コーティングロールの軸受構造、及び塗布装置
【課題】コーティングロールが撓んだり、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わったりしても、コーティングロールの回転軸心が変動することがなく、高い回転精度を実現する。
【解決手段】
ロール１４の回転軸２２を回転自在に支持する油圧式静圧軸受２６と、油圧式静圧軸受２６を支持すると共に、ロール１４の重力方向の撓みにのみ追従するように油圧式静圧軸受２６の傾動を許容するすべり軸受２７と、を備えた。
【解決手段】
ロール１４の回転軸２２を回転自在に支持する油圧式静圧軸受２６と、油圧式静圧軸受２６を支持すると共に、ロール１４の重力方向の撓みにのみ追従するように油圧式静圧軸受２６の傾動を許容するすべり軸受２７と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングロールの軸受構造、及び塗布装置に係り、特に、幅広な塗布面を均一に形成する塗布装置におけるコーティングロールの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コーティングロール装置としては、種々の方式のものが提案されている（例えば、特許文献１）。これらのコーティングロール装置は、いずれも比較的幅の小さいフィルムをガイドしながら、塗布液を塗布するものである。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイ等に使用される機能性フィルム（例えば、光学補償フィルム、反射防止フィルム等）の大面積化に伴い、フィルム幅も大きくなり、幅広なコーティングロール装置が必要とされている。
【０００４】
しかしながら、幅広なコーティングロール装置では、コーティングロール（以下、単に「ロール」ともいう）の自重による軸撓みが増加し、軸受部へのモーメントが増大することにより回転時にロールの軸ぶれが生じる。また、ロールの長尺化に伴なうロール重量の増加により軸受部への負荷が増大する。この結果、ロールの回転精度が著しく低下し、フィルムに塗布する塗布膜厚さが不均一になるという問題があった。
【０００５】
これに対して、例えば、特許文献２では、ロールを回転させる機構として、自動調心機構付軸受（ころ軸受）を用いている。そして、自動調心機構付軸受の回転精度の低さを補うために、ロール内部に気体軸受用外輪を固定し、該気体軸受用外輪の内側に気体軸受用支持軸を設けている。これにより、ロール回転に伴うトルクむらを抑制している。
【０００６】
また、特許文献３では、ロールをアンギュラベアリング内輪に固定し、更に内周面にアンギュラベアリング外輪が固定され且つ外周面が球面体をなすハウジングと嵌合させた軸受け構造が提案されている。これによれば、ロールの回動を重力方向、水平方向を問わず自在にしている。また、アンギュラベアリングの軸方向への遊びもなくなるため、高い回転精度を実現できるとされている。
【特許文献１】特開２００２−３３６７５６号公報
【特許文献２】特開平６−２２１３２５号公報
【特許文献３】特開２００６−３４９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２、３の方法では、いずれも転がり軸受を用いるため軸受構造上振動の発生源になり易く、また外部振動も伝達し易くなる。このため、軸受の動特性が低く、振動等の外乱がフィルムに伝わり易いという問題があった。
【０００８】
さらに、球面型ハウジングを用いた上記特許文献３では以下のような問題もあった。
【０００９】
（１）ロールと塗布ヘッドとのクリアランスが変動する。具体的には、図６は、従来の軸受部材２にロール５をセットしたときの上面図であるが、同図に示すように、軸受部材２は、フィルム３の搬送方向にも調心する。すなわち、球面型ハウジングを構成する内輪４の外周面がフィルム３の搬送方向に球面状となっているため、矢印に示すように、フィルム搬送方向（Ｙ方向）にも傾動する。このため、ロール５に水平方向の外力（例えば、フィルム搬送方向のテンション等）が加わると、ロール５と塗布ヘッド６とのクリアランスが大きく変動し、均一な膜厚の塗布面を形成するのが困難となる。
【００１０】
（２）球面型ハウジングでロールを調心すると、構造上点接触が増えるため、軸受部の動特性が低下し、振動が生じる。この振動がロールに伝わると、フィルムへの塗布性能に低下させるおそれがある。
【００１１】
（３）球面型ハウジングの球面は、加工精度が低く、コスト高となる。
【００１２】
さらに、機能性フィルムの生産において高精度な薄層塗布を行うためには、ロールとして１μｍ以下の高い回転精度が求められている。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コーティングロールが撓んだり、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わったりしても、コーティングロールの回転軸心が変動することがなく、高い回転精度を実現できるコーティングロールの軸受構造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】
【００１４】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する第１軸受部と、前記第１軸受部を支持すると共に、前記コーティングロールの重力方向の撓みにのみ追従するように前記第１軸受部の傾動を許容する第２軸受部と、を備えたことを特徴とするコーティングロールの軸受構造を提供する。
【００１５】
請求項１によれば、コーティングロールの重力方向の撓みにのみ追従するように第１軸受部の傾動を許容する第２軸受部を設ける。これにより、コーティングロールが撓んでも、回転時にロールが軸ぶれしたり、軸受の負荷を増大させたりすることなく、撓んだままの状態で一定の回転軸心を形成して回転する。また、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わっても、コーティングロールの回転軸心が変動することがない。これにより、高い回転精度を実現できる。
【００１６】
第１軸受部としては、特に限定されないが、例えば、油圧式静圧軸受等が好ましく使用できる。また、外部から侵入する振動等の外乱が少ない場合は、高精度な玉軸受方式やころ軸受方式等を採用できる。また、コーティングロールの重量が小さいなど、軸受にかかる負荷やモーメントの影響が小さい場合は、空気圧を利用した空気圧軸受方式、磁力を利用した磁気軸受方式等も採用できる。
【００１７】
請求項２は請求項１において、前記第２軸受部は、前記第１軸受部の外周に設けられ、前記第１軸受部を内周面で支持するすべり軸受部内輪と、前記すべり軸受部内輪の外周に設けられ、該内輪の外周面を摺動自在に支持するすべり軸受部外輪と、を備えたすべり軸受であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３は請求項２において、前記すべり軸受部内輪は、上下に対向する一対の外周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って円弧状の凸状曲面をなすとともに該軸方向を中心として左右に対向する一対の外周面が平面をなした部分円柱形状に形成され、前記すべり軸受部外輪は、上下に対向する一対の内周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って前記すべり軸受部内輪の前記一対の外周面と接する円弧状の凹状曲面をなすとともに、該軸方向を中心として左右に対向する一対の内周面が、前記すべり軸受部内輪の前記左右に対向する一対の外周面と接する平面をなした部分円柱形状の空間を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項３によれば、第２軸受部を構成するすべり軸受部内輪とすべり軸受部外輪の、コーティングロールの軸方向を中心として左右に対向する側面を平面にするので、第２軸受部が該左右方向に傾動するのを制限できる。また、すべり軸受部内輪の上下に対向する２つの外周面が円弧状の凸状曲面をなすので、コーティングロールの軸方向への傾動を許容することができる。
【００２０】
これにより、調心に必要な自由度を確保しつつ従来の軸受よりも点接触部を削減できるので、軸受の動特性を向上させた状態で調心することができる。また、従来の球面型のすべり軸受と比べて曲面加工の精度が高いので、すべり軸受部内輪及びすべり軸受部外輪が大径になっても、両者の合わせ加工を精度良く行うことができる。したがって、調心性を高精度化すると共に、低コスト化できる。
【００２１】
請求項４は請求項３において、前記円弧状の凸状曲面の曲率半径Ｒは、前記すべり軸受部内輪の内径ｄの０．８〜２倍であることを特徴とする。
【００２２】
