JP2004249242A - 塗工装置用ロッド、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被塗工基材の塗布面に傷が生じることを防止した塗工装置用ロッド及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】円柱部材の表面に、周方向（すなわち軸方向に対して直交方向であり、ウエブＷの走行方向に沿った方向）に、谷と山とを交互に形成することにより多数の溝１１８を形成した母材１１２を製造する。次に、母材１１２の表面に中間層１１３を形成し、中間層１１３の表面をラッピングする。更に皮膜１１４を形成し、皮膜１１４の表面をラッピングする。これにより、中間層１１３の表面に凸部が形成されていても、中間層１１３表面のラッピングによりこの凸部が除去される。従って、簡易な処理によって中間層１１３の凸部の影響が皮膜１１４に出現することを防止でき、ウエブＷの塗布面にこの凸部による傷が生じることを防止できる。
【選択図】 図９

Description

【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及びその製造方法に関し、更に詳細には、連続して走行するウエブ等の被塗工基材に塗布液を塗布するのに最適な塗工装置用ロッド及びその製造方法に関する。
【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は、断面真円の丸棒、丸棒の表面に周方向に沿った溝が形成されたもの、又は、丸棒にワイヤを巻付けたもの、で構成される。この塗工装置用ロッドの表面には、一般に、表面改質処理が施されており、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】
ところで、塗工装置用ロッドの表面に凹凸が形成されていると、被塗工基材の塗布面に傷（主としてスリキズ）が生じてしまう。このため、母材の表面をラッピング処理して平滑面とし、その上に表面改質処理による耐磨耗性の皮膜を形成している。
【０００６】
しかし、母材の表面を充分にラッピング処理しても、被塗工基材の塗布面に傷が生じることが頻繁に起こるという問題があった。
【０００７】
なお、皮膜の剥離を防止することにより被塗工基材の塗布面に傷が生じることを防止する例として、母材と皮膜との間に中間層を設けることが開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００８】
しかし、特許文献１は、溶融亜鉛系めっき鋼板と合成樹脂中間層との密着性が低下することを防止することにより剥離を防止する例であり、上記問題を解決することはできない。また、特許文献２は、最上層から最下層にいくほど膜の硬度が小さくなるように中間層を設けることにより、塗工装置用ロッドに強い衝撃が加えられても皮膜にクラックや剥離が生じることを防止する例であり、特許文献１と同様、上記問題を解決することはできない。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−６４０８７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３５４８０８号公報
【００１０】
【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、被塗工基材の塗布面に傷が生じることを防止した塗工装置用ロッド及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、母材の表面を更に高い精度で平滑にすることにより上記の問題を解消することを試みた。しかし、極めて高い精度で平滑にしても、上記の問題は解決されなかった。
【００１２】
そこで、本発明者は、極めて高い精度で平滑にした母材表面に形成した皮膜の表面状態を分析した。その結果、皮膜の表面に微細な凹凸が形成されることがあり、このため、塗工装置用ロッドを用いると被塗工基材の塗布面に傷（主としてスリキズ）が生じることが判った。そして、皮膜の凹凸は塗工装置用ロッドの使用により減少していくが、使用初期の段階ではこの凹凸によって被塗工基材の塗布面に生じる傷が深いことも判った。更に、皮膜として、硬度が高く耐磨耗性のあるものを用いた場合、塗工装置用ロッドの使用によってもこの凹凸が低減せず、このため、長期にわたって塗布面に傷が生じてしまうことも判った。
【００１３】
以上のような検討結果に基づき、本発明者は、被塗工基材の塗布面に傷が生じることを防止する対策として、皮膜の表面をラッピング処理することを考え付いた。
【００１４】
また、本発明者は、どのような中間層にも表面には微細な凸部が生じることを見い出した。一方、最表面に位置する皮膜は、耐磨耗性の観点上、一般的に硬度を高くしており、チッピング防止のために厚肉化できない。従って、中間層に形成されている凸部によって皮膜に凸部が形成され易く、このため、このような塗工装置用ロッドを用いて被塗工基材に塗布液を塗布すると、被塗工基材の塗布面にスリキズが生じ易いということを見い出した。
【００１５】
そこで、本発明者は、被塗工基材の塗布面に傷が生じることを防止する対策として、中間層の表面をラッピング処理することも考え付き、実験を重ねて検討し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
請求項１に記載の発明は、円柱状の母材の表面に形成されラッピング処理された中間層と、前記中間層の表面に形成されラッピング処理された耐磨耗性の皮膜と、を有することを特徴とする。
【００１７】
