塗布装置及び塗布方法
【課題】塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができる塗布装置及び塗布方法を提供する。
【解決手段】搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、塗布装置は、ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、プレコート部に対してウェブの搬送する方向の下流側に位置し、塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、掻き落とし部によって掻き落とされた塗布液を回収する回収ラインとを、備え、プレコート部で塗布する塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす。
【解決手段】搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、塗布装置は、ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、プレコート部に対してウェブの搬送する方向の下流側に位置し、塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、掻き落とし部によって掻き落とされた塗布液を回収する回収ラインとを、備え、プレコート部で塗布する塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気テープは、連続走行する帯状の支持体（以下、「ウェブ」という）上に複数の塗布液を逐次塗布して塗布膜を形成する塗布工程を経て製造される。近年、コンピュータ用や放送用として急速に容量、記録密度が向上しており、膜厚が極薄く、膜圧分布が均一であり、かつ表面が平滑な磁性層を得ることのできる塗布技術が求められている。
【０００３】
塗布液をウェブ面に塗布する塗布装置としては、例えば、ロールコータ型、グラビアコート型、ロールコートプラスドクター型、エクストルージョン型、スライドコート型等があるが、近年は、磁性塗布液の塗布にはエクストルージョン型の塗布装置が多用されている。
【０００４】
エクストルージョン型塗布装置のうち、後述の特許文献１（特開昭５８−１０９１６２号公報）に記載されるように、塗布ヘッド先端部をウェブに押し付けるタイプの方法は、ウェブテンションを利用して塗布ヘッド先端部での液圧を高くすることによってウェブに同伴されるエアーを排除し、薄く均一な塗布層を得ることができるため、磁気記録媒体の製造の分野では多用されている。しかし、このタイプの塗布ヘッドを用いて単層塗布を行う場合でも塗布厚みには限界がある。
【０００５】
更に薄い塗布層を形成する方法として、特許文献２（特開平７−２８７８４３号公報）に記載されるように、ウェブ押し付け型のエクストルージョン塗布装置で、ウェブに過剰量を塗布した後、エクストルージョン塗布装置の下流側に配設されたブレードで過剰分を掻き落とすことによって非常に薄い塗布層を形成することのできる掻き落としタイプのものがある。この場合、過剰量を塗布する手段としては、押し付け型のエクストルージョン塗布装置に限る必要はなく、ロールコータ型、グラビアスライドコータ、バックアップ付きのエクストルージョンコータ等を使用することができる。
【０００６】
掻き落しタイプの場合、掻き落されて回収された過剰液が一度大気に触れると、塗布液中の溶媒が揮発して粘度や固形分濃度等の液物性が変化してしまったり、塵埃が混入したりすることによって、その液を再利用すると塗布膜の厚みに悪影響が出たり、塗膜にスジが発生したりする。このような不具合の対策として、特許文献３（特開２００３−１７０１１２号公報）、特許文献４（特開２００３−２３６４５２号公報）には、過剰液が大気に開放されないように、過剰液の回収ラインを密閉系にする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１０９１６２号公報
【特許文献２】特開平７−２８７８４３号公報
【特許文献３】特開２００３−１７０１１２号公報
【特許文献４】特開２００３−２３６４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エクストルージョン型の塗布方法では、塗布時に塗布ヘッドとウェブに間に液溜まりができる。
【０００９】
図７は、エクストルージョン型の塗布装置において、塗布ヘッドとウェブに間の液溜まりの状態を示す模式的な断面図である。図７に示すように、塗布液を供給するプレコート量が多すぎると、液溜まり部で液戻りが発生する。一方、塗布液を供給するプレコート量が少なすぎるとエアーの巻き込みが発生して面不良となる。ここで、液戻り及びエアーの巻き込みのいずれも発生しないプレコート量の範囲を、ここでは「安定範囲」と呼ぶ。
【００１０】
エクストルージョン型の塗布において安定範囲は広ければ広いほうが良く、この安定範囲がある程度の範囲がないと塗布液の材料ばらつきや作業ばらつきに耐えられない。そして、液溜まり部が液の圧力と表面張力とのバランスが、安定範囲から外れてしまうと、塗布層の厚みのばらつきや塗布層の面の乱れが生じる。
【００１１】
特許文献３、４に示すように回収ラインを有するエクストルージョン型の塗布装置では、回収部付近の塗布液に圧力損失が生じるため、安定範囲が狭く現象が生じることがわかった。しかし、従来、回収ラインを有するエクストルージョン型の塗布装置において、液溜まり部の液の状態との関係でどのように塗布を行えば良いかという知見がなかった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができ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】
【００１３】
（１）搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、
前記塗布装置は、前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布方法。
（２）搬送される帯状の支持体に塗布を行う塗布装置であって、
前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができる塗布装置及び塗布方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗布装置の構成を説明する概念図である。
【図２】図１の塗布ヘッドの構造を説明する斜視図である。
【図３】図１の塗布ヘッドのリップ面を説明する断面図である。
【図４】回収ラインがある塗布装置と回収ラインがない塗布装置の状態を模式的に示す図である。
【図５】回収ラインがある場合とない場合のプレコート量と液溜まり部の圧力の関係を示すグラフである。
【図６】プレコート量と液溜まり部の液の状態の関係、及び安定範囲を説明する図である。
【図７】エクストルージョン型の塗布装置において、塗布ヘッドとウェブに間の液溜まりの状態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１７】
図１は、本発明の塗布装置の構成を説明する概念図である。
【００１８】
塗布装置１０は、搬送される帯状のウェブ１２に塗布を行う。
【００１９】
図１に示す塗布装置１０は、プレコートユニット３１のプレコート部３９と掻き落としユニット３３の掻き落とし部４１とが塗布ヘッド１６に一体となった構成を一例として示している。一体型の塗布ヘッド１６をあえてプレコート部３９と掻き落とし部４１に分けると、塗布ヘッド１６に示した破線１７で区画される。
【００２０】
図１に示すように、塗布装置１０は、主として、搬送されるウェブ１２をガイドするガイドローラ１４と、塗布ヘッド１６と、プレコートユニット３１と、掻き落としユニット３３と、で構成される。また、塗布ヘッド１６は、塗布ヘッド先端のリップ面２４が連続走行するウェブ１２と近接された状態で対向配置される。
