JP2015073926A - グラビア塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グラビアロールのたわみに対するドクターブレードの接触角度および接触圧力の幅方向のおける不均一な分布を防ぐために、ドクターブレードを強制的にたわませることでドクター接触角度やドクター接触圧力を幅方向で均一に調整できるグラビア塗布装置を提供する。
【解決手段】ドクターブレード１はグラビアロールのたわみと同等のたわみ量にするため、上部当て板２ａと下部当て板２ｂでドクターブレード１を挟み込んで強制的にたわませ、さらに上部ホルダー４ａと下部ホルダー４ｂで挟み、等間隔で設置された締結ボルト５で固定させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、グラビアコーター、マイクログラビアコーターなどのブレード型ドクターを使用する塗布装置であって、更に詳しくはグラビアロールと接触するドクターの形状を調整できる当て板を備えたドクターホルダーを有するグラビア塗布装置に関するものである。

従来から、連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する方法として、特にドクターを用いるアプリケーターには、グラビアコーター、マイクログラビアコーターなどが用いられている。このようなコーター、例えばグラビアコーターではインキパンからグラビアロールで汲み上げた塗液をドクターで過剰な塗液を掻き落とした後、セル内に残った塗液を基材に転写させるものであり、塗工量はロール表面に加工された微小なセルの形状や線数、深度により決定される。

しかしながら上記グラビアコーターにおいて、グラビアロールに対するドクターブレードの接触角度が幅方向で不均一であったり、ドクターブレードの接触圧力が幅方向で不均一であるとインキの掻き落としが幅方向で不均一となり、膜厚ムラとなってしまい、例えば印刷物においては色ムラの不良原因となってしまう。特に光学フィルムの一つである反射防止フィルムにおいては外観不良の帯状ムラ、また反射率、ヘイズ等の光学特性への不具合を引き起こしてしまう。特に均一な面性、光学特性を要求される印刷物においてはより幅方向におけるドクター接触角度やドクター接触圧力が重要となってくる。

そこで、上記のような幅方向分布において、印刷ユニットにおけるドクターブレードとグラビアロール間の平行度とネジレ量とを検出するために、ドクターブレードの幅方向における両端近くの２個所に歪みゲージを貼り付けたドクターブレードがドクター架台に装着した技術が開示されている。この技術では接圧過程においてドクターブレードが所定の角度とされてグラビアロールにドクターブレードの刃先が接圧される。更に増幅過程において２つの歪みゲージの各々の抵抗値が所定のゼロ・ゲイン調整下において各々の電圧値で出力され、表示過程において各々の電圧値を表示することで、グラビアロールとドクターブレード間の平行度とネジレ量とが正常な範囲内であるかを検出することができる。また、ドクターブレードをプレートで固定するための締結用ネジにより、左右の位置を調整できる。

特許第３９８４４５７号公報

しかしながら上記のような方法では、グラビアロールに対するドクターブレードの両端での平行度・ネジレ量の検出や修正はできるが、図１（ａ）の正面図に示すようにグラビアロール２１自体の荷重によるたわみや、図示しない圧胴によるグラビアロールのたわみ、更には図１（ｂ）の上面図に示すようにグラビアロール２１とドクターブレード２２の平行度のズレが発生しており、グラビアロールの中央部での変化量を考慮していないため、従来の方法では両端と中央でのドクターブレードによる掻き取りの不均一性による問題があった。特にマイクログラビアのような小径ロールにおいてはロールの荷重とドクターブレードの押圧による荷重の影響によりたわみ量は大きくなる。

