(57)【要約】【課題】表面に形成された皮膜にクラックや剥離が生じることを防止した塗工装置用ロッドを提供することを課題とする。【解決手段】ロッド１０は、連続して走行する被塗工基材（例えばウエブ）に塗布液を塗布する際に用いられるロッドであり、円柱状の母材の表面に耐磨耗性の皮膜１４が形成されている。皮膜１４のビッカース硬さが１０００Ｈｖ〜２０００Ｈｖの範囲内で、皮膜の膜厚が０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内である。また、母材１２の表面に溝１８と山２０とが交互に形成されており、山角部２０Ｅの曲率半径Ｒは１０μｍ以上にされている。これにより、皮膜１４にチッピングが生じ難い。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して走行する被塗工基材に塗布液を塗布する際に用いられ、円柱状の母材の表面に耐磨耗性の皮膜が形成されている塗工装置用ロッドであって、
前記皮膜のビッカース硬さが１０００Ｈｖ〜２０００Ｈｖの範囲内で、前記皮膜の膜厚が０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることを特徴とする塗工装置用ロッド。
【請求項２】
前記母材の表面に溝を形成することにより凹凸を形成すると共に、前記凹凸の山角部の曲率半径を１０μｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の塗工装置用ロッド。
【請求項３】
前記母材と前記皮膜との間に、熱膨張係数が両者の中間である中間層を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の塗工装置用ロッド。
【請求項４】
前記中間層としてイオン窒化層、硬質クロム層、又は、無電解ニッケル層を有することを特徴とする請求項３に記載の塗工装置用ロッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐磨耗性の皮膜が表面に形成されている塗工装置用ロッドに関し、更に詳細には、連続して走行するウエブ等の被塗工基材に塗布液を塗布するのに最適な塗工装置用ロッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光材料、写真製版材料、磁気記録材料、記録紙材料、感光性平板印刷版などを製造する際、薄い金属板、紙、フィルム等からなるシート状或いはウエブ状の被塗布体（被塗工基材）を長手方向に連続走行させつつ塗布液（感光液）を塗布することが広く行われている。
【０００３】
この塗布を行う際、被塗工基材の塗布面に塗工装置用ロッド（バー）を当接させ、ロッド表面に塗布液を供給しつつ塗工装置用ロッドを回転させて塗布していることが多い。なお、この塗布方法はバー塗布法と呼ばれている。
【０００４】
この塗工装置用ロッドは、断面真円の丸棒、丸棒の表面に周方向に沿った溝が形成されたもの、又は、丸棒にワイヤを巻付けたもの、で構成される。この塗工装置用ロッドの表面は、一般に、表面改質処理が行われており、耐磨耗性の皮膜が形成されていることが多い。皮膜の形成は、メッキ、物理蒸着、化学蒸着等、様々な手法で行われ得る。
【０００５】
しかし、皮膜を形成する際に、皮膜に微小なクラック（チッピング）が生じるという問題があった。この問題は、塗工装置用ロッドの生産性を向上させる上で大きな障害になっている。
【０００６】
塗工装置用ロッドの表面に皮膜を形成する例としては、例えば、特許文献１〜４に開示されている。
【０００７】
しかし、特許文献１では、皮膜の最大粗さを０．８μｍ以下にすると共に皮膜の膜厚を１．５μｍ〜３０μｍの範囲内にして、皮膜として硬質クロムメッキ膜やアモルファスクロムメッキ膜を形成することが開示されているものの、皮膜の硬さについては開示されておらず、皮膜の磨耗速度を更に低減させることが望まれる。
【０００８】
また、特許文献２は、皮膜として形成したセラミック膜又はダイヤモンド膜の膜厚と、塗工装置用ロッドの表面凸部の平坦面の幅と、の比について開示した文献であり、この平坦面の幅に影響されずに皮膜の膜厚を決定可能にすることが望まれる。
【０００９】
また、特許文献３は、皮膜を複数層にわたって形成することが開示された文献であり、皮膜の性能評価を一層の評価だけで行うようにすることが望まれる。
【００１０】
また、特許文献４では、母材に溝を形成し、溝によって形成された凸部の曲率半径について規定しており、更に、母材の表面にセラミック膜又はダイヤモンド膜を皮膜として形成することが開示されている。しかし、皮膜の硬さについては考慮されておらず、皮膜の磨耗速度を更に低減させることが望まれる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−９０１公報
【特許文献２】
特開２０００−３４３０１２公報
