塗布装置及び塗布方法
【課題】 液溜まりを被塗工材で覆うとともに超音波振動を与えることにより被塗工材に対する塗布液の塗布が均一に安定して行える塗布装置及び塗布方法を得る。
【解決手段】
被塗工材５を塗布ロール１と堰２に接し走行するように配置して液溜まり３を覆い、また、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、液溜まり３を構成する個体部分と塗工液４の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結し、液溜まり３を構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と塗工液４の界面に微細振動を与えつつ塗工液４を被塗工材５に塗布する。
【解決手段】
被塗工材５を塗布ロール１と堰２に接し走行するように配置して液溜まり３を覆い、また、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、液溜まり３を構成する個体部分と塗工液４の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結し、液溜まり３を構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と塗工液４の界面に微細振動を与えつつ塗工液４を被塗工材５に塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗布装置に係り、回転する塗布ロールで各種の塗布液をプラスチックフィルム、金属薄板、紙、繊維、ゴム等の帯状で走行する被塗工材に塗布する塗布装置および塗布方法に関する。
【０００２】
特に感光材料や液晶材料などの光学系材料の製造、磁気テープ、感圧記録材料や熱転写材料などの記録材料の製造、太陽電池や燃料電池などの電池材料、インクジェットプリンターや電子機器部材などに使用される複合材料の製造等々に係わる塗布装置および塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、連続走行している各種の被塗工材に塗布液を塗布する装置として、様々な方式が開発されている。これらの塗布装置の中で塗布ロールを使用した塗布装置、特にバーコーターやワイヤーバーコーターなどと呼称される比較的直径の小さな各種のロールを使用した塗布装置が開発され使用されている。
【０００４】
また、上述の塗布装置を使用した塗布方法としては、例えばワイヤーバーと被塗工材の接触直前に液溜まりを形成し塗布液をオーバーフローさせながら塗布する方法（例えば、特許文献１参照。）、ワイヤーバーと被塗工材の接触直前の液溜まり内に整流板を配設したバー塗布方法（例えば、特許文献２参照。）、ワイヤーバーとプレンバーの間に液溜まりを作り被塗工材を塗布するワイヤーバー塗工装置（例えば、特許文献３参照。）、バーと被塗工材のラップ角度やバーの受け台の角度を工夫した塗布方法（例えば、特許文献４参照。）や液溜めの堰の高さで塗布液のオーバーフロー量を最少にしたワイヤーバーコーターによる光学補償シートの製造方法（例えば、特許文献５参照。）などが良く知られている。
【特許文献１】特公昭５８−４５８９号公報
【特許文献２】特公昭５９−１２３５６８号公報
【特許文献３】特開平８−８４９５３号公報
【特許文献４】特開平９−２０１５６３号公報
【特許文献５】特開２００３−３３７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の塗布装置および塗布方法は、ワイヤーバーの塗布直前で液溜まりを形成して送液量を低減しながら、液溜まりを安定化させるものであるが、送液量が少なくなると液溜まりへ供給する塗布液の循環が低下して滞留が起こり、塗布液組成物の分離や析出、凝集や濃度むらなどが発生し、被塗工材の塗布層に厚みむらやスジなどを発生させる原因となるといった問題がある。
【０００６】
また、バーコーターなどの塗布ロールによる塗布装置では、被塗工材に塗布液のメニスカス部を作用させることを特徴としているが、走行する被塗工材に同伴する空気の流入などによりメニスカス部が不安定となって液溜まりに渦流や環流が起こり、塗布故障が生じることがあるため、これを防止するために堰を配置して恒常的な液溜まりを維持する工夫がなされている。しかし、満足できるものではなく、塗布条件の要求が高度化するにつれて、液溜まりの更なる安定性が要求されている。
【０００７】
更には近来、産業上の発展により、各種の高度な製品が開発されるに至り、塗布液組成や支持体に要求される塗布品質が一段と厳しくなり、相応して高度な塗布技術が要求されている。特に、塗布液の組成は複雑で高価となり、益々のロス減が要求され、塗布装置での塗布液の循環量の最少化、異物の発生や混入の抑制等が強く期待されている。
【０００８】
本発明者等は、上記の問題を解決するべく試験研究を重ねた結果、塗布ロールによる塗布装置の特徴を生かし、液溜まりを被塗工材で覆い、超音波振動させることに着目し本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の目的は、液溜まりを被塗工材で覆うとともに超音波振動を与えることにより被塗工材に対する塗布液の塗布が均一に安定して行える塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、塗布ロールと堰で挟むにようにして液溜まりが構成され、前記塗布ロールを回転させて液溜まりに供給された塗布液を被塗工材に塗布する塗布装置において、被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行するように配置して前記液溜まりを覆い、また、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、前記液溜まりを構成する個体部分と前記塗工液の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記超音波振動子は前記塗布ロールに連結されており、前記塗布ロールの軸方向に超音波振動を与える構造となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、堰と向かい合って液溜まりを構成する塗布ロールを回転させて被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行させ、前記液溜まりに供給された塗布液を前記被塗工材に塗布する塗布方法であって、前記液溜まりを構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と前記塗工液の界面に微細振動を与えつつ前記塗工液を前記被塗工材に塗布することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の、前記超音波振動は前記塗布ロールに与えるものであり、前記超音波振動を与える方向は前記塗布ロールの軸方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の塗布装置によれば、被塗工材を塗布ロールと堰に接し走行するように配置して前記被塗工材で液溜まりを覆うので、被塗工材への塗布液のメニスカス部が無くなり、また、走行する被塗工材による空気の同伴を阻止できるので、従来のメニスカス部の不安定による渦流や環流の発生といった現象が無くなることから、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００１５】
また、被塗工材が塗布ロールと堰に接して塗布ロールと堰に挟まれて形成する液溜まりを覆うので、液溜まりからのオーバーフローがなくなり、塗布液の循環量を最少化することができる。この結果、塗布液収容タンクや定量ポンプ等の送液装置を小型化することができ、全体として塗布装置の小型化が可能となる。
【００１６】
さらに、前記のように液溜まりを被塗工材で覆うので、塗布液の溶媒の蒸散を防ぎ濃度変化を最少にすることができ、被塗工材の塗布層に厚みむらやスジなどの発生を防止することができる。
【００１７】
さらに、塗布液に接する塗布装置のいずれかの個体部分に、前記個体部分と前記塗布液の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結するので、この振動運動により前記個体部分との界面で塗布液に微細な乱流運動が起こり、塗布液が前記個体部分の壁面へ付着することや滞留することが防止され、塗布液の円滑な流動を得ることができる。また、前記個体部分と前記塗布液の界面に発現した振動運動は、液溜まりの塗布液に伝播して液溜まりの塗布液の流動を促すので、被塗工材の塗布層の厚みムラやスジなどの発生の原因となっていた液溜まりにおける塗布液の滞留が防止され、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００１８】