そこで本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、グラビアロールのたわみに対するドクターブレードの接触角度及び接触圧力の幅方向における不均一な分布を防ぐために、ドクターブレードをグラビアロールのたわみの形状に合わせた形状に修正する当て板で挟み込むことにより、ドクターブレードを強制的にたわませることでドクター接触角度やドクター接触圧力を幅方向で均一に調整できるグラビア塗布装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、
連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する装置であって、
グラビアロールと、ドクターブレードと、ドクターブレード当て板と、測定装置と、を備え、
ドクターブレードは、グラビアロール表面の余分な塗液を掻き落とすもので、
ドクターブレード当て板は、前記ドクターブレードを上下から挟み込んで固定するもので、
測定装置は、グラビアロールの全幅にわたってたわみ量を測定する第一の測定装置と、ドクターブレードの全幅にわたってたわみ量を測定する第二の測定装置で構成され、
第一の測定装置と第二の測定装置の測定結果に基づいて、ドクターブレードの接触角度と接触圧力がグラビアロールの全幅で均一になるように、前記ドクターブレードがたわんだ形状を有しており、
前記ドクターブレード当て板は、ドクターブレードの前記形状を保持する形状を有していることを特徴とするグラビア塗布装置である。

請求項２に記載の発明は、
前記ドクターブレード当て板は、下面がクラウン形状を有する上部当て板と上面が逆クラウン形状を有する下部当て板で構成されることを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布装置である。

請求項３に記載の発明は、
前記上部当て板のグラビアロールに向かう方向の端面はクラウン形状であることを特徴とする請求項２に記載のグラビア塗布装置である。

本発明のグラビア塗布装置によれば、グラビアロールのたわみの形状に合わせて上部当て板と下部当て板でドクターブレードを挟み込んでたわませ、更にグラビアロールにドクターブレードが接触したとき上部当て板の形状によりドクターブレードの幅方向でのたわみ方を変化させることで、ドクター接触角度とドクター接触圧力を幅方向で均一にすることが可能となる。この結果、ロールとの幅方向の不均一な接触による膜厚分布のムラを抑制することができ、幅方向における色ムラなどの外観不良を抑えることが可能となる。

従来のグラビアロールの問題点を説明するための図。（ａ）は正面から見た図で、グラビアロール自体の荷重によるたわみを示す。（ｂ）は上面から見た図で、グラビアロールとドクターブレードの平行度のズレを示す。 本発明に係るドクターホルダー支持装置の一実施の形態を示す概略側面図。 （ａ）は本発明に係る上部当て板の概略正面図。（ｂ）は本発明に係る上部当て板の概略上面図。 （ａ）は本発明に係る下部当て板の概略正面図。（ｂ）は本発明に係る下部当て板の概略上面図。 （ａ）はドクターブレードを当て板で挟んだ状態の概略正面図。（ｂ）はドクターブレードを当て板で挟んだ状態を示す概略上面図。 （ａ）はドクターホルダーにドクターブレードを取り付けた状態の概略正面図。（ｂ）はドクターホルダーにドクターブレードを取り付けた状態の概略側面図。 本発明に係る測定装置を示す図で側面から見た図。 本発明に係る測定装置を示す図で正面から見た図。 （ａ）は本発明に係る測定装置によって測定されるグラビアロール７のたわみ量Ａ１を示す図。（ｂ）は本発明に係る測定装置によって測定されるドクターブレードのたわみ量Ａ２を示す図。 本発明のドクターホルダーを備えるグラビア塗布装置の一実施例の形態を示す概略図。

以下、本発明の一実施の形態について、図を参照して説明する。

図２に示す本発明のグラビア塗布装置は、グラビアロール７と、ドクターブレード１と、ドクターブレード当て板２ａ、２ｂと、測定装置８ａ、８ｂと、を備えている。
ドクターブレード１は、グラビアロール７の表面の余分な塗液を掻き落とすもので、
ドクターブレード当て板は、上部当て板２ａと下部当て板２ｂとで構成され、前記ドクターブレード１をグラビアロール７のたわみの形状に合わせて上下から挟み込んで固定するものである。また、上部当て板２ａと下部当て板２ｂはぞれぞれ上部ホルダー４ａ、下部ホルダー４ｂによって保持されている。
測定装置は、グラビアロールの全幅にわたってたわみ量を測定する第一の測定装置８ａと、ドクターブレードのたわみ量を測定する第二の測定装置８ｂで構成されている。尚、符号３はドクターホルダー、符号５は締め付けボルト、符号６はドクター架台である。

