍのＰＥＴを使用した。ウエブ１６の搬送速度は、１０ｍ／分とした。
【００５０】
グラビアローラ１２の外径は、１００ｍｍで、グラビアローラパターンは、斜線パターンであり、グラビアローラ１２のメッシュサイズは、＃２００である。グラビアローラ１２の回転数は、１２．７ｒｐｍとした。
【００５１】
塗布液として、２種類のもの（Ａ液、Ｂ液）を準備した。このうち、Ａ液は、主溶媒がメチルエチルケトンで、粘度が０．７ｍＰａ（０．７ｃＰ）で、表面張力が２３ｍＮ／ｍであった。Ｂ液は、主溶媒がメチルエチルケトンとアノンとの比率が４：６のもので、粘度が１．５ｍＰａ（１．５ｃＰ）で、表面張力が３０ｍＮ／ｍであった。
【００５２】
ドクターブレード１５として、８種類のものを準備して、それぞれをグラビア塗布装置１０に取り付けて比較した。また、ドクターブレード１５の先端部の真直度を真直度計（ストレートエッジとレーザー式変位計とを組み合わせた測定装置）により測定した。この真直度は、図４に示されように、ブレードの長さ１ｍあたりの、ブレード先端プロファイルの最大振幅を意味する。
【００５３】
この各種ドクターブレード１５の構成と真直度を図５の表に列挙する。
【００５４】
また、この図５の表に、このドクターブレード１５を使用した際の塗布結果を纏めた。この塗布結果は、塗布開始から、ブレードびびり振動発生までの時間（以下、「びびりまでの時間」と略す）と、塗布開始から８時間後の製品評価であり、製品評価は具体的にはスジ状ムラと、段状ムラである。
【００５５】
この製品評価におけるムラは、以下の４段階評価とした。◎は、ムラが全く認められないものであり、○は、若干のムラが認められるものの、品質上問題のないものであり、△は、一部にムラが認められるものであり、×は、全面にムラが認められるものである。
【００５６】
以下、実施例と比較例について、説明する。
【００５７】
実施例１は、母材（基材１５Ｂ）をＳＫ材（炭素工具鋼ＪＩＳＧ４４０１）とし、コーティング素材（被覆材１５Ｃ）を二硫化モリブデンで厚さ１５μｍに形成したものである。このブレード真直度は、４５μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、びびりまでの時間は８時間であり、スジ状ムラは○であり、段状ムラは○であった。
【００５８】
実施例２は、母材をＳＫ材とし、コーティング素材を二硫化モリブデンで厚さ５０μｍに形成したものである。このブレード真直度は、４０μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、びびりまでの時間は３０時間であり、スジ状ムラは◎であり、段状ムラは◎であった。
【００５９】
実施例３は、母材をＳＫ材とし、コーティング素材をＰＴＦＥで厚さ１５μｍに形成したものである。このブレード真直度は、４５μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、びびりまでの時間は８時間であり、スジ状ムラは○であり、段状ムラは○であった。
【００６０】
実施例４は、母材をＳＫ材とし、コーティング素材をポリイミドで厚さ３０μｍに形成したものである。このブレード真直度は、４５μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、びびりまでの時間は１７時間であり、スジ状ムラは◎であり、段状ムラは◎であった。
【００６１】
このように、実施例１〜４においては、ブレード真直度が４０〜４５μｍであり、スジ状ムラは◎又は○であった。また、びびりまでの時間に差はあるものの、８時間以上であり、段状ムラも◎又は○であった。
【００６２】
比較例１は、ドクターブレードを母材であるＳＫ材のみとしたものである。このブレード真直度は、４５μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、塗布開始直後よりびびり振動が発生した。スジ状ムラは○であり、段状ムラは×であった。
【００６３】
比較例２は、ドクターブレードを母材であるＳＫ材のみとしたものである。このブレード真直度は、４０μｍであった。このブレードで、塗布液をＢ液とした場合、びびり振動の発生はなかった。スジ状ムラは○であり、段状ムラは○であった。
【００６４】
比較例３は、ドクターブレードを母材であるポリアセタールのみとしたものである。このブレード真直度は、８５μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、びびり振動の発生はなかった。スジ状ムラは△であり、段状ムラは○であった。
【００６５】
比較例４は、母材をＳＫ材とし、コーティング素材をＰＴＦＥで厚さ１０μｍに形成したものである。このブレード真直度は、４０μｍであった。このブレードで、塗布液をＡ液とした場合、びびりまでの時間は５時間であり、スジ状ムラは△であり、段状ムラは×であった。
【００６６】
このように、比較例１及び４においては、ブレード真直度が４０〜４５μｍであり、スジ状ムラは△又は○であった。また、びびりまでの時間に差はあるものの、５時間以下であり、段状ムラは×であった。
【００６７】
比較例３においては、びびり振動の発生はなく、段状ムラは○であった。しかし、ブレード真直度が８５μｍであり、スジ状ムラは△であった。
【００６８】
比較例２においては、びびり振動の発生はなく、段状ムラは○であった。また、ブレード真直度が４０μｍであり、スジ状ムラは○であった。この理由は、塗布液Ｂの粘度と表面張力が塗布液Ａより高く、塗布が容易だったからであると推定される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係るグラビア塗布用ドクターブレードが適用される塗布ラインを説明する説明図
【図２】図１のドクターブレードの部分拡大図
【図３】他の態様のグラビア塗布装置の構成図
【図４】ドクターブレードの先端部の真直度を説明する図
【図５】実施例の結果を示す表
【符号の説明】
【００７０】
１０…グラビア塗布装置、１２…グラビアローラ、１４…液受けパン、１５…ドクターブレード、１５Ｂ…基材、１５Ｃ…被覆材、１６…ウエブ、１７…上流ガイドローラ、１８…下流ガイドローラ、６６…送り出し機、６８…ガイドローラ、７４…除塵機、７６…乾燥ゾーン、７８…加熱ゾーン、８２…巻取り機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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