さらに、塗布ロールと堰で挟むように形成された液溜まりの塗布液は超音波振動による塗布液の微細な振動運動によって堰と被塗工材との間に浸透し、堰と被塗工材との間の液体シールとなる。この液体シールにより、被塗工材で覆われた液溜まりへの空気や異物の進入を防ぐことができ、また、液体シールが潤滑効果を果たし、堰に接して走行する前記被塗工材の擦り傷発生を防止することができる。
【００１９】
請求項２に記載の塗布装置によれば、請求項１に記載の、超音波振動子は塗布ロールに連結されており、前記塗布ロールの軸方向に超音波振動を与える構造となっているので、少なくとも前記塗布ロールに接する部分の塗布液の表面が一様に撹拌状態になって滞留しなくなり、前記塗布液の塗布を一様な厚みで均一に行うことができる。
【００２０】
また、超音波振動は前記塗布ロールにだけ与えるから、塗布装置全体に超音波振動を与えるものに比べ超音波振動を確実に発生することができ、過大の気泡の発生や発熱といった事態は生じない。また、前記塗布ロールの支持構造は、前記塗布ロールの振動に影響を与える構造となっていないので、前記塗布ロールに安定した超音波振動の発現を得ることができる。
【００２１】
請求項３に記載の塗布方法によれば、堰と向かい合って液溜まりを構成する塗布ロールを回転させて被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行させるので、被塗工材への塗布液のメニスカス部が無くなり、また、走行する被塗工材による空気の同伴を阻止できるので、従来のメニスカス部の不安定による渦流や環流の発生といった現象が無くなることから、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００２２】
また、塗布ロールと堰に接して塗布ロールと堰に挟まれて形成する液溜まりに接して走行する被塗工材が前記液溜まりを覆うことになるので、液溜まりからのオーバーフローがなくなり、塗布液の循環量を最少化することができ、また、塗布液の溶媒の蒸散を防ぎ濃度変化を最小にすることができ、被塗工材の塗布層に厚みむらやスジなどの発生を防止することができる。
【００２３】
そして、前記液溜まりを構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と前記塗工液の界面に微細振動を与えつつ前記塗工液を前記被塗工材に塗布するので、この微細振動により前記個体部分との界面で塗布液に微細な乱流運動が起こり、塗布液が前記個体部分の壁面へ付着することや滞留することが防止され、塗布液の円滑な流動を得ることができる。また、前記個体部分と前記塗布液の界面に発現した微細振動は、液溜まりの塗布液に伝播して液溜まりの塗布液の流動を促すので、被塗工材の塗布層の厚みムラやスジなどの発生の原因となっていた液溜まりにおける塗布液の滞留が防止され、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００２４】
さらに、塗布ロールと堰で挟むように形成された液溜まりの塗布液は超音波振動による塗布液の微細な振動運動によって堰と被塗工材との間に浸透し、堰と被塗工材との間の液体シールとなる。この液体シールにより、被塗工材で覆われた液溜まりへの空気や異物の進入を防ぐことができ、また、液体シールが潤滑効果を果たし、堰に接して走行する前記被塗工材の擦り傷発生を防止することができる。
【００２５】
請求項４に記載の塗布方法によれば、請求項３に記載の、超音波振動は塗布ロールに与えるものであり、前記超音波振動を与える方向は前記塗布ロールの軸方向であるので、少なくとも前記塗布ロールに接する部分の塗布液の表面が一様に撹拌状態になって滞留しなくなり、前記塗布液の塗布を一様な厚みで均一に行うことができる。
【００２６】
また、超音波振動は前記塗布ロールにだけ与えるから、塗布装置全体に超音波振動を与えるものに比べ超音波振動を確実に発生することができ、過大の気泡の発生や発熱といった事態は生じない。また、前記塗布ロールの支持構造は、前記塗布ロールの振動に影響を与える構造となっていないので、前記塗布ロールに安定した超音波振動の発現を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る塗布装置および塗布方法を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例により詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る塗布装置の実施の形態の第１例を示したもので、本例の塗布装置の要部概略縦断側面図である。
【００２９】
本実施例の塗布装置は、塗布ロール１と堰２が対向して配置され、塗布ロール１と堰２で挟むようにして液溜まり３が形成されており、塗布ロール１により液溜まり３に供給された塗布液４を被塗工材５に塗布するようになっている。
【００３０】
被塗工材５は、入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し、堰２側から塗布ロール１側へ走行するように配置され、液溜まり３の上面開口部を覆うようになっている。被塗工材５としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートのようなプラスチックフィルム、各種の強化フィルム、蒸着フィルム、ステンレスやアルミのような金属箔、紙類、さらには繊維、合成皮革などの可撓性支持体のものがある。
【００３１】
塗布ロール１は、支持部８により回転可能に支持されており、塗布ロール１は、その中心に渡された回転軸９に連結される回転駆動手段（図示省略）により、矢印方向に走行する被塗工材５と反対方向に回転するようになっている。また、塗布ロール１は走行する被塗工材５と同じ方向に回転することも可能で、塗布条件により選択できる。また、本例の塗布ロール１は、小径ロールにワイヤーを巻装したワイヤーバーが用いられているが、塗布条件に応じてフラットロール、刻印ロール、溝付きバーなど適宜選択可能となっている。
【００３２】
塗布ロール１を支持する支持部８は、その上部に塗布ロール１を受ける受け溝１０が形成されており、受け溝１０に塗布ロール１の下側が嵌合した状態で受けられている。この支持部８の下端は基台１１に固定され、そして、この基台１１には、前記した堰２が対向するように固定されており、基台１１に固定された堰２と支持部８との間には、前記した塗布ロール１と堰２で挟むようにして形成される液溜まり３に連通するスリット１２が形成されている。
【００３３】
スリット１２を形成する堰２の壁面には、スリット１２に供給される塗布液４の流速分布を均一化するマニホールド１３が形成されている。また堰２の下部にはスリット１２に連通する塗布液４の供給口１４が接続されている。
【００３４】
塗布液４は、塗布液収容タンク１５に収容されており、定量ポンプ１６により逐次一定量が配管１７を経て供給口１４に入り、マニホールド１３で幅方向の流速分布が均一化され、スリット１２を通り液溜まり３に送液されるようになっている。
【００３５】
前記の塗布ロール１と共に液溜まり３を形成する堰２にあっては、被塗工材５が接する堰の上端面２ａが扇状の凸曲面に形成されている。
【００３６】
また、入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し走行するように配置される被塗工材５にあっては、被塗工材５が塗布ロール１と堰２の上端面２ａに接して走行する走行線Ａを基準として、入口パスロール６にガイドされて堰２の上端面２ａと接する被塗工材５のなす角度θは、０度から１５度の範囲とすることが好ましい。この角度θを調節することにより、塗布液４が堰２からオーバーフローすることなく、かつ被塗工材５の表面に傷をつけるとこなく被塗工材５による液溜まり３の形成を強固に維持することができる。
【００３７】
角度θは、塗布液の条件、塗布速度、被塗工材５の種類や厚さなどによって決定される。また、角度θが０度を下回ると、被塗工材５と堰２との間に空隙が生じてしまい、そこにメニスカス部が発生し、塗布故障の原因となるおそれがあり、また、角度θが１５度を超えると、被塗工材５と堰２の前端面２ａとの接触圧が高くなり、被塗工材５に擦り傷が発生するおそれがある。
【００３８】
さらに、本例では、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、液溜まり３を構成する個体部分と塗工液４の界面に振動運動を発現させる超音波振動子１８を連結している。
【００３９】
本例では、支持部８に超音波振動を与えるホーン形の超音波振動子１８が連結されている。超音波振動子１８は超音波発信器１９と電気ケーブル２０で電気的に接続されている。
【００４０】
本例では、マニホールド１３が形成されていないより簡単な構造体である支持部８に超音波振動子１８が連結されているが、超音波振動子１８を連結する箇所はこれに限定されず、塗布液４に接する塗工装置の個体部分、塗布ロール１、堰２、支持部８、基台１１のいずれであってもよく、塗布装置のうち構造が単純で、超音波が偏在せず効果的に伝播する個体部分が好ましい。
【００４１】
