JP2520751B2

JP2520751B2 - 塗布装置

Info

Publication number: JP2520751B2
Application number: JP1340394A
Authority: JP
Inventors: 伸輔高橋; 徳夫柴田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: EP0435351B1; DE69017632D1; JPH03202171A; EP0435351A1; DE69017632T2

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は塗布装置に関し、特に、可撓性支持体上に磁
気記録層を連続塗布するのに使用される改良された塗布
装置に関するものである。

（従来技術）従来、塗布型の磁気記録媒体が各種産業分野において
汎用されている。尚、本発明で言う塗布型磁気記録媒体
とは、非磁性かつ可撓性の帯状支持体（以下、「ウエ
ブ」と称する。）を所定の走行路に沿って連続的に移送
させながら、該ウエブの表面に目的に応じた塗布液を所
望する厚さに塗着、乾燥して成り、イオンプレーティン
グ、スパッタリング、真空蒸着等の方法による、所謂、
非塗布型磁気記録媒体とはその製造プロセスを著しく異
にするものである。

オーディオ、ビデオあるいはデーター系の磁気記録媒
体の大部分は、依然として前記塗布型のものが多く生
産、販売され、それらは一般にグラビア、リバースロー
ル、ドクターブレード、エクストルージョン、等の塗布
方式によって製造されていた。

しかしながら、前述した従来の各塗布方式は、塗布精
度等の問題によりその生産性を大幅に上昇させることは
困難であった。例えば塗布速度の高速化を困難にしてい
る要因は、主として、前記ウェブの厚さが極めて薄いこ
とと、各塗布液の内、特に、強磁性層用の塗布液が電磁
変換特性に大きな影響を与える揺変性、所謂、チキソト
ロピックな性質を有していること等が挙げられる。

又、前記強磁性層用の塗布液の流路に停滞個所が比較
的多く構成されている塗布方式では、前記揺変性による
異常な粘度上昇や凝集が発生し易く、その結果、前記強
磁性層の電磁変換特性、等が大きく変動することがあっ
た。この問題は従来より用いられているエクストルージ
ョン型塗布装置においてエクストルーダーのスリット
（吐出口）から吐出される塗布液量を絞るに従いエクス
トルーダの液溜めに給液する供給口とは反対側寄りにお
いて液凝集が生じ易くなり、この液凝集による塗布層の
縦スジが多発し、反対に給液量を増して行くと前記縦ス
ジは減少する傾向にあるが塗布層の色ムラ（厚みムラ）
が塗布幅全域に広がる傾向があった。

さらに前記色ムラや縦スジの発生原因については、前
記液溜めエクストルーダ長手方向の流速が前記揺変性を
大きく支配していること、具体的には、比較的流速が大
なる給液側近傍の塗布液は剪断作用を受けて粘度が下り
易く、色ムラの発生原因となり、又、流速が略零まで下
る反給液側の塗布液は凝集し易く、縦スジの発生原因と
なるものと判断されていた。

このような解析の結果、特公昭60−53674号公報に示
されるような提案がされている。これは、連続的に移動
しているウェブの表面に対向せしめたスリット先端部か
ら塗布液を連続的に排出することにより前記ウェブの表
面に前記塗布液の薄膜を層設する塗布方法において、前
記スリットに連通するリクストルーダーの液溜りに前記
塗布液を前記ウェブ上の塗着量よりも多く供給するとと
もに、前記液溜り内の塗布液の一部を前記液溜りの給液
位置から前記ウェブの幅方向に最も離れた位置又はその
近傍より前記スリットを介さずに流出せしめることを特
徴とする塗布方法である。また、特開平１−236968号に
は、液溜り内への供給とは別に供給した液の一部を強制
的に引き抜く方法が開示されている。このような上記特
公昭60−53674号や特開昭１−236968号に示された方法
により、それ依然に比べて縦スジ、色ムラをかなり改善
することができ、強磁性層の電磁変換特性の向上を図る
ことができた。

