JP3569720B2 - リップコータ型塗工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッキングロールの下方にドクターエッジを有するノズルヘッドを配し、前記ノズルヘッドから塗工液を圧力をかけて噴射してウエブに塗工するリップコータ型塗工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のように、フィルムや紙などのウエブに塗工液を塗工するリップコータ型の塗工装置としては、次のようなものが知られている（特公平６−２２３号）。
【０００３】
すなわち、ノズルヘッドの上面にコンマ型のドクターエッジが設けられ、ノズルヘッドの内部の幅方向には、第１液溜め室が設けられ、ノズルヘッドの前面には、バッキングロールの下周面へ向かってウエブ走行用の間隙を残して液溜め壁が立設され、バッキングロールの下周面、液溜め壁、ドクターエッジ及びノズルヘッドの上面とより第２液溜め室が形成されたものである。
【０００４】
このリップコータ型の塗工装置であると、ウエブは塗工液が満たされた第２液溜め室を通過してドクターエッジまで走行し、ドクターエッジの刃先による線圧によって塗工液が塗工されるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の塗工装置においては、ウエブの搬送速度が低速である場合には、第２液溜め室への空気の混入はほとんど見られず、ウエブに塗工した塗工部分には、気泡等が発生しない。
【０００６】
しかしながら、最近の生産効率の向上を目的として、ウエブを高速で搬送しつつ、塗工液を塗工する場合が増えてきている。ところが、このような高速でウエブを搬送して塗工液を塗工する場合には、ウエブが第２液溜め室に搬入する場合に、液溜め壁とバッキングロールの下周面の間隙の部分において気泡が混入するという問題点が発生してきた。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ウエブを高速で搬送しても、塗工面に気泡が混入しないリップコータ型の塗工装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、バッキングロールの下方にドクターエッジを有するノズルヘッドを配し、前記ノズルヘッドから塗工液を圧力をかけて噴射して、前記バッキングロールの下周面を前記ノズルヘッドの前方から後方へ走行するウエブに塗工するリップコータ型塗工装置であって、前記ノズルヘッドの上面にはドクターエッジが突設され、前記ノズルヘッドの内部の幅方向には、第１液溜め室が設けられ、前記ドクターエッジの前方に位置するノズルヘッドの上面には、前記第１液溜め室からの塗工液の出口が設けられ、前記ノズルヘッドの前部には、前記バッキングロールの下周面へ向かってウエブ走行用の間隙を残して液溜め壁が立設され、前記ノズルヘッドと前記バッキングロールとの間の両側部には一対の側壁が配され、前記一対の側壁、前記バッキングロールの下周面、前記液溜め壁、前記ドクターエッジ及び前記ノズルヘッドの上面とより閉塞された第２液溜め室が形成されたリップコータ型塗工装置において、前記液溜め壁の上面は、前記バッキングロールの下周面と対峙する間隙面と、前記液溜め壁の後面から前記間隙面に向かって、前記バッキングロールの下周面との距離が小さくなるように傾斜した傾斜面とより構成され、前記第２液溜め室は、前記流出路の出口より前方に脹まして前記流出路の容積より大きく形成されているとともに、前記ドクターエッジの刃先に接近するほど容積が、次第に小さくなり、かつ、前記バッキングロールの下周面と前記液溜め壁との間隙において噴出しようとする塗工液の圧力と浸入しようとする空気の圧力がバランスをとるように前記閉塞された第２液溜め室内を大気圧より高くしたことを特徴とするリップコータ型塗工装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、前記第２液溜め室の内圧を測定する圧力計を設け、前記圧力計の測定した圧力が一定圧力になるように前記第２液溜め室に供給する塗工液の量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、前記ドクターエッジは、縦断面円弧状に膨出して楔形となったコンマ型であることを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、前記ドクターエッジは、ウエブの幅方向へ延びる二面を鈍角に前記幅方向で直線状に結合して形成したことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、前記溜め壁の上面を構成する傾斜面は、円弧状であることを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置である。