次に、このような塗布装置による被塗工材５に対する塗布液４の塗布方法について説明する。塗布液収容タンク１５に収容された塗布液４は、定量ポンプ１６で一定量を逐次配管１７を経て供給口１４からスリット１２を通り、液溜まり３に送液され、液溜まり３を覆っている被塗工材５に接するように密に満たされる。
【００４２】
入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し走行する被塗工材５は液溜まり３で塗布液４が塗布され、被塗工材５に塗布された塗布液４は塗布ロール１で所望の膜厚に計量されることにより被塗工材５に塗布層２１が形成され、塗膜層２１が形成された被塗工材５は、出口パスロール７に案内されて塗布装置を離れ次の工程に進む。
【００４３】
このとき、被塗工材５は塗布ロール１と堰２に接し液溜まり３を覆いながら走行するので、被塗工材５への塗布液４のメニスカス部が無くなり、また、走行する被塗工材５による液溜まり３への空気の同伴を阻止できるので、従来のメニスカス部の不安定による渦流や環流の発生といった現象が無くなることから、被塗工材５に対する塗布液４の塗布を均一に安定して行う。
【００４４】
また、被塗工材５が塗布ロール１と堰２に接して液溜まり３を覆うので、液溜まり３からのオーバーフローがなくなり、塗布液４の循環量を最少化する。
【００４５】
さらに、液溜まり３を被塗工材５で覆うので、塗布液４の溶媒の蒸散を防ぎ濃度変化を最小にすることができ、被塗工材５の塗布層２１に厚みむらやスジなどの発生を防止する。
【００４６】
また、上記の動作は、塗布装置を構成するいずれかの個体部分、本例では支持部８に連結した超音波振動子１８により、液溜まり３を構成する個体部分と塗工液４の界面に微細振動を与えながら行うので、塗布液４が個体部分の壁面へ付着することや滞留することが防止され、塗布液４の円滑な流動を得ることができ、また液溜まり３の塗布液４の流動を促すので、被塗工材５の塗布層２１の厚みムラやスジなどの発生の原因となっていた液溜まり３における塗布液４の滞留が防止され、被塗工材５に対する塗布液４の塗布を均一に安定して行う。
【００４７】
さらに、液溜まり３の塗布液４は超音波振動による塗布液４の微細な振動運動によって堰２と被塗工材５との間に浸透し、堰２と被塗工材５との間の液体シールとなり、この液体シールにより、被塗工材５で覆われた液溜まり３への空気や異物の進入を防ぐことができ、また、液体シールが潤滑効果を果たし、堰２に接して走行する被塗工材５の擦り傷発生を防止する。
【００４８】
図２，図３は本発明に係る塗布装置の実施の形態の第２例を示したもので、図２は本例の塗布装置の要部概略縦断側面図、図３は要部概略一部切断正面図である。なお、第１例と同一の部分には同一符号を付している。
【００４９】
本例は、前記の超音波振動子１８は塗布ロール１に連結されており、塗布ロール１の軸方向に超音波振動を与える構造となっている。その他の構成は前記第１例と同様なので、第１例の説明を援用し、その説明を省略する。
【００５０】
本例では、塗布ロール１は、その中心の回転軸９の両端が軸受２２，２３で回転自在に支持されている。塗布ロール１の回転軸９はモータ２４の出力軸２５の回転力が与えられて回転駆動されるようになっている。モータ２４の出力軸２５は軸受２６で回転自在に支持されている。
【００５１】
塗布ロール１の回転軸９の一端には、該塗布ロール１に超音波振動を与えるホーン形の超音波振動子１８が接続されている。このため超音波振動子１８は、塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転するようになっている。本例の超音波振動子１８は、塗布ロール１の回転中、連続して該塗布ロール１の軸方向に超音波振動を与える構造になっている。塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転する超音波振動子１８は、回転軸９に支持されたスリップリング２７を介して固定側の超音波発信器１９に電気ケーブル２０で電気的に接続されている。
【００５２】
塗布ロール１の回転軸９の他端には、超音波振動を遮断または減衰させる連結機構としてのカップリング２８を介してモータ２４の出力軸２５が接続されている。カップリング２８は、ポリエチレン等の非金属を介して接続される構造である。ポリエチレンをカップリング２８の材料として用いる場合は、例えば厚さ５ｍｍにして回転軸９とモータ２４の出力軸２５の間に挟んで固定することにより形成されている。カップリング２８の材料は、この他に、例えば、テトラフルオロエチレン、ナイロン、塩化ビニール、ポリプロピレン等のプラスチック材料や、紙、木材、竹、布、皮革、合成繊維、合成皮革等の材料も使用することができる。
【００５３】
また、塗布ロール１を支持する支持部８は、ステンレスや燐青銅などの金属で構成されても良いが、ポリイミド樹脂、ポリアセタール樹脂や超高分子ポリエチレンなど機械的構造材料に使用されるエンジニアリングプラスチックを使用するのがより好ましい。さらには、支持部８にプラスチック材料を使用することにより、塗布ロール１で発現した超音波振動は、支持部８から伝播しにくく減衰せず、塗布ロール１の超音波振動が高位に得られ、塗布ロール１と塗布液４との界面で微細な乱流が高まり、さらには、塗布ロール１と支持部８との間に塗布液４が入りやすく潤滑作用がより効果的となる。
【００５４】
本例では、塗布ロール１の回転中、塗布ロール１に超音波振動子１８により塗布ロール１の軸方向に，換言すれば塗布ロール１の長手方向に連続して超音波振動を与えるので、塗布ロール１の軸方向に一様な超音波振動を与えることができる。この結果、塗布ロール１の超音波振動により被塗工材５がその幅方向全体に一様に振動運動し、少なくとも被塗工材５に接する部分の塗布液４の表面が一様に攪拌状態になり、滞留しなくなるので、塗布液４の塗布を一様な厚みで均一に行うことができる。
【００５５】
さらには、塗布ロール１の表面で直接超音波振動が起こるので、塗布ロール１が表面に凹凸のある溝付ロールや彫刻ロールなどである場合には、塗布ロール１の表面の凹部に微細な乱流が起こり塗布液４の滞留や固着がない。さらには、塗布ロール１と支持部８との間に形成された界面に超音波振動が伝播するので、塗布液４の潤滑も良くなり磨耗することが少なくなる。
【００５６】
塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転する超音波振動子１８は、回転軸９に支持されたスリップリング２７を介して超音波発信器１９に電気的に接続されているので、塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転する超音波振動子１８に電気信号を支障なく与えることができる。
【００５７】
塗布ロール１の回転軸９の他端には、超音波振動を遮断または減衰させるカップリング２８を介してモータ２４の出力軸２５が接続されているので、塗布ロール１の超音波振動がモータ２４の出力軸２５から散逸することが防止され、塗布ロール１に安定した超音波振動の発現を得ることができる。また、超音波振動は塗布ロール１にだけ与えるから、超音波振動子１８として従来に比べて小型のものを使用することができる。また、モータ２４の出力軸２５を塗布ロール１の回転軸９から切り離すカップリング２８は、非金属を介して接続される構造であるので、カップリング２８の機械的連結と超音波振動の遮断または減衰を良好に行うことができる。
【００５８】
図４は本発明に係る塗布装置の実施の形態の第３例を示したもので、本例の塗布装置の要部概略縦断側面図である。なお、第１例と同一の部分には同一符号を付している。
【００５９】
本例は、被塗工材５が、入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し、塗布ロール１側から堰２側へ走行するように配置され、そして、堰２とともにスリット１２を形成する支持部８の壁面に、スリット１２に供給される塗布液４の流速分布を均一化するマニホールド１３が形成され、また堰２の支持部８の下部にはスリット１２に連通する塗布液４の供給口１４が接続されている以外の構成は、前記第１例と同様であり、また、作用も第１例と同様なので、第１例の説明を援用し、その説明を省略する。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
本発明に基づき図１において、塗布ロール１として直径８ｍｍのＳＵＳ３０６ステンレスバーに０．１ｍｍ径のＳＵＳ細線を巻きつけた有効長３００ｍｍのワイヤーバーを使用した。支持部８は燐青銅で製作しワイヤーバーの両側をベアリングで位置決めし、ワイヤーバーの回転軸９にモータ２４を連結して回転させた。堰２はＳＵＳ３０６を使用し、堰２の上端面２ａを半径５ｍｍの曲面に加工し、スリット１２を１．０ｍｍとし、被塗工材５が塗布ロール１と堰２の上端面２ａに接して走行する走行線Ａを基準として、入口パスロール６にガイドされて堰２の上端面２ａと接する被塗工材５のなす角度θを０度に設定した。
【００６１】
超音波振動子１８を支持部８にネジ穴を開け連結し、別置の超音波発振器１９（多賀電気製ＰＳ−２５０型出力２８ＫＨＺ）から電気信号を送り支持部８を超音波振動させ、２００ｍｍのピンセットを支持部８の上に配設したワイヤーバーにあて、共振音の発生でワイヤーバーに現出した超音波振動を確認した。
