JP2003245589A - 塗工装置用ロッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面に形成された形成にクラックや剥離が生
じることを防止した塗工装置用ロッドを提供することを
課題とする。 【解決手段】 ロッド１０は、耐磨耗性の皮膜１４が表
面に形成された塗工装置用ロッドであって、母材１２と
皮膜１４との間に中間層１３が設けられている。中間層
１３の熱膨張係数は、母材１２の熱膨張係数よりも小さ
くて皮膜１４の熱膨張係数よりも大きい。これにより、
ロッド温度が変化して、母材１２と皮膜１４との熱膨張
係数の違いにより皮膜１４に熱応力が生じても、中間層
１３が緩和材として作用するので、皮膜１４に生じる熱
応力を低減することができる。従って、皮膜１４の成膜
中にロッド温度が変化したり、ロッド使用中にロッド表
面にせん断応力や垂直応力が加えられても、皮膜１４に
クラックや剥離が生じ難い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐磨耗性の皮膜が
表面に形成されている塗工装置用ロッドに関し、更に詳
細には、連続して走行するウエブ等の被塗布体に塗布液
を塗布するのに最適な塗工装置用ロッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】感光材料、写真製版材料、磁気記録材
料、記録紙材料、感光性平板印刷版などを製造する際、
薄い金属板、紙、フィルム等からなるシート状或いはウ
エブ状の被塗布体（被塗工基材）を長手方向に連続走行
させつつ片面側に塗布液（感光液）を塗布することが広
く行われている。

【０００３】この塗布を行う際、被塗工基材の塗布面に
塗工装置用ロッド（バー）を当接させ、ロッド表面に塗
布液を供給しつつ塗工装置用ロッドを回転させて塗布し
ていることが多い。なお、この塗布方法はバー塗布法と
呼ばれている。

【０００４】この塗工装置用ロッドの表面は、一般に、
表面改質処理が行われており、耐磨耗性の皮膜が形成さ
れていることが多い。皮膜の形成は、メッキ、物理蒸
着、化学蒸着等、様々な手法で行われ得る。

【０００５】しかし、皮膜を形成する際に、皮膜に微小
なクラック（チッピング）が生じるという問題があっ
た。この原因は、主として母材と被膜との熱膨張差が大
きいためであり、チッピングが生じることは塗工装置用
ロッドの生産性を向上させる上で大きな障害になってい
る。

【０００６】なお、これらの問題は、ロッド表面に周方
向にそった溝が形成されている塗工装置用ロッドに限ら
ず、溝が形成されていない塗工装置用ロッドであっても
同様に生じていた。

【０００７】これらの問題の対策として、母材と皮膜と
の間に中間層を形成する例が、特開平６−６４０８７や
特開２０００−３５４８０８に開示されている。

【０００８】しかし、これらの公報では熱膨張を考慮し
ておらず、更なる対策を施すことが望まれている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮して、表面に形成された形成にクラックや剥離が生
じることを防止した塗工装置用ロッドを提供することを
課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、円柱状の母材と、前記母材の表面に形成された中間
層と、前記中間層の表面に形成された耐磨耗性の皮膜
と、を有することを特徴とする。

【００１１】これにより、皮膜にチッピングが生じるこ
とを回避可能になる。

【００１２】請求項２に記載の発明では、前記中間層の
熱膨張係数が、前記母材の熱膨張係数よりも小さくて前
記皮膜の熱膨張係数よりも大きい、又は、前記母材の熱
膨張係数よりも大きくて前記皮膜の熱膨張係数よりも小
さいことを特徴とする。

【００１３】これにより、ロッド温度が変化して、母材
と皮膜との熱膨張係数の違いにより皮膜に熱応力が生じ
ても、中間層がこの熱応力の緩和材として作用するの
で、皮膜に生じる熱応力を低減することができる。従っ
て、皮膜の成膜中にロッド温度が変化したり、ロッド使
用中にロッド表面にせん断応力や垂直応力が加えられて
も、皮膜にクラックや剥離が生じ難い。

【００１４】なお、皮膜及び中間層の材質を選定する
際、熱膨張係数が母材に比べて大きく異ならないように
選定すると、常温時に皮膜に残留する熱応力を低減でき
るので、皮膜にクラックや剥離が生じることを防止する
上で好ましい。

【００１５】請求項３に記載の発明では、前記中間層が
複数層にわたって形成され、前記中間層を構成する各層
の熱膨張係数が、前記母材側から前記皮膜側にかけて、
順次上がる、又は、順次下がることを特徴とする。

【００１６】これにより、母材と皮膜との熱膨張係数差
が大きくても、皮膜に大きな熱応力が生じることを回避
できる。

【００１７】請求項４に記載の発明では、前記中間層の
膜厚が３〜１２μｍの範囲内であることを特徴とする。
３μｍ以下であると、磨耗を防止するための皮膜として
厚さが充分でなく、しかも、ロッド表面の粗さによって
皮膜表面が粗くなり皮膜の滑らかさを確保し難い。ま
た、１２μｍ以上であると、皮膜のつき方にバラツキが
生じてしまい、均一な膜面が得られなくなる。