【００１３】
請求項６の発明は、前記溜め壁の上面を構成する傾斜面は、ウエブの幅方向へ延びる二面を鈍角に前記幅方向で直線状に結合して形成したことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置である。
【００１４】
【作 用】
本発明のリップコータ型塗工装置においては、液溜め壁の上面が、間隙面と傾斜面とより構成されているため、ウエブを高速で搬送しても、バッキングロールと液溜め壁の間隙部分から空気が混入することがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施例＞
以下、本発明の第１の実施例のリップコータ型塗工装置１０を図１から図４に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、塗工装置１０の側面図であり、図３は、図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【００１７】
バッキングロール１２は、紙やフィルムなどのウエブＷを支持しながら、図１において、ウエブＷを塗工装置１０の右側から左側、すなわち、前面から後面に走行させる。
【００１８】
バッキングロール１２の下方には、ウエブＷへ塗工液を塗工するノズルヘッド１４が配されている。ノズルヘッド１４のヘッド本体１６は、バッキングロール１２と略同じ幅を有し、上部にドクターエッジ１８が設けられている。
【００１９】
このドクターエッジ１８は、縦断面円弧型に形成されたコンマ型ドクターエッジ１８である。バッキングロール１２とドクターエッジ１８との間隙をウエブＷが走行する。ヘッド本体１６の前面１６ａはフラットな面に形成されている。この前面１６ａに塗工液の噴出口２０が開口している。
【００２０】
ヘッド本体１６の蓋体２２は、ヘッド本体１６の前面１６ａにボルト２３により着脱自在に取付けられる。蓋体２２の後面には、幅方向に凹部２４が設けられている。ヘッド本体１６と蓋体２２とをボルトにより組合わせることにより、ヘッド本体１６の前面１６ａと蓋体２２の凹部２４によってノズルヘッド１４内部の幅方向に第１液溜め室２６が形成される。第１液溜め室２６の上部には流出路２８が幅方向に第１液溜め室２６と連続して形成されている。この流出路２８は、垂直に上方に伸びて、ドクターエッジ１８の前部とノズルヘッド１４前端部との間に出口２８ａが設けられている。そして、この出口２８ａの幅方向の長さによりウエブＷの塗工幅が決定される。そのため、蓋体２２の幅方向の長さを変化させるとウエブＷの塗工幅Ｌが変化する。
【００２１】
液溜め壁３０は、蓋体２２と略同じ幅を有し、蓋体２２の前面の上部にボルト（不図示）により着脱自在に取付けられている。この液溜め壁３０の上端とバッキングロール１２の下周面との間には、ウエブＷの走行用の間隙が残されている。
【００２２】
液溜め壁３０について図２に基づいてさらに詳しく説明する。
【００２３】
図２に示すように、液溜め壁３０の上面は、バッキングロール１２の下周面と対峙する間隙面５２と、この間隙面５２の後端部より連続して形成された傾斜面５４とより構成されている。
【００２４】
間隙面５２は、バッキングロール１２の下周面に沿って円弧状に形成されている。
【００２５】
傾斜面５４は、液溜め壁３０の後面５６から円弧状に形成された後、バッキングロール１２の下周面との距離が次第に小さくなるように傾斜した面より構成されている。従って、この部分における空間は、液溜め壁３０の間隙面５２に近づくほど次第に小さくなるように形成されている。そして、図２の拡大図に示すように、間隙面５２の後方へのばした線と、この傾斜面５４とのなす角度θは鋭角に構成されている。
【００２６】
第２液溜め室３２は、ドクターエッジ１８の前面、蓋体２２の上面、液溜め壁３０の後面によって形成された空間と、この空間の両側面をノズルヘッド１４の上面とバッキングロール１２の下周面との間に配された一対の側壁３４、３４によって閉塞することにより形成されている。この第２液溜め室３２の内容積は、流出路２８の出口２８ａより前方へ脹んだ状態となっていることにより流出路２８の容積より大きくなっている。
【００２７】
側壁３４、３４は、ノズルヘッド１４の上面とバッキングロール１２の下周面との間を摺動自在に設けられており、また側壁３４の底面は幅方向に開口した流出路２８の出口２８ａを閉塞できるように形成されている。
【００２８】