【００２１】
プレコートユニット３１は、主として、塗布ヘッド１６に形成されたプレコート部３９と、ウェブ１２に塗布する塗布量よりも過剰な塗布量をプレコート部３９に供給する供給ライン１８とで構成される。
【００２２】
掻き落としユニット３３は、塗布ヘッド１６に形成された掻き落とし部４１と、掻き落とし部４１で掻き落とされた塗布液の過剰分を回収する回収ライン２０とで構成される。
【００２３】
図２は、図１の塗布ヘッド１６の構造を説明する斜視図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、塗布ヘッド１６内には、塗布用ポケット部２６と回収用ポケット部２８とで成る一対の筒状のポケット部２６、２８がウェブ幅方向に平行に形成される。
【００２５】
また、塗布ヘッド１６内には、リップ面２４に吐出口３０Ａを有する塗布用スリット３０と、該吐出口３０Ａよりもウェブ１２の走行方向からみて下流側のリップ面２４に回収口３２Ａを有する回収用スリット３２が形成されると共に、塗布用スリット３０が塗布用ポケット部２６に連通され、回収用スリット３２が回収用ポケット部２８に連通される。これにより、塗布ヘッド１６に、プレコート部３９と掻き落とし部４１が一体形成される。
【００２６】
塗布用ポケット部２６は供給ライン１８に接続され、回収用ポケット部２８は回収ライン２０に接続される。塗布用スリット３０及び回収用スリット３２は、それぞれのポケット部２６、２８とリップ面２４とを繋ぐ狭隘な流路であり、ウェブ１２の幅方向に延長される。そして、ウェブ１２に塗布する所望の塗布量よりも過剰の塗布液が供給ライン１８から塗布ヘッド１６の塗布用ポケット部２６に供給され、回収用スリット３２から回収用ポケット部２８に回収された塗布液の余剰分が回収ライン２０に排出される。
【００２７】
なお、図２では、塗布用ポケット部２６に塗布液を送液する方法として、塗布用ポケット部２６の一方側から供給するようにしたが、この他にも塗布用ポケット部２６の一方側から供給して他端側から引き抜くタイプ、或いは塗布用ポケット部２６の中央部から供給して両側に分流させるタイプがあり、いずれを適用してもよい。
【００２８】
供給ライン１８は、図１に示すように、供給配管３４によって塗布液タンク３６と塗布ヘッド１６の塗布用ポケット部２６とが接続される。供給配管３４の途中に、塗布用ポケット部２６に供給する塗布液量を可変する供給ポンプ３８と、供給配管３４を流れる塗布液量を測定する供給量流量計４０とが設けられる。
【００２９】
回収ライン２０は、回収配管４２によって回収用ポケット部２８と塗布液タンク３６とが接続される。回収配管４２の途中に、回収配管４２を流れる塗布液量を測定する回収量計量計４６が設けられる。
【００３０】
このように、塗布装置１０は、塗布ヘッド１６と塗布液タンク３６との間に大気に開放されない密閉系の供給・回収ライン１８、２０が備える。
【００３１】
塗布ヘッド１６を境にウェブの搬送方向の上流側と下流側に、ガイドローラ１４が一対で設けられる。一対のガイドローラ１４は、塗布ヘッド１６先端よりも低い位置に配置される。これにより、連続走行するウェブ１２は塗布ヘッド１６のリップ面２４にラップされると共に、リップ面２４側に押し付けられるように近接される。この結果、ウェブ１２とリップ面２４に挟まれた塗布液は加圧される。
【００３２】
また、一対のガイドローラ１４、１４は、図１のスライド方向４８、４８にスライド可能に設けられ、これによりウェブ１２の走行方向の張力を変えることができるようになっている。ガイドローラ１４、１４のスライド機構については微小なスライドができる機構であればどのようなものでもよいが、例えば送りネジの機構を使用することができる。このウェブ１２の走行方向の張力を変えることで、ウェブ１２が塗布ヘッド１６のリップ面２４を押し付ける押圧力が変わり、ウェブ１２とリップ面２４に挟まれた塗布液に加圧される加圧力が変化するので、掻き落とし部４１での掻き落とし液量が変化する。これにより、所望の塗布厚みを得ることができる。
【００３３】
このように、本発明における掻き落としユニット３３は、塗布ヘッド１６のリップ面２４とウェブ１２とが相対的に押圧されてウェブ１２に塗布された塗布液が加圧されることにより、回収用スリット３２の回収口３２Ａのエッジ部分や回収用リップ面５６を利用して塗布液の過剰分を掻き落とすように構成され、掻き落とされた塗布液は回収ライン２０により回収される。
【００３４】
図３は、図１の塗布ヘッド１６のリップ面２４を説明する断面図である。
【００３５】
図３に示すように、塗布ヘッド１６のリップ面２４のうち、塗布用スリット３０と回収用スリット３２の間のドクターリップ面５４の形状、及びウェブ走行方向からみて回収用スリット３２の下流側の回収用リップ面５６の形状が、ウェブ１２側に凸な円弧状曲面を有していることが好ましい。
【００３６】
なお、図示しないが、円弧状曲面以外でも、ウェブ１２側に凸な連設された二つ以上の平面、又はウェブ１２側に凸な円弧状曲面と平面との組み合わせ面を有しているようにしてもよい。これにより、ウェブ１２に同伴されるエアーを排除し、薄く均一な塗布層を得ることができる。
【００３７】
また、ドクターリップ面５４の曲率半径をｒ２とし、回収用リップ面５６の曲率半径をｒ３としたときに、ドクターリップ面と回収用リップ面の曲率半径ｒ２、ｒ３はいずれも、０．５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。これにより、塗布液が掻き落とされ易くなる。
【００３８】
ドクターリップ面５４及び回収用リップ面５６が形成された各ブロックの材質は、超合金又はファインセラミクス、アルミナＡ−１５０、ジルコニア等の硬質体か、これらの材料でブロックの表面部分を被覆した部材等により構成されており、その表面粗さはＲｍａｘで０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下の粗さになるように表面加工されている。
【００３９】
次に、塗布装置１０を用いて塗布を行うときの塗布装置１０の作用を説明する。
【００４０】
供給ポンプ３８により塗布液タンク３６から供給配管３４を流れて塗布ヘッド１６の塗布用ポケット部２６に供給された過剰の塗布液は、塗布用スリット３０を上昇して吐出口３０Ａから吐出されると共に、供給配管３４を流れる塗布液量が供給量流量計４０で測定されてコントローラ２２に出力される。吐出口３０Ａから過剰に吐出された塗布液は、塗布ヘッド１６のリップ面２４と、該リップ面２４に近接して走行するウェブ１２との間でビード５０を形成しながらウェブ１２に塗布される。即ち、吐出口３０Ａから吐出された塗布液の吐出力とウェブ１２が塗布ヘッド１６のリップ面２４を押し付ける押圧力がバランスした状態で過剰な塗布液がウェブ１２に塗布される。一方、吐出口３０Ａよりもウェブ走行方向の下流側のリップ面２４に形成された回収用スリット３２の回収口３２Ａでは、塗布液の過剰分が回収用スリット３２内に掻き落とされる。即ち、塗布用スリット３０の吐出口３０Ａでウェブ１２に厚塗りされた塗布液は、ウェブ１２に同伴されて回収用スリット３２の回収口３２Ａに至り、厚塗りの一部、即ち塗布液の過剰分が回収口３２Ａのエッジ部分や後記する回収用リップ面５６で掻き落とされる。これにより、ウェブ１２に厚塗り状態の塗布液は、回収用スリット３２内に流れる塗布液と、所望の塗布量まで減量されてウェブ１２に引き続き同伴される塗布液とに分配される。回収用スリット３２内に分配される塗布液は、回収用ポケット部２８、回収ライン２０を介して塗布液タンク３６に至る塗布液の流れを形成し、塗布液タンク３６に回収される。
【００４１】
図３に示すように、塗布装置１０の塗布用スリット３０とウェブ１２の塗布側の面との間に液溜まり部Ｓが生じる。塗布装置１０は、プレコート部３９で塗布する塗布液の量の変化に対する液溜まり部Ｓの圧力変化を抵抗係数Ｒとし、液溜まり部Ｓの抵抗係数をＲ１とし、回収ライン２０がないときの抵抗係数をＲ０としたとき、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす。こうすることで、塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができる。