【００１８】請求項５に記載の発明では、前記皮膜の膜
厚が０．２〜４．０μｍの範囲内であることを特徴とす
る。

【００１９】膜厚が０．２μｍ未満であると、中間層表
面の粗さによって皮膜表面が粗くなり、皮膜の滑らかさ
を確保し難い。また、膜厚が４．０μｍ以上であると、
皮膜にいわゆる欠けが生じ易くなる。

【００２０】請求項６に記載の発明では、前記皮膜はイ
オンプレーティング法により成膜されたことを特徴とす
る。

【００２１】これにより、成膜時の皮膜温度を充分に低
温にすることができると共に、母材への皮膜の付着力を
強固にできる。

【００２２】請求項７に記載の発明では、前記皮膜は３
５０℃以下の温度で形成されたことを特徴とする。

【００２３】これにより、皮膜の形成後、ロッド温度が
常温に戻ったときに皮膜に生じる熱応力（残留応力）を
充分に小さくし易い。

【００２４】ところで、塗工装置用ロッドの表面側に
は、塗布液量調整を目的として、何らかの手段がとられ
ている。この手段として、ロッド表面にワイヤを巻き付
けておくことが簡易である（なお、ロッド表面にワイヤ
を巻き付けた塗工装置用ロッドは、いわゆるワイヤバー
と呼ばれる）。

【００２５】しかし、真空中で塗布処理を行う場合、ワ
イヤバーを用いると、ワイヤと母材との隙間に存在する
ガスにより、真空中での処理が困難になる。

【００２６】そこで、請求項８に記載の発明では、連続
して走行する被塗布体に塗布液を塗布する際に用いられ
る塗工装置用ロッドであって、前記被塗布体の塗布液量
調整を目的として、ロッド表面に溝を形成することによ
り凹凸を形成したことを特徴とする。

【００２７】このように、ロッド表面に溝を形成するこ
とによりロッド表面を凹凸にした塗工装置用ロッドは、
いわゆるワイヤレスバーと呼ばれ、このようなワイヤレ
スバーでは、上記の塗布液量調整を目的としたものが塗
工装置用ロッドに一体的に設けられている。従って、真
空中で塗布処理する場合、このようなワイヤレスバーを
用いることにより、良好に処理することができる。

【００２８】皮膜の材質としては、ＤＬＣ（ダイヤモン
ドライクカーボン）やＴｉＮ（窒化チタン）が好まし
い。その他、好ましい材質としては、ＴｉＣＮ、Ｃｒ
Ｎ、ＴｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₃、Ｔｉ
₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＺｒＮ、ＳｉＣなどである。

【００２９】また、中間層としては、上述の材質をコー
ティングしても良いし、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏなどから
なる膜をメッキで形成してもよい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を挙げ、本発明の
実施の形態について説明する。なお、簡略のため、本発
明の実施の形態では、塗工装置用ロッドを単にロッドと
いう。

【００３１】図１に示すように、本発明の一実施形態に
係るロッド１０は、走行するウエブＷへの塗布と塗布液
量の調整との両方を兼ねて行うロッドである。

【００３２】図２に示すように、このロッド１０は、母
材１２の上に中間層１３が成膜され、更に、中間層１３
の上に耐磨耗性の皮膜１４が成膜されたロッドである。
母材１２はステンレス鋼製であることが多い。

【００３３】中間層１３及び皮膜１４は、イオンプレー
ティング装置により成膜すると比較的低温で成膜できる
ので、これにより、成膜時と常温時とでのロッドの温度
差が小さくなり、皮膜１４や中間層１３にクラックや剥
離が生じ難い。

【００３４】中間層１３、皮膜１４の材質を選定する
際、母材１２、中間層１３、及び皮膜１４の各熱膨張係
数が、順次増大、又は順次低減するように選定する。

【００３５】これにより、ロッド温度が変化して、母材
１２と皮膜１４との熱膨張係数の違いにより皮膜１４に
熱応力が生じても、中間層１３が緩和材として作用する
ので、各層の間にかかる熱応力は小さい。また、膜厚を
厚くすると欠けが生じ易い高硬度のセラミックを皮膜１
４として成膜しても、中間層１３が成膜されていること
により、皮膜１４から母材１２までの膜厚を稼ぐことが
できるので、磨耗量も稼ぐことができる。

【００３６】このように、本実施形態に係るロッド１０
では、ロッド表面にチッピングが生じることが防止され
ている。従って、ロッド寿命が長くなり、使用するロッ
ドの本数が低減するので、大幅なコストダウンを実現で
きると共に、ロッドの交換頻度が低減して生産ラインの
稼動率が向上する。

【００３７】［実験例］上記の母材１２として直径１０
ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、母材表面に中間
層と皮膜とを順次成膜したロッドを４種類（Ｎｏ．１〜
Ｎｏ．４）製造した。そして、これらのロッドを用い、
図１に示したように、走行するウエブＷへの塗布と塗布
液量の調整との両方を兼ねて行うロッドとして、走行速
度６０ｍ／分で走行するウエブＷに塗布液を塗布する実
験を行った。ロッドの回転方向Ｑは、ウエブＷと接触す
るロッド表面がウエブ走行方向Ｐと同方向に移動するよ
うな回転方向である（図１参照）。塗布液の処方を表１
に示す。