すべり軸受部内輪において、円弧状の凸状曲面の曲率半径が小さすぎると構造上コーティングロールの支持に必要となる剛性が低下し、曲率半径が大き過ぎると十分な調心性を得ることができず、いずれも好ましくない。請求項４によれば、円弧状の凸状曲面の曲率半径は、すべり軸受部内輪の内径ｄ（５０〜２５０ｍｍ程度）の０．８〜２倍（４０〜５００ｍｍ程度）とすることで、上記のような不具合を抑制できる。
【００２３】
請求項５は請求項３又は４において、前記すべり軸受部内輪の外周面のうち、前記左右に対向する平面間の幅Ｂと前記曲率半径Ｒとの比Ｂ/Ｒは１〜５であることを特徴とする。
【００２４】
請求項５によれば、重力方向以外の力がすべり軸受部内輪に作用しても、すべり軸受部内輪の位置はすべり軸受部外輪に対して安定となり、すべり軸受部内輪の動特性を低下させることなく高い調心性を発揮できる。すなわち、Ｂ/Ｒ比が１を下回るとすべり軸受部内輪の動特性が低下し易く、５を超えるとすべり軸受部内輪の重量が増加し円滑に調心し難くなる。このため、Ｂ/Ｒ比は１〜５程度が好ましい。
【００２５】
請求項６は請求項１〜５の何れか１項において、前記一対の第１軸受部は、油圧式静圧軸受であることを特徴とする。
【００２６】
請求項６によれば、コーティングロールを支持する軸受方式として、高い振動減衰性、高い回転精度、高い負荷容量等を示す油圧式静圧軸受方式を採用するので、静特性、動特性のいずれも向上させることができる。また、長尺なコーティングロールを支持する第１軸受部において、懸念される回転軸の外周面と第１軸受部の内周面とのかじり（接触）を防ぐこともできる。
【００２７】
請求項７は請求項６において、前記油圧式静圧軸受の潤滑油の温度を測定する測定手段と、該測定手段の結果に基づいて、前記潤滑油を所定の温度に制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００２８】
幅や重量の大きいコーティングロールを支持するには、高い軸受剛性が必要となる。このため、油圧式静圧軸受における給油圧力は高くなり、潤滑油が発熱し易くなる。この潤滑油の温度は±数℃の範囲の変動においても、軸受の性能に影響を与えるため、潤滑油の温度制御が重要となる。請求項７によれば、このような潤滑油の温度をモニタリングし、潤滑油が所定の温度になるように制御するので、軸受の性能を安定に維持することができる。
【００２９】
請求項８は請求項１〜７の何れか１項において、前記コーティングロールの有効面長は３０００ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３０】
このように幅の大きなコーティングロールは、その自重により軸撓みが増加する。請求項９によれば、コーティングロールの有効面長は３０００ｍｍ以下にするので、コーティングロールの撓み量を一定以下（５０μｍ以下）にすることができる。
【００３１】
本発明の請求項９は前記目的を達成するために、コーティングロールの回転軸の両端側に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有することを特徴とするコーティングロールの軸受構造を提供する。
【００３２】
請求項１０は請求項９において、前記一対の軸受部材のいずれも請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有すると共に、前記一対の軸受部材のうち一方の第１軸受部がスラスト軸受により支持されたことを特徴とする。
【００３３】
コーティングロールをジャーナル式静圧軸受で単純に支持すると、スラスト方向への回転軸の移動が自由になる。このため、コーティングロールのスラスト方向への移動を制限するための軸受機構として、コーティングロールの両端部においてスラスト方向を支持する方法がある。しかし、潤滑油の発熱によるコーティングロールの軸方向への熱膨張が起きた場合、軸方向への遊びがないため、圧縮荷重を受けて変形するおそれがある。請求項１０によれば、スラスト軸受をコーティングロールの一方のみに設けるので、上記のような不具合を抑制できる。
【００３４】
本発明の請求項１１は前記目的を達成するために、塗布ヘッドと、コーティングロールに巻き掛けられて水平方向に走行する帯状のフィルムとの間のクリアランスに塗布液架橋を形成して、前記塗布ヘッドから吐出した塗布液を前記フィルムに塗布するエクストルージョン型の塗布装置において、前記コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が、請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有していることを特徴とする塗布装置を提供する。
【００３５】
請求項１１によれば、このような塗布装置において、フィルム搬送方向にコーティングロールの回転軸心が変動することがない。このため、フィルムが巻き掛けられるコーティングロールと塗布ヘッドとの間に均一なクリアランスを形成でき、塗布液を均一に塗布することができる。なお、コーティングロールとしては、バックアップロールも含まれる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、コーティングロールが撓んだり、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わったりしても、コーティングロールの回転軸心が変動することがなく、高い回転精度を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付図面に従って、本発明に係るコーティングロールの軸受構造及び塗布装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３８】
図１は、本発明に係るコーティングロールの軸受構造を備えた塗布装置の概要を説明する斜視図である。このうち、図１（Ａ）は、塗布装置の主要部を示す図であり、図１（Ｂ）は、軸受部材の構成部材を示す図である。
【００３９】
図１に示すように、塗布装置１０は、連続走行するフィルムに対して塗布液を塗布する装置であり、主として、フィルム１２が巻き掛けられるバックアップロール１４（以下、単に「ロール１４」という）と、このロール１４に対して所定のクリアランスを設けて配置されるエクストルージョン型の塗布ヘッド１６と、より構成される。以下、ロール１４の軸方向をＸ方向、該ロール１４の軸方向を中心として左右方向（軸方向に対して水平に直交する方向、又はフィルム搬送方向）をＹ方向、上下方向（重力方向）をＺ方向とし、いずれもプラス側、マイナス側を含むものとする。
【００４０】
エクストルージョン型の塗布ヘッド１６の内部には、ポケット１８がフィルム１２の幅方向に形成されている。ポケット１８は、スリット２０を介して塗布ヘッド１６の先端（リップ）のスリット開口部２０ａに連通している。スリット開口部２０ａはフィルム１２の幅方向に細長く形成され、その幅寸法はフィルム１２の幅寸法と略等しくなるように形成されている。そして、図示しない塗布液供給源により供給路１７を介してポケット１８に供給された塗布液は、スリット２０を介してスリット開口部２０ａから吐出される。そして、塗布ヘッド１６の先端と連続走行するフィルム１２との間のクリアランスに塗布液架橋（ビード）が形成され、フィルム１２に塗布液が転移される。なお、塗布ヘッド１６は、図示しない支持部材によって支持されている。
【００４１】
ロール１４は、フィルム１２が巻き掛けられる程度に幅が大きく形成されており、その両端部の回転軸２２は、本発明に係る軸受構造を有する軸受部材２４によって回転自在に支持されている。
【００４２】
本発明に使用されるロール１４は、例えば、ロール１４の重量は約４００ｋｇ程度と重く、比較的幅も大きいため自重により重力方向に撓み易い。この撓みが生じると、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランス分布が不均一となる。このため、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランス分布を均一に保つために、撓んだロール１４の形状に塗布ヘッド１６の先端形状を合わせる調整を行う必要がある。この調整の際に現れる誤差量は、ロール１４が持つ撓み量により影響を受ける。具体的には、ロール１４の撓み量の１０％程度がクリアランスの調整誤差として現れる。
【００４３】
塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランスの分布精度としては５μm以下が要求されることから、ロール１４の撓み量を５０μｍ以下にすることが好ましく、ロール１４の有効面長Ｌとしては３０００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４４】
しかし、上記調整を行っても、フィルム１２がロール１４に巻き掛けられて水平方向に搬送されるため、ロール１４に加わるフィルム１２のテンションの変動やロール１４に伝達される搬送方向の外部振動により、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランスが変動する。これにより、塗布層の膜厚やフィルム幅方向の膜厚分布が不均一になる。このため、ロール１４の軸撓みに追従しながら、軸ぶれ（回転軸心の変動）を生じないようにロール１４を安定に支持する（調心する）必要がある。