【００４２】
次に、回収ラインの有無と安定範囲との関係について説明する。以下の説明では、上述した塗布装置１０の構成を適宜参照して説明する。
【００４３】
図４は、回収ラインがある塗布装置と回収ラインがない塗布装置の状態を模式的に示す図であり、ここで、ＦＩＧ．４Ａは、回収ラインのない塗布装置を示し、ＦＩＧ．４Ｂは、回収ラインがある塗布装置を示している。
【００４４】
図４Ａに示す回収ラインがない塗布装置は、図１に示す塗布装置１０において、掻き落としユニット３３を塗布ヘッド１６から取り外した状態、又は、掻き落としユニット３３をプレコートユニット３１に対してウェブ１２の搬送方向下流側に十分に隔離させたときの状態に実質的に相当する。このため、これらの状態としたときの液溜まり部Ｓの状態を回収ラインがない塗布装置の液溜まり部Ｓの状態とすることができる。また、図４Ａに示す回収ラインがない塗布装置は、回収口３２Ａを塞ぐことによって回収用スリット３２に分配される塗布液の量をゼロとした状態に実質的に想到する。このため、この状態としたときの液溜まり部Ｓの状態を回収ラインがない塗布装置の液溜まり部Ｓの状態とすることができる。
【００４５】
図４Ｂに示す回収ラインがある塗布装置は、図１から図３に示す塗布装置１０と同じであり、ここでは、その構成や各部材の説明は省略する。
【００４６】
図５は、回収ラインがある場合とない場合のプレコート量と液溜まり部の圧力の関係を示すグラフである。図５のグラフの横軸はプレコート部からプレコートされる塗布液のプレコート量Ｑを示し、縦軸は、液溜まり部Ｓにおける圧力Ｐを示している。
【００４７】
液溜まり部Ｓの抵抗係数は、プレコート量の変化に対する液溜まり部Ｓの圧力の変化であり、図５では、グラフ中の斜めの線の傾きに相当する。
【００４８】
図５のグラフでは、圧力Ｐ１以下であると、エアー巻き込みが生じて、塗布液の面不良が生じることを示している。また、圧力Ｐ２以上であると、液戻りが生じて、塗布液の面不良が生じることを示している。
【００４９】
回収ラインがある場合とない場合のそれぞれにおいて、圧力がＰ１からＰ２の範囲であるとき、液溜まり部Ｓの圧力が適性であり、面不良が生じないことを意味する。そして、回収ラインがある場合とない場合のそれぞれにおいて、圧力がＰ１からＰ２の範囲となるときのプレコート量の範囲を安定範囲とする。
【００５０】
図５に示すように、回収ラインがある場合には、回収ラインがない場合に比べて、安定範囲が狭いことがわかる。
【００５１】
ここで、安定範囲について説明する。
【００５２】
安定した塗布を行うためには、安定範囲は広ければ広いほうが良いが、２０％以上あることが好ましい。塗布工程では、塗布液の材料ばらつきや経時変化、ウェブの厚み分布やウェブにかかる塗布中の張力分布、塗布装置の機械的なばらつきなど、多くの外乱があるが、２０％以上安定範囲があれば外乱があっても液戻りやエアー巻き込みなどの弊害がなく製造が行える。
【００５３】
外乱が加わる場合には、液溜まり部の表面張力のバランスが崩れ、液戻りやエアー巻き込みが起こる液溜まりの圧力が変化することがあり、一時的に安定範囲が狭くなり、液戻りやエアー巻き込みが起こる。
【００５４】
図６は外乱の影響による安定範囲の変化を説明するためのグラフである。
【００５５】
ここで、図６では、プレコート量設定値をＱ３とする。液溜まり部Ｓの圧力がＰ１ときのプレコート量をＱ１とし、液溜まり部Ｓの圧力がＰ２ときのプレコート量をＱ２とする。
プレコート量設定値Ｑ３はプレコート量Ｑ１〜Ｑ２の中心値である。ＦＩＧ．６Ａは、外乱がない通常時の安定範囲を示す。ＦＩＧ．６Ｂは、外乱を受けた場合の安定範囲を示す。外乱を受けて、液戻りが発生する圧力Ｐ２が一時的に低下する。それに伴い、液戻りが起こるプレコート量Ｑ２がＱ２’に低下する。プレコート量設定値はＱ３のままなので、液戻りが発生してしまう。
【００５６】
安定範囲の算出方法について説明する。
【００５７】
プレコート量を連続的に変化させ、エアー巻き込みが起こったプレコート量と液戻りが起こったプレコート量を測定する。これら２つのプレコート量の平均値を中心値とし、安定範囲を算出する。
【００５８】
以下は、安定範囲の算出方法の一例である。
【００５９】
（算出方法例）
エアー巻き込み時のプレコート量 １２．７ｃｃ／ｍ２
液戻りのプレコート量 １６．０ｃｃ／ｍ２
中心値 １４．３５ｃｃ／ｍ２
⇒ （１６．０−１４．３５）／１４．３５×１００＝１１．５％
（１４．３５−１２．７）／１４．３５×１００＝１１．５％
⇒１４．７５ｃｃ／ｍ２を中心として、±１１．５％＝安定範囲２３％
【００６０】
（実施例）
本発明の効果を実証するため、次のような試験を行った。
【００６１】
塗布液は、次の表に示すものを使用した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
塗布装置及びウェブは、次の表に示すものを使用した。
【００６４】
【表２】
【００６５】
なお、本試験で使用する塗布装置の構成は、特に断らない限りにおいて、図１から図３に示す塗布装置と同じである。
【００６６】
（液溜まり部の圧力の測定方法）
送液ポンプと塗布ヘッドの間の供給ライン中に圧力計を設置した。所定量の塗布液をウェブが無い状態で塗布用スリットから排出しながら圧力計の値（Ｐａ）を読み取った。同じプレコート量でウェブに対する塗布を行いながら圧力計の値（Ｐｂ）を読み取った。この圧力Ｐａと圧力Ｐｂの差圧（Ｐａ−Ｐｂ）を液溜まりの圧力（Ｐ）とした。
【００６７】
（抵抗係数）
横軸をプレコート量（単位：ｃｃ／ｍ２）、縦軸を液溜まりの圧力（単位：ｋＰａ）としたときの傾きを抵抗係数Ｒとした。
回収ラインを有する塗布装置において、回収ラインの形状が十分に大きく、回収ラインのない塗布装置と同等の安定範囲が得られる構成を以下とした。
回収ラインの回収用スリットのクリアランス：１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積：５００ｍｍ２、回収用配管の内径：３０ｍｍ、長さ：１ｍとした。このときの抵抗係数をＲ０とした。
【００６８】
（安定範囲）
プレコート量を連続的に変化させ、エアー巻き込みが起こったプレコート量と液戻りが起こったプレコート量を測定し、安定範囲を算出した。
【００６９】
（試験１：回収量スリットクリアランスの制約）
【００７０】
塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰで塗布を行った。回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍとし、回収用スリットのクリアランスを０．２〜１００ｍｍに変化させたときの回収液の凝固物の有無を調べた。試験結果を次の表に示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
この結果によれば、回収用スリットのクリアランスが１０ｍｍ以上の場合、回収液に凝固物が発生した（回収液に凝固物が発生すると、再利用時に塗布スジ発生し、問題となる）。
回収ラインの形状を十分に大きくした場合、回収ラインの圧力損失は極めて小さくなる。そして、回収ラインなしの塗布装置と安定範囲はほぼ同じになる。ただし、スリットクリアランスを大きくしすぎた場合、塗布液が空気に触れて溶剤が揮発して凝固物が生じるという弊害が生じる。よって、本発明では、回収スリットクリアランス＜１０ｍｍである必要がある。なお、回収用スリットのクリアランスは、塗布液の粘度や塗布速度には依存しない値である。
【００７３】
（試験２：抵抗係数Ｒ０の導出）
【００７４】
塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰで塗布を行った。回収ラインのスリットクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍとした場合の抵抗係数Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００７５】