また、一方では例えば特開昭１−180266号公報には、
エクストルージョン型の塗布ヘッドにおいて、塗布量
（Q₁−Q₂）、スリットすきま量ｔ、スリット長さＳ、ス
リット吐出幅Ｌ、および液溜の内径Ｄにて表された次
式；により設定した塗布装置を採用することにより、塗布膜
の膜厚を均一化しようとした提案が開示されている。し
かしながら、仮に前記特開平１−180266号公報に開示さ
れた関係式に従って塗布装置を設定すると、実際にはス
リット長さＳを極めて長くするか、或はスリット間隙量
ｔを極めて狭く設定する必要が出てくる。すなわち、前
者の場合は塗布装置のノズル部分が非常に大きくなって
しまうし、後者の場合はスリットに異物がトラップして
塗布面に縦スジの発生が極めて多くなり現実性に乏し
い。また、上記式は塗布液が液溜内においてポアズイユ
の流れに従うものとして設定した式であり、実際の塗布
液は非ニュートン性の強い流体であって、液流速によっ
ても液物性を支配する見掛け粘度が変化するし、液溜内
やスリット内においても見掛け粘度が変化するので、塗
布装置の各部分の寸法のみのパラメータによる上記式を
基にして塗布装置を設定しても、均一な膜厚を得るため
の効果は乏しいものであった。

（発明が解決しようとする課題）このよな状況下において、周知のごとく近年において
は記録再生の高密度化が進んでおり、従来以上に高い品
質が要求されてきており、前記エクストルージョン型の
塗布装置を用いて前記塗布液の塗布時における揺変性に
よる液物性をも考慮した極めて効果的な塗布装置が望ま
れている。

従って、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであ
り、色ムラや縦スジの発生を効果的に抑えることができ
従来以上に高品質な塗布層が形成でき電磁変換特性にす
ぐれた磁気記録媒体を製造可能な塗布装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（発明の構成）本発明のかかる目的は、液溜に供給した塗布液の一部
を一端から排出すると共に、連続的に移動している可撓
性帯状のウェブの表面に対向せしめたスリット先端部か
ら塗布液を連続的に排出することにより前記ウェブの表
面に前記塗布液の薄膜を層設する塗布装置であって、前
記液溜めの内径をＤ、前記スリットの隙間量をｄ、塗布
液供給側端における前記液溜から前スリット先端部まで
のスリット深さをL₁、塗布液排出側端における前記液溜
から前スリット先端部までのスリット深さをL₂、前記ス
リットの吐出幅をＷ、前記液溜内での塗布液粘度をη
ｐ、前記スリット内での塗布液粘度ηｓとし、更に前記
塗布液の供給量をQ₁、排出量をQ₂としたときに下記式を満足するように選定したことを特徴とする塗布装置に
より達成される。

以下、添付した図面に基づいて本発明装置の実施態様
を説明する。

第１図及び第２図は本発明方法を実施するためのエク
ストルーダを示すものであり、バッキングロール７によ
り支持されて一定速度で移送される支持体４の表面に対
し、下方より僅少の間隙（通常、２〜150mm）をもって
エクストルーダー40のスリット２の先端部を垂直に対向
させるとともに、前記ウェブ４の表面に対する塗着量Q₀
よりも多い供給量Q₁をもって、給液ノズル12から塗布液
３を液溜め10内に連続して圧送すると、該塗布液３は前
記液溜め10内全域に充満した後、その液圧分布は前記ウ
ェブ４の幅方向にて厳密には均一化されず、排液ノズル
41側に向かって徐々に圧力低下が生じた分布になる。ま
た、供給された塗布液３の一部は前記給液ノズル12から
前記ウェブ４の幅方向に最も離れた位置即ち前記液溜め
10の他方端に取付けた排液ノズル41を介して、外部排液
手段である引抜ポンプP₂の力により前記液溜め10内の過
剰塗布液を抜き取るようになされている。この過剰塗布
液の引き抜きにより液凝集等の問題や前述の液圧分布の
不均一化がある程度改善される。

そして、この構成に加えて本発明の特徴的な構成、す
なわち、前記スリット２の深さ、言い換えると前記液溜
め10から塗布ヘッド先端までのスリット長さが、前記給
液ノズル12側から前記排液ノズル41側に向かって徐々に
小さくなるように構成されていると共に、各部分の寸法
設定が下記式を満足するように構成されている。

なお、式中におけるＤは前記液溜の内径、ｄは前記ス
リットの隙間量、L₁は塗布液供給側端における前記液溜
から前スリット先端部までのスリット深さ、L₂は塗布液
排出側端における前記液溜から前スリット先端部までの
スリット深さ、Ｗは前記スリットの吐出幅を、ηｐは前
記液溜内での塗布液粘度を、ηｓは前記スリット内での
塗布液粘度である。