【００４５】
そこで、本発明では、フィルム搬送方向（Ｙ方向）の調心をなくし、ロール１４の軸方向（Ｘ方向）のみに調心するように軸受部材２４を構成する。以下、本発明の特徴部分である軸受部材２４について説明する。
【００４６】
軸受部材２４において、ロール１４の回転軸２２の外周には、回転軸２２を回転自在に支持する油圧式静圧軸受２６（第１軸受部）が配設され、更にその外周には、油圧式静圧軸受２６を支持すると共にロール１４の調心を行うすべり軸受２７（第２軸受部）が配設されている。
【００４７】
すべり軸受２７は、すべり軸受部内輪２８とすべり軸受部外輪３０とより構成されている。
【００４８】
すべり軸受部内輪２８は、図１（Ｂ）に示すように、すべり軸受部内輪２８のＺ方向（上下方向）に対向する２つの外周面２８ａ、２８ｂは、Ｘ方向に円弧状の凸状曲面をなしており、Ｙ方向（軸方向を中心として左右）に対向する２つの外周面２８ｃ、２８ｄは平面をなす部分円柱形状に形成されている。
【００４９】
すべり軸受部内輪２８の外周には、すべり軸受部内輪２８を支持するすべり軸受部外輪３０が配設されており、すべり軸受部内輪２８を収納するように形成されている。すなわち、外輪３０のＺ方向（上下方向）に対向する２つの内周面３０ａ、３０ｂは、Ｘ方向に円弧状の凹状曲面をなしており、Ｙ方向（軸方向を中心として左右）に対向する２つの内周面３０ｃ、３０ｄは平面をなしている（後述の図４参照）。これにより、すべり軸受部内輪２８がＸ方向のみに傾動し、Ｙ方向には傾動しないようになっている。したがって、回転軸２２を支持する油圧式静圧軸受２６を、Ｘ方向のみに傾動するのを許容し、Ｙ方向には傾動しないようにすることができる。
【００５０】
すべり軸受部内輪２８の外周面２８ａ、２８ｂは、曲率半径Ｒが小さすぎると構造上ロール１４の支持に必要な剛性が低下し、曲率半径Ｒが大き過ぎると調心性が低下する。このため、すべり軸受部内輪２８の外周面２８ａ、２８ｂの曲率半径Ｒは、すべり軸受部内輪２８の内径ｄ（５０〜２５０ｍｍ程度）の０．８〜２倍（４０〜５００ｍｍ程度）とすることが好ましい。
【００５１】
すべり軸受部内輪２８の外周面のうち、Ｙ方向（軸方向を中心として左右）に対向する２つの外周面２８ｃ、２８ｄ間の幅Ｂと曲率半径Ｒとの比（以下、これを「Ｂ/Ｒ比」という）が１を下回ると、すべり軸受部内輪２８の動特性が低下し易く、５を超えるとすべり軸受部内輪２８の重量が増加し、円滑に調心できなくなる。このため、Ｂ/Ｒ比を１〜５とすることが好ましい。
【００５２】
図２は、本発明に係る軸受構造を有する軸受部材２４の内部構成を説明する拡大断面図である。なお、同図は、スラスト軸受が設けられた側の軸受部材２４を示したものである。
【００５３】
すべり軸受部内輪２８の内周面には、図２に示すように、回転軸２２を回転自在に支持する油圧式静圧軸受２６の外周部材３２が固定されており、すべり軸受部内輪２８と一体となって動くようになっている。また、すべり軸受部内輪２８の内周面には、潤滑油を供給するための給油溝３４が周方向に設けられている。
【００５４】
油圧式静圧軸受２６の内壁面と回転軸２２との間には、静圧ポケット３６及び大気圧解放溝３８が周方向及び軸方向に沿って形成され、これらの静圧ポケット３６及び大気圧解放溝３８は、回転軸２２の外周面との間に潤滑油が通過できる程度の微細流路が形成された軸受メタル部材４０を介して連通している。大気圧解放溝３８は、シール部材４２によってシールされている。また、給油溝３４に対向する外周部材３２の表面には給油口４４が形成され、この給油口４４と静圧ポケット３６とは微細な流路状に形成された給油孔４６を介して連通している。静圧ポケット３８、３８は、重力方向の下部に軸方向に沿って形成された排油孔４８と連通しており、排油孔４８は排油口５０と連通している。
【００５５】
これにより、潤滑油は、周方向に形成された給油溝３４から、給油口４４及び給油孔４６を通って、静圧ポケット３６、軸受メタル部材４０（周方向の微細流路）、及び大気圧解放溝３８へ供給される。そして、静圧ポケット３６、大気圧解放溝３８を循環した潤滑油は、排油孔４８へ集められた後、排油口５０を介して外部へ排出される。
【００５６】
潤滑油を貯留・供給する潤滑油供給源５２は、管路５４ａ、５４ｂによって給油溝３４、排油口５０のそれぞれと連通しており、潤滑油の循環路５４が形成されている。潤滑油の循環路５４の途中には、潤滑油の温度を測定する温度計５６と、潤滑油温度制御機構５８が設けられている。温度計５６では、潤滑油の温度を常に監視できる状況となっている。また、潤滑油温度制御機構５８は、空冷、水冷、冷媒方式等の温調機器を用いて、潤滑油の温度を所定温度となるように制御する。これにより、温度計５６における潤滑油の温度測定結果に基づいて、潤滑油温度制御機構５８が潤滑油の温度を所定温度となるように制御する。
【００５７】
油圧式静圧軸受２６の内部において、ロール１４とは反対側の大気圧解放溝３８の隣には、フランジ状にスラスト軸受６０が設けられている。このスラスト軸受６０は、ロール１４に固定された状態でロール１４と共に回転自在となっており、外周部材３２の間とねじ６４によって固定された固定部材６２の間の周方向側面部に、油が潤滑できる程度の微細な流路が形成されている。そして、大気圧解放溝３８から流出した潤滑油が、上記微細な流路を通り、潤滑することによりロール１４の軸方向への移動を制限するようになっている。油圧式静圧軸受２６のロール１４側には、必要に応じてラビングシール６６が設けられる。
【００５８】
なお、上記のスラスト軸受６０は、一対の軸受部材２４のうちいずれか一方のみに設けられることが好ましい。すなわち、潤滑油が発熱した場合、ロール１４の軸方向への熱膨張が起こるが、ロールが長尺化する程その膨張量は大きくなる。ロール１４の両端部においてスラスト方向を支持すると、軸方向への遊びがなくなるため、圧縮荷重を受けて変形するおそれもある。したがって、ロール１４を支持する一対の軸受部材２４のうち、いずれか一方のみにスラスト軸受６０を設けることにより、上記のような不具合を抑制する。
【００５９】
次に、本発明の作用について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ロールが重力方向に撓む様子を説明する説明図であり、図４は、軸受部材２４における動作を説明する説明図である。このうち、図４（Ａ）は、塗布装置１０における動作を正面からみた図であり、軸受部材２４の重力方向での断面図である。また、図４（Ｂ）は、塗布装置１０における動作を上方からみた図であり、軸受部材２４の水平方向での断面図である。
【００６０】
まず、潤滑油供給源５２を作動させ、給油溝３４から油圧式静圧軸受２６内の静圧ポケット３６及び大気圧解放溝３８に潤滑油を供給するとともに、排油孔４８、排油口５０を介して排出し、潤滑油供給源５２に循環させる。このときの油温や油圧は、ロール重量、回転速度、必要となる剛性値等の設計条件に応じて、適切な値に設定する。そして、ロール１４を回転させる。
【００６１】
ロール１４を回転させるうちに、図３に示すように、ロール１４が自重により重力方向に撓み、回転軸心１４Ａ（点線）が水平から振れた状態になる。
【００６２】
このとき、図４（Ａ）に示すように、軸受部材２４では、ロール１４の撓みに追従して、すべり軸受部内輪２８がＸ方向に傾動する（矢印参照）。したがって、コーティングロールが撓んでも、回転時にロールが軸ぶれしたり、軸受の負荷を増大させたりすることなく、撓んだままの状態で一定の回転軸心を形成して回転する。
【００６３】
また、このときの様子を上からみると、図４（Ｂ）に示すように、軸受部材２４において、Ｙ方向にはすべり軸受部内輪２８の外周面２８ｃと外輪３０の内周面３０ｃ、及びすべり軸受部内輪２８の外周面２８ｄとすべり軸受部外輪３０の内周面３０ｄとが相互に平面で接しているため、すべり軸受部内輪２８はＹ方向に傾動することなく、安定に固定される。
【００６４】
すなわち、ロール１４に撓みが生じても、その撓みに追従するようにすべり軸受部内輪２８がＸ方向のみに傾動し、Ｙ方向には傾動することがない。このため、ロール１４の回転軸心１４Ａ（点線）が変動することがなく、ロール１４を高い回転精度で回転自在に支持することができる。さらに、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランス分布を均一にすることができる。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、フィルムの搬送方向へのロールの軸ぶれを抑制し、高い回転精度を実現できる。また、従来の球面型のすべり軸受と比べて、本発明の部分円柱型のすべり軸受は曲面加工の精度が高いので、すべり軸受部内輪及びすべり軸受部外輪が大径になっても両者の合わせ加工を精度良く行うことができる。したがって、調心性を高精度化できるとともに、低コスト化することができる。