【特許文献３】
特開２０００−３５４８０８公報
【特許文献４】
特開２０００−３３４３４９公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して、表面に形成された皮膜にクラックや剥離が生じることを防止した塗工装置用ロッドを提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、連続して走行する被塗工基材に塗布液を塗布する際に用いられ、円柱状の母材の表面に耐磨耗性の皮膜が形成されている塗工装置用ロッドであって、前記皮膜のビッカース硬さが１０００Ｈｖ〜２０００Ｈｖの範囲内で、前記皮膜の膜厚が０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
連続して走行する被塗工基材は、主としてウエブ状やシート状のものであり、また、塗布液は感光液などの各種の液状物質である。
【００１５】
皮膜のビッカース硬さを２０００Ｈｖよりも硬くすると、皮膜表面に生じる残留応力が大きくなり、皮膜を厚肉化した場合と同様、皮膜にいわゆる脆性が発現し易くなり、クラックや剥離等のチッピングが生じ易い。また、１０００Ｈｖよりも小さいと、皮膜の充分な耐磨耗性が得られない。
【００１６】
また、膜厚が０．２μｍ未満であると、磨耗を防止するための皮膜として厚さが充分でなく、しかも、ロッド表面の粗さによって皮膜表面が粗くなり、皮膜の滑らかさを確保し難い。また、膜厚が３．０μｍ以上であると、皮膜が欠け易いので、皮膜の成膜後でロッド温度が変化したり、塗工装置用ロッドの使用中にロッド表面にせん断応力や垂直応力が加えられたりすると、皮膜にクラックや剥離が生じ易い。
【００１７】
皮膜としては、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、ＴｉＮ膜（窒化チタン膜）、ＴｉＣＮ膜、ＣｒＮ膜、ＴｉＣ膜、Ａｌ２Ｏ３膜、Ｃｒ２Ｏ３膜、ＳｉＯ３膜、Ｔｉ２Ｏ３膜、ＡｌＮ膜、ＺｒＮ膜、ＳｉＣ膜などが好ましい。また、一般的なＮｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏなどからなる膜をメッキで形成して皮膜としてもよい。なお、本発明では、皮膜の材質は、特にこれらに限定はしない。
【００１８】
請求項１に記載の発明により、皮膜にチッピングが生じ難い塗工装置用ロッドにし易い。
【００１９】
また、好ましくは、皮膜のビッカース硬さが１８００Ｈｖ以下で、膜厚が２μｍ以下である。これにより、皮膜のねばさ（じん性）が得られ易い。
【００２０】
ところで、塗布液量の調整を目的として、ロッド表面に溝を形成することにより凹凸状にすることが多い。このような溝を形成すると、隣り合う溝と溝との間に山が形成され、この山の角部（以下、山角部という）では、母材と皮膜との熱膨張係数の違いにより皮膜に応力集中が生じ易い。
【００２１】
そこで、請求項２に記載の発明では、前記母材の表面に溝を形成することにより凹凸を形成すると共に、前記凹凸の山角部の曲率半径を１０μｍ以上としたことを特徴とする。
【００２２】
このように山角部をＲ状（Ｒ型）にすることにより、山角部で生じる応力集中を緩和することができるので、塗工装置用ロッドの製造時や使用時において山角部に微小なクラックが発生したり、塗工装置用ロッドの使用時においてロッド表面に大きなせん断応力や垂直応力が加えられた際に皮膜にクラックや剥離が生じたりすることを容易に防止することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明では、前記母材と前記皮膜との間に、熱膨張係数が両者の中間である中間層を設けたことを特徴とする。
【００２４】
これにより、皮膜の剥離を抑制し易く、また、皮膜から母材までの膜厚を稼ぐことができ（すなわち皮膜の磨耗量を稼ぐことができ）、歩留まり向上かつ高寿命化された塗工装置用ロッドを得ることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明では、前記中間層としてイオン窒化層、硬質クロム層、又は、無電解ニッケル層を有することを特徴とする。
【００２６】
イオン窒化層を形成する際、母材の表面改質処理により形成してもよい。
【００２７】
請求項４に記載の発明により、請求項３に記載の発明によって得られる効果をより一層引き出すことができる。
【００２８】
なお、中間層として、一般的なＮｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏなどからなる膜をメッキで形成してもよく、これにより、メッキで容易に中間層を形成することがでできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、簡略のため、本発明の実施の形態では、塗工装置用ロッドを単にロッドという。