【００３８】

【表１】 製造したロッドの構成を表２に、各ロッドを用いた実験
結果を表３に、それぞれ示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】 表２、表３から判るように、母材、中間層、皮膜の熱膨
張係数が順次低減（単調減少）するロッド、すなわちＮ
ｏ．１及びＮｏ．２のロッドでは、ウエブの塗布面状が
良好で、実験終了後のロッド表面状態も良好であった。

【００４１】一方、母材、中間層、皮膜の熱膨張係数の
相対値が、中、大、小であるロッド、すなわちＮｏ．３
のロッドでは、ウエブの塗布面状にはスリキが生じてお
り、実験終了後のロッド表面には欠けが多発していた。
また、中間層を設けないロッド、すなわちＮｏ．４のロ
ッドでも、同様に、ウエブの塗布面状にスリキが生じ、
実験終了後のロッド表面に欠けが多発していた。

【００４２】以上、実施形態及び実験例を挙げて本発明
の実施の形態を説明したが、上記実施形態は一例であ
り、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施でき
る。例えば、ウエブＷに塗布された塗布液の過剰分を掻
き落とすタイプ（図３参照）のロッド２０としても適用
可能である。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に
限定されないことは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、以下の効
果を奏することができる。

【００４４】請求項１に記載の発明によれば、皮膜にチ
ッピングが生じることを回避可能になる。

【００４５】請求項２に記載の発明によれば、皮膜の成
膜中にロッド温度が変化したり、ロッド使用中にロッド
表面にせん断応力や垂直応力が加えられても、皮膜にク
ラックや剥離が生じ難い。

【００４６】請求項３に記載の発明によれば、母材と皮
膜との熱膨張係数差が大きくても、皮膜に大きな熱応力
が生じることを回避できる。

【００４７】請求項４に記載の発明によれば、磨耗防止
として充分な厚さであり、膜厚のバラツキが生じ難い。

【００４８】請求項５に記載の発明によれば、磨耗防止
の皮膜として厚さが充分であり、また、皮膜の滑らかさ
を確保し易いと共に、皮膜に欠けが生じ難い。

【００４９】請求項６に記載の発明によれば、成膜時の
皮膜温度を充分に低温にすることができると共に、母材
への皮膜の付着力を強固にできる。

【００５０】請求項７に記載の発明によれば、皮膜の形
成後、ロッド温度が常温に戻ったときに皮膜に生じる熱
応力（残留応力）を充分に小さくし易い。

【００５１】請求項８に記載の発明によれば、真空装置
内でのコーティング（成膜）が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る塗工装置用ロッドを
用いてウエブに塗布液を塗布することを示す側面断面図
である。

【図２】本発明の一実施形態に係る塗工装置用ロッドの
構成を示す部分拡大側面断面図である。

【図３】塗工装置用ロッドが、ウエブに塗布された塗布
液の過剰分を掻き落とすタイプのロッドとして適用され
た例を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１０ ロッド １２ 母材 １３ 中間層 １４ 皮膜 ２０ ロッド

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱状の母材と、 前記母材の表面に形成された中間層と、 前記中間層の表面に形成された耐磨耗性の皮膜と、を有
   することを特徴とする塗工装置用ロッド。
2. 【請求項２】 前記中間層の熱膨張係数が、前記母材の
   熱膨張係数よりも小さくて前記皮膜の熱膨張係数よりも
   大きい、又は、前記母材の熱膨張係数よりも大きくて前
   記皮膜の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求
   項１に記載の塗工装置用ロッド。
3. 【請求項３】 前記中間層が複数層にわたって形成さ
   れ、 前記中間層を構成する各層の熱膨張係数が、前記母材側
   から前記皮膜側にかけて、順次上がる、又は、順次下が
   ることを特徴とする請求項２に記載の塗工装置用ロッ
   ド。
4. 【請求項４】 前記中間層の膜厚が３〜１２μｍの範囲
   内であることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何
   れか１項に記載の塗工装置用ロッド。
5. 【請求項５】 前記皮膜の膜厚が０．２〜４．０μｍの
   範囲内であることを特徴とする請求項１〜請求項４のう
   ち何れか１項に記載の塗工装置用ロッド。
6. 【請求項６】 前記皮膜はイオンプレーティング法によ
   り成膜されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のう
   ち何れか１項に記載の塗工装置用ロッド。
7. 【請求項７】 前記皮膜は３５０℃以下の温度で形成さ
   れたことを特徴とする請求項６に記載の塗工装置用ロッ
   ド。
8. 【請求項８】 連続して走行する被塗布体に塗布液を塗
   布する際に用いられる塗工装置用ロッドであって、 前記被塗布体の塗布液量調整を目的として、ロッド表面
   に溝を形成することにより凹凸を形成したことを特徴と
   する請求項１〜請求項７のうち何れか１項に記載の塗工
   装置用ロッド。