【００６６】
なお、本発明に使用されるフィルム１２としては、公知の各種フィルムを使用できる。一般的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等の公知の各種プラスチックフィルム、紙、紙にポリエチレン、ポロプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートした各種積層紙、アルミニウム、銅、スズ等の金属箔等、帯状基材の表面に予備的な加工層を形成させたもの、あるいはこれらを積層した各種複合材が含まれる。
【００６７】
以上、本発明に係るロールの軸受構造の好ましい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。
【００６８】
たとえば、上記各実施形態では、回転軸２２を支持する第１軸受部として、高い振動減衰性、高い回転精度、高い負荷容量等において信頼性のある油圧式静圧軸受２６を採用したが、これに限定されず、各種軸受を使用することができる。また、外部から侵入する振動等の外乱が少ない場合は、高精度な玉軸受方式やころ軸受方式等を採用できる。また、ロールの重量が小さい等、必要とする負荷容量が小さく、モーメントの影響が小さい場合は、空気圧を利用した空気圧軸受方式、磁力を利用した磁気軸受方式等も採用できる。
【００６９】
上記各実施形態では、本発明に係る軸受構造を有する軸受部材２４をロール１４の両端に配置したが、これに限定されることはなく、一方のみに配置してもよい。この場合についても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、エクストルージョン型の塗布ヘッドを用いた塗布装置において、フィルムが巻き掛けられるバックアップロールを支持する軸受構造について説明したが、これに限定されず、例えば、ロールで掻き上げた塗布液をフィルムに転写するバー塗布装置における塗布バーとしても使用できる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、これらの実施例に限定されるものではない。
【００７２】
ロール１４の有効面長を変えたときの、撓み量を測定した。
【００７３】
材質がＳＣＭで、外径１２０ｍｍのロール１４において、ロール１４の幅方向の有効面長を１０００〜４０００ｍｍの範囲で変えた。ロール１４の撓み量は、レーザ変位計により、ロール有効面両端部と中央部の計３点について測定した。この結果を、図５に示す。
【００７４】
図５に示すように、ロール１４の有効面長が３０００ｍｍを超えると、撓み量が比例的に増加するのに対して、ロール１４の有効面長が３０００ｍｍを下回ると、撓み量が５０μｍ以下と比較的小さくなることがわかった。
【００７５】
また、調心性の観点から、すべり軸受部内輪２８の好ましいサイズ及び形状について検討した。
【００７６】
内輪２８の外周面２８ａ、２８ｂの曲率半径Ｒを１００ｍｍとしたとき、内輪２８の２つの対向する外周面２８ｃ、２８ｄ間の幅Ｂを変えることにより、Ｂ/Ｒ比による調心性への影響を評価した。軸受の調心性は目視観察により行い、以下の基準で評価した。
【００７７】
◎…調心性が極めて高い、○…調心性が高い、△…調心性がやや低いが実用上問題ないレベル、×…調心性が低い
この結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１に示すように、Ｂ/Ｒ比が１〜５、好ましくは２〜３であると、動特性を低下させることなく高い調心性を示すことがわかった。ただし、いずれも実用上問題ないレベルではあるが、Ｂ/Ｒ比が１よりも小さくなると、すべり軸受部内輪２８の動特性がやや低下する傾向がみられ、Ｂ/Ｒ比が５よりも大きくなると、すべり軸受部内輪２８の重量が増加し、円滑に調心し難くなる傾向がみられた。
【００８０】
以上より、すべり軸受部内輪２８のＹ方向の平面間の幅ＢとＺ方向の曲率半径Ｒとの比（Ｂ/Ｒ比）を１〜５とすることで、高い調心性を安定に維持できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係るコーティングロールの軸受構造を備えた塗布装置の概要を説明する斜視図である。
【図２】図１における軸受部材の内部構成を説明する拡大断面図である。
【図３】ロールが重力方向に撓む様子を説明する説明図である。
【図４】図１の塗布装置における動作を説明する説明図である。
【図５】本実施例の結果を示すグラフ図である。
【図６】従来の球面型ハウジングを備えた軸受部材の上方からみた水平断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…塗布装置、１２…フィルム、１４…ロール、１６…塗布ヘッド、２２…回転軸、２４…軸受部材、２６…油圧式静圧軸受、２７…すべり軸受、２８…すべり軸受部内輪、２８ａ、２８ｂ…すべり軸受部内輪の外周面（Ｚ方向）、２８ｃ、２８ｄ…すべり軸受部内輪の外周面（Ｙ方向）、３０…すべり軸受部外輪、３０ａ、３０ｂ…すべり軸受部外輪の内周面（Ｚ方向）、３０ｃ、３０ｄ…すべり軸受部外輪の内周面（Ｙ方向）、３６…静圧ポケット、３８…大気圧解放溝、５６…温度計、５８…潤滑油温度制御機構、６０…スラスト軸受
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングロールの軸受構造、及び塗布装置に係り、特に、幅広な塗布面を均一に形成する塗布装置におけるコーティングロールの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コーティングロール装置としては、種々の方式のものが提案されている（例えば、特許文献１）。これらのコーティングロール装置は、いずれも比較的幅の小さいフィルムをガイドしながら、塗布液を塗布するものである。
【０００３】
ところで、液晶ディスプレイ等に使用される機能性フィルム（例えば、光学補償フィルム、反射防止フィルム等）の大面積化に伴い、フィルム幅も大きくなり、幅広なコーティングロール装置が必要とされている。
【０００４】
しかしながら、幅広なコーティングロール装置では、コーティングロール（以下、単に「ロール」ともいう）の自重による軸撓みが増加し、軸受部へのモーメントが増大することにより回転時にロールの軸ぶれが生じる。また、ロールの長尺化に伴なうロール重量の増加により軸受部への負荷が増大する。この結果、ロールの回転精度が著しく低下し、フィルムに塗布する塗布膜厚さが不均一になるという問題があった。
【０００５】
これに対して、例えば、特許文献２では、ロールを回転させる機構として、自動調心機構付軸受（ころ軸受）を用いている。そして、自動調心機構付軸受の回転精度の低さを補うために、ロール内部に気体軸受用外輪を固定し、該気体軸受用外輪の内側に気体軸受用支持軸を設けている。これにより、ロール回転に伴うトルクむらを抑制している。
【０００６】
また、特許文献３では、ロールをアンギュラベアリング内輪に固定し、更に内周面にアンギュラベアリング外輪が固定され且つ外周面が球面体をなすハウジングと嵌合させた軸受け構造が提案されている。これによれば、ロールの回動を重力方向、水平方向を問わず自在にしている。また、アンギュラベアリングの軸方向への遊びもなくなるため、高い回転精度を実現できるとされている。
【特許文献１】特開２００２−３３６７５６号公報
【特許文献２】特開平６−２２１３２５号公報
【特許文献３】特開２００６−３４９１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２、３の方法では、いずれも転がり軸受を用いるため軸受構造上振動の発生源になり易く、また外部振動も伝達し易くなる。このため、軸受の動特性が低く、振動等の外乱がフィルムに伝わり易いという問題があった。
【０００８】
さらに、球面型ハウジングを用いた上記特許文献３では以下のような問題もあった。
【０００９】
（１）ロールと塗布ヘッドとのクリアランスが変動する。具体的には、図６は、従来の軸受部材２にロール５をセットしたときの上面図であるが、同図に示すように、軸受部材２は、フィルム３の搬送方向にも調心する。すなわち、球面型ハウジングを構成する内輪４の外周面がフィルム３の搬送方向に球面状となっているため、矢印に示すように、フィルム搬送方向（Ｙ方向）にも傾動する。このため、ロール５に水平方向の外力（例えば、フィルム搬送方向のテンション等）が加わると、ロール５と塗布ヘッド６とのクリアランスが大きく変動し、均一な膜厚の塗布面を形成するのが困難となる。
【００１０】
（２）球面型ハウジングでロールを調心すると、構造上点接触が増えるため、軸受部の動特性が低下し、振動が生じる。この振動がロールに伝わると、フィルムへの塗布性能に低下させるおそれがある。
【００１１】
（３）球面型ハウジングの球面は、加工精度が低く、コスト高となる。
【００１２】