【表４】
【００７６】
（試験３：Ｒ１／Ｒ０の範囲）
上述した試験２の構成において、回収用スリットのクリアランスを０．２〜８ｍｍに変化させた場合、回収用ポケットの断面積を５０〜４００ｍｍ２に変化させた場合、回収用配管の内径を５〜２０ｍｍに変化させたときの抵抗係数Ｒ１を求めた。塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰで塗布を行った。抵抗係数Ｒ０は試験２の値を用いることとし、Ｒ１／Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００７７】
【表５】
【００７８】
この結果によれば、上記結果は、安定範囲２０％以上となる条件は、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であることがわかった。また、Ｒ１／Ｒ０を小さくするための操作因子が、圧力損失を低下させる手段はであればどのような手段でもよいことがわかった。
【００７９】
（試験４：液粘度の影響を調べるためのＲ０の導出）
【００８０】
回収ラインの回収用スリットのクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍ、塗布速度を２００ｍ／ｍｉｎとした。
このとき、液粘度１、５０ｃＰの場合の抵抗係数Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００８１】
【表６】
【００８２】
（試験５：液粘度の影響評価）
【００８３】
上述した試験４の各塗布条件（塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度１、５０ｃＰ）において、回収用スリットのクリアランスを０．２〜８ｍｍに変化させたときの抵抗係数Ｒ１を求めた。抵抗係数Ｒ０は上述した試験４の値を用い、Ｒ１／Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００８４】
【表７】
【００８５】
この結果によれば、液粘度によらず、安定範囲２０％以上となる条件は、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であることがわかる。
【００８６】
（試験６：塗布速度の影響を調べるためのR0の導出）
【００８７】
回収用スリットのクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍ、液粘度を５ｃＰとした。
このとき、塗布速度３０、５００ｍ／ｍｉｎの場合の抵抗係数Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００８８】
【表８】
【００８９】
（試験７：塗布速度の影響評価）
試験６の各塗布条件（塗布速度５０、５００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰ）において、スリットクリアランスを０．２〜８ｍｍに変化させたときの抵抗係数Ｒ１を求めた。抵抗係数Ｒ０は試験６の値を用い、Ｒ１／Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００９０】
【表９】
【００９１】
この結果によれば、塗布速度によらず、安定範囲20%以上となる条件は、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であることがわかった。
【００９２】
（試験８：Ｒ０の範囲）
回収ラインのスリットクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍとした。塗布速度、液粘度を変化させたときの抵抗係数Ｒ０と安定範囲を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００９３】
【表１０】
【００９４】
この結果から、本構成の塗布装置では、抵抗係数Ｒ０を２．８より小さい条件はできない（なお、抵抗係数Ｒ０＝２．８のときは試験５で効果があることが示されている）。また、抵抗係数Ｒ０が１４より大きいと安定範囲が２０％未満となり、抵抗係数Ｒ１を操作しても２０％以上は得られない。よって、２．８≦Ｒ０≦１４であることが本発明に必要な条件である。
【００９５】
以上の結果から、２．８≦Ｒ０≦１４、かつ、回収用スリットのクリアランスが１０ｍｍ以内であり、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であれば使用可能な回収液中に凝固物の発生がなく、安定範囲２０％以上を得られることがわかった。
【００９６】
本明細書は次の事項を開示する。
（１） 搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、
前記塗布装置は、前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布方法。
（２）（１）に記載の塗布方法であって、
前記塗布液は、磁性粒子を分散させた磁性塗料である塗布方法。
（３） 搬送される帯状の支持体に塗布を行う塗布装置であって、
前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布装置。
（４）（３）に記載の塗布装置であって、
塗布ヘッドを備え、
前記塗布ヘッドは、前記プレコート部と前記掻き落とし部とを一体で備える塗布装置。
（５）（３）又は（４）に記載の塗布装置であって、
前記プレコート部は、前記塗布液を吐出する塗布用スリットを備え、
前記掻き落とし部は、掻き落とした前記塗布液を回収する回収用スリットを備える塗布装置。
（６）（４）に記載の塗布装置であって、
前記塗布ヘッドはリップ面を有し、
前記リップ面は、前記塗布液を塗布してから前記塗布液の過剰分を掻き落とすまでの間のドクターリップ面と、前記塗布液の過剰分を掻き落とすための回収用リップ面とを含み、
前記ドクターリップ面と前記回収用リップ面の曲率半径は、０．５ｍｍ〜２０ｍｍである塗布装置。
【符号の説明】
【００９７】
１０ 塗布装置
１２ ウェブ
１４ ガイドローラ
１６ 塗布ヘッド
１８ 供給ライン
２０ 回収ライン
２４ リップ面
２６ 塗布用ポケット部
２８ 回収用ポケット部
３０ 塗布用スリット
３０Ａ 吐出口
３２Ａ 回収口
３１ プレコートユニット
３２ 回収用スリット
３３ 掻き落としユニット
３６ 塗布液タンク
４１ 掻き落とし部
４２ 回収配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気テープは、連続走行する帯状の支持体（以下、「ウェブ」という）上に複数の塗布液を逐次塗布して塗布膜を形成する塗布工程を経て製造される。近年、コンピュータ用や放送用として急速に容量、記録密度が向上しており、膜厚が極薄く、膜圧分布が均一であり、かつ表面が平滑な磁性層を得ることのできる塗布技術が求められている。
【０００３】
塗布液をウェブ面に塗布する塗布装置としては、例えば、ロールコータ型、グラビアコート型、ロールコートプラスドクター型、エクストルージョン型、スライドコート型等があるが、近年は、磁性塗布液の塗布にはエクストルージョン型の塗布装置が多用されている。
【０００４】
エクストルージョン型塗布装置のうち、後述の特許文献１（特開昭５８−１０９１６２号公報）に記載されるように、塗布ヘッド先端部をウェブに押し付けるタイプの方法は、ウェブテンションを利用して塗布ヘッド先端部での液圧を高くすることによってウェブに同伴されるエアーを排除し、薄く均一な塗布層を得ることができるため、磁気記録媒体の製造の分野では多用されている。しかし、このタイプの塗布ヘッドを用いて単層塗布を行う場合でも塗布厚みには限界がある。
【０００５】