【００３０】
［第１形態］
まず、第１形態に係るロッドを説明する。図１に示すように、第１形態に係るロッド１０は、走行するウエブＷへの塗布と塗布液量の調整との両方を兼ねて行うロッドである。
【００３１】
図２に示すように、このロッド１０は、母材１２の上に耐磨耗性の皮膜１４が成膜されたロッドである。母材１２はステンレス鋼製であることが多い。皮膜１４のビッカース硬さは２０００Ｈｖであり、膜厚は２μｍである。
【００３２】
また、母材１２の表面には、周方向（すなわち軸方向に対して直交方向であり、ウエブＷの走行方向に沿った方向）に多数の溝１８と山２０とが交互に形成され、この結果、ロッド表面が凹凸にされている。山２０を構成する山角部２０ＥはＲ状に丸みを帯びている。山角部２０Ｅの曲率半径Ｒは１０μｍにされている。
【００３３】
このように、本実施形態に係るロッド１０では、山角部２０ＥがＲ状にされて丸みを帯びているので、山角部２０Ｅ上に成膜された皮膜１４に応力集中が生じることが防止される。また、皮膜１４のビッカース硬さが２０００Ｈｖであり膜厚が２μｍであるので、皮膜のビッカース硬さをど上げても皮膜にチッピングが生じ難い。
【００３４】
従って、ロッド１０の製造時に皮膜１４に生じるクラックや剥離が低減し、ロッド１０を製造する上での歩留まりを向上させることができる。また、走行するウエブＷによって山２０の上面からせん断応力や垂直応力が加えられても、皮膜１４にクラックや剥離が生じ難いので、ウエブＷに生じるスリキズの頻度が大幅に低減し、ウエブＷの生産性が向上する。更に、ロッド寿命が長くなり、使用するロッドの本数が低減するので、大幅なコストダウンを実現できると共に、ロッドの交換頻度が低減して生産ラインの稼動率が向上する。
【００３５】
なお、皮膜１４を形成する際、イオンプレーティング装置により成膜すると比較的低温で形成できる。これにより、成膜時と常温時とでのロッドの温度差が小さくなり、熱膨張係数の違いによって皮膜１４に残留する熱応力が小さくなり、皮膜１４にクラックや剥離が生じ難い。
【００３６】
［実験例１］
上記の母材１２として直径１０ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、山２０の断面形状（すなわち溝１８の断面形状）が台形状のままである母材（台形型）と、これに山角部２０ＥをＲ状にする加工を施した母材（Ｒ型）と、を製造した。溝１８を形成する際には転造により形成した。
【００３７】
そして、各母材にＤＬＣ膜を皮膜１４として成膜したロッドを８本製造した。その際、ビッカース硬さや膜厚をパラメータとして変化させた（表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．８を参照）。
【００３８】
これらのロッドを用い、図１に示したように、走行するウエブＷへの塗布と塗布液量の調整との両方を兼ねて行うロッドとして、走行速度６０ｍ／分で走行するウエブＷに塗布液を塗布する実験を行った。ロッド１０の回転方向Ｑは、ウエブＷと接触するロッド表面がウエブ走行方向Ｐと同方向に移動するような回転方向である（図１参照）。実験結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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表１から判るように、母材の溝１８の断面形状が台形状のままである場合（すなわち台形型の場合）、ビッカース硬さや膜厚を変化させた４本の何れのロッドであっても、皮膜１４にチッピングが生じ（図４参照）、ウエブＷの塗布面状が悪い状態（スリキズが生じた状態）であった。
【００４０】
一方、山角部２０ＥをＲ状にした場合（すなわちＲ型の場合）、ビッカース硬さや膜厚を変化させた４本のロッドのうち２本では皮膜１４にチッピングが発生しておらず（図３参照）、ウエブＷの塗布面状は良好な状態（スリキズが発生していない状態）であった。山角部２０ＥをＲ状にした場合の実験結果を図５に示す。図５から判るように、膜厚が４μｍ以上になるとチッピングが生じていた。
【００４１】
［第２形態］
次に、第２形態に係るロッドを説明する。第２形態では、第１形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図６に示すように、第２形態に係るロッド２８では、母材１２と皮膜１４との間に中間層３２を形成している。中間層３２の材質は、熱膨張係数が、母材１２、中間層３２、皮膜１４のの順に順次大きくなる、又は、順次小さくなるように、選定されている。
【００４３】
これにより、皮膜１４のチッピングを抑制することができ、また、磨耗量を稼ぐことができるので、ロッド２８の歩留まり向上かつ高寿命化を実現することができる。
【００４４】
［実験例２］