さらに、機能性フィルムの生産において高精度な薄層塗布を行うためには、ロールとして１μｍ以下の高い回転精度が求められている。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、コーティングロールが撓んだり、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わったりしても、コーティングロールの回転軸心が変動することがなく、高い回転精度を実現できるコーティングロールの軸受構造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】
【００１４】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する第１軸受部と、前記第１軸受部を支持すると共に、前記コーティングロールの重力方向の撓みにのみ追従するように前記第１軸受部の傾動を許容する第２軸受部と、を備えたことを特徴とするコーティングロールの軸受構造を提供する。
【００１５】
請求項１によれば、コーティングロールの重力方向の撓みにのみ追従するように第１軸受部の傾動を許容する第２軸受部を設ける。これにより、コーティングロールが撓んでも、回転時にロールが軸ぶれしたり、軸受の負荷を増大させたりすることなく、撓んだままの状態で一定の回転軸心を形成して回転する。また、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わっても、コーティングロールの回転軸心が変動することがない。これにより、高い回転精度を実現できる。
【００１６】
第１軸受部としては、特に限定されないが、例えば、油圧式静圧軸受等が好ましく使用できる。また、外部から侵入する振動等の外乱が少ない場合は、高精度な玉軸受方式やころ軸受方式等を採用できる。また、コーティングロールの重量が小さいなど、軸受にかかる負荷やモーメントの影響が小さい場合は、空気圧を利用した空気圧軸受方式、磁力を利用した磁気軸受方式等も採用できる。
【００１７】
請求項２は請求項１において、前記第２軸受部は、前記第１軸受部の外周に設けられ、前記第１軸受部を内周面で支持するすべり軸受部内輪と、前記すべり軸受部内輪の外周に設けられ、該内輪の外周面を摺動自在に支持するすべり軸受部外輪と、を備えたすべり軸受であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３は請求項２において、前記すべり軸受部内輪は、上下に対向する一対の外周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って円弧状の凸状曲面をなすとともに該軸方向を中心として左右に対向する一対の外周面が平面をなした部分円柱形状に形成され、前記すべり軸受部外輪は、上下に対向する一対の内周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って前記すべり軸受部内輪の前記一対の外周面と接する円弧状の凹状曲面をなすとともに、該軸方向を中心として左右に対向する一対の内周面が、前記すべり軸受部内輪の前記左右に対向する一対の外周面と接する平面をなした部分円柱形状の空間を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項３によれば、第２軸受部を構成するすべり軸受部内輪とすべり軸受部外輪の、コーティングロールの軸方向を中心として左右に対向する側面を平面にするので、第２軸受部が該左右方向に傾動するのを制限できる。また、すべり軸受部内輪の上下に対向する２つの外周面が円弧状の凸状曲面をなすので、コーティングロールの軸方向への傾動を許容することができる。
【００２０】
これにより、調心に必要な自由度を確保しつつ従来の軸受よりも点接触部を削減できるので、軸受の動特性を向上させた状態で調心することができる。また、従来の球面型のすべり軸受と比べて曲面加工の精度が高いので、すべり軸受部内輪及びすべり軸受部外輪が大径になっても、両者の合わせ加工を精度良く行うことができる。したがって、調心性を高精度化すると共に、低コスト化できる。
【００２１】
請求項４は請求項３において、前記円弧状の凸状曲面の曲率半径Ｒは、前記すべり軸受部内輪の内径ｄの０．８〜２倍であることを特徴とする。
【００２２】
すべり軸受部内輪において、円弧状の凸状曲面の曲率半径が小さすぎると構造上コーティングロールの支持に必要となる剛性が低下し、曲率半径が大き過ぎると十分な調心性を得ることができず、いずれも好ましくない。請求項４によれば、円弧状の凸状曲面の曲率半径は、すべり軸受部内輪の内径ｄ（５０〜２５０ｍｍ程度）の０．８〜２倍（４０〜５００ｍｍ程度）とすることで、上記のような不具合を抑制できる。
【００２３】
請求項５は請求項３又は４において、前記すべり軸受部内輪の外周面のうち、前記左右に対向する平面間の幅Ｂと前記曲率半径Ｒとの比Ｂ/Ｒは１〜５であることを特徴とする。
【００２４】
請求項５によれば、重力方向以外の力がすべり軸受部内輪に作用しても、すべり軸受部内輪の位置はすべり軸受部外輪に対して安定となり、すべり軸受部内輪の動特性を低下させることなく高い調心性を発揮できる。すなわち、Ｂ/Ｒ比が１を下回るとすべり軸受部内輪の動特性が低下し易く、５を超えるとすべり軸受部内輪の重量が増加し円滑に調心し難くなる。このため、Ｂ/Ｒ比は１〜５程度が好ましい。
【００２５】
請求項６は請求項１〜５の何れか１項において、前記一対の第１軸受部は、油圧式静圧軸受であることを特徴とする。
【００２６】
請求項６によれば、コーティングロールを支持する軸受方式として、高い振動減衰性、高い回転精度、高い負荷容量等を示す油圧式静圧軸受方式を採用するので、静特性、動特性のいずれも向上させることができる。また、長尺なコーティングロールを支持する第１軸受部において、懸念される回転軸の外周面と第１軸受部の内周面とのかじり（接触）を防ぐこともできる。
【００２７】
請求項７は請求項６において、前記油圧式静圧軸受の潤滑油の温度を測定する測定手段と、該測定手段の結果に基づいて、前記潤滑油を所定の温度に制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００２８】
幅や重量の大きいコーティングロールを支持するには、高い軸受剛性が必要となる。このため、油圧式静圧軸受における給油圧力は高くなり、潤滑油が発熱し易くなる。この潤滑油の温度は±数℃の範囲の変動においても、軸受の性能に影響を与えるため、潤滑油の温度制御が重要となる。請求項７によれば、このような潤滑油の温度をモニタリングし、潤滑油が所定の温度になるように制御するので、軸受の性能を安定に維持することができる。
【００２９】
請求項８は請求項１〜７の何れか１項において、前記コーティングロールの有効面長は３０００ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００３０】
このように幅の大きなコーティングロールは、その自重により軸撓みが増加する。請求項９によれば、コーティングロールの有効面長は３０００ｍｍ以下にするので、コーティングロールの撓み量を一定以下（５０μｍ以下）にすることができる。
【００３１】
本発明の請求項９は前記目的を達成するために、コーティングロールの回転軸の両端側に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有することを特徴とするコーティングロールの軸受構造を提供する。
【００３２】
請求項１０は請求項９において、前記一対の軸受部材のいずれも請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有すると共に、前記一対の軸受部材のうち一方の第１軸受部がスラスト軸受により支持されたことを特徴とする。
【００３３】
コーティングロールをジャーナル式静圧軸受で単純に支持すると、スラスト方向への回転軸の移動が自由になる。このため、コーティングロールのスラスト方向への移動を制限するための軸受機構として、コーティングロールの両端部においてスラスト方向を支持する方法がある。しかし、潤滑油の発熱によるコーティングロールの軸方向への熱膨張が起きた場合、軸方向への遊びがないため、圧縮荷重を受けて変形するおそれがある。請求項１０によれば、スラスト軸受をコーティングロールの一方のみに設けるので、上記のような不具合を抑制できる。
【００３４】
本発明の請求項１１は前記目的を達成するために、塗布ヘッドと、コーティングロールに巻き掛けられて水平方向に走行する帯状のフィルムとの間のクリアランスに塗布液架橋を形成して、前記塗布ヘッドから吐出した塗布液を前記フィルムに塗布するエクストルージョン型の塗布装置において、前記コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が、請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有していることを特徴とする塗布装置を提供する。
【００３５】