更に薄い塗布層を形成する方法として、特許文献２（特開平７−２８７８４３号公報）に記載されるように、ウェブ押し付け型のエクストルージョン塗布装置で、ウェブに過剰量を塗布した後、エクストルージョン塗布装置の下流側に配設されたブレードで過剰分を掻き落とすことによって非常に薄い塗布層を形成することのできる掻き落としタイプのものがある。この場合、過剰量を塗布する手段としては、押し付け型のエクストルージョン塗布装置に限る必要はなく、ロールコータ型、グラビアスライドコータ、バックアップ付きのエクストルージョンコータ等を使用することができる。
【０００６】
掻き落しタイプの場合、掻き落されて回収された過剰液が一度大気に触れると、塗布液中の溶媒が揮発して粘度や固形分濃度等の液物性が変化してしまったり、塵埃が混入したりすることによって、その液を再利用すると塗布膜の厚みに悪影響が出たり、塗膜にスジが発生したりする。このような不具合の対策として、特許文献３（特開２００３−１７０１１２号公報）、特許文献４（特開２００３−２３６４５２号公報）には、過剰液が大気に開放されないように、過剰液の回収ラインを密閉系にする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１０９１６２号公報
【特許文献２】特開平７−２８７８４３号公報
【特許文献３】特開２００３−１７０１１２号公報
【特許文献４】特開２００３−２３６４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エクストルージョン型の塗布方法では、塗布時に塗布ヘッドとウェブに間に液溜まりができる。
【０００９】
図７は、エクストルージョン型の塗布装置において、塗布ヘッドとウェブに間の液溜まりの状態を示す模式的な断面図である。図７に示すように、塗布液を供給するプレコート量が多すぎると、液溜まり部で液戻りが発生する。一方、塗布液を供給するプレコート量が少なすぎるとエアーの巻き込みが発生して面不良となる。ここで、液戻り及びエアーの巻き込みのいずれも発生しないプレコート量の範囲を、ここでは「安定範囲」と呼ぶ。
【００１０】
エクストルージョン型の塗布において安定範囲は広ければ広いほうが良く、この安定範囲がある程度の範囲がないと塗布液の材料ばらつきや作業ばらつきに耐えられない。そして、液溜まり部が液の圧力と表面張力とのバランスが、安定範囲から外れてしまうと、塗布層の厚みのばらつきや塗布層の面の乱れが生じる。
【００１１】
特許文献３、４に示すように回収ラインを有するエクストルージョン型の塗布装置では、回収部付近の塗布液に圧力損失が生じるため、安定範囲が狭く現象が生じることがわかった。しかし、従来、回収ラインを有するエクストルージョン型の塗布装置において、液溜まり部の液の状態との関係でどのように塗布を行えば良いかという知見がなかった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができ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】
【００１３】
（１）搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、
前記塗布装置は、前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布方法。
（２）搬送される帯状の支持体に塗布を行う塗布装置であって、
前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができる塗布装置及び塗布方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の塗布装置の構成を説明する概念図である。
【図２】図１の塗布ヘッドの構造を説明する斜視図である。
【図３】図１の塗布ヘッドのリップ面を説明する断面図である。
【図４】回収ラインがある塗布装置と回収ラインがない塗布装置の状態を模式的に示す図である。
【図５】回収ラインがある場合とない場合のプレコート量と液溜まり部の圧力の関係を示すグラフである。
【図６】プレコート量と液溜まり部の液の状態の関係、及び安定範囲を説明する図である。
【図７】エクストルージョン型の塗布装置において、塗布ヘッドとウェブに間の液溜まりの状態を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００１７】
図１は、本発明の塗布装置の構成を説明する概念図である。
【００１８】
塗布装置１０は、搬送される帯状のウェブ１２に塗布を行う。
【００１９】
図１に示す塗布装置１０は、プレコートユニット３１のプレコート部３９と掻き落としユニット３３の掻き落とし部４１とが塗布ヘッド１６に一体となった構成を一例として示している。一体型の塗布ヘッド１６をあえてプレコート部３９と掻き落とし部４１に分けると、塗布ヘッド１６に示した破線１７で区画される。
【００２０】
図１に示すように、塗布装置１０は、主として、搬送されるウェブ１２をガイドするガイドローラ１４と、塗布ヘッド１６と、プレコートユニット３１と、掻き落としユニット３３と、で構成される。また、塗布ヘッド１６は、塗布ヘッド先端のリップ面２４が連続走行するウェブ１２と近接された状態で対向配置される。
【００２１】
プレコートユニット３１は、主として、塗布ヘッド１６に形成されたプレコート部３９と、ウェブ１２に塗布する塗布量よりも過剰な塗布量をプレコート部３９に供給する供給ライン１８とで構成される。
【００２２】
掻き落としユニット３３は、塗布ヘッド１６に形成された掻き落とし部４１と、掻き落とし部４１で掻き落とされた塗布液の過剰分を回収する回収ライン２０とで構成される。
【００２３】
図２は、図１の塗布ヘッド１６の構造を説明する斜視図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、塗布ヘッド１６内には、塗布用ポケット部２６と回収用ポケット部２８とで成る一対の筒状のポケット部２６、２８がウェブ幅方向に平行に形成される。
【００２５】
また、塗布ヘッド１６内には、リップ面２４に吐出口３０Ａを有する塗布用スリット３０と、該吐出口３０Ａよりもウェブ１２の走行方向からみて下流側のリップ面２４に回収口３２Ａを有する回収用スリット３２が形成されると共に、塗布用スリット３０が塗布用ポケット部２６に連通され、回収用スリット３２が回収用ポケット部２８に連通される。これにより、塗布ヘッド１６に、プレコート部３９と掻き落とし部４１が一体形成される。
【００２６】
塗布用ポケット部２６は供給ライン１８に接続され、回収用ポケット部２８は回収ライン２０に接続される。塗布用スリット３０及び回収用スリット３２は、それぞれのポケット部２６、２８とリップ面２４とを繋ぐ狭隘な流路であり、ウェブ１２の幅方向に延長される。そして、ウェブ１２に塗布する所望の塗布量よりも過剰の塗布液が供給ライン１８から塗布ヘッド１６の塗布用ポケット部２６に供給され、回収用スリット３２から回収用ポケット部２８に回収された塗布液の余剰分が回収ライン２０に排出される。
【００２７】
なお、図２では、塗布用ポケット部２６に塗布液を送液する方法として、塗布用ポケット部２６の一方側から供給するようにしたが、この他にも塗布用ポケット部２６の一方側から供給して他端側から引き抜くタイプ、或いは塗布用ポケット部２６の中央部から供給して両側に分流させるタイプがあり、いずれを適用してもよい。
【００２８】
供給ライン１８は、図１に示すように、供給配管３４によって塗布液タンク３６と塗布ヘッド１６の塗布用ポケット部２６とが接続される。供給配管３４の途中に、塗布用ポケット部２６に供給する塗布液量を可変する供給ポンプ３８と、供給配管３４を流れる塗布液量を測定する供給量流量計４０とが設けられる。
【００２９】
回収ライン２０は、回収配管４２によって回収用ポケット部２８と塗布液タンク３６とが接続される。回収配管４２の途中に、回収配管４２を流れる塗布液量を測定する回収量計量計４６が設けられる。
【００３０】