ドクターブレード１は上部当て板２ａと下部当て板２ｂで挟まれ、ドクターホルダー３の締結ボルト５により上部ホルダー４ａと下部ホルダー４ｂ間で固定されている。ドクターホルダー３はドクター架台６に設置されている。またドクターホルダー３はグラビアロール７に対して、０°〜３０°の範囲で設置されている。

図３は上部当て板２ａを示す図である。上部当て板２aは、図３（ａ）の正面図に示すように下面がクラウン形状を有しており、更に図３（ｂ）の上面図に示すようにグラビアロール７に向かう方向の端面がクラウン形状を有している。

図４は下部当て板２ｂを示す図である。下部当て板２ｂは図４（ａ）の正面図に示すように上面が逆クラウン形状を有している。また図４（ｂ）の上面図に示すように長方形状である。

上部当て板２ａと下部当て板２ｂがこのような形状であるために、図５（ａ）の正面図に示すように、上部当て板２ａと下部当て板２ｂでドクターブレード１を挟むことで、ドクターブレード１がたわんだ形状を取ることが可能になる。更に図５（ｂ）の上面図に示すようにドクターブレード１に対して上部当て板２ａのグラビアロール７に向かう方向の端面がクラウン形状を取ることでドクターブレード１をグラビアロール７に接触させたとき、グラビアロール７の幅方向の中心部を両端部に比較して強くドクターブレード１を当てることが可能となり、その結果幅方向に渡って接触圧力を均一にすることが出来る。

図６はドクターブレード１が上部当て板２ａと下部当て板２ｂに挟み込まれた状態を示す図で、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図を示す。ドクターブレード１はグラビ
アロール７のたわみに合わせたたわみ量にするため、上部当て板２ａと下部当て板２ｂでドクターブレード１を挟み込んで強制的にたわませ、更に上部ホルダー４ａと下部ホルダー４ｂで挟み、等間隔で設置された締結ボルト５で固定させる。

図７、図８は本発明に係る測定装置を示す図で、図７は側面から見た図で、図８は正面から見た図である。測定装置は、第一の測定装置８ａと第二の測定装置８ｂとで構成されている。第一の測定装置８ａはグラビアロール７の真上に平行に配置される。第二の測定装置８ｂはドクターブレード１の先端の上方に配置される。符号９は測定結果を処理する測定結果処理部である。

図９は測定装置によって測定されるグラビアロール７のたわみ量Ａ１（図９（ａ））と、ドクターブレード１のたわみ量Ａ２（図９（ｂ））を示す。グラビアロール７のたわみ量Ａ１を測定する第一の測定装置８ａはグラビアロール７の真上に配置され、矢印２０で示される方向に移動しながらグラビアロール７の上面と第一の測定装置８ａとの距離を測定することによってグラビアロール７の幅方向のたわみ量Ａ１を測定する。またドクターブレード１のたわみ量Ａ２を測定する第二の測定装置８ｂはドクターブレード１の先端の上方に配置され、矢印２０で示される方向に移動しながらドクターブレード１の先端部と第二の測定装置８ｂとの距離を測定することによってドクターブレード１の幅方向のたわみ量Ａ２を測定する。

ここで使用する測定器は例えばレーザー変位計を使用することが出来、幅方向でのグラビアロール７の変位量、ドクターブレード１の先端部の変位量を検出できる装置である。測定結果はそれぞれ測定結果処理部９に入力され、グラビアロール７に対してドクターブレード１が平行であるかを判定し、平行でない場合は平行になるようにドクター架台６の左右バランスが調整される。