請求項１１によれば、このような塗布装置において、フィルム搬送方向にコーティングロールの回転軸心が変動することがない。このため、フィルムが巻き掛けられるコーティングロールと塗布ヘッドとの間に均一なクリアランスを形成でき、塗布液を均一に塗布することができる。なお、コーティングロールとしては、バックアップロールも含まれる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、コーティングロールが撓んだり、コーティングロールに重力方向以外の外力が加わったりしても、コーティングロールの回転軸心が変動することがなく、高い回転精度を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、添付図面に従って、本発明に係るコーティングロールの軸受構造及び塗布装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３８】
図１は、本発明に係るコーティングロールの軸受構造を備えた塗布装置の概要を説明する斜視図である。このうち、図１（Ａ）は、塗布装置の主要部を示す図であり、図１（Ｂ）は、軸受部材の構成部材を示す図である。
【００３９】
図１に示すように、塗布装置１０は、連続走行するフィルムに対して塗布液を塗布する装置であり、主として、フィルム１２が巻き掛けられるバックアップロール１４（以下、単に「ロール１４」という）と、このロール１４に対して所定のクリアランスを設けて配置されるエクストルージョン型の塗布ヘッド１６と、より構成される。以下、ロール１４の軸方向をＸ方向、該ロール１４の軸方向を中心として左右方向（軸方向に対して水平に直交する方向、又はフィルム搬送方向）をＹ方向、上下方向（重力方向）をＺ方向とし、いずれもプラス側、マイナス側を含むものとする。
【００４０】
エクストルージョン型の塗布ヘッド１６の内部には、ポケット１８がフィルム１２の幅方向に形成されている。ポケット１８は、スリット２０を介して塗布ヘッド１６の先端（リップ）のスリット開口部２０ａに連通している。スリット開口部２０ａはフィルム１２の幅方向に細長く形成され、その幅寸法はフィルム１２の幅寸法と略等しくなるように形成されている。そして、図示しない塗布液供給源により供給路１７を介してポケット１８に供給された塗布液は、スリット２０を介してスリット開口部２０ａから吐出される。そして、塗布ヘッド１６の先端と連続走行するフィルム１２との間のクリアランスに塗布液架橋（ビード）が形成され、フィルム１２に塗布液が転移される。なお、塗布ヘッド１６は、図示しない支持部材によって支持されている。
【００４１】
ロール１４は、フィルム１２が巻き掛けられる程度に幅が大きく形成されており、その両端部の回転軸２２は、本発明に係る軸受構造を有する軸受部材２４によって回転自在に支持されている。
【００４２】
本発明に使用されるロール１４は、例えば、ロール１４の重量は約４００ｋｇ程度と重く、比較的幅も大きいため自重により重力方向に撓み易い。この撓みが生じると、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランス分布が不均一となる。このため、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランス分布を均一に保つために、撓んだロール１４の形状に塗布ヘッド１６の先端形状を合わせる調整を行う必要がある。この調整の際に現れる誤差量は、ロール１４が持つ撓み量により影響を受ける。具体的には、ロール１４の撓み量の１０％程度がクリアランスの調整誤差として現れる。
【００４３】
塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランスの分布精度としては５μm以下が要求されることから、ロール１４の撓み量を５０μｍ以下にすることが好ましく、ロール１４の有効面長Ｌとしては３０００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４４】
しかし、上記調整を行っても、フィルム１２がロール１４に巻き掛けられて水平方向に搬送されるため、ロール１４に加わるフィルム１２のテンションの変動やロール１４に伝達される搬送方向の外部振動により、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランスが変動する。これにより、塗布層の膜厚やフィルム幅方向の膜厚分布が不均一になる。このため、ロール１４の軸撓みに追従しながら、軸ぶれ（回転軸心の変動）を生じないようにロール１４を安定に支持する（調心する）必要がある。
【００４５】
そこで、本発明では、フィルム搬送方向（Ｙ方向）の調心をなくし、ロール１４の軸方向（Ｘ方向）のみに調心するように軸受部材２４を構成する。以下、本発明の特徴部分である軸受部材２４について説明する。
【００４６】
軸受部材２４において、ロール１４の回転軸２２の外周には、回転軸２２を回転自在に支持する油圧式静圧軸受２６（第１軸受部）が配設され、更にその外周には、油圧式静圧軸受２６を支持すると共にロール１４の調心を行うすべり軸受２７（第２軸受部）が配設されている。
【００４７】
すべり軸受２７は、すべり軸受部内輪２８とすべり軸受部外輪３０とより構成されている。
【００４８】
すべり軸受部内輪２８は、図１（Ｂ）に示すように、すべり軸受部内輪２８のＺ方向（上下方向）に対向する２つの外周面２８ａ、２８ｂは、Ｘ方向に円弧状の凸状曲面をなしており、Ｙ方向（軸方向を中心として左右）に対向する２つの外周面２８ｃ、２８ｄは平面をなす部分円柱形状に形成されている。
【００４９】
すべり軸受部内輪２８の外周には、すべり軸受部内輪２８を支持するすべり軸受部外輪３０が配設されており、すべり軸受部内輪２８を収納するように形成されている。すなわち、外輪３０のＺ方向（上下方向）に対向する２つの内周面３０ａ、３０ｂは、Ｘ方向に円弧状の凹状曲面をなしており、Ｙ方向（軸方向を中心として左右）に対向する２つの内周面３０ｃ、３０ｄは平面をなしている（後述の図４参照）。これにより、すべり軸受部内輪２８がＸ方向のみに傾動し、Ｙ方向には傾動しないようになっている。したがって、回転軸２２を支持する油圧式静圧軸受２６を、Ｘ方向のみに傾動するのを許容し、Ｙ方向には傾動しないようにすることができる。
【００５０】
すべり軸受部内輪２８の外周面２８ａ、２８ｂは、曲率半径Ｒが小さすぎると構造上ロール１４の支持に必要な剛性が低下し、曲率半径Ｒが大き過ぎると調心性が低下する。このため、すべり軸受部内輪２８の外周面２８ａ、２８ｂの曲率半径Ｒは、すべり軸受部内輪２８の内径ｄ（５０〜２５０ｍｍ程度）の０．８〜２倍（４０〜５００ｍｍ程度）とすることが好ましい。
【００５１】
すべり軸受部内輪２８の外周面のうち、Ｙ方向（軸方向を中心として左右）に対向する２つの外周面２８ｃ、２８ｄ間の幅Ｂと曲率半径Ｒとの比（以下、これを「Ｂ/Ｒ比」という）が１を下回ると、すべり軸受部内輪２８の動特性が低下し易く、５を超えるとすべり軸受部内輪２８の重量が増加し、円滑に調心できなくなる。このため、Ｂ/Ｒ比を１〜５とすることが好ましい。
【００５２】
図２は、本発明に係る軸受構造を有する軸受部材２４の内部構成を説明する拡大断面図である。なお、同図は、スラスト軸受が設けられた側の軸受部材２４を示したものである。
【００５３】
すべり軸受部内輪２８の内周面には、図２に示すように、回転軸２２を回転自在に支持する油圧式静圧軸受２６の外周部材３２が固定されており、すべり軸受部内輪２８と一体となって動くようになっている。また、すべり軸受部内輪２８の内周面には、潤滑油を供給するための給油溝３４が周方向に設けられている。
【００５４】
油圧式静圧軸受２６の内壁面と回転軸２２との間には、静圧ポケット３６及び大気圧解放溝３８が周方向及び軸方向に沿って形成され、これらの静圧ポケット３６及び大気圧解放溝３８は、回転軸２２の外周面との間に潤滑油が通過できる程度の微細流路が形成された軸受メタル部材４０を介して連通している。大気圧解放溝３８は、シール部材４２によってシールされている。また、給油溝３４に対向する外周部材３２の表面には給油口４４が形成され、この給油口４４と静圧ポケット３６とは微細な流路状に形成された給油孔４６を介して連通している。静圧ポケット３８、３８は、重力方向の下部に軸方向に沿って形成された排油孔４８と連通しており、排油孔４８は排油口５０と連通している。
【００５５】
これにより、潤滑油は、周方向に形成された給油溝３４から、給油口４４及び給油孔４６を通って、静圧ポケット３６、軸受メタル部材４０（周方向の微細流路）、及び大気圧解放溝３８へ供給される。そして、静圧ポケット３６、大気圧解放溝３８を循環した潤滑油は、排油孔４８へ集められた後、排油口５０を介して外部へ排出される。
【００５６】