このように、塗布装置１０は、塗布ヘッド１６と塗布液タンク３６との間に大気に開放されない密閉系の供給・回収ライン１８、２０が備える。
【００３１】
塗布ヘッド１６を境にウェブの搬送方向の上流側と下流側に、ガイドローラ１４が一対で設けられる。一対のガイドローラ１４は、塗布ヘッド１６先端よりも低い位置に配置される。これにより、連続走行するウェブ１２は塗布ヘッド１６のリップ面２４にラップされると共に、リップ面２４側に押し付けられるように近接される。この結果、ウェブ１２とリップ面２４に挟まれた塗布液は加圧される。
【００３２】
また、一対のガイドローラ１４、１４は、図１のスライド方向４８、４８にスライド可能に設けられ、これによりウェブ１２の走行方向の張力を変えることができるようになっている。ガイドローラ１４、１４のスライド機構については微小なスライドができる機構であればどのようなものでもよいが、例えば送りネジの機構を使用することができる。このウェブ１２の走行方向の張力を変えることで、ウェブ１２が塗布ヘッド１６のリップ面２４を押し付ける押圧力が変わり、ウェブ１２とリップ面２４に挟まれた塗布液に加圧される加圧力が変化するので、掻き落とし部４１での掻き落とし液量が変化する。これにより、所望の塗布厚みを得ることができる。
【００３３】
このように、本発明における掻き落としユニット３３は、塗布ヘッド１６のリップ面２４とウェブ１２とが相対的に押圧されてウェブ１２に塗布された塗布液が加圧されることにより、回収用スリット３２の回収口３２Ａのエッジ部分や回収用リップ面５６を利用して塗布液の過剰分を掻き落とすように構成され、掻き落とされた塗布液は回収ライン２０により回収される。
【００３４】
図３は、図１の塗布ヘッド１６のリップ面２４を説明する断面図である。
【００３５】
図３に示すように、塗布ヘッド１６のリップ面２４のうち、塗布用スリット３０と回収用スリット３２の間のドクターリップ面５４の形状、及びウェブ走行方向からみて回収用スリット３２の下流側の回収用リップ面５６の形状が、ウェブ１２側に凸な円弧状曲面を有していることが好ましい。
【００３６】
なお、図示しないが、円弧状曲面以外でも、ウェブ１２側に凸な連設された二つ以上の平面、又はウェブ１２側に凸な円弧状曲面と平面との組み合わせ面を有しているようにしてもよい。これにより、ウェブ１２に同伴されるエアーを排除し、薄く均一な塗布層を得ることができる。
【００３７】
また、ドクターリップ面５４の曲率半径をｒ２とし、回収用リップ面５６の曲率半径をｒ３としたときに、ドクターリップ面と回収用リップ面の曲率半径ｒ２、ｒ３はいずれも、０．５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。これにより、塗布液が掻き落とされ易くなる。
【００３８】
ドクターリップ面５４及び回収用リップ面５６が形成された各ブロックの材質は、超合金又はファインセラミクス、アルミナＡ−１５０、ジルコニア等の硬質体か、これらの材料でブロックの表面部分を被覆した部材等により構成されており、その表面粗さはＲｍａｘで０．５μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下の粗さになるように表面加工されている。
【００３９】
次に、塗布装置１０を用いて塗布を行うときの塗布装置１０の作用を説明する。
【００４０】
供給ポンプ３８により塗布液タンク３６から供給配管３４を流れて塗布ヘッド１６の塗布用ポケット部２６に供給された過剰の塗布液は、塗布用スリット３０を上昇して吐出口３０Ａから吐出されると共に、供給配管３４を流れる塗布液量が供給量流量計４０で測定されてコントローラ２２に出力される。吐出口３０Ａから過剰に吐出された塗布液は、塗布ヘッド１６のリップ面２４と、該リップ面２４に近接して走行するウェブ１２との間でビード５０を形成しながらウェブ１２に塗布される。即ち、吐出口３０Ａから吐出された塗布液の吐出力とウェブ１２が塗布ヘッド１６のリップ面２４を押し付ける押圧力がバランスした状態で過剰な塗布液がウェブ１２に塗布される。一方、吐出口３０Ａよりもウェブ走行方向の下流側のリップ面２４に形成された回収用スリット３２の回収口３２Ａでは、塗布液の過剰分が回収用スリット３２内に掻き落とされる。即ち、塗布用スリット３０の吐出口３０Ａでウェブ１２に厚塗りされた塗布液は、ウェブ１２に同伴されて回収用スリット３２の回収口３２Ａに至り、厚塗りの一部、即ち塗布液の過剰分が回収口３２Ａのエッジ部分や後記する回収用リップ面５６で掻き落とされる。これにより、ウェブ１２に厚塗り状態の塗布液は、回収用スリット３２内に流れる塗布液と、所望の塗布量まで減量されてウェブ１２に引き続き同伴される塗布液とに分配される。回収用スリット３２内に分配される塗布液は、回収用ポケット部２８、回収ライン２０を介して塗布液タンク３６に至る塗布液の流れを形成し、塗布液タンク３６に回収される。
【００４１】
図３に示すように、塗布装置１０の塗布用スリット３０とウェブ１２の塗布側の面との間に液溜まり部Ｓが生じる。塗布装置１０は、プレコート部３９で塗布する塗布液の量の変化に対する液溜まり部Ｓの圧力変化を抵抗係数Ｒとし、液溜まり部Ｓの抵抗係数をＲ１とし、回収ライン２０がないときの抵抗係数をＲ０としたとき、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす。こうすることで、塗布層の面の乱れの発生を安定して抑えることができる。
【００４２】
次に、回収ラインの有無と安定範囲との関係について説明する。以下の説明では、上述した塗布装置１０の構成を適宜参照して説明する。
【００４３】
図４は、回収ラインがある塗布装置と回収ラインがない塗布装置の状態を模式的に示す図であり、ここで、ＦＩＧ．４Ａは、回収ラインのない塗布装置を示し、ＦＩＧ．４Ｂは、回収ラインがある塗布装置を示している。
【００４４】
図４Ａに示す回収ラインがない塗布装置は、図１に示す塗布装置１０において、掻き落としユニット３３を塗布ヘッド１６から取り外した状態、又は、掻き落としユニット３３をプレコートユニット３１に対してウェブ１２の搬送方向下流側に十分に隔離させたときの状態に実質的に相当する。このため、これらの状態としたときの液溜まり部Ｓの状態を回収ラインがない塗布装置の液溜まり部Ｓの状態とすることができる。また、図４Ａに示す回収ラインがない塗布装置は、回収口３２Ａを塞ぐことによって回収用スリット３２に分配される塗布液の量をゼロとした状態に実質的に想到する。このため、この状態としたときの液溜まり部Ｓの状態を回収ラインがない塗布装置の液溜まり部Ｓの状態とすることができる。
【００４５】
図４Ｂに示す回収ラインがある塗布装置は、図１から図３に示す塗布装置１０と同じであり、ここでは、その構成や各部材の説明は省略する。
【００４６】
図５は、回収ラインがある場合とない場合のプレコート量と液溜まり部の圧力の関係を示すグラフである。図５のグラフの横軸はプレコート部からプレコートされる塗布液のプレコート量Ｑを示し、縦軸は、液溜まり部Ｓにおける圧力Ｐを示している。
【００４７】
液溜まり部Ｓの抵抗係数は、プレコート量の変化に対する液溜まり部Ｓの圧力の変化であり、図５では、グラフ中の斜めの線の傾きに相当する。
【００４８】
図５のグラフでは、圧力Ｐ１以下であると、エアー巻き込みが生じて、塗布液の面不良が生じることを示している。また、圧力Ｐ２以上であると、液戻りが生じて、塗布液の面不良が生じることを示している。
【００４９】
回収ラインがある場合とない場合のそれぞれにおいて、圧力がＰ１からＰ２の範囲であるとき、液溜まり部Ｓの圧力が適性であり、面不良が生じないことを意味する。そして、回収ラインがある場合とない場合のそれぞれにおいて、圧力がＰ１からＰ２の範囲となるときのプレコート量の範囲を安定範囲とする。
【００５０】
図５に示すように、回収ラインがある場合には、回収ラインがない場合に比べて、安定範囲が狭いことがわかる。
【００５１】
ここで、安定範囲について説明する。
【００５２】