粘度に関する取り扱いについては、磁性体やカーボン
ブラックを溶剤中に分散させた前記塗布液３はカッソン
の式（N.Cassonにより提唱された式）により表現できる
物性を有している。

すなわち、粘度ηは液溜め内（ポケット内）の剪断速度γ_Ｐについては、そ
のモデルとして円管内の層流・完全発達流の速度プロフ
ィールを考える。このときの流量をＱ、管径をＤでその
半径をＲとすると、任意の点における（中心よりの距離
がｒ）での流速ｕは；となり、壁面においてはｒ＝Ｒであるので、となり、剪断速度γ_Ｐは液溜めの径Ｄと液流量によって
表される。

また、スリット内における剪断速度γ_Ｓについては、
スリットの幅ｄは極めて狭いので、流速のモデルとして
スリット中央を頂点とした二等辺三角形状プロフィール
を仮定することができる。そして、中央線よりの距離ｙ
における任意点の流速ｕは；となる。尚、ｑ＝（Q₁−Q₂）であり塗布量を示すもので
ある。

又、本発明における基本的な考え方は、前記塗布液３
が塗布装置の各経路を通過するときに生じる圧力損失差
を考慮して吐出量分布の均一化を図っているのである。
すなわち、第５図の塗布ヘッド内におけるスリット２、
液溜め10の流路モデルを参考にして説明すると、経路Ａ
と経路Ｃ＋Ｂを考え、この両者の圧力損失差から導いた
吐出量分布のばらつきの比率はとして計算して絶対値とればよく、すなわち尚、ここで（２）式にＣも代入してとなる。

ηについては、スリット内および液溜まり内のηｓη
ｐを採用し、さらに、±５％の範囲に入るとすれば、を導き出すことができる。

そして、膜厚の変動率としては通常、±５％程度を基
準とすることにより、高品質な塗布膜が得られることが
知られている。従って、前記（１）式の許容値を±５％
に設定し、これを基準にして前記エクストルーダー40を
構成することにより、極めて高精度の塗布を行うことが
できる。

上記のように構成されたエクストルーダー40、を用い
た本実施態様の送液系の概略図を第４図に示す。

ストックタンク20内に貯蔵されている前記塗布液３は
給液ポンプP₁により送り出され、このとき流量計FM₁に
て計量しつつフィルタｆを通り前記エクストルーダー40
に送り込まれる。又これと同時に、前記排液ノズル41か
らエクストルーダー内の塗布液３の一部は給液系とは別
系統の外部排液手段である引抜ポンプP₂により流量計FM
₂で計量されつつ引き抜かれる。従って、前記スリット
２から流出する前記塗布液３の量（Q₀）は、前記流量計
FM₁とFM₂との流量差（Q₁−Q₂）で現される量が前記ウェ
ブ４に塗布されることになる。

なお、送液ポンプP₁ならびに引抜ポンプP₂について
は、送液が滑らかで安定したものが望ましく、どのよう
な型式のポンプでもよく特に限定するものではない。特
に、前記引抜ポンプP₂においては、前記排液ノズル41か
ら塗布液３を引き抜く作用を有する手段であれば、塗布
液３の循環用のポンプであってもよく、又他の送液手段
であってもよい。

上記のような構成された塗布装置によれば、前記エク
ストルーダー40のスリット２から吐出する液量は送液ポ
ンプP₁及び引抜ポンプP₂によって微調整できて、しかも
液溜め内における液流速もコントロールがし易いだけで
なく、前記スリット２の深さが液供給側と液排出側とで
適宜変えた構成としたことで、前記スリット２から流出
する塗布液３の流出抵抗を、前記液溜め10内における塗
布液３に生じる圧力変動に対応させた状態として、スリ
ット幅方向における前記塗布液３の流出量分布を均一に
保つことができ、従来においては塗布幅を長くすればす
るほどスリット幅方向における塗布ムラが発生し易い宿
命を解決することができた。

本発明は前記実施態様に限られるものではなく、例え
ば第３図に示す如き構成の塗布装置（エクストルーダ
ー）にも適用できるものである。なお、第３図における
エクストルーダー60は、第１図及び第２図におけるエク
ストルーダー40と比べ、給液ノズル62の位置と液溜め61
の形状が若干異なるものである。