上記の母材１２として直径１４ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、溝１８の断面形状が台形状で更に山角部２０ＥをＲ状にした母材（Ｒ型）を６本製造した。山角部２０Ｅの曲率半径Ｒの値は実験例１と同じである。
【００４５】
そして、４本の母材に、中間層３２として硬質Ｃｒ膜（熱膨張係数１２．５×１０−６／℃）或いはイオン窒化膜（熱膨張係数１２×１０−６／℃）を形成し、更に、ＤＬＣ膜（熱膨張係数０．８〜７．８×１０−６／℃）を皮膜１４として成膜してロッドを製造した。その際、ビッカース硬さや膜厚をパラメータとして変化させた（表２のＮｏ．１〜Ｎｏ．４を参照）。
【００４６】
これらのロッドを用い、図１に示したように、走行するウエブＷへの塗布と塗布液量の調整との両方を兼ねて行うロッドとして、走行速度８０ｍ／分で走行するウエブＷに塗布液を塗布する実験を行った。ロッド２８の回転方向Ｑは、ウエブＷと接触するロッド表面がウエブ走行方向Ｐと同方向に移動するような回転方向である（図１参照）。実験結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
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表２から判るように、中間層３２を形成しなかったロッド（表２のＮｏ．５及びＮｏ．６参照）ではロッド表面にチッピングが生じ、ウエブＷの塗布面状が悪い状態（スリキズが生じた状態）であったが、中間層３２を形成したロッドでは、ロッド表面にチッピングは発生せず、ウエブＷの塗布面状が良好な状態（スリキズが発生していない状態）であった。
【００４８】
以上、実施形態及び実験例を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、母材の外周面にワイヤを巻回し、ガスの発生等をコントロールしながらワイヤ外周面にウェットメッキやドライメッキ等により皮膜を形成してもよい。その際、ワイヤの径に合わせて母材に溝を形成してもよい。また、母材に溝を形成せずに皮膜を形成しても有効である。更に、ウエブＷに塗布された塗布液の過剰分を掻き落とすタイプ（図７参照）のロッド３０としても適用可能である。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、以下の効果を奏することができる。
【００５０】
請求項１に記載の発明によれば、皮膜にチッピングが生じ難い塗工装置用ロッドにし易い。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、山角部で生じる応力集中を緩和することができるので、皮膜にクラックや剥離が生じたりすることを容易に防止することができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明によれば、皮膜にチッピングが生じ難く、高寿命化された塗工装置用ロッドを得ることができる。
【００５３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明によって得られる効果をより一層引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態に係る塗工装置用ロッドを用いてウエブに塗布液を塗布することを示す側面断面図である。
【図２】第１形態に係る塗工装置用ロッドの構成を示す部分拡大側面断面図である。
【図３】図３（Ａ）から（Ｃ）は、何れも、実験例１（第１形態の実験例）で、塗工装置用ロッドを用いて塗布実験を行った後のロッド表面状態を示す拡大図である（ロッド表面にチッピングが生じていない良い状態）。
【図４】図４（Ａ）から（Ｃ）は、何れも、実験例１（第１形態の実験例）で、塗工装置用ロッドを用いて塗布実験を行った後のロッド表面状態を示す拡大図である（ロッド表面にチッピングが生じた悪い状態）。
【図５】実験例１（第１形態の実験例）で、Ｒ型のロッドを用いて塗布実験を行った実験結果を示すグラフ図である。
【図６】第２形態に係る塗工装置用ロッドの構成を示す部分拡大側面断面図である。
【図７】塗工装置用ロッドが、ウエブに塗布された塗布液の過剰分を掻き落とすタイプのロッドとして適用された例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１０  ロッド（塗工装置用ロッド）
１２  母材
１４  皮膜
１８  溝
２０Ｅ  山角部
２８  ロッド
３０  ロッド
３２  中間層
【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】
2004216327.tif 000009
【図６】
2004216327.tif 000010
【図７】
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