安定した塗布を行うためには、安定範囲は広ければ広いほうが良いが、２０％以上あることが好ましい。塗布工程では、塗布液の材料ばらつきや経時変化、ウェブの厚み分布やウェブにかかる塗布中の張力分布、塗布装置の機械的なばらつきなど、多くの外乱があるが、２０％以上安定範囲があれば外乱があっても液戻りやエアー巻き込みなどの弊害がなく製造が行える。
【００５３】
外乱が加わる場合には、液溜まり部の表面張力のバランスが崩れ、液戻りやエアー巻き込みが起こる液溜まりの圧力が変化することがあり、一時的に安定範囲が狭くなり、液戻りやエアー巻き込みが起こる。
【００５４】
図６は外乱の影響による安定範囲の変化を説明するためのグラフである。
【００５５】
ここで、図６では、プレコート量設定値をＱ３とする。液溜まり部Ｓの圧力がＰ１ときのプレコート量をＱ１とし、液溜まり部Ｓの圧力がＰ２ときのプレコート量をＱ２とする。
プレコート量設定値Ｑ３はプレコート量Ｑ１〜Ｑ２の中心値である。ＦＩＧ．６Ａは、外乱がない通常時の安定範囲を示す。ＦＩＧ．６Ｂは、外乱を受けた場合の安定範囲を示す。外乱を受けて、液戻りが発生する圧力Ｐ２が一時的に低下する。それに伴い、液戻りが起こるプレコート量Ｑ２がＱ２’に低下する。プレコート量設定値はＱ３のままなので、液戻りが発生してしまう。
【００５６】
安定範囲の算出方法について説明する。
【００５７】
プレコート量を連続的に変化させ、エアー巻き込みが起こったプレコート量と液戻りが起こったプレコート量を測定する。これら２つのプレコート量の平均値を中心値とし、安定範囲を算出する。
【００５８】
以下は、安定範囲の算出方法の一例である。
【００５９】
（算出方法例）
エアー巻き込み時のプレコート量 １２．７ｃｃ／ｍ２
液戻りのプレコート量 １６．０ｃｃ／ｍ２
中心値 １４．３５ｃｃ／ｍ２
⇒ （１６．０−１４．３５）／１４．３５×１００＝１１．５％
（１４．３５−１２．７）／１４．３５×１００＝１１．５％
⇒１４．７５ｃｃ／ｍ２を中心として、±１１．５％＝安定範囲２３％
【００６０】
（実施例）
本発明の効果を実証するため、次のような試験を行った。
【００６１】
塗布液は、次の表に示すものを使用した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
塗布装置及びウェブは、次の表に示すものを使用した。
【００６４】
【表２】
【００６５】
なお、本試験で使用する塗布装置の構成は、特に断らない限りにおいて、図１から図３に示す塗布装置と同じである。
【００６６】
（液溜まり部の圧力の測定方法）
送液ポンプと塗布ヘッドの間の供給ライン中に圧力計を設置した。所定量の塗布液をウェブが無い状態で塗布用スリットから排出しながら圧力計の値（Ｐａ）を読み取った。同じプレコート量でウェブに対する塗布を行いながら圧力計の値（Ｐｂ）を読み取った。この圧力Ｐａと圧力Ｐｂの差圧（Ｐａ−Ｐｂ）を液溜まりの圧力（Ｐ）とした。
【００６７】
（抵抗係数）
横軸をプレコート量（単位：ｃｃ／ｍ２）、縦軸を液溜まりの圧力（単位：ｋＰａ）としたときの傾きを抵抗係数Ｒとした。
回収ラインを有する塗布装置において、回収ラインの形状が十分に大きく、回収ラインのない塗布装置と同等の安定範囲が得られる構成を以下とした。
回収ラインの回収用スリットのクリアランス：１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積：５００ｍｍ２、回収用配管の内径：３０ｍｍ、長さ：１ｍとした。このときの抵抗係数をＲ０とした。
【００６８】
（安定範囲）
プレコート量を連続的に変化させ、エアー巻き込みが起こったプレコート量と液戻りが起こったプレコート量を測定し、安定範囲を算出した。
【００６９】
（試験１：回収量スリットクリアランスの制約）
【００７０】
塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰで塗布を行った。回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍとし、回収用スリットのクリアランスを０．２〜１００ｍｍに変化させたときの回収液の凝固物の有無を調べた。試験結果を次の表に示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
この結果によれば、回収用スリットのクリアランスが１０ｍｍ以上の場合、回収液に凝固物が発生した（回収液に凝固物が発生すると、再利用時に塗布スジ発生し、問題となる）。
回収ラインの形状を十分に大きくした場合、回収ラインの圧力損失は極めて小さくなる。そして、回収ラインなしの塗布装置と安定範囲はほぼ同じになる。ただし、スリットクリアランスを大きくしすぎた場合、塗布液が空気に触れて溶剤が揮発して凝固物が生じるという弊害が生じる。よって、本発明では、回収スリットクリアランス＜１０ｍｍである必要がある。なお、回収用スリットのクリアランスは、塗布液の粘度や塗布速度には依存しない値である。
【００７３】
（試験２：抵抗係数Ｒ０の導出）
【００７４】
塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰで塗布を行った。回収ラインのスリットクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍとした場合の抵抗係数Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００７５】
【表４】
【００７６】
（試験３：Ｒ１／Ｒ０の範囲）
上述した試験２の構成において、回収用スリットのクリアランスを０．２〜８ｍｍに変化させた場合、回収用ポケットの断面積を５０〜４００ｍｍ２に変化させた場合、回収用配管の内径を５〜２０ｍｍに変化させたときの抵抗係数Ｒ１を求めた。塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰで塗布を行った。抵抗係数Ｒ０は試験２の値を用いることとし、Ｒ１／Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００７７】
【表５】
【００７８】
この結果によれば、上記結果は、安定範囲２０％以上となる条件は、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であることがわかった。また、Ｒ１／Ｒ０を小さくするための操作因子が、圧力損失を低下させる手段はであればどのような手段でもよいことがわかった。
【００７９】
（試験４：液粘度の影響を調べるためのＲ０の導出）
【００８０】
回収ラインの回収用スリットのクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍ、塗布速度を２００ｍ／ｍｉｎとした。
このとき、液粘度１、５０ｃＰの場合の抵抗係数Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００８１】
【表６】
【００８２】
（試験５：液粘度の影響評価）
【００８３】
上述した試験４の各塗布条件（塗布速度２００ｍ／ｍｉｎ、液粘度１、５０ｃＰ）において、回収用スリットのクリアランスを０．２〜８ｍｍに変化させたときの抵抗係数Ｒ１を求めた。抵抗係数Ｒ０は上述した試験４の値を用い、Ｒ１／Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００８４】
【表７】
【００８５】
この結果によれば、液粘度によらず、安定範囲２０％以上となる条件は、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であることがわかる。
【００８６】
（試験６：塗布速度の影響を調べるためのR0の導出）
【００８７】
回収用スリットのクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍ、液粘度を５ｃＰとした。
このとき、塗布速度３０、５００ｍ／ｍｉｎの場合の抵抗係数Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００８８】
【表８】