ラッピング処理の形態は特に限定しない。また、中間層及び皮膜の膜厚は０．２μｍ以上であることが好ましい。膜厚が０．２μｍ未満であると、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くなるためである。また、中間層の膜厚は、厚くなり過ぎて剥がれ易くならないようにする。中間層の膜厚は、材質によっても異なるが、実用的には、２〜７０μｍ程度であることが多い。
【００１８】
皮膜としては、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）、ＴｉＮ膜（窒化チタン膜）、ＴｉＣＮ膜、ＣｒＮ膜、ＴｉＣ膜、Ａｌ_２Ｏ_３膜、Ｃｒ_２Ｏ_３膜、ＳｉＯ_３膜、Ｔｉ_２Ｏ_３膜、ＡｌＮ膜、ＺｒＮ膜、ＳｉＣ膜などが好ましいが、耐磨耗性である限り特に限定しない。皮膜の製法は、イオンプレーティング、メッキ等、特に限定しない。
【００１９】
中間層としては、上述の材質の膜を形成してもよいし、一般的なＮｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏなどからなる膜をメッキで形成して中間層としてもよい。また、イオン窒化処理等によって母材の表面を改質することによって形成される改質層を中間層としてもよく、これにより、中間層が母材から剥がれることがない。このように、中間層は、メッキ膜、イオンプレーティング膜、イオン窒化処理による改質膜など何であっても良く、材質、製法などは特に限定しない。
【００２０】
なお、中間層の熱膨張係数が、母材の熱膨張係数よりも小さくて皮膜の熱膨張係数よりも大きいか、又は、母材の熱膨張係数よりも大きくて皮膜の熱膨張係数よりも小さいように、中間層の材質を選定することが好ましい。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。
【００２１】
このように、請求項１に記載の発明では、中間層が形成されているので、皮膜を剥れ難くすることができる。
【００２２】
また、この中間層の表面がラッピング処理されているので、母材に転造ムラが生じていてもラッピング処理によりこの転造ムラを解消でき、塗工装置用ロッドを用いても被塗工基材の塗布面に部分的に力が加えられ過ぎて筋状の傷が生じることを防止できる。その上、中間層表面の微小な凹凸やうねりを除去することができるので、中間層のこの微小な凹凸やうねりが皮膜の表面に影響することを防止できる。
【００２３】
更に、皮膜の表面がラッピング処理されているので、皮膜を形成する際に皮膜に凹凸が生じても、この凹凸を除去することができ、これにより、塗工装置用ロッドを用いても被塗工基材の塗布面に傷が付くことが防止される。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、前記中間層が複数層形成されていることを特徴とする。これにより、中間層の厚みが所定厚以上である場合、一層の中間層を形成する場合に比べ、中間層のチッピングが生じ難い。
【００２５】
なお、中間層を構成する各層の熱膨張係数を母材側から皮膜側にかけて、順次上がる、又は、順次下がるように各層の材質を選定することにより、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。
【００２６】
請求項３に記載の発明は、前記皮膜の最大表面粗さが０．２μｍ以下であることを特徴とする。これにより、被塗工基材に傷が付くことが充分に防止される。なお、表面最大粗さは、好ましくは０．１μｍ以下であり、これにより、塗工装置用ロッドの使用開始初期段階で生じ易いスリキズの発生を確実に防止できる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、前記皮膜の膜厚が５μｍ以下であることを特徴とする。５μｍよりも厚いと皮膜にチッピングが生じ易くなるためであり、５μｍ以下にすることにより、皮膜にチッピングが発生することを防止し易い。
【００２８】
ところで、皮膜として硬質クロム膜を湿式メッキで形成すると、ラッピング処理後の表面硬度が８００Ｈｖ程度であり、１０００Ｈｖにまで達しない。一方、皮膜の耐磨耗性の点では、ラッピング処理後の表面硬度を１０００Ｈｖ以上とすることが好ましい。
【００２９】
そこで、請求項５に記載の発明は、前記皮膜のビッカース硬さが１０００Ｈｖ以上であることを特徴とする。これにより、表面の耐磨耗性が充分に高い塗工装置用ロッドが実現される。例えば、皮膜の材質をＴｉＮやＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などにすると、ラッピング処理後の表面硬度を１０００Ｈｖ以上にすることができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、円柱状の母材の表面に中間層を形成する中間層形成工程と、前記中間層の表面をラッピングする中間層ラッピング工程と、前記中間層の表面に耐磨耗性の皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜の表面をラッピング処理する最表面ラッピング工程と、を行うことを特徴とする。
【００３１】
このように、中間層をラッピング処理することにより、母材に転造ムラが生じていてもこの転造ムラを容易に解消することができる。また、中間層表面の微小な凹凸やうねりを除去することができ、中間層のこの微小な凹凸やうねりが皮膜の表面に影響することを防止できる。
【００３２】