ドクターエッジ１８の下方におけるヘッド本体１６には、スリット３６が設けられている。このスリット３６の一端はヘッド本体１６の後上面に幅方向に開口し、また、スリット３６は幅方向に沿ってかつ前方にいくほど下方に傾斜して設けられている。このスリット３６には、スリット３６と直交するように調整ボルト３８が幅方向に複数本等間隔に貫通している。この調整ボルト３８の端部はノズルヘッド１４の後面１６ｂに臨んでおり、この後面１６ｂから調整ボルト３８の螺合具合を調整することによってスリット３６の幅を調整できる。スリット３６の幅が変化すればドクターエッジ１８の刃先が上下動して上下にそれぞれ２μｍ〜３μｍの幅で調整ができる。なお、幅方向に複数個調整ボルト３８が設けられているため、上下動させたい刃先の一番近い調整ボルト３８を調整する。
【００２９】
保持部材４０が、ノズルヘッド１４の中央下方に設けられている。保持部材４０には、両ロッド型のエアーシリンダ４２が上下方向に配されている。このエアーシリンダ４２はそのシリンダチューブの上端においてノズルヘッド１４のヘッド本体１６の下面に螺合されている。
【００３０】
保持部材４０内部の下方には、スケール保持部材４４が配されている。スケール保持部材４４内部には、磁気式の変位計測用スケールであるマグネスケール４５（商品名）が配されている。マグネスケール４５の頂部は、エアーシリンダ４２のピストンロッドの下端部に当接しており、このピストンロッドの上下方向の変位を検出することができる。この保持部材４０のエアーシリンダ４２が上下動によりノズルヘッド１４の撓みが上下にそれぞれ２０μｍ〜３０μｍの幅で調整ができる。
【００３１】
ポンプ４６は、塗工液を圧送するためのものであって、ヘッド本体１６の噴出口２０に接続されている。このポンプ４６は後述するマイコン４８からの動作信号DSによって塗工液の圧送する圧力が制御される。
【００３２】
セラミックセンサー等の圧電素子よりなる圧力計５０は、第２液溜め室３２内部に設けられ、第２液溜め室３２の内圧を測定するものである。圧力計５０は測定した圧力を電気信号である圧力信号ASによってマイコン４８へ出力する。
【００３３】
マイコン４８は、圧力計５０とポンプ４６に接続されている。圧力計５０から出力された圧力信号ASが入力され、また、ポンプ４６へ動作信号DSを出力する。
【００３４】
（作動状態）
上記構成の塗工装置１０の作動状態を図２に基づいて説明する。
【００３５】
ウエブＷへの塗工液の厚みは、バッキングロール１２とドクターエッジ１８の間隙と第２液溜め室３２の内圧によって決定される。
【００３６】
ウエブＷをバッキングロール１２とドクターエッジ１８の間隙に走行させる。塗工液は、ポンプ４６から第１液溜め室２６においてノズルヘッド１４の幅方向に拡散して流出路２８の出口２８ａから第２液溜め室３２内部へ均一に噴射され、第２液溜め室３２内部を一定の圧力（以下、基準圧力という）で保持するように制御する。この制御は、マイコン４８が圧力計５０の測定した第２液溜め室３２内部の圧力が基準圧力になるようにポンプ４６が吐出する量をフィードバック制御を行う。詳しくは後述する。また、この基準圧力は、塗工液が第２液溜め室３２を満した状態でかつ液溜め壁３０とバッキングロール１２との間隙からオーバーフローしないように設定しておく。
【００３７】
ウエブＷは塗工液が満された第２液溜め室３２を通過してドクターエッジ１８まで走行し、ドクターエッジ１８の刃先による線圧によって塗工液が塗工される。この場合に、塗工液が狭い流出路２８を通過することにより塗工液の圧力が均一化され、また、第２液溜め室３２は流出路２８の出口２８ａより前方に脹まして流出路２８の容積より大きく形成しているため、第２液溜め室３２内部を大気の圧力より高い基準圧力に保持し易い。
【００３８】
まず、ウエブＷが液溜め壁３０とバッキングロール１２との間隙を経て第２液溜め室３０内部に搬入される場合の作用について図２に基づいて説明する。
【００３９】
ウエブＷは、バッキングロール１２の下周面と液溜め壁３０と間隙面５２との間の間隙部分を経て第２液溜め室３２内部に搬入される。
【００４０】
一方、塗工液は、流出路２８の出口２８ａから噴出され、図２に示す噴出流Ｄの流れとなって液溜め壁３０の傾斜面５４の位置に流れてくる。傾斜面５４の位置にきた塗工液は、傾斜面５４に沿って次第に狭くなる空間を間隙部分に向かって噴出流Ｅとなって流れ、傾斜面５４に沿って傾斜面５４と間隙面５２との境に流れてくる。ところが、この部分においては、ウエブＷの搬入によって、空気が第２液溜め室３２内部に浸入しようとしているため、この間隙面５２と傾斜面５４との境の位置で、噴出しようとする塗工液の圧力と浸入しようとする空気の圧力とが釣り合い、気泡が全く混入しない状態となる。そして、外に噴出しようとしている塗工液は、浸入しようとする空気の圧力によって押し戻され、戻り流Ｆとなる。この戻り流Ｆの塗工液は、ドクターエッジ１８の方向にウエブＷと共に流れ同伴流Ａとなる。
【００４１】