【００６２】
さらにオムロン製拡大顕微鏡倍率４９００倍を使用し、ワイヤーバーの表面が超音波発生器の出力レベル大、中および小に対応して、０．３μｍ〜０．０５μｍ、０．１５μｍ〜０．０１μｍ、０．５μｍ以下の数値を得た。
【００６３】
透明な東レ製ＰＥＴフイルム２５μｍを被塗工材５に使用し、塗布液４として市販のアサヒペン製シリコンアクリル樹脂黒色塗料を水で２倍希釈し塗布液収容タンク１５に入れ、定量ポンプ１６で送液し液溜まり３を満たし、堰２から塗布液４がオーバーフローしないように調節して塗布速度１ｍ毎分で塗布した。ワイヤーバーを逆転方向に速度０．１ｍ毎分で運転し超音波発信器１９の出力を「大」に設定し、透明なＰＥＴフイルムを透して液溜まり３の様子を詳しく観察した。
【００６４】
堰２とワイヤーバーが挟む液溜まり３を透明なＰＥＴフイルムを透して観察した結果、超音波発信器１９の出力電源を入りおよび切りして支持部８に超音波振動を発現させた状態で液溜まり３の状態が異なることを見出した。超音波発信器１９の電源を入れた状態では、電源を切った状態に比べ被塗工材５の堰２への接点が、被塗工材５の進行方向上流側に位置し、堰２の上端面２ａが塗布液４の液膜で覆われている様子が確認された。
【００６５】
また、電源を切りの状態で被塗工材５と堰２の接点は絶えず変化し、一方電源入りの状態での接点は、一直線に略安定している様子が確認された。さらには、液溜まり３の下流側に位置する被塗工材５とワイヤーバーとの接点でも同様に、電源入りでは直線的に安定した様子が確認された。電源を入りの状態で、塗布液４中に含まれる空気が、小さな気泡となって液溜まり３の上面に集合し、ワイヤーバーに絡むことなく堰２の両側にスムーズに流れる様子が確認された。一方、電源切りでは、気泡が液溜まり３に集まり両端への流れが悪くワイヤーバーに絡みつき滞留した。
【００６６】
また、電源切りの状態では、塗布液４中の黒色の染料が液溜まり３に凝集し停滞する様子が見られ、流れも弱くワイヤーバーの直前で滞留が見られた。ＰＥＴフイルムの塗布層に縦筋上の塗布ムラを認めた。一方、電源入りの状態では、染料の停滞も少なく染料槐が素早く動き回る様子が観察され両側にスムーズに排出されて、塗布層にも縦筋や尾引スジなどの塗布ムラは明らかに減少した。
【００６７】
［実施例２］
本発明に基づき、他の実施例として図２、図３に示す塗布装置を使用した。小径塗布ロール１に溝付バーを用い、回転する溝付バーに超音波振動子１８を連結して超音波振動を与える方法を適用した。
【００６８】
溝付バーとして、深さ２５μｍ、ピッチ０．１ｍｍ溝を刻印した有効長３００ｍｍの直径８ｍｍのＳＵＳ３０６ステンレスバーを使用した。支持部８は超高分子ポリエチレンとし、溝付バーの両軸をボールベアリングで位置を決めた。溝付バーの回転軸９に鍋屋バイテック会社製カップリング（商品名：カプリコンリＸＧＳ、ガラス入りポリブチレンテレフタレート使用）を介してモーター２４の出力軸２５を連結し回転させた。堰２としてステンレスＳＵＳ３０６を使用し堰２の上端面２ａを半径１０ｍｍの曲面に加工し、スリット１２の幅を１．０ｍｍに設定した。
【００６９】
被塗工材５が塗布ロール１と堰２の上端面２ａに接して走行する走行線Ａを基準として、入口パスロール６にガイドされて堰２の上端面２ａと接する被塗工材５のなす角度θを１０度に設定した。
【００７０】
別置の超音波発振器１９（多賀電気製ＰＳ−２５０型出力２８ＫＨＺ）から電気ケーブル２０とスリップリング２７を介して電気信号を送り、溝付バーの回転軸９に直結した超音波振動子１８を励振し溝付バーに超音波振動を発現させた。溝付バーの表面に２００ｍｍのピンセットをあて、共振音の発生で溝付バーに現出した超音波振動を確認した。
【００７１】
さらにオムロン製拡大顕微鏡倍率４９００倍を使用し、溝付バーの表面が超音波発生器１９の出力レベル大、中および小に対応し振動していることを振動変位測定で確認し、それぞれ、３μｍ〜０．８μｍ、１．５μｍ〜０．５μｍ、０．７μｍ〜０．１μｍの数値を得た。
【００７２】
実施例１に比べ、同じ出力電源レベルで本実施例の場合溝付バーに現出する超音波振動は大きく、高い振動変位を得た。
【００７３】
透明な東レ製ＰＥＴフイルム厚さ２５μｍ幅３００ｍｍを使用し、塗布液４として市販のアサヒペン製シリコンアクリル樹脂黒色塗料を水で２倍希釈し、塗布液収容タンク１５に入れて定量ポンプ１６で送液し、液溜まり３が充満しかつ堰２から漏れ出さないよう調節して走行速度を１ｍ毎分で塗布した。溝付バーを逆転および順転方向に速度０．１ｍ毎分で運転し、透明なウエッブの上から溝付きバーと堰２に挟まれる液溜まり３の様子を実施例１と同様に詳しく観察した。
【００７４】
超音波発信器１９の出力電源を小のレベルに設定し、電源を切った時の状態と比較し詳しく視覚で観察した。被塗工材５の堰２への接点は、堰２の上端面２ａから塗布液４が滲み出すことなく液膜で覆われ、被塗工材５の同伴空気の流入も安定した液体シールを形成している様子が確認された。また、電源切りの状態では、堰２の上端面２ａでの被塗工材５の接点は移動し、一方、電源入りの状態での接点はほとんど動かず一直線に安定している様子が確認された。
【００７５】
さらには、液溜まり３の下流側に位置する溝付きバーとの接点においても、電源切りで変化していた接点が、電源入りではほとんど動かず直線的に安定した様子が確認された。
【００７６】
さらには、電源を入りの状態で塗布液４に含まれる空気が小さな気泡となって液溜まり３上面に集合する様子を液溜まり３を覆う透明なＰＥＴフイルムを透して観察した結果、中央付近から液溜まり３の両端へ滞留することなく流動する様子が確認された。一方、電源の切りでは、気泡の上面への流出が少なく、また気泡が液溜まり３で停滞や回流する様子が認められた。
【００７７】
また、塗布液４中の黒色の染料が、電源切りの状態で液溜まり３に凝集し停滞する様子が見られ、流れが弱くワイヤーバーの直前で停滞する部分が見られ、フイルムの塗布層に縦筋上の塗布ムラが認められた。一方、電源入りの状態では、染料の停滞も少なく染料槐が素早く動き回る様子が観察されて、塗布層の縦筋や尾引スジなどの塗布ムラが減少し良好な面質が得られた。さらに、ワイヤーバーを逆転および順転０．１ｍ毎分に設定し塗布速度を１ｍ毎分から段階的に２０ｍ毎分まで増速し、並行して液溜まり３が維持されるよう定量ポンプ１６の送液量を適宜増やし塗布状況を観察した。その結果、塗布速度の変化に容易に追従し、安定した液溜まり３の状態が得られ、微細な塗布液４の流動が全体にわたり良好な塗布面を得た。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第１例を示す要部概略縦断側面図である。
【図２】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第２例を示す要部概略縦断側面図である。
【図３】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第２例を示す要部概略一部切断正面図である。
【図４】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第３例を示す要部概略縦断側面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 塗布ロール
２ 堰
２ａ 堰の上端面
３ 液溜まり
４ 塗布液
５ 被塗工材
６ 入口パスロール
７ 出口パスロール
８ 支持部
９ 回転軸
１０ 受け溝
１１ 基台
１２ スリット
１３ マニホールド
１４ 供給口
１５ 塗布液収容タンク
１６ 定量ポンプ
１７ 配管
１８ 超音波振動子
１９ 超音波発信器
２０ 電気ケーブル
２１ 塗布層
２２，２３ 軸受
２４ モータ
２５ 出力軸
２６ 軸受
２７ スリップリング
２８ カップリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗布装置に係り、回転する塗布ロールで各種の塗布液をプラスチックフィルム、金属薄板、紙、繊維、ゴム等の帯状で走行する被塗工材に塗布する塗布装置および塗布方法に関する。
【０００２】
特に感光材料や液晶材料などの光学系材料の製造、磁気テープ、感圧記録材料や熱転写材料などの記録材料の製造、太陽電池や燃料電池などの電池材料、インクジェットプリンターや電子機器部材などに使用される複合材料の製造等々に係わる塗布装置および塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、連続走行している各種の被塗工材に塗布液を塗布する装置として、様々な方式が開発されている。これらの塗布装置の中で塗布ロールを使用した塗布装置、特にバーコーターやワイヤーバーコーターなどと呼称される比較的直径の小さな各種のロールを使用した塗布装置が開発され使用されている。
【０００４】