ラッピングの削り深さの好ましい値は、中間層及び皮膜の膜形成方法（表面改質処理など）によって異なるが、０．２μｍ〜５μｍの範囲内であることが多い。ラッピングの手法は特に限定しない。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、前記中間層形成工程と、前記中間層ラッピング工程と、を交互に複数回行うことを特徴とする。
【００３４】
これにより、所定の厚みの中間層を形成するにあたり、一層の中間層を形成する場合に比べ、中間層のチッピングが生じ難い。なお、中間層を構成する各層の熱膨張係数を母材側から皮膜側にかけて、順次上がる、又は、順次下がるように各層の材質を選定することにより、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。
【００３５】
請求項８に記載の発明は、前記円柱状の母材の表面を予めラッピング処理しておくことを特徴とする。これにより、母材表面の凹凸やうねりの影響を解消することができる。
【００３６】
また、本発明者は、母材の表面に塗布液量調整用の溝を形成した塗工装置用ロッドについても表面状態を分析した。その結果、この溝を形成する山の高さには、主として転造ムラによるうねりが形成されていることが判った。図を用いて詳細に説明すると、図２３に示すように、母材５８２の溝５８８を形成する山５８９のうねり幅ｄは、大きい場合には１μｍ程度になる。このため、母材５８２の表面改質処理を行った塗工装置用ロッドを用いると、最も高さの高い部位が被塗工基材の塗布面に局所的に強い押圧力で当接し、この塗布面に筋状のスリキズが生じることが判った。
【００３７】
そこで、請求項９に記載の発明は、前記母材の表面には塗布液量調整用の溝が形成され、前記溝を形成する山の高さのうねり幅を０．５μｍ以下にするまで前記母材の表面をラッピング処理することを特徴とする。
【００３８】
これにより、上記の山の高さにうねりが生じていてもこのうねりを充分に解消できるので、被塗工基材の塗布面に部分的に力が加えられ過ぎて筋状の傷が生じることを防止できる。なお、この場合、母材の溝による凹凸が緩やかになり過ぎないように、中間層の膜厚を調整することが好ましい。
【００３９】
【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。
【００４０】
［第１形態］
図１に示すように、第１形態に係る塗工装置用ロッド１０（以下、単にロッド１０という）は、走行するウエブＷへの塗布液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。
【００４１】
図２に示すように、このロッド１０は、塗布液量調整用の溝１８が表面に形成されている母材１２に耐磨耗性の皮膜１４を成膜したロッドである。溝１８は、母材１２の表面の周方向（すなわち軸方向に対して直交方向であり、ウエブＷの走行方向に沿った方向）に多数形成されている。母材１２はステンレス鋼製であることが多い。
【００４２】
ロッド１０を製造するには、まず、円柱部材の表面に、周方向（すなわち軸方向に対して直交する方向であり、ウエブＷの走行方向に沿った方向）に、谷と山とを交互に形成することにより多数の溝１８を形成した母材１２を製造する。
【００４３】
溝１８を転造により形成した場合、皮膜１４が成膜された後の山１９の高さのうねり幅をラッピングにより０．５μｍ以下にすることが望ましい。これにより、溝１８を形成する際に生じた転造ムラを解消できる。なお、この場合、ラッピング後の皮膜１４の厚みが不足しない程度に、皮膜１４の成膜量を予め調整しておく。
【００４４】
次に、母材１２の表面に皮膜１４を形成する。なお、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。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にクラックや剥離が生じ難い。
【００４５】
更に、皮膜１４の表面をラッピング処理する。これにより、成膜後に皮膜１４の表面に凹凸が形成されていても、このラッピング処理によってこの凹凸が除去されているので、ロッド１０を用いてもウエブＷの塗布面に傷が付くことがない。
【００４６】
［実験例１］
上記の母材１２として直径１０ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、表面に皮膜１４を成膜した。その際、皮膜１４の材質、膜厚、ラッピング処理の実施、不実施をパラメータとして変化させた。製造したロッドの一覧を表１に示す。
【００４７】
【表１】

このようにして製造したロッドを用い、走行速度７０ｍ／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。図１に示すように、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と逆方向に移動するような回転方向である。
【００４８】
そして、実験後のウエブＷの塗布面状態を観察した。実験結果を表１に併せて示す。なお、表１に示した「塗布面状態（スリキズ）」では、○はスリキズの発生なし、△は１ｍ×１ｍの範囲内に数箇所にわってスリキズが発生、×は全面にスリキズが発生、をそれぞれ示す。また、表１で「（表面処理前）」と記載があるものは、皮膜１４を形成する前に、母材表面の仕上げ処理を行っており、この記載がないものは、皮膜１４を形成した後に皮膜表面の仕上げ処理を行ったことを示す。
【００４９】
表１から判るように、皮膜１４が硬質クロム膜である場合、表面最大粗さＲｍａｘが０．５μｍ又は０．４μｍの場合、うねり幅が０．４μｍとなっていても、ウエブＷの塗布面に全面にスリキズが発生することが判った。そして、このことは、皮膜１４を形成する前に母材表面を仕上げ処理した場合、及び、皮膜１４の形成後に皮膜表面を仕上げ処理した場合、の何れであっても生じていた。また、硬質Ｃｒ膜であっても、表面最大粗さＲｍａｘが０．２μｍの場合には、ウエブＷの塗布面にスリキズが発生することを充分に防止できることが判った（なお、このときのうねり幅は０．４μｍである）。