以上のように、第２液溜め室３２内部を一定の基準圧力に保持しておくと、液溜め壁３０の間隙部分においては噴出しようとする塗工液の圧力と浸入しようとする空気の圧力がバランスをとり、第２液溜め室３２内部に空気が混入することがない。そのため、ウエブＷの搬送速度を上昇させても、従来と同様に、塗工面に気泡が発生することがない。例えば、従来の搬送速度としては、２００ｍ／分以下が限度であったが、塗工装置１０であると３００ｍ／分以上でも気泡は混入しない。
【００４２】
また、従来は液溜め壁の上端とバッキングロールとの間隙寸法を極力狭くしないと空気の混入が発生したが、塗工装置１０であると、液溜め壁３０の間隙面５４とバッキングロール１２との間隙は、噴出しようとする塗工液の圧力と浸入しようとする空気の圧力のバランスがとれていれば、従来の間隙寸法よりも広くしても、空気は混入しない。
【００４３】
次に、ウエブＷに塗工液を塗工する作用について図２に基づいて説明する。
【００４４】
ドクターエッジ１８はコンマ型であるため、ドクターエッジ１８の刃先に接近するほど第２液溜め室３２の容積が次第に小さくなっており、それにともなってウエブＷにかかる圧力は次第に高くなり、また、圧力の調整により塗工液を第２液溜め室３２外にオーバフローさせない構造となっている。そのため、ウエブＷの移動にともなう塗工液の同伴流Ａと流出路２８の出口２８ａからの塗工液の噴射流Ｂは同じ方向の旋回流Ｃとなって不安定な流れになることがない。よって、ドクターエッジ１８に達する前のウエブＷ表面にある塗工液の量が幅方向で変化することなく、ウエブＷへの塗工量が幅方向でムラが発生することがない。
【００４５】
図４のブロック図に基づいて、第２液溜め室３２の内圧が基準圧力に保持される状態を説明する。
【００４６】
第２液溜め室３２の内圧がポンプの回転ムラや塗工液の粘度の変化、液温度の変化等の外部の要因等で基準圧力より上昇すると、圧力計５０からの圧力信号ASによって内圧が上昇したことがマイコン４８に伝達される。マイコン４８は、動作信号DSによってポンプ４６の塗工液の圧送する圧力を下げる。塗工液の圧力が下がると、第２液溜め室３２の内圧が下がって元の圧力となる。逆に、第２液溜め室３２の内圧が基準圧力より下がると、マイコン４８はポンプ４６の塗工液の圧送する圧力を上げて第２液溜め室３２の内圧を上昇させる。
【００４７】
ノズルヘッド１４が、幅方向に撓んだ場合には、保持部材４０のエアーシリンダ４２によってノズルヘッド１４の中央部を上下方向に変位させて、撓みを補正する。なお、本実施例では、保持部材４０は、ノズルヘッド１４の中央部に一個所設けているが、これに限らず、複数個設けてもよい。
【００４８】
ドクターエッジ１８の刃先は、機械加工のみで仕上っている。しかし、現在の加工方法では完全な直線性が得られず、幅方向に小さなうねりが発生している。そのため、ドクターエッジ１８の刃先を調整ボルト３８によって上下にそれぞれ２μｍ〜３μｍ変化させて、刃先のうねりを微調整して直線に近づける。
【００４９】
＜第２の実施例＞
次に、第２の実施例について、図５に基づいて説明する。
【００５０】
第１の実施例と本実施例の相違点は、ドクターエッジ１８の上面の形状にある。
【００５１】
すなわち、第１の実施例では上面が円弧状で形成されていたが、本実施例においては、図５に示すように、ウエブＷの幅方向に延びる２面を鈍角的に幅方向で直線状に形成してすることにより、この直線状に結合した直線個所で第２液溜め室３２の容積の減少する割合を急変させたものである。
本実施例においても、ウエブＷが第２液溜め室３２に搬入される際に、液溜め壁３０の部分の間隙から空気が混入することがないため、塗工面に気泡が発生することがない。
【００５２】
＜第３の実施例＞
次に、本発明の第３の実施例の塗工装置１０について、図６に基づいて説明する。
【００５３】
第１の実施例と本実施例の異なる点は、液溜め壁３０の構造にある。
【００５４】
すなわち、図６に示すように、液溜め壁３０を、液溜め壁本体５８と、液溜め壁本体５８の後面上部にボルト６０によって取り付けられた補助部材６２とより構成されている。
【００５５】
液溜め壁本体５８の上面は、間隙面５２を形成し、補助部材６２の上面は傾斜面５４を形成している。
【００５６】
これによって、従来の液溜め壁本体５８しか有していない塗工装置１０であっても、補助部材６２をボルト６０によって、取り付けることにより、傾斜面５４を形成することができ、第１の実施例と同様に第２液溜め室３２に気泡が混入することがない。
【００５７】
＜第４の実施例＞
次に、第４の実施例について、図７に基づいて説明する。
【００５８】
第１の実施例と本実施例の異なる点は、傾斜面５４の形状にある。
【００５９】