またグラビアロール７の自重たわみ量とドクターを接触させることによるグラビアロールのたわみを考慮したたわみ量から上部当て板２a、下部当て板２ｂのクラウン形状を選定する必要があるが、これら２つのたわみ量はグラビアロール形状、ドクター圧力により変わってくる。また上部当て板２ａの下面のクラウン形状はグラビアロール７の自重たわみとドクター圧力によるグラビアロール７のたわみ量に対して、ドクター接触角度の違いにより発生する幅方向におけるドクター接触圧力分布を考慮し選定する必要があり、図５に示すように上部当て板２aからドクター先端の距離を幅方向で変化させドクター自体のたわみを変化させることで、グラビアロールに対しドクター接触圧力を幅方向で均一にしている。ここで上部当て板２ａのクラウン形状や下部当て板２ｂの逆クラウン形状としてはグラビアロール７のたわみ量と同程度になるように作製する。また上部当て板２ａの一辺のクラウン形状はドクターブレード１がグラビアロールに対しドクター接触圧力が均一になるようなたわみにクラウン形状を作製する。従って、上部当て板２ａのクラウン形状や下部当て板２ｂの逆クラウン形状は、予めたわみ量を変えたものを準備して製作しておくと良い。

以上の本発明に係るグラビアロールのたわみに合わせた上部当て板２ａと下部当て板２bでドクターブレード３を挟み、たわませることでドクター接触角度とドクター接触圧力を幅方向で均一にすることが可能となる。この結果、グラビアロールとの幅方向の不均一な接触による膜厚分布を抑制することができ、幅方向における膜厚ムラや色ムラなどの外観不良を抑えた塗布物を製造することができる。

以下、塗布物として反射防止層を製造する場合の実施例について説明する。なお、塗布物はこれに限らず、他の諸条件によるものでも構わない。

反射防止層を形成する際には、基材上に、例えば、アクリル系のＵＶ硬化樹脂塗液を塗布し、紫外線を照射することにより形成される。図１０に本発明のドクターホルダーを備えるグラビア塗布装置の一実施例の形態を示す概略図を示す。図１０に示したグラビア塗布装置は、ロール状に巻き取られた基材１１を連続走行させるための基材巻出し部１０、基材１１を連続走行可能に支持する複数のガイドロール１３を備え、ドクターホルダー３を備える塗布装置であって、更に基材１１に塗布された塗液を乾燥する乾燥装置１４、乾燥後の塗膜を硬化する紫外線照射装置１５、及び塗液を乾燥・硬化した後の基材１１をロール状に巻き取る基材巻取り部１６を備える。連続走行される基材１１は塗布装置を通過後、乾燥装置１４、紫外線照射装置１５を通過することにより、塗布物(反射防止膜)が製造される。

次に、本発明の実施例について説明する。基材として幅６５０ｍｍ、厚さ６０μｍのＴＡＣ（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムを使用し、７７５ｍｍ幅ドクターホルダー３、及び７７５ｍｍ幅、長さ６０ｍｍのドクターブレード１、ドクター圧を２００Ｎ／ｍ、小径グラビアロール７は長さ１１００ｍｍ、Φ４０ｍｍ、２００線を用いて、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を希釈溶剤とする３ｗｔ％のアクリル系の紫外線硬化樹脂塗布液をｗｅｔ膜厚３．５μｍとなるように３０ｍ／ｍｉｎの速度で塗工した。塗布液の粘度は３ｍＰａ・ｓ、表面張力が２５ｍＮ／ｍである。テンションは６５Ｎ／ｍ、乾燥装置１４は６０℃、紫外線照射装置１５の条件は、無電極紫外線ランプを２灯、出力は８０％、オフセット４０ｍｍ、キャンロール温度は４０℃になるように設定した。