【００５０】
また、皮膜１４がＴｉＮ膜及びＤＬＣ膜の何れであっても、表面最大粗さＲｍａｘが０．５μｍである場合、ウエブＷの塗布面に全面にスリキズが発生することが判った（なお、この場合のうねり幅は何れも０．６μｍであった）。Ｒｍａｘが０．３μｍの場合には、スリキズ防止の効果が認められることが判った。そして、Ｒｍａｘが０．２μｍの場合には、ウエブＷの塗布面にスリキズが発生することを充分に防止できることが判った。
【００５１】
従って、本実験例では、皮膜１４の表面最大粗さＲｍａｘは０．５μｍよりも小さいことが好ましく、更には０．３μｍ以下であることがより好ましく、０．２μｍ以下であることが特に好ましいと判断される。０．２μｍよりも皮膜表面が粗いと、ウエブＷの塗布面にスリキズを付けてしまう場合があり、また、１本のロッド表面のラッピング量を均一にし難くなってロッド径にムラが生じる場合があると考えられる。
【００５２】
なお、本実験例は砥石によるラッピング処理の実験例であるが、フィルムや砥粒等によるラッピング処理であっても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
［第２形態］
図３に示すように、第２形態に係るロッド１１０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。
【００５４】
図８、図９に示すように、このロッド１１０は、母材１１２の上に、中間層１１３が成膜され、更に、中間層１１３の上に耐磨耗性の皮膜１１４が成膜されたロッドである。母材１１２はステンレス鋼製であることが多い。
【００５５】
中間層１１３及び皮膜１１４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、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る。従って、熱膨張係数の違いによって中間層１１３や皮膜に残留する熱応力が小さくなり、皮膜１１４や中間層１１３にクラックや剥離が生じ難い。
【００５６】
中間層１１３及び皮膜１１４の材質を選定する際、母材１１２、中間層１１３、及び皮膜１１４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。これにより、ロッド温度が変化して、母材１１２と皮膜１１４との熱膨張係数の違いにより皮膜１１４に熱応力が生じても、中間層１１３が緩和材として作用するので、皮膜１１４に生じる熱応力は小さい。
【００５７】
また、例えば、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１１４として成膜しても、中間層１１３が成膜されていることにより、皮膜１１４から母材１１２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。
【００５８】
ロッド１１０を製造するには、まず、図４に示すように、円柱部材の表面に、周方向（すなわち軸方向に対して直交方向であり、ウエブＷの走行方向に沿った方向）に、谷と山とを交互に形成することにより多数の溝１１８を形成した母材１１２を製造する。
【００５９】
次に、母材１１２の表面に中間層１１３を形成し（図５参照）、中間層１１３の表面をラッピングする（図６参照）。
【００６０】
上記の溝１１８を転造により形成した場合、皮膜１１４が成膜された後の山１１９の高さのうねり幅をラッピングにより０．５μｍ以下にすることが望ましい。これにより、溝１１８を形成する際に生じた転造ムラを解消できる。なお、この場合、ラッピング後の中間層１１３の厚みが不足しない程度に、中間層１１３の成膜量を予め調整しておく。
【００６１】
更に皮膜１１４を形成し（図７参照）、皮膜１１４の表面をラッピングすることによりロッド１１０が得られる（図８参照）。
【００６２】
このように、本実施形態に係るロッド１１０では、母材１１２と皮膜１１４との間に中間層１１３を設け、この中間層１１３の表面をラッピングし、その後、皮膜１１４を形成し、更に皮膜１１４の表面をラッピングしている。
【００６３】
従って、中間層１１３の表面に凸部１１３Ｔ（図５参照）が形成されていても、中間層１１３表面のラッピングによりこの凸部１１３Ｔが除去される。これにより、簡易な処理によって中間層１１３の凸部１１３Ｔの影響が皮膜１１４に出現することを防止でき、ウエブＷの塗布面にこの凸部１１３Ｔによる傷が生じることを防止できる。
【００６４】
また、皮膜１１４の表面に凸部１１４Ｔが形成されていても、皮膜１１４の表面のラッピングによりこの凸部１１４Ｔが除去される。これにより、凸部１１４Ｔによって被塗工基材（被塗布体）の塗布面に傷が付くことが防止される。
【００６５】
更に、中間層１１３を形成することにより、硬度が高い皮膜１１４をコーティングしても皮膜１１４にチッピングが生じ難い。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。
【００６６】
なお、中間層を複数層にわたって形成してもよい。この場合、最表面側（最外面側）の中間層表面をラッピングすることにより、複数の中間層を形成してもラッピングを１回行うことだけで、皮膜１１４を形成する下地面を平坦にすることができる。
【００６７】
［実験例２］