潤滑油を貯留・供給する潤滑油供給源５２は、管路５４ａ、５４ｂによって給油溝３４、排油口５０のそれぞれと連通しており、潤滑油の循環路５４が形成されている。潤滑油の循環路５４の途中には、潤滑油の温度を測定する温度計５６と、潤滑油温度制御機構５８が設けられている。温度計５６では、潤滑油の温度を常に監視できる状況となっている。また、潤滑油温度制御機構５８は、空冷、水冷、冷媒方式等の温調機器を用いて、潤滑油の温度を所定温度となるように制御する。これにより、温度計５６における潤滑油の温度測定結果に基づいて、潤滑油温度制御機構５８が潤滑油の温度を所定温度となるように制御する。
【００５７】
油圧式静圧軸受２６の内部において、ロール１４とは反対側の大気圧解放溝３８の隣には、フランジ状にスラスト軸受６０が設けられている。このスラスト軸受６０は、ロール１４に固定された状態でロール１４と共に回転自在となっており、外周部材３２の間とねじ６４によって固定された固定部材６２の間の周方向側面部に、油が潤滑できる程度の微細な流路が形成されている。そして、大気圧解放溝３８から流出した潤滑油が、上記微細な流路を通り、潤滑することによりロール１４の軸方向への移動を制限するようになっている。油圧式静圧軸受２６のロール１４側には、必要に応じてラビングシール６６が設けられる。
【００５８】
なお、上記のスラスト軸受６０は、一対の軸受部材２４のうちいずれか一方のみに設けられることが好ましい。すなわち、潤滑油が発熱した場合、ロール１４の軸方向への熱膨張が起こるが、ロールが長尺化する程その膨張量は大きくなる。ロール１４の両端部においてスラスト方向を支持すると、軸方向への遊びがなくなるため、圧縮荷重を受けて変形するおそれもある。したがって、ロール１４を支持する一対の軸受部材２４のうち、いずれか一方のみにスラスト軸受６０を設けることにより、上記のような不具合を抑制する。
【００５９】
次に、本発明の作用について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ロールが重力方向に撓む様子を説明する説明図であり、図４は、軸受部材２４における動作を説明する説明図である。このうち、図４（Ａ）は、塗布装置１０における動作を正面からみた図であり、軸受部材２４の重力方向での断面図である。また、図４（Ｂ）は、塗布装置１０における動作を上方からみた図であり、軸受部材２４の水平方向での断面図である。
【００６０】
まず、潤滑油供給源５２を作動させ、給油溝３４から油圧式静圧軸受２６内の静圧ポケット３６及び大気圧解放溝３８に潤滑油を供給するとともに、排油孔４８、排油口５０を介して排出し、潤滑油供給源５２に循環させる。このときの油温や油圧は、ロール重量、回転速度、必要となる剛性値等の設計条件に応じて、適切な値に設定する。そして、ロール１４を回転させる。
【００６１】
ロール１４を回転させるうちに、図３に示すように、ロール１４が自重により重力方向に撓み、回転軸心１４Ａ（点線）が水平から振れた状態になる。
【００６２】
このとき、図４（Ａ）に示すように、軸受部材２４では、ロール１４の撓みに追従して、すべり軸受部内輪２８がＸ方向に傾動する（矢印参照）。したがって、コーティングロールが撓んでも、回転時にロールが軸ぶれしたり、軸受の負荷を増大させたりすることなく、撓んだままの状態で一定の回転軸心を形成して回転する。
【００６３】
また、このときの様子を上からみると、図４（Ｂ）に示すように、軸受部材２４において、Ｙ方向にはすべり軸受部内輪２８の外周面２８ｃと外輪３０の内周面３０ｃ、及びすべり軸受部内輪２８の外周面２８ｄとすべり軸受部外輪３０の内周面３０ｄとが相互に平面で接しているため、すべり軸受部内輪２８はＹ方向に傾動することなく、安定に固定される。
【００６４】
すなわち、ロール１４に撓みが生じても、その撓みに追従するようにすべり軸受部内輪２８がＸ方向のみに傾動し、Ｙ方向には傾動することがない。このため、ロール１４の回転軸心１４Ａ（点線）が変動することがなく、ロール１４を高い回転精度で回転自在に支持することができる。さらに、塗布ヘッド１６とロール１４とのクリアランス分布を均一にすることができる。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、フィルムの搬送方向へのロールの軸ぶれを抑制し、高い回転精度を実現できる。また、従来の球面型のすべり軸受と比べて、本発明の部分円柱型のすべり軸受は曲面加工の精度が高いので、すべり軸受部内輪及びすべり軸受部外輪が大径になっても両者の合わせ加工を精度良く行うことができる。したがって、調心性を高精度化できるとともに、低コスト化することができる。
【００６６】
なお、本発明に使用されるフィルム１２としては、公知の各種フィルムを使用できる。一般的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等の公知の各種プラスチックフィルム、紙、紙にポリエチレン、ポロプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートした各種積層紙、アルミニウム、銅、スズ等の金属箔等、帯状基材の表面に予備的な加工層を形成させたもの、あるいはこれらを積層した各種複合材が含まれる。
【００６７】
以上、本発明に係るロールの軸受構造の好ましい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。
【００６８】
たとえば、上記各実施形態では、回転軸２２を支持する第１軸受部として、高い振動減衰性、高い回転精度、高い負荷容量等において信頼性のある油圧式静圧軸受２６を採用したが、これに限定されず、各種軸受を使用することができる。また、外部から侵入する振動等の外乱が少ない場合は、高精度な玉軸受方式やころ軸受方式等を採用できる。また、ロールの重量が小さい等、必要とする負荷容量が小さく、モーメントの影響が小さい場合は、空気圧を利用した空気圧軸受方式、磁力を利用した磁気軸受方式等も採用できる。
【００６９】
上記各実施形態では、本発明に係る軸受構造を有する軸受部材２４をロール１４の両端に配置したが、これに限定されることはなく、一方のみに配置してもよい。この場合についても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、エクストルージョン型の塗布ヘッドを用いた塗布装置において、フィルムが巻き掛けられるバックアップロールを支持する軸受構造について説明したが、これに限定されず、例えば、ロールで掻き上げた塗布液をフィルムに転写するバー塗布装置における塗布バーとしても使用できる。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、これらの実施例に限定されるものではない。
【００７２】
ロール１４の有効面長を変えたときの、撓み量を測定した。
【００７３】
材質がＳＣＭで、外径１２０ｍｍのロール１４において、ロール１４の幅方向の有効面長を１０００〜４０００ｍｍの範囲で変えた。ロール１４の撓み量は、レーザ変位計により、ロール有効面両端部と中央部の計３点について測定した。この結果を、図５に示す。
【００７４】
図５に示すように、ロール１４の有効面長が３０００ｍｍを超えると、撓み量が比例的に増加するのに対して、ロール１４の有効面長が３０００ｍｍを下回ると、撓み量が５０μｍ以下と比較的小さくなることがわかった。
【００７５】
また、調心性の観点から、すべり軸受部内輪２８の好ましいサイズ及び形状について検討した。
【００７６】
内輪２８の外周面２８ａ、２８ｂの曲率半径Ｒを１００ｍｍとしたとき、内輪２８の２つの対向する外周面２８ｃ、２８ｄ間の幅Ｂを変えることにより、Ｂ/Ｒ比による調心性への影響を評価した。軸受の調心性は目視観察により行い、以下の基準で評価した。
【００７７】
◎…調心性が極めて高い、○…調心性が高い、△…調心性がやや低いが実用上問題ないレベル、×…調心性が低い
この結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１に示すように、Ｂ/Ｒ比が１〜５、好ましくは２〜３であると、動特性を低下させることなく高い調心性を示すことがわかった。ただし、いずれも実用上問題ないレベルではあるが、Ｂ/Ｒ比が１よりも小さくなると、すべり軸受部内輪２８の動特性がやや低下する傾向がみられ、Ｂ/Ｒ比が５よりも大きくなると、すべり軸受部内輪２８の重量が増加し、円滑に調心し難くなる傾向がみられた。
【００８０】
以上より、すべり軸受部内輪２８のＹ方向の平面間の幅ＢとＺ方向の曲率半径Ｒとの比（Ｂ/Ｒ比）を１〜５とすることで、高い調心性を安定に維持できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係るコーティングロールの軸受構造を備えた塗布装置の概要を説明する斜視図である。
【図２】図１における軸受部材の内部構成を説明する拡大断面図である。
【図３】ロールが重力方向に撓む様子を説明する説明図である。
【図４】図１の塗布装置における動作を説明する説明図である。
【図５】本実施例の結果を示すグラフ図である。