第１の実施例の傾斜面５４においては、後面５６から円弧状に形成された後、直線状の傾斜面５４を構成したが、本実施例では、２つの面よりなる直線状の面を組み合わせた形状としたものである。
【００６０】
これによっても、第２液溜め室３２は間隙面５２に向かって次第に小さくなるように形成されるため、第１の実施例と同様にウエブＷの搬入速度が上昇しても、気泡が混入することがない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のリップコータ型塗工装置においては、液溜め壁の上面が、間隙面と傾斜面とより構成されているため、ウエブを高速で搬送しても、バックキングロールと液溜め壁の間隙部分から空気が混入することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す塗工装置の側面図である。
【図２】塗工装置の拡大縦断面図である。
【図３】図１におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】塗工装置、マイコン及びポンプのブロック図である。
【図５】第２の実施例を示す塗工装置の拡大縦断面図である。
【図６】第３の実施例を示す塗工装置の拡大縦断面図である。
【図７】第４の実施例を示す塗工装置の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１０……リップコータ型塗工装置
１２……バッキングロール
１４……ノズルヘッド
１６……ヘッド本体
１６ａ…ヘッド本体の前面
１８……ドクターエッジ
２２……蓋体
２４……凹部
２６……第１液溜め室
２８……流出路
２８ａ…流出路の出口
３０……液溜め壁
３２……第２液溜め室
３４……側壁

Claims (6)

1. バッキングロールの下方にドクターエッジを有するノズルヘッドを配し、前記ノズルヘッドから塗工液を圧力をかけて噴射して、前記バッキングロールの下周面を前記ノズルヘッドの前方から後方へ走行するウエブに塗工するリップコータ型塗工装置であって、
   前記ノズルヘッドの上面にはドクターエッジが突設され、
   前記ノズルヘッドの内部の幅方向には、第１液溜め室が設けられ、
   前記ドクターエッジの前方に位置するノズルヘッドの上面には、前記第１液溜め室からの塗工液の出口が設けられ、
   前記ノズルヘッドの前部には、前記バッキングロールの下周面へ向かってウエブ走行用の間隙を残して液溜め壁が立設され、
   前記ノズルヘッドと前記バッキングロールとの間の両側部には一対の側壁が配され、
   前記一対の側壁、前記バッキングロールの下周面、前記液溜め壁、前記ドクターエッジ及び前記ノズルヘッドの上面とより閉塞された第２液溜め室が形成されたリップコータ型塗工装置において、
   前記液溜め壁の上面は、
   前記バッキングロールの下周面と対峙する間隙面と、
   前記液溜め壁の後面から前記間隙面に向かって、前記バッキングロールの下周面との距離が小さくなるように傾斜した傾斜面とより構成され、
   前記第２液溜め室は、前記流出路の出口より前方に脹まして前記流出路の容積より大きく形成されているとともに、前記ドクターエッジの刃先に接近するほど容積が、次第に小さくなり、かつ、前記バッキングロールの下周面と前記液溜め壁との間隙において噴出しようとする塗工液の圧力と浸入しようとする空気の圧力がバランスをとるように前記閉塞された第２液溜め室内を大気圧より高くした
   ことを特徴とするリップコータ型塗工装置。
2. 前記第２液溜め室の内圧を測定する圧力計を設け、
   前記圧力計の測定した圧力が一定圧力になるように前記第２液溜め室に供給する塗工液の量を制御する制御手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置。
3. 前記ドクターエッジは、
   縦断面円弧状に膨出して楔形となったコンマ型である
   ことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置。
4. 前記ドクターエッジは、
   ウエブの幅方向へ延びる二面を鈍角に前記幅方向で直線状に結合して形成した
   ことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置。
5. 前記溜め壁の上面を構成する傾斜面は、
   円弧状である
   ことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置。
6. 前記溜め壁の上面を構成する傾斜面は、
   ウエブの幅方向へ延びる二面を鈍角に前記幅方向で直線状に結合して形成した
   ことを特徴とする請求項１記載のリップコータ型塗工装置。

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