上記の母材１１２として直径１３ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、表面に中間層１１３、更に、皮膜１１４を成膜した。その際、中間層１１３の材質や、ラッピングの実施、不実施をパラメータとして変化させた。製造したロッドの一覧を表２に示す。
【００６８】
【表２】

そして、この製造したロッドを用い、走行速度８０ｍ／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。図３に示すように、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。
【００６９】
そして、実験後のウエブＷの塗布面状態を観察した。実験結果を表２に併せて示す。なお、表２に示した「塗布面状態（スリキズ）」では、○はスリキズの発生なし、△は１ｍ×１ｍの範囲内に数箇所にわたってスリキズが発生、×は全面にスリキズが発生、をそれぞれ示す。
【００７０】
表２から判るように、中間層形成後と、最表面（すなわち皮膜１１４の表面）と、の両者をラッピングした場合、塗布面にスリキズが発生しなかった。また、中間層形成前と最表面（すなわち皮膜１１４の表面）と、の両者をラッピングした場合、塗布面にややスリキズが発生したが、ラッピングの効果が認められた。その他の条件では、塗布面に全面にわたってスリキズが生じた。
【００７１】
［第３形態］
まず、第３形態に係るロッドを説明する。図１０に示すように、第３形態に係るロッド２１０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。
【００７２】
図１１に示すように、このロッド２１０は、母材２１２の上に耐磨耗性の皮膜２１４が成膜されたロッドである。母材２１２はステンレス鋼製であることが多い。皮膜２１４のビッカース硬さは２０００Ｈｖであり、膜厚は２μｍである。
【００７３】
また、母材２１２の表面には、周方向（すなわち軸方向に対して直交方向であり、ウエブＷの走行方向に沿った方向）に多数の溝２１８と山２２０とが交互に形成され、この結果、ロッド表面が凹凸にされている。山２２０を構成する山角部２２０ＥはＲ状に丸みを帯びている。山角部２２０Ｅの曲率半径Ｒは１０μｍにされている。
【００７４】
このように、本実施形態に係るロッド２１０では、山角部２２０ＥがＲ状にされて丸みを帯びているので、山角部２２０Ｅ上に成膜された皮膜２１４に応力集中が生じることが防止される。また、皮膜２１４のビッカース硬さが２０００Ｈｖであり膜厚が２μｍであるので、皮膜のビッカース硬さを上げても皮膜にチッピングが生じ難い。
【００７５】
従って、ロッド２１０の製造時に皮膜２１４に生じるクラックや剥離が低減し、ロッド２１０を製造する上での歩留まりを向上させることができる。また、走行するウエブＷによって山２２０の上面からせん断応力や垂直応力が加えられても、皮膜２１４にクラックや剥離が生じ難いので、ウエブＷに生じるスリキズの頻度が大幅に低減し、ウエブＷの生産性が向上する。更に、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。
【００７６】
なお、皮膜２１４を形成する際、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形成できる。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、熱膨張係数の違いによって皮膜２１４に残留する熱応力が小さくなり、皮膜２１４にクラックや剥離が生じ難い。
【００７７】
［実験例３］
上記の母材２１２として直径１０ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、山２２０の断面形状（すなわち溝２１８の断面形状）が台形状のままである母材（台形型）と、これに山角部２２０ＥをＲ状にする加工を施した母材（Ｒ型）と、を製造した。溝２１８を形成する際には転造により形成した。
【００７８】
そして、各母材にＤＬＣ膜を皮膜２１４として成膜したロッドを８本製造した。その際、ビッカース硬さや膜厚をパラメータとして変化させた（表３のＮｏ．１〜Ｎｏ．８を参照）。
【００７９】
これらのロッドを用い、図１０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２１０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１０参照）。実験結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】

表３から判るように、母材の溝２１８の断面形状が台形状のままである場合（すなわち台形型の場合）、ビッカース硬さや膜厚を変化させた４本の何れのロッドであっても、皮膜２１４にチッピングが生じ（図１３参照）、ウエブＷの塗布面状が悪い状態（スリキズが生じた状態）であった。
【００８１】
一方、山角部２２０ＥをＲ状にした場合（すなわちＲ型の場合）、ビッカース硬さや膜厚を変化させた４本のロッドのうち２本では皮膜２１４にチッピングが発生しておらず（図１２参照）、ウエブＷの塗布面状は良好な状態（スリキズが発生していない状態）であった。山角部２２０ＥをＲ状にした場合の実験結果を図１４に示す。図１４から判るように、膜厚が４μｍ以上になるとチッピングが生じていた。
【００８２】
［第４形態］
次に、第４形態に係るロッドを説明する。第４形態では、第３形態と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