【００８９】
（試験７：塗布速度の影響評価）
試験６の各塗布条件（塗布速度５０、５００ｍ／ｍｉｎ、液粘度５ｃＰ）において、スリットクリアランスを０．２〜８ｍｍに変化させたときの抵抗係数Ｒ１を求めた。抵抗係数Ｒ０は試験６の値を用い、Ｒ１／Ｒ０を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００９０】
【表９】
【００９１】
この結果によれば、塗布速度によらず、安定範囲20%以上となる条件は、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であることがわかった。
【００９２】
（試験８：Ｒ０の範囲）
回収ラインのスリットクリアランスを１０ｍｍ、回収用ポケットの断面積を５００ｍｍ２、回収用配管の内径を３０ｍｍ、長さ１ｍとした。塗布速度、液粘度を変化させたときの抵抗係数Ｒ０と安定範囲を求めた。試験結果を次の表に示す。
【００９３】
【表１０】
【００９４】
この結果から、本構成の塗布装置では、抵抗係数Ｒ０を２．８より小さい条件はできない（なお、抵抗係数Ｒ０＝２．８のときは試験５で効果があることが示されている）。また、抵抗係数Ｒ０が１４より大きいと安定範囲が２０％未満となり、抵抗係数Ｒ１を操作しても２０％以上は得られない。よって、２．８≦Ｒ０≦１４であることが本発明に必要な条件である。
【００９５】
以上の結果から、２．８≦Ｒ０≦１４、かつ、回収用スリットのクリアランスが１０ｍｍ以内であり、１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７であれば使用可能な回収液中に凝固物の発生がなく、安定範囲２０％以上を得られることがわかった。
【００９６】
本明細書は次の事項を開示する。
（１） 搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、
前記塗布装置は、前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布方法。
（２）（１）に記載の塗布方法であって、
前記塗布液は、磁性粒子を分散させた磁性塗料である塗布方法。
（３） 搬送される帯状の支持体に塗布を行う塗布装置であって、
前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布装置。
（４）（３）に記載の塗布装置であって、
塗布ヘッドを備え、
前記塗布ヘッドは、前記プレコート部と前記掻き落とし部とを一体で備える塗布装置。
（５）（３）又は（４）に記載の塗布装置であって、
前記プレコート部は、前記塗布液を吐出する塗布用スリットを備え、
前記掻き落とし部は、掻き落とした前記塗布液を回収する回収用スリットを備える塗布装置。
（６）（４）に記載の塗布装置であって、
前記塗布ヘッドはリップ面を有し、
前記リップ面は、前記塗布液を塗布してから前記塗布液の過剰分を掻き落とすまでの間のドクターリップ面と、前記塗布液の過剰分を掻き落とすための回収用リップ面とを含み、
前記ドクターリップ面と前記回収用リップ面の曲率半径は、０．５ｍｍ〜２０ｍｍである塗布装置。
【符号の説明】
【００９７】
１０ 塗布装置
１２ ウェブ
１４ ガイドローラ
１６ 塗布ヘッド
１８ 供給ライン
２０ 回収ライン
２４ リップ面
２６ 塗布用ポケット部
２８ 回収用ポケット部
３０ 塗布用スリット
３０Ａ 吐出口
３２Ａ 回収口
３１ プレコートユニット
３２ 回収用スリット
３３ 掻き落としユニット
３６ 塗布液タンク
４１ 掻き落とし部
４２ 回収配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、
前記塗布装置は、前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布方法。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布方法であって、
前記塗布液は、磁性粒子を分散させた磁性塗料である塗布方法。
【請求項３】
搬送される帯状の支持体に塗布を行う塗布装置であって、
前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布装置。
【請求項４】
請求項３に記載の塗布装置であって、
塗布ヘッドを備え、
前記塗布ヘッドは、前記プレコート部と前記掻き落とし部とを一体で備える塗布装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の塗布装置であって、
前記プレコート部は、前記塗布液を吐出する塗布用スリットを備え、
前記掻き落とし部は、掻き落とした前記塗布液を回収する回収用スリットを備える塗布装置。
【請求項６】
請求項４に記載の塗布装置であって、
前記塗布ヘッドはリップ面を有し、
前記リップ面は、前記塗布液を塗布してから前記塗布液の過剰分を掻き落とすまでの間のドクターリップ面と、前記塗布液の過剰分を掻き落とすための回収用リップ面とを含み、
前記ドクターリップ面と前記回収用リップ面の曲率半径は、０．５ｍｍ〜２０ｍｍである塗布装置。
【請求項１】
搬送される帯状のウェブに塗布装置を用いて塗布を行う塗布方法であって、
前記塗布装置は、前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布方法。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布方法であって、
前記塗布液は、磁性粒子を分散させた磁性塗料である塗布方法。
【請求項３】
搬送される帯状の支持体に塗布を行う塗布装置であって、
前記ウェブの片面に、最終的に得ようとする所望の塗布厚みよりも過剰量の塗布液を塗布するプレコート部と、
前記プレコート部に対して前記ウェブの搬送する方向の下流側に位置し、前記塗布液の一部を掻き落とす掻き落とし部と、
前記掻き落とし部によって掻き落とされた前記塗布液を回収する回収ラインとを、備え、
前記プレコート部で塗布する前記塗布液の量の変化に対する液溜まり部の圧力変化を抵抗係数Ｒとし、
前記液溜まり部の抵抗係数をＲ１とし、
前記回収ラインがないときの抵抗係数をＲ０としたとき、
１＜Ｒ１／Ｒ０≦１．７を満たす塗布装置。
【請求項４】
請求項３に記載の塗布装置であって、
塗布ヘッドを備え、
前記塗布ヘッドは、前記プレコート部と前記掻き落とし部とを一体で備える塗布装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の塗布装置であって、
前記プレコート部は、前記塗布液を吐出する塗布用スリットを備え、
前記掻き落とし部は、掻き落とした前記塗布液を回収する回収用スリットを備える塗布装置。
【請求項６】
請求項４に記載の塗布装置であって、
前記塗布ヘッドはリップ面を有し、
前記リップ面は、前記塗布液を塗布してから前記塗布液の過剰分を掻き落とすまでの間のドクターリップ面と、前記塗布液の過剰分を掻き落とすための回収用リップ面とを含み、
前記ドクターリップ面と前記回収用リップ面の曲率半径は、０．５ｍｍ〜２０ｍｍである塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９２３４２（Ｐ２０１２−１９２３４２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８３５０（Ｐ２０１１−５８３５０）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【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２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【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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