【図６】従来の球面型ハウジングを備えた軸受部材の上方からみた水平断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…塗布装置、１２…フィルム、１４…ロール、１６…塗布ヘッド、２２…回転軸、２４…軸受部材、２６…油圧式静圧軸受、２７…すべり軸受、２８…すべり軸受部内輪、２８ａ、２８ｂ…すべり軸受部内輪の外周面（Ｚ方向）、２８ｃ、２８ｄ…すべり軸受部内輪の外周面（Ｙ方向）、３０…すべり軸受部外輪、３０ａ、３０ｂ…すべり軸受部外輪の内周面（Ｚ方向）、３０ｃ、３０ｄ…すべり軸受部外輪の内周面（Ｙ方向）、３６…静圧ポケット、３８…大気圧解放溝、５６…温度計、５８…潤滑油温度制御機構、６０…スラスト軸受
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する第１軸受部と、
前記第１軸受部を支持すると共に、前記コーティングロールの重力方向の撓みにのみ追従するように前記第１軸受部の傾動を許容する第２軸受部と、
を備えたことを特徴とするコーティングロールの軸受構造。
【請求項２】
前記第２軸受部は、
前記第１軸受部の外周に設けられ、前記第１軸受部を内周面で支持するすべり軸受部内輪と、
前記すべり軸受部内輪の外周に設けられ、該内輪の外周面を摺動自在に支持するすべり軸受部外輪と、
を備えたすべり軸受であることを特徴とする請求項１に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項３】
前記すべり軸受部内輪は、上下に対向する一対の外周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って円弧状の凸状曲面をなすとともに該軸方向を中心として左右に対向する一対の外周面が平面をなした部分円柱形状に形成され、
前記すべり軸受部外輪は、上下に対向する一対の内周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って前記すべり軸受部内輪の前記一対の外周面と接する円弧状の凹状曲面をなすとともに、該軸方向を中心として左右に対向する一対の内周面が、前記すべり軸受部内輪の前記左右に対向する一対の外周面と接する平面をなした部分円柱形状の空間を有することを特徴とする請求項２に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項４】
前記円弧状の凸状曲面の曲率半径Ｒは、前記すべり軸受部内輪の内径ｄの０．８〜２倍であることを特徴とする請求項３に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項５】
前記すべり軸受部内輪の外周面のうち、
前記左右に対向する平面間の幅Ｂと前記曲率半径Ｒとの比Ｂ/Ｒは１〜５であることを特徴とする請求項３又は４に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項６】
前記第１軸受部は、油圧式静圧軸受であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項７】
前記油圧式静圧軸受の潤滑油の温度を測定する測定手段と、
該測定手段の結果に基づいて、前記潤滑油を所定の温度に制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項８】
前記コーティングロールの有効面長は３０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項９】
コーティングロールの回転軸の両端側に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有することを特徴とするコーティングロールの軸受構造。
【請求項１０】
前記一対の軸受部材のいずれも請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有すると共に、前記一対の軸受部材のうち一方の第１軸受部がスラスト軸受により支持されたことを特徴とする請求項９に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項１１】
塗布ヘッドと、コーティングロールに巻き掛けられて水平方向に走行する帯状のフィルムとの間のクリアランスに塗布液架橋を形成して、前記塗布ヘッドから吐出した塗布液を前記フィルムに塗布するエクストルージョン型の塗布装置において、
前記コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が、請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有していることを特徴とする塗布装置。
【請求項１】
コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する第１軸受部と、
前記第１軸受部を支持すると共に、前記コーティングロールの重力方向の撓みにのみ追従するように前記第１軸受部の傾動を許容する第２軸受部と、
を備えたことを特徴とするコーティングロールの軸受構造。
【請求項２】
前記第２軸受部は、
前記第１軸受部の外周に設けられ、前記第１軸受部を内周面で支持するすべり軸受部内輪と、
前記すべり軸受部内輪の外周に設けられ、該内輪の外周面を摺動自在に支持するすべり軸受部外輪と、
を備えたすべり軸受であることを特徴とする請求項１に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項３】
前記すべり軸受部内輪は、上下に対向する一対の外周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って円弧状の凸状曲面をなすとともに該軸方向を中心として左右に対向する一対の外周面が平面をなした部分円柱形状に形成され、
前記すべり軸受部外輪は、上下に対向する一対の内周面が前記コーティングロールの軸方向に沿って前記すべり軸受部内輪の前記一対の外周面と接する円弧状の凹状曲面をなすとともに、該軸方向を中心として左右に対向する一対の内周面が、前記すべり軸受部内輪の前記左右に対向する一対の外周面と接する平面をなした部分円柱形状の空間を有することを特徴とする請求項２に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項４】
前記円弧状の凸状曲面の曲率半径Ｒは、前記すべり軸受部内輪の内径ｄの０．８〜２倍であることを特徴とする請求項３に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項５】
前記すべり軸受部内輪の外周面のうち、
前記左右に対向する平面間の幅Ｂと前記曲率半径Ｒとの比Ｂ/Ｒは１〜５であることを特徴とする請求項３又は４に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項６】
前記第１軸受部は、油圧式静圧軸受であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項７】
前記油圧式静圧軸受の潤滑油の温度を測定する測定手段と、
該測定手段の結果に基づいて、前記潤滑油を所定の温度に制御する温度制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項８】
前記コーティングロールの有効面長は３０００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項９】
コーティングロールの回転軸の両端側に設けられ、前記回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有することを特徴とするコーティングロールの軸受構造。
【請求項１０】
前記一対の軸受部材のいずれも請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有すると共に、前記一対の軸受部材のうち一方の第１軸受部がスラスト軸受により支持されたことを特徴とする請求項９に記載のコーティングロールの軸受構造。
【請求項１１】
塗布ヘッドと、コーティングロールに巻き掛けられて水平方向に走行する帯状のフィルムとの間のクリアランスに塗布液架橋を形成して、前記塗布ヘッドから吐出した塗布液を前記フィルムに塗布するエクストルージョン型の塗布装置において、
前記コーティングロールの回転軸を回転自在に支持する一対の軸受部材のうち少なくとも一方が、請求項１〜８の何れか１項に記載の軸受構造を有していることを特徴とする塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９７１１（Ｐ２００９−１９７１１Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８３４１７（Ｐ２００７−１８３４１７）
【出願日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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