図１５に示すように、第４形態に係るロッド２２８では、母材２１２と皮膜２１４との間に中間層２３２を形成している。中間層２３２の材質は、熱膨張係数が、母材２１２、中間層２３２、皮膜２１４の順に順次大きくなる、又は、順次小さくなるように、選定されている。
【００８４】
これにより、皮膜２１４のチッピングを抑制することができ、また、磨耗量を稼ぐことができるので、ロッド２２８の歩留まり向上かつ高寿命化を実現することができる。
【００８５】
［実験例４］
上記の母材２１２として直径１４ｍｍφのステンレス鋼製の母材を用い、溝２１８の断面形状が台形状で更に山角部２２０ＥをＲ状にした母材（Ｒ型）を６本製造した。山角部２２０Ｅの曲率半径Ｒの値は実験例３と同じである。
【００８６】
そして、４本の母材に、中間層２３２として硬質Ｃｒ膜（熱膨張係数１２．５×１０^−６／℃）或いはイオン窒化膜（熱膨張係数１２×１０^−６／℃）を形成し、更に、ＤＬＣ膜（熱膨張係数０．８〜７．８×１０^−６／℃）を皮膜２１４として成膜してロッドを製造した。その際、ビッカース硬さや膜厚をパラメータとして変化させた（表４のＮｏ．１〜Ｎｏ．４を参照）。
【００８７】
これらのロッドを用い、図１０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８０ｍ／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２２８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と逆方向に移動するような回転方向である（図１０参照）。実験結果を表４に示す。
【００８８】
【表４】

表４から判るように、中間層２３２を形成しなかったロッド（表４のＮｏ．５及びＮｏ．６参照）ではロッド表面にチッピングが生じ、ウエブＷの塗布面状が悪い状態（スリキズが生じた状態）であったが、中間層２３２を形成したロッドでは、ロッド表面にチッピングは発生せず、ウエブＷの塗布面状が良好な状態（スリキズが発生していない状態）であった。
【００８９】
［第５形態］
第５形態に係るロッドの製造方法は、図１６に示すように、走行するウエブＷに塗布液Ｌを塗布するのに用いるロッドの製造方法であり、ロッド３１０は、母材３１２の表面に耐磨耗性の皮膜３１４が成膜されてなるロッドである。母材３１２は、ステンレス鋼製であることが多い。皮膜３１４はイオンプレーティング装置で成膜する。
【００９０】
［イオンプレーティング装置の構成］
皮膜をコーティングするイオンプレーティング装置３１６（図１７、図１８参照）は、チャンバ３１８と、チャンバの中に設置された３個のイオンソース３２０Ａ〜Ｃ（図１８参照）と、を有する。
【００９１】
図１７に示すように、チャンバ３１８は、所定長さのロッド３１０を収容できる寸法で形成されている。また、チャンバ３１８には、複数本のロッドを自公転可能に保持する保持部３２２が設けられている。
【００９２】
保持部３２２は、中心軸３２４と、中心軸３２４の端部側に固定された平歯車３２６と、を備えている。中心軸３２４のもう一方の端部側にも、同様に平歯車（図示せず）が固定されている。また、保持部３２２は、平歯車３２６と噛み合う複数個の小型平歯車３２８と、小型平歯車３２８に内周側のギア歯３３１で噛み合うリング状歯車３３２と、を備えている。小型平歯車３２８には、ロッドを着脱自在に取付ける取付部３３０が設けられている。
【００９３】
リング状歯車３３２には外周側にもギア歯３３４が形成され、チャンバ３１８内には、このギア歯３３４と噛み合う駆動用歯車３３６が設けられており、駆動用歯車３３６の回転によりリング状歯車３３２が回転し、これによって小型平歯車３２８が平歯車３２６の周囲を自公転するようになっている。
【００９４】
このような構成を有する保持部３２２は、真空中であってもリング状歯車３３２が回転可能であって小型平歯車３２８が自公転可能にされている。
【００９５】
また、図１８に示すように、チャンバ３１８の出入口に近い位置にイオンソース３２０Ａが、チャンバ３１８の中央位置にイオンソース３２０Ｂが、チャンバ３１８の奥側の位置にイオンソース３２０Ｃが、それぞれ設けられており、所定長さのロッドがチャンバ３１８に収容された場合に、ロッド両端部がそれぞれイオンソース３２０Ａ、３２０Ｃの近くに位置し、ロッド中央部がイオンソース３２０Ｂの近くに位置するようになっている。
【００９６】
［母材への成膜による製品の製造］
本実施形態では、上記のイオンプレーティング装置３１６を用いて、耐磨耗性の皮膜を成膜した製品（ロッド）の製造を行う。まず、塗布液量調整用の溝３１１（図１９参照）を表面に予め形成した長尺円柱状の未使用の母材３１２を、小型平歯車３２８ごとに取付部３３０に取付ける。
【００９７】
そして、チャンバ３１８内を真空吸引した後、小型平歯車３２８を自公転させながらイオンプレーティング法により耐磨耗性の皮膜３１４を母材３１２に成膜する。その際、所望厚さ（０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内であることが多い）でほぼ均一に皮膜３１４が成膜されるように、イオンソース３２０Ａ〜Ｃの出力を調整して成膜する。
【００９８】
これにより、耐磨耗性の皮膜３１４の厚さが均一なロッド３１０を製造できるので、皮膜３１４を薄膜にしても部分的に薄過ぎる皮膜部分が生じることがない。従って、このロッド３１０を用い、走行するウエブＷに塗布液を塗布すると、ロッド３１０とウエブＷとの接触面積が増大し、ロッド３１０が部分的に磨耗（偏磨耗）することを回避できる。
【００９９】