また、上述の塗布装置を使用した塗布方法としては、例えばワイヤーバーと被塗工材の接触直前に液溜まりを形成し塗布液をオーバーフローさせながら塗布する方法（例えば、特許文献１参照。）、ワイヤーバーと被塗工材の接触直前の液溜まり内に整流板を配設したバー塗布方法（例えば、特許文献２参照。）、ワイヤーバーとプレンバーの間に液溜まりを作り被塗工材を塗布するワイヤーバー塗工装置（例えば、特許文献３参照。）、バーと被塗工材のラップ角度やバーの受け台の角度を工夫した塗布方法（例えば、特許文献４参照。）や液溜めの堰の高さで塗布液のオーバーフロー量を最少にしたワイヤーバーコーターによる光学補償シートの製造方法（例えば、特許文献５参照。）などが良く知られている。
【特許文献１】特公昭５８−４５８９号公報
【特許文献２】特公昭５９−１２３５６８号公報
【特許文献３】特開平８−８４９５３号公報
【特許文献４】特開平９−２０１５６３号公報
【特許文献５】特開２００３−３３７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の塗布装置および塗布方法は、ワイヤーバーの塗布直前で液溜まりを形成して送液量を低減しながら、液溜まりを安定化させるものであるが、送液量が少なくなると液溜まりへ供給する塗布液の循環が低下して滞留が起こり、塗布液組成物の分離や析出、凝集や濃度むらなどが発生し、被塗工材の塗布層に厚みむらやスジなどを発生させる原因となるといった問題がある。
【０００６】
また、バーコーターなどの塗布ロールによる塗布装置では、被塗工材に塗布液のメニスカス部を作用させることを特徴としているが、走行する被塗工材に同伴する空気の流入などによりメニスカス部が不安定となって液溜まりに渦流や環流が起こり、塗布故障が生じることがあるため、これを防止するために堰を配置して恒常的な液溜まりを維持する工夫がなされている。しかし、満足できるものではなく、塗布条件の要求が高度化するにつれて、液溜まりの更なる安定性が要求されている。
【０００７】
更には近来、産業上の発展により、各種の高度な製品が開発されるに至り、塗布液組成や支持体に要求される塗布品質が一段と厳しくなり、相応して高度な塗布技術が要求されている。特に、塗布液の組成は複雑で高価となり、益々のロス減が要求され、塗布装置での塗布液の循環量の最少化、異物の発生や混入の抑制等が強く期待されている。
【０００８】
本発明者等は、上記の問題を解決するべく試験研究を重ねた結果、塗布ロールによる塗布装置の特徴を生かし、液溜まりを被塗工材で覆い、超音波振動させることに着目し本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の目的は、液溜まりを被塗工材で覆うとともに超音波振動を与えることにより被塗工材に対する塗布液の塗布が均一に安定して行える塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、塗布ロールと堰で挟むにようにして液溜まりが構成され、前記塗布ロールを回転させて液溜まりに供給された塗布液を被塗工材に塗布する塗布装置において、被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行するように配置して前記液溜まりを覆い、また、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、前記液溜まりを構成する個体部分と前記塗工液の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、前記超音波振動子は前記塗布ロールに連結されており、前記塗布ロールの軸方向に超音波振動を与える構造となっていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、堰と向かい合って液溜まりを構成する塗布ロールを回転させて被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行させ、前記液溜まりに供給された塗布液を前記被塗工材に塗布する塗布方法であって、前記液溜まりを構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と前記塗工液の界面に微細振動を与えつつ前記塗工液を前記被塗工材に塗布することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の、前記超音波振動は前記塗布ロールに与えるものであり、前記超音波振動を与える方向は前記塗布ロールの軸方向であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の塗布装置によれば、被塗工材を塗布ロールと堰に接し走行するように配置して前記被塗工材で液溜まりを覆うので、被塗工材への塗布液のメニスカス部が無くなり、また、走行する被塗工材による空気の同伴を阻止できるので、従来のメニスカス部の不安定による渦流や環流の発生といった現象が無くなることから、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００１５】
また、被塗工材が塗布ロールと堰に接して塗布ロールと堰に挟まれて形成する液溜まりを覆うので、液溜まりからのオーバーフローがなくなり、塗布液の循環量を最少化することができる。この結果、塗布液収容タンクや定量ポンプ等の送液装置を小型化することができ、全体として塗布装置の小型化が可能となる。
【００１６】
さらに、前記のように液溜まりを被塗工材で覆うので、塗布液の溶媒の蒸散を防ぎ濃度変化を最少にすることができ、被塗工材の塗布層に厚みむらやスジなどの発生を防止することができる。
【００１７】
さらに、塗布液に接する塗布装置のいずれかの個体部分に、前記個体部分と前記塗布液の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結するので、この振動運動により前記個体部分との界面で塗布液に微細な乱流運動が起こり、塗布液が前記個体部分の壁面へ付着することや滞留することが防止され、塗布液の円滑な流動を得ることができる。また、前記個体部分と前記塗布液の界面に発現した振動運動は、液溜まりの塗布液に伝播して液溜まりの塗布液の流動を促すので、被塗工材の塗布層の厚みムラやスジなどの発生の原因となっていた液溜まりにおける塗布液の滞留が防止され、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００１８】
さらに、塗布ロールと堰で挟むように形成された液溜まりの塗布液は超音波振動による塗布液の微細な振動運動によって堰と被塗工材との間に浸透し、堰と被塗工材との間の液体シールとなる。この液体シールにより、被塗工材で覆われた液溜まりへの空気や異物の進入を防ぐことができ、また、液体シールが潤滑効果を果たし、堰に接して走行する前記被塗工材の擦り傷発生を防止することができる。
【００１９】
請求項２に記載の塗布装置によれば、請求項１に記載の、超音波振動子は塗布ロールに連結されており、前記塗布ロールの軸方向に超音波振動を与える構造となっているので、少なくとも前記塗布ロールに接する部分の塗布液の表面が一様に撹拌状態になって滞留しなくなり、前記塗布液の塗布を一様な厚みで均一に行うことができる。
【００２０】
また、超音波振動は前記塗布ロールにだけ与えるから、塗布装置全体に超音波振動を与えるものに比べ超音波振動を確実に発生することができ、過大の気泡の発生や発熱といった事態は生じない。また、前記塗布ロールの支持構造は、前記塗布ロールの振動に影響を与える構造となっていないので、前記塗布ロールに安定した超音波振動の発現を得ることができる。
【００２１】
請求項３に記載の塗布方法によれば、堰と向かい合って液溜まりを構成する塗布ロールを回転させて被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行させるので、被塗工材への塗布液のメニスカス部が無くなり、また、走行する被塗工材による空気の同伴を阻止できるので、従来のメニスカス部の不安定による渦流や環流の発生といった現象が無くなることから、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００２２】
また、塗布ロールと堰に接して塗布ロールと堰に挟まれて形成する液溜まりに接して走行する被塗工材が前記液溜まりを覆うことになるので、液溜まりからのオーバーフローがなくなり、塗布液の循環量を最少化することができ、また、塗布液の溶媒の蒸散を防ぎ濃度変化を最小にすることができ、被塗工材の塗布層に厚みむらやスジなどの発生を防止することができる。
【００２３】
そして、前記液溜まりを構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と前記塗工液の界面に微細振動を与えつつ前記塗工液を前記被塗工材に塗布するので、この微細振動により前記個体部分との界面で塗布液に微細な乱流運動が起こり、塗布液が前記個体部分の壁面へ付着することや滞留することが防止され、塗布液の円滑な流動を得ることができる。また、前記個体部分と前記塗布液の界面に発現した微細振動は、液溜まりの塗布液に伝播して液溜まりの塗布液の流動を促すので、被塗工材の塗布層の厚みムラやスジなどの発生の原因となっていた液溜まりにおける塗布液の滞留が防止され、被塗工材に対する塗布液の塗布を均一に安定して行うことができる。