ドクターホルダーは、
実施例（１）ではたわみ補正無し（通常のたわみのない当て板）、
実施例（２）ではたわみ補正有り（たわみのある当て板）で実施した。
ここで使用した上部当て板２ａのサイズは、７７５ｍｍ幅、長さ中心５０．５ｍｍ、両端５０ｍｍのクラウン形状、厚さ中心０．５６ｍｍ、両端０．４ｍｍのクラウン形状であり、下部当て板２ｂのサイズは、７７５ｍｍ幅、長さ４５ｍｍ、厚さ中心０．６４ｍｍ、両端０．８ｍの逆クラウン形状である。また、グラビアロール７のたわみ量は測定装置より両端と中央では１６０μｍの差が生じ、グラビアロール７に対してドクターホルダー３の角度は１５°傾いている。

図１０に示すグラビア塗布装置を用い、連続走行するＴＡＣフィルム上に塗液を塗布し、塗布後、ＴＡＣフィルムを乾燥装置１４及び紫外線照射装置１５を通過させることにより、ＴＡＣフィルム上に約１００ｎｍの反射防止層を形成し、反射防止フィルムを作製した。グラビアロールのたわみ量及びドクターブレードのたわみ量の検出においては、レーザー変位計（キーエンス社製、ＬＴ−９０１０Ｍ）を用いて測定した。

上記の実施例で得られたそれぞれの反射防止フィルムについて、幅６６０ｍｍの基材幅方向に対して膜厚を測定した（表１）。

反射防止フィルムは例えば、基材幅方向に対する膜厚差が±５％以下が許容とされている。前記実施例の結果、たわみ量を考慮していない実施例（１）においては、両端と中央では約１１％の差が生じるのに対して、補正を施した実施例（２）では約３％の差であった。以上の結果より、グラビアロールに対してドクターブレードのたわみ量を調整することで、幅方向に均一な塗膜を得ることができることを確認した。

このように本発明によるグラビア塗布装置によれば、グラビアロールがたわんだ状態であっても、そのたわみの形状に合わせた上部当て板と下部当て板でドクターブレードを挟
み込んでたわませることで、ドクター接触角度とドクター接触圧力を幅方向で均一にすることが可能となる。この結果、ロールとの幅方向の不均一な接触による膜厚分布のムラを抑制することができ、幅方向における膜厚ムラや色ムラなどの外観不良を抑えることが可能となる。

１・・・ドクターブレード
２ａ・・・上部当て板
２ｂ・・・下部当て板
３・・・ドクターホルダー
４ａ・・・上部ホルダー
４ｂ・・・下部ホルダー
５・・・締結ボルト
６・・・ドクター架台
７・・・グラビアロール
８ａ・・・第一の測定装置
８ｂ・・・第二の測定装置
９・・・測定結果処理部
１０・・・基材巻出し部
１１・・・基材
１２・・・ニアロール
１３・・・ガイドロール
１４・・・乾燥装置
１５・・・電離放射線照射装置
１６・・・巻取り部
２０・・・測定装置が移動する方向
２１・・・グラビアロール
２２・・・ドクターブレード

Claims (3)

1. 連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する装置であって、
   グラビアロールと、ドクターブレードと、ドクターブレード当て板と、測定装置と、を備え、
   ドクターブレードは、グラビアロール表面の余分な塗液を掻き落とすもので、
   ドクターブレード当て板は、前記ドクターブレードを上下から挟み込んで固定するもので、
   測定装置は、グラビアロールの全幅にわたってたわみ量を測定する第一の測定装置と、ドクターブレードの全幅にわたってたわみ量を測定する第二の測定装置で構成され、
   第一の測定装置と第二の測定装置の測定結果に基づいて、ドクターブレードの接触角度と接触圧力がグラビアロールの全幅で均一になるように、前記ドクターブレードがたわんだ形状を有しており、
   前記ドクターブレード当て板は、ドクターブレードの前記形状を保持する形状を有していることを特徴とするグラビア塗布装置。
2. 前記ドクターブレード当て板は、下面がクラウン形状を有する上部当て板と上面が逆クラウン形状を有する下部当て板で構成されることを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布装置。
3. 前記上部当て板のグラビアロールに向かう方向の端面はクラウン形状であることを特徴とする請求項２に記載のグラビア塗布装置。