よって、高速で塗布しても塗布精度が低下したり塗布スジが生じたりするなどの塗布不良が発生することを防止できる。また、ロッド３１０の使用時において、走行するウエブＷから加えられる力により、ロッド３１０の表面にせん断力や垂直応力が加えられても、皮膜３１４にクラックや剥離が生じ難い。更に、ロッド３１０の寿命が長くなるので、ロッド３１０の使用本数が低減してコストダウンに大きく寄与すると共に、ロッド使用中（すなわちロッド３１０が設けられている塗布ラインの運転中）にロッド３１０を交換する回数が低減し、ウエブＷの生産ラインの稼動率が大幅に向上する。
【０１００】
また、保持部３２２を有するイオンプレーティング装置３１６を用いることにより、複数本の母材に同時に成膜してロッド３１０を製造することができるので、イオンプレーティング装置３１６を稼動させる回数が低減してコストダウンを図ることができる。また、皮膜３１４の膜厚分布が各ロッドで同じであり、同一物を量産することができる。更に、表面に溝が形成されているロッドであっても膜厚を容易に測定することができ、膜厚の管理、制御が容易である。
【０１０１】
皮膜３１４の材質としては、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や窒化チタン（ＴｉＮ）が好ましい。その他、好ましい材質としては、ＴｉＣＮ、ＣｒＮ、ＴｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_３、Ｔｉ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、ＺｒＮ、ＳｉＣなどである。
【０１０２】
［実験例５］
本実験例では、上記のイオンプレーティング装置３１６を用い、イオンソース３２０Ａ〜Ｃの出力をパラメータとして変化させて、成膜された皮膜の膜厚分布を測定した。
【０１０３】
この実験では、ロッド幅方向（すなわち長手方向）の膜厚分布を測定するために、図２０に示すように、溝が形成されていない円柱状の母材であるダミー母材（ダミーロッド）３４０を２本取付けると共に、ダミー母材３４０の膜厚測定位置に複数枚のシリコンウエハ３４２を貼り付けた。皮膜としてはＤＬＣ膜を成膜した。ダミー母材３４０以外の母材取付位置には、全て上記の母材３１２を取付けた。
【０１０４】
母材３１２及びダミー母材３４０の長さＬは２０００ｍｍであり、イオンソース３２０Ａの位置は母材端部３４０Ａから２００ｍｍだけロッド中央側の位置であり、イオンソース３２０Ｃの位置もイオンソース３２０Ｃから２００ｍｍだけロッド中央側の位置である。また、ロッド中央位置にはイオンソース３２０Ｂが位置している。すなわち、図１８を用いて説明すると、チャンバ３１８の出入口に近いロッド端部を原点としてチャンバ奥方向へＸ軸をとると、イオンソース３２０ＡがＸ＝２００ｍｍ、イオンソース３２０ＢがＸ＝１０００ｍｍ、イオンソース３２０ＣがＸ＝１８００ｍｍ、に位置している。
【０１０５】
本実験では、イオンソース３２０Ａ〜Ｃの出力を異ならせた３通りの成膜条件（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）で成膜を行った。Ｎｏ．１では、イオンソース３２０Ａ〜Ｃの出力を同一にした。Ｎｏ．２では、イオンソース３２０Ａ、３２０Ｃの出力を１００％、イオンソース３２０Ｂの出力を０％とした。Ｎｏ．３ではイオンソース３２０Ａ、３２０Ｃの出力を１００％、イオンソース３２０Ｂの出力を３０％とした。
【０１０６】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で成膜後、シリコンウエハ３４２に成膜された皮膜の厚みをそれぞれ測定することにより膜厚分布を求めた。この膜厚分布を図２１に示す。
【０１０７】
また、母材３１２に皮膜３１４が成膜されてなるロッドを用い、ウエブＷの塗布面に塗布液を塗布する実験を行った。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３で得られたこのロッドの特性、及び、このロッドを用いた塗布実験の結果を表５に示す。なお、表５では、膜厚分布範囲を算出するにあたって図２１を用いた。
【０１０８】
【表５】

表５から判るように、イオンソースの出力調整を行うことにより膜厚分布範囲を２５％以内に抑え、しかも皮膜３１４の膜厚を０．２μｍ〜３．０μｍの範囲内に抑えたロッド（Ｎｏ．３で得られたロッド）で塗布実験を行った場合、塗布面にスリキズは発生しないという良好な結果が得られた。また、３０％以内に抑えたロッド（Ｎｏ．２で得られたロッド）では、１ｍ×１ｍの範囲内で数箇所にスリキズが発生していた程度であり、スリキズの発生箇所は比較的少なかった。一方、膜厚分布範囲が３３％であるロッド（Ｎｏ．１で得られたロッド）では、塗布面全面にスリキズが発生した。
【０１０９】
以上、実施形態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、母材の外周面にワイヤを巻回し、ガスの発生等をコントロールしながらワイヤ外周面にウェットメッキやドライメッキ等により皮膜を形成してもよい。その際、ワイヤの径に合わせて母材に溝を形成してもよい。また、母材に溝を形成せずに皮膜を形成しても有効である。更に、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２２参照）のロッド３５０の製造方法としても適用可能である。また、上記の実施形態を相互に適宜組み合わせても実施できる。なお、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。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、被塗工基材の塗布面に傷が生じることを防止した塗工装置用ロッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１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】第１形態に係る塗工装置用ロッドの部分拡大側面断面図である。