【００２４】
さらに、塗布ロールと堰で挟むように形成された液溜まりの塗布液は超音波振動による塗布液の微細な振動運動によって堰と被塗工材との間に浸透し、堰と被塗工材との間の液体シールとなる。この液体シールにより、被塗工材で覆われた液溜まりへの空気や異物の進入を防ぐことができ、また、液体シールが潤滑効果を果たし、堰に接して走行する前記被塗工材の擦り傷発生を防止することができる。
【００２５】
請求項４に記載の塗布方法によれば、請求項３に記載の、超音波振動は塗布ロールに与えるものであり、前記超音波振動を与える方向は前記塗布ロールの軸方向であるので、少なくとも前記塗布ロールに接する部分の塗布液の表面が一様に撹拌状態になって滞留しなくなり、前記塗布液の塗布を一様な厚みで均一に行うことができる。
【００２６】
また、超音波振動は前記塗布ロールにだけ与えるから、塗布装置全体に超音波振動を与えるものに比べ超音波振動を確実に発生することができ、過大の気泡の発生や発熱といった事態は生じない。また、前記塗布ロールの支持構造は、前記塗布ロールの振動に影響を与える構造となっていないので、前記塗布ロールに安定した超音波振動の発現を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る塗布装置および塗布方法を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例により詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明に係る塗布装置の実施の形態の第１例を示したもので、本例の塗布装置の要部概略縦断側面図である。
【００２９】
本実施例の塗布装置は、塗布ロール１と堰２が対向して配置され、塗布ロール１と堰２で挟むようにして液溜まり３が形成されており、塗布ロール１により液溜まり３に供給された塗布液４を被塗工材５に塗布するようになっている。
【００３０】
被塗工材５は、入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し、堰２側から塗布ロール１側へ走行するように配置され、液溜まり３の上面開口部を覆うようになっている。被塗工材５としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートのようなプラスチックフィルム、各種の強化フィルム、蒸着フィルム、ステンレスやアルミのような金属箔、紙類、さらには繊維、合成皮革などの可撓性支持体のものがある。
【００３１】
塗布ロール１は、支持部８により回転可能に支持されており、塗布ロール１は、その中心に渡された回転軸９に連結される回転駆動手段（図示省略）により、矢印方向に走行する被塗工材５と反対方向に回転するようになっている。また、塗布ロール１は走行する被塗工材５と同じ方向に回転することも可能で、塗布条件により選択できる。また、本例の塗布ロール１は、小径ロールにワイヤーを巻装したワイヤーバーが用いられているが、塗布条件に応じてフラットロール、刻印ロール、溝付きバーなど適宜選択可能となっている。
【００３２】
塗布ロール１を支持する支持部８は、その上部に塗布ロール１を受ける受け溝１０が形成されており、受け溝１０に塗布ロール１の下側が嵌合した状態で受けられている。この支持部８の下端は基台１１に固定され、そして、この基台１１には、前記した堰２が対向するように固定されており、基台１１に固定された堰２と支持部８との間には、前記した塗布ロール１と堰２で挟むようにして形成される液溜まり３に連通するスリット１２が形成されている。
【００３３】
スリット１２を形成する堰２の壁面には、スリット１２に供給される塗布液４の流速分布を均一化するマニホールド１３が形成されている。また堰２の下部にはスリット１２に連通する塗布液４の供給口１４が接続されている。
【００３４】
塗布液４は、塗布液収容タンク１５に収容されており、定量ポンプ１６により逐次一定量が配管１７を経て供給口１４に入り、マニホールド１３で幅方向の流速分布が均一化され、スリット１２を通り液溜まり３に送液されるようになっている。
【００３５】
前記の塗布ロール１と共に液溜まり３を形成する堰２にあっては、被塗工材５が接する堰の上端面２ａが扇状の凸曲面に形成されている。
【００３６】
また、入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し走行するように配置される被塗工材５にあっては、被塗工材５が塗布ロール１と堰２の上端面２ａに接して走行する走行線Ａを基準として、入口パスロール６にガイドされて堰２の上端面２ａと接する被塗工材５のなす角度θは、０度から１５度の範囲とすることが好ましい。この角度θを調節することにより、塗布液４が堰２からオーバーフローすることなく、かつ被塗工材５の表面に傷をつけるとこなく被塗工材５による液溜まり３の形成を強固に維持することができる。
【００３７】
角度θは、塗布液の条件、塗布速度、被塗工材５の種類や厚さなどによって決定される。また、角度θが０度を下回ると、被塗工材５と堰２との間に空隙が生じてしまい、そこにメニスカス部が発生し、塗布故障の原因となるおそれがあり、また、角度θが１５度を超えると、被塗工材５と堰２の前端面２ａとの接触圧が高くなり、被塗工材５に擦り傷が発生するおそれがある。
【００３８】
さらに、本例では、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、液溜まり３を構成する個体部分と塗工液４の界面に振動運動を発現させる超音波振動子１８を連結している。
【００３９】
本例では、支持部８に超音波振動を与えるホーン形の超音波振動子１８が連結されている。超音波振動子１８は超音波発信器１９と電気ケーブル２０で電気的に接続されている。
【００４０】
本例では、マニホールド１３が形成されていないより簡単な構造体である支持部８に超音波振動子１８が連結されているが、超音波振動子１８を連結する箇所はこれに限定されず、塗布液４に接する塗工装置の個体部分、塗布ロール１、堰２、支持部８、基台１１のいずれであってもよく、塗布装置のうち構造が単純で、超音波が偏在せず効果的に伝播する個体部分が好ましい。
【００４１】
次に、このような塗布装置による被塗工材５に対する塗布液４の塗布方法について説明する。塗布液収容タンク１５に収容された塗布液４は、定量ポンプ１６で一定量を逐次配管１７を経て供給口１４からスリット１２を通り、液溜まり３に送液され、液溜まり３を覆っている被塗工材５に接するように密に満たされる。
【００４２】
入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し走行する被塗工材５は液溜まり３で塗布液４が塗布され、被塗工材５に塗布された塗布液４は塗布ロール１で所望の膜厚に計量されることにより被塗工材５に塗布層２１が形成され、塗膜層２１が形成された被塗工材５は、出口パスロール７に案内されて塗布装置を離れ次の工程に進む。
【００４３】
このとき、被塗工材５は塗布ロール１と堰２に接し液溜まり３を覆いながら走行するので、被塗工材５への塗布液４のメニスカス部が無くなり、また、走行する被塗工材５による液溜まり３への空気の同伴を阻止できるので、従来のメニスカス部の不安定による渦流や環流の発生といった現象が無くなることから、被塗工材５に対する塗布液４の塗布を均一に安定して行う。
【００４４】
また、被塗工材５が塗布ロール１と堰２に接して液溜まり３を覆うので、液溜まり３からのオーバーフローがなくなり、塗布液４の循環量を最少化する。
【００４５】
さらに、液溜まり３を被塗工材５で覆うので、塗布液４の溶媒の蒸散を防ぎ濃度変化を最小にすることができ、被塗工材５の塗布層２１に厚みむらやスジなどの発生を防止する。
【００４６】
また、上記の動作は、塗布装置を構成するいずれかの個体部分、本例では支持部８に連結した超音波振動子１８により、液溜まり３を構成する個体部分と塗工液４の界面に微細振動を与えながら行うので、塗布液４が個体部分の壁面へ付着することや滞留することが防止され、塗布液４の円滑な流動を得ることができ、また液溜まり３の塗布液４の流動を促すので、被塗工材５の塗布層２１の厚みムラやスジなどの発生の原因となっていた液溜まり３における塗布液４の滞留が防止され、被塗工材５に対する塗布液４の塗布を均一に安定して行う。
【００４７】
さらに、液溜まり３の塗布液４は超音波振動による塗布液４の微細な振動運動によって堰２と被塗工材５との間に浸透し、堰２と被塗工材５との間の液体シールとなり、この液体シールにより、被塗工材５で覆われた液溜まり３への空気や異物の進入を防ぐことができ、また、液体シールが潤滑効果を果たし、堰２に接して走行する被塗工材５の擦り傷発生を防止する。
【００４８】
図２，図３は本発明に係る塗布装置の実施の形態の第２例を示したもので、図２は本例の塗布装置の要部概略縦断側面図、図３は要部概略一部切断正面図である。なお、第１例と同一の部分には同一符号を付している。
【００４９】