【図３】第２形態に係る塗工装置用ロッドを用い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４】第２形態で、予め溝を形成した母材を示す部分拡大側面断面図である。
【図５】母材に中間層を成膜したことを示す部分拡大側面断面図である。
【図６】中間層の表面をラッピングしたことを示す部分拡大側面断面図である。
【図７】中間層の上に皮膜を成膜したことを示す部分拡大側面断面図である。
【図８】皮膜の表面をラッピングしたことを示す部分拡大側面断面図である。
【図９】第２形態に係る塗工装置用ロッドにウエブの塗布面が当接することを示す部分拡大側面断面図である。
【図１０】第３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１１】第３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１２】図１２（Ａ）から（Ｃ）は、何れも、実験例３（第３形態の実験例）で、塗工装置用ロッドを用いて塗布実験を行った後のロッド表面状態を示す拡大図である（ロッド表面にチッピングが生じていない良い状態）。
【図１３】図１３（Ａ）から（Ｃ）は、何れも、実験例３（第３形態の実験例）で、塗工装置用ロッドを用いて塗布実験を行った後のロッド表面状態を示す拡大図である（ロッド表面にチッピングが生じた悪い状態）。
【図１４】実験例３（第３形態の実験例）で、Ｒ型のロッドを用いて塗布実験を行った実験結果を示すグラフ図である。
【図１５】第４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１６】第５形態で製造された塗工装置用ロッドが使用されていることを示す側面断面図である。
【図１７】第５形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いるイオンプレーティング装置のチャンバ内の構成を示す斜視図である。
【図１８】第５形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いるイオンプレーティング装置で、ロッドとイオンソースとの位置関係を示す模式的側面図である。
【図１９】第５形態で塗工装置用ロッドを製造する際に用いる母材の部分断面側面図である。
【図２０】実験例５で実験を行った際に、ダミー母材及びシリコンウエハをチャンバ内に設けたことを示す斜視図である。
【図２１】実験例５で得られたロッドの膜厚分布の測定結果を示すグラフ図である。
【図２２】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。
【図２３】従来の塗工装置用ロッドで、予め溝を形成した母材を示す部分拡大側面断面図である。
【符号の説明】
１０ 塗工装置用ロッド
１２ 母材
１４ 皮膜
１８ 溝
１１０ ロッド
１１２ 母材
１１３ 中間層
１１４ 皮膜
１１８ 溝
１１９ 山
２１０ ロッド（塗工装置用ロッド）
２１２ 母材
２１４ 皮膜
２１８ 溝
２２０Ｅ 山角部
２２８ ロッド
２３２ 中間層
３１０ ロッド
３１１ 溝
３１２ 母材
３１４ 皮膜
３１６ イオンプレーティング装置
３１８ チャンバ
３２０Ａ〜Ｃ イオンソース
３２２ 保持部（保持機構）
３５０ ロッド
５８８ 溝
５８９ 山
Ｗ ウエブ（被塗工基材）

Claims (9)

1. 円柱状の母材の表面に形成されラッピング処理された中間層と、
   前記中間層の表面に形成されラッピング処理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. 前記中間層が複数層形成されている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. 前記皮膜の最大表面粗さが０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗工装置用ロッド。
4. 前記皮膜の膜厚が５μｍ以下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. 前記皮膜のビッカース硬さが１０００Ｈｖ以上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. 円柱状の母材の表面に中間層を形成する中間層形成工程と、
   前記中間層の表面をラッピングする中間層ラッピング工程と、
   前記中間層の表面に耐磨耗性の皮膜を形成する皮膜形成工程と、
   前記皮膜の表面をラッピング処理する最表面ラッピング工程と、
   を行うことを特徴とする塗工装置用ロッドの製造方法。
7. 前記中間層形成工程と、前記中間層ラッピング工程と、を交互に複数回行うことを特徴とする請求項６に記載の塗工装置用ロッドの製造方法。
8. 前記円柱状の母材の表面を予めラッピング処理しておくことを特徴とする請求項６又は７に記載の塗工装置用ロッドの製造方法。
9. 前記母材の表面には塗布液量調整用の溝が形成され、
   前記溝を形成する山の高さのうねり幅を０．５μｍ以下にするまで前記母材の表面をラッピング処理することを特徴とする請求項８に記載の塗工装置用ロッドの製造方法。

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