本例は、前記の超音波振動子１８は塗布ロール１に連結されており、塗布ロール１の軸方向に超音波振動を与える構造となっている。その他の構成は前記第１例と同様なので、第１例の説明を援用し、その説明を省略する。
【００５０】
本例では、塗布ロール１は、その中心の回転軸９の両端が軸受２２，２３で回転自在に支持されている。塗布ロール１の回転軸９はモータ２４の出力軸２５の回転力が与えられて回転駆動されるようになっている。モータ２４の出力軸２５は軸受２６で回転自在に支持されている。
【００５１】
塗布ロール１の回転軸９の一端には、該塗布ロール１に超音波振動を与えるホーン形の超音波振動子１８が接続されている。このため超音波振動子１８は、塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転するようになっている。本例の超音波振動子１８は、塗布ロール１の回転中、連続して該塗布ロール１の軸方向に超音波振動を与える構造になっている。塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転する超音波振動子１８は、回転軸９に支持されたスリップリング２７を介して固定側の超音波発信器１９に電気ケーブル２０で電気的に接続されている。
【００５２】
塗布ロール１の回転軸９の他端には、超音波振動を遮断または減衰させる連結機構としてのカップリング２８を介してモータ２４の出力軸２５が接続されている。カップリング２８は、ポリエチレン等の非金属を介して接続される構造である。ポリエチレンをカップリング２８の材料として用いる場合は、例えば厚さ５ｍｍにして回転軸９とモータ２４の出力軸２５の間に挟んで固定することにより形成されている。カップリング２８の材料は、この他に、例えば、テトラフルオロエチレン、ナイロン、塩化ビニール、ポリプロピレン等のプラスチック材料や、紙、木材、竹、布、皮革、合成繊維、合成皮革等の材料も使用することができる。
【００５３】
また、塗布ロール１を支持する支持部８は、ステンレスや燐青銅などの金属で構成されても良いが、ポリイミド樹脂、ポリアセタール樹脂や超高分子ポリエチレンなど機械的構造材料に使用されるエンジニアリングプラスチックを使用するのがより好ましい。さらには、支持部８にプラスチック材料を使用することにより、塗布ロール１で発現した超音波振動は、支持部８から伝播しにくく減衰せず、塗布ロール１の超音波振動が高位に得られ、塗布ロール１と塗布液４との界面で微細な乱流が高まり、さらには、塗布ロール１と支持部８との間に塗布液４が入りやすく潤滑作用がより効果的となる。
【００５４】
本例では、塗布ロール１の回転中、塗布ロール１に超音波振動子１８により塗布ロール１の軸方向に，換言すれば塗布ロール１の長手方向に連続して超音波振動を与えるので、塗布ロール１の軸方向に一様な超音波振動を与えることができる。この結果、塗布ロール１の超音波振動により被塗工材５がその幅方向全体に一様に振動運動し、少なくとも被塗工材５に接する部分の塗布液４の表面が一様に攪拌状態になり、滞留しなくなるので、塗布液４の塗布を一様な厚みで均一に行うことができる。
【００５５】
さらには、塗布ロール１の表面で直接超音波振動が起こるので、塗布ロール１が表面に凹凸のある溝付ロールや彫刻ロールなどである場合には、塗布ロール１の表面の凹部に微細な乱流が起こり塗布液４の滞留や固着がない。さらには、塗布ロール１と支持部８との間に形成された界面に超音波振動が伝播するので、塗布液４の潤滑も良くなり磨耗することが少なくなる。
【００５６】
塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転する超音波振動子１８は、回転軸９に支持されたスリップリング２７を介して超音波発信器１９に電気的に接続されているので、塗布ロール１の回転軸９と一緒に回転する超音波振動子１８に電気信号を支障なく与えることができる。
【００５７】
塗布ロール１の回転軸９の他端には、超音波振動を遮断または減衰させるカップリング２８を介してモータ２４の出力軸２５が接続されているので、塗布ロール１の超音波振動がモータ２４の出力軸２５から散逸することが防止され、塗布ロール１に安定した超音波振動の発現を得ることができる。また、超音波振動は塗布ロール１にだけ与えるから、超音波振動子１８として従来に比べて小型のものを使用することができる。また、モータ２４の出力軸２５を塗布ロール１の回転軸９から切り離すカップリング２８は、非金属を介して接続される構造であるので、カップリング２８の機械的連結と超音波振動の遮断または減衰を良好に行うことができる。
【００５８】
図４は本発明に係る塗布装置の実施の形態の第３例を示したもので、本例の塗布装置の要部概略縦断側面図である。なお、第１例と同一の部分には同一符号を付している。
【００５９】
本例は、被塗工材５が、入口パスロール６と出口パスロール７にガイドされて、塗布ロール１と堰２に接し、塗布ロール１側から堰２側へ走行するように配置され、そして、堰２とともにスリット１２を形成する支持部８の壁面に、スリット１２に供給される塗布液４の流速分布を均一化するマニホールド１３が形成され、また堰２の支持部８の下部にはスリット１２に連通する塗布液４の供給口１４が接続されている以外の構成は、前記第１例と同様であり、また、作用も第１例と同様なので、第１例の説明を援用し、その説明を省略する。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
本発明に基づき図１において、塗布ロール１として直径８ｍｍのＳＵＳ３０６ステンレスバーに０．１ｍｍ径のＳＵＳ細線を巻きつけた有効長３００ｍｍのワイヤーバーを使用した。支持部８は燐青銅で製作しワイヤーバーの両側をベアリングで位置決めし、ワイヤーバーの回転軸９にモータ２４を連結して回転させた。堰２はＳＵＳ３０６を使用し、堰２の上端面２ａを半径５ｍｍの曲面に加工し、スリット１２を１．０ｍｍとし、被塗工材５が塗布ロール１と堰２の上端面２ａに接して走行する走行線Ａを基準として、入口パスロール６にガイドされて堰２の上端面２ａと接する被塗工材５のなす角度θを０度に設定した。
【００６１】
超音波振動子１８を支持部８にネジ穴を開け連結し、別置の超音波発振器１９（多賀電気製ＰＳ−２５０型出力２８ＫＨＺ）から電気信号を送り支持部８を超音波振動させ、２００ｍｍのピンセットを支持部８の上に配設したワイヤーバーにあて、共振音の発生でワイヤーバーに現出した超音波振動を確認した。
【００６２】
さらにオムロン製拡大顕微鏡倍率４９００倍を使用し、ワイヤーバーの表面が超音波発生器の出力レベル大、中および小に対応して、０．３μｍ〜０．０５μｍ、０．１５μｍ〜０．０１μｍ、０．５μｍ以下の数値を得た。
【００６３】
透明な東レ製ＰＥＴフイルム２５μｍを被塗工材５に使用し、塗布液４として市販のアサヒペン製シリコンアクリル樹脂黒色塗料を水で２倍希釈し塗布液収容タンク１５に入れ、定量ポンプ１６で送液し液溜まり３を満たし、堰２から塗布液４がオーバーフローしないように調節して塗布速度１ｍ毎分で塗布した。ワイヤーバーを逆転方向に速度０．１ｍ毎分で運転し超音波発信器１９の出力を「大」に設定し、透明なＰＥＴフイルムを透して液溜まり３の様子を詳しく観察した。
【００６４】
堰２とワイヤーバーが挟む液溜まり３を透明なＰＥＴフイルムを透して観察した結果、超音波発信器１９の出力電源を入りおよび切りして支持部８に超音波振動を発現させた状態で液溜まり３の状態が異なることを見出した。超音波発信器１９の電源を入れた状態では、電源を切った状態に比べ被塗工材５の堰２への接点が、被塗工材５の進行方向上流側に位置し、堰２の上端面２ａが塗布液４の液膜で覆われている様子が確認された。
【００６５】
また、電源を切りの状態で被塗工材５と堰２の接点は絶えず変化し、一方電源入りの状態での接点は、一直線に略安定している様子が確認された。さらには、液溜まり３の下流側に位置する被塗工材５とワイヤーバーとの接点でも同様に、電源入りでは直線的に安定した様子が確認された。電源を入りの状態で、塗布液４中に含まれる空気が、小さな気泡となって液溜まり３の上面に集合し、ワイヤーバーに絡むことなく堰２の両側にスムーズに流れる様子が確認された。一方、電源切りでは、気泡が液溜まり３に集まり両端への流れが悪くワイヤーバーに絡みつき滞留した。
【００６６】
また、電源切りの状態では、塗布液４中の黒色の染料が液溜まり３に凝集し停滞する様子が見られ、流れも弱くワイヤーバーの直前で滞留が見られた。ＰＥＴフイルムの塗布層に縦筋上の塗布ムラを認めた。一方、電源入りの状態では、染料の停滞も少なく染料槐が素早く動き回る様子が観察され両側にスムーズに排出されて、塗布層にも縦筋や尾引スジなどの塗布ムラは明らかに減少した。
【００６７】
［実施例２］
本発明に基づき、他の実施例として図２、図３に示す塗布装置を使用した。小径塗布ロール１に溝付バーを用い、回転する溝付バーに超音波振動子１８を連結して超音波振動を与える方法を適用した。
【００６８】
溝付バーとして、深さ２５μｍ、ピッチ０．１ｍｍ溝を刻印した有効長３００ｍｍの直径８ｍｍのＳＵＳ３０６ステンレスバーを使用した。支持部８は超高分子ポリエチレンとし、溝付バーの両軸をボールベアリングで位置を決めた。溝付バーの回転軸９に鍋屋バイテック会社製カップリング（商品名：カプリコンリＸＧＳ、ガラス入りポリブチレンテレフタレート使用）を介してモーター２４の出力軸２５を連結し回転させた。堰２としてステンレスＳＵＳ３０６を使用し堰２の上端面２ａを半径１０ｍｍの曲面に加工し、スリット１２の幅を１．０ｍｍに設定した。
【００６９】
被塗工材５が塗布ロール１と堰２の上端面２ａに接して走行する走行線Ａを基準として、入口パスロール６にガイドされて堰２の上端面２ａと接する被塗工材５のなす角度θを１０度に設定した。
【００７０】
別置の超音波発振器１９（多賀電気製ＰＳ−２５０型出力２８ＫＨＺ）から電気ケーブル２０とスリップリング２７を介して電気信号を送り、溝付バーの回転軸９に直結した超音波振動子１８を励振し溝付バーに超音波振動を発現させた。溝付バーの表面に２００ｍｍのピンセットをあて、共振音の発生で溝付バーに現出した超音波振動を確認した。
【００７１】
さらにオムロン製拡大顕微鏡倍率４９００倍を使用し、溝付バーの表面が超音波発生器１９の出力レベル大、中および小に対応し振動していることを振動変位測定で確認し、それぞれ、３μｍ〜０．８μｍ、１．５μｍ〜０．５μｍ、０．７μｍ〜０．１μｍの数値を得た。
【００７２】
実施例１に比べ、同じ出力電源レベルで本実施例の場合溝付バーに現出する超音波振動は大きく、高い振動変位を得た。
【００７３】
透明な東レ製ＰＥＴフイルム厚さ２５μｍ幅３００ｍｍを使用し、塗布液４として市販のアサヒペン製シリコンアクリル樹脂黒色塗料を水で２倍希釈し、塗布液収容タンク１５に入れて定量ポンプ１６で送液し、液溜まり３が充満しかつ堰２から漏れ出さないよう調節して走行速度を１ｍ毎分で塗布した。溝付バーを逆転および順転方向に速度０．１ｍ毎分で運転し、透明なウエッブの上から溝付きバーと堰２に挟まれる液溜まり３の様子を実施例１と同様に詳しく観察した。
【００７４】
超音波発信器１９の出力電源を小のレベルに設定し、電源を切った時の状態と比較し詳しく視覚で観察した。被塗工材５の堰２への接点は、堰２の上端面２ａから塗布液４が滲み出すことなく液膜で覆われ、被塗工材５の同伴空気の流入も安定した液体シールを形成している様子が確認された。また、電源切りの状態では、堰２の上端面２ａでの被塗工材５の接点は移動し、一方、電源入りの状態での接点はほとんど動かず一直線に安定している様子が確認された。
【００７５】
さらには、液溜まり３の下流側に位置する溝付きバーとの接点においても、電源切りで変化していた接点が、電源入りではほとんど動かず直線的に安定した様子が確認された。
【００７６】
さらには、電源を入りの状態で塗布液４に含まれる空気が小さな気泡となって液溜まり３上面に集合する様子を液溜まり３を覆う透明なＰＥＴフイルムを透して観察した結果、中央付近から液溜まり３の両端へ滞留することなく流動する様子が確認された。一方、電源の切りでは、気泡の上面への流出が少なく、また気泡が液溜まり３で停滞や回流する様子が認められた。
【００７７】
また、塗布液４中の黒色の染料が、電源切りの状態で液溜まり３に凝集し停滞する様子が見られ、流れが弱くワイヤーバーの直前で停滞する部分が見られ、フイルムの塗布層に縦筋上の塗布ムラが認められた。一方、電源入りの状態では、染料の停滞も少なく染料槐が素早く動き回る様子が観察されて、塗布層の縦筋や尾引スジなどの塗布ムラが減少し良好な面質が得られた。さらに、ワイヤーバーを逆転および順転０．１ｍ毎分に設定し塗布速度を１ｍ毎分から段階的に２０ｍ毎分まで増速し、並行して液溜まり３が維持されるよう定量ポンプ１６の送液量を適宜増やし塗布状況を観察した。その結果、塗布速度の変化に容易に追従し、安定した液溜まり３の状態が得られ、微細な塗布液４の流動が全体にわたり良好な塗布面を得た。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第１例を示す要部概略縦断側面図である。
【図２】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第２例を示す要部概略縦断側面図である。
【図３】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第２例を示す要部概略一部切断正面図である。
【図４】本発明に係る塗布装置の実施の形態の第３例を示す要部概略縦断側面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 塗布ロール
２ 堰
２ａ 堰の上端面
３ 液溜まり
４ 塗布液
５ 被塗工材
６ 入口パスロール
７ 出口パスロール
８ 支持部
９ 回転軸
１０ 受け溝
１１ 基台
１２ スリット
１３ マニホールド
１４ 供給口
１５ 塗布液収容タンク
１６ 定量ポンプ
１７ 配管
１８ 超音波振動子
１９ 超音波発信器
２０ 電気ケーブル
２１ 塗布層
２２，２３ 軸受
２４ モータ
２５ 出力軸
２６ 軸受
２７ スリップリング
２８ カップリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布ロールと堰で挟むにようにして液溜まりが構成され、前記塗布ロールを回転させて液溜まりに供給された塗布液を被塗工材に塗布する塗布装置において、被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行するように配置して前記液溜まりを覆い、また、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、前記液溜まりを構成する個体部分と前記塗工液の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結したことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は前記塗布ロールに連結されており、前記塗布ロールの軸方向に超音波振動を与える構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
堰と向かい合って液溜まりを構成する塗布ロールを回転させて被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行させ、前記液溜まりに供給された塗布液を前記被塗工材に塗布する塗布方法であって、前記液溜まりを構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と前記塗工液の界面に微細振動を与えつつ前記塗工液を前記被塗工材に塗布することを特徴とする塗布方法。
【請求項４】
前記超音波振動は前記塗布ロールに与えるものであり、前記超音波振動を与える方向は前記塗布ロールの軸方向であることを特徴とする請求項３に記載の塗布方法。
【請求項１】
塗布ロールと堰で挟むにようにして液溜まりが構成され、前記塗布ロールを回転させて液溜まりに供給された塗布液を被塗工材に塗布する塗布装置において、被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行するように配置して前記液溜まりを覆い、また、塗布装置を構成するいずれかの個体部分に、前記液溜まりを構成する個体部分と前記塗工液の界面に振動運動を発現させる超音波振動子を連結したことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は前記塗布ロールに連結されており、前記塗布ロールの軸方向に超音波振動を与える構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
堰と向かい合って液溜まりを構成する塗布ロールを回転させて被塗工材を前記塗布ロールと前記堰に接し走行させ、前記液溜まりに供給された塗布液を前記被塗工材に塗布する塗布方法であって、前記液溜まりを構成する個体部分に超音波振動を与えて前記個体部分を超音波振動させることにより、前記個体部分と前記塗工液の界面に微細振動を与えつつ前記塗工液を前記被塗工材に塗布することを特徴とする塗布方法。
【請求項４】
前記超音波振動は前記塗布ロールに与えるものであり、前記超音波振動を与える方向は前記塗布ロールの軸方向であることを特徴とする請求項３に記載の塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２９１７２６（Ｐ２００９−２９１７２６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４８７２７（Ｐ２００８−１４８７２７）
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（３９００３９６０８）株式会社川上鉄工所 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（３９００３９６０８）株式会社川上鉄工所 (7)
【Ｆターム（参考）】
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