このエクストルーダー60は前記給液ノズル62がほぼ中
央に位置した。所謂、中央供給方式型であり、この形式
のものは一般に前述した片側供給方式のエクストルーダ
ー40よりも前記縦スジや色ムラが発生し難いものである
が、前記塗布液３の物性によって、前記舟底型の液溜め
61の両端部近傍と中央部で前述した電磁変換特性のバラ
ツキをもたらす縦スジや色ムラが発生しやすい傾向にあ
るが、前記液溜り61の両端部に夫々排液ノズル63、64を
取付け、前述した如く塗布液３の一部を流出せしめ、更
に、前記溜め61の上端部分も下端部分の船底形状と同じ
形状に構成されていることによって、スリット2aは中央
部から左右両端側に向かってその深さが浅くなるように
なっていることにより、前記実施態様と同様に幅方向に
均一な品質の塗膜を得ることができる。

なお、前記排液ノズル41、63、64は前記液溜め10、61
の端部に限らず、その近傍のエクストルーダーブロック
に流路を透設してた構成であっても良い。

なお、第２図においては、前記エクストルーダー40を
上向きに設けたものを図示したが、必要に応じ前記エク
ストルーダー40、60を垂直下向きに前記ウェブ４に対向
せしめることも可能であることは勿論である。

本発明は前記実施態様のようにバッキングローラーが
設けられた塗布装置に限られるものではなく、該バッキ
ングローラーを配置せずに前記ウェブ４をヘッド先端に
直接接するように配置し、塗布液の吐出圧によりヘッド
先端とウェブとの所望の間隙を形成しつつ塗布する塗布
装置にも適用可能である。

（発明の効果）以上述べたように、本発明の塗布装置は液溜からスリ
ット先端部までのスリット深さを塗布液供給側端から塗
布液排出側端に向かって小さくする様に構成するととも
に、液溜の内径、前記スリットの隙間量、前記スリット
の吐出幅等の構成を前記液溜内での塗布液粘度（ηｐ）
及び前記スリット内での塗布液粘度（ηｓ）のごとく実
際の塗布における極めて重要な要素を考慮した式に基づ
いて設定したので、例えばスリット深さを変えたことに
より液溜め内における塗布液の液圧違いを吐出量分布に
影響しないようにすることができ、又、異なった物性の
塗布液に対して個々に最適な塗布装置を予め予測・設計
することができ、従来の塗布装置よりもより塗布面全域
にわたって膜厚が安定し、且つ色ムラや縦スジのない高
精度の塗布を行うことができる。

次に、実施例及び比較例により本発明方法の新規な効
果を一層明確にする。

（実施例）第１表に示す組成の各成分をボールミルに入れて十分
に混合分散させたのち、エポキシ樹脂（エポキシ当量50
0）を300重量部を加えて均一に混合分散させて磁性塗布
液（磁性分散液）とした。

こうして得られた磁性塗布液の平衡粘度を参考のため
に島津製作所の島津レオメータRM−１により測定したと
ころ剪断速度が10sec^-1において7poiseを示した。

塗布装置としては基本的構成が第１図、第２図及び第
４図に示すエクストルーダー４（７種類）を用いて、そ
れぞれ給液量と引き抜き量を変えて上記磁性塗布液を塗
布しNo.1〜No.10のサンプルを作成し、第２表に示すよ
うな結果を得た。なお、塗布条件は第２表に示した条件
にて行った。

なお、第３表に示す平均膜厚の測定には東京精密
（株）ミニコム接触式膜厚計（Ｅ−M43K）を用いた。測
定方法としては塗布された各サンプルの膜厚を測定後、
測定部の膜厚を溶剤を用いてはがしウェブ厚を測定す
る。そして、両者の差を求め、塗膜厚を算出するもので
ある。以上の測定を各サンプル毎に塗布幅方向に十数ヵ
所、長手方向に2mごと４ヵ所の計数十ヵ所について行な
い、平均膜厚を求めた。なお、縦スジについては目視に
よる観察を行った。

第３表から明らかなように、塗布厚変動の大きさだけ
でなく縦スジについても、本発明に基づいた塗布装置お
いては常に安定した塗布が行うことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本発明の塗布装置の要部を示
す斜視図及び概略図、第４図は本発明の塗布装置を用い
た塗布工程の概略図、第５図は本発明の塗布ヘッド内に
おけるスリット及び液溜めの流路モデルを示した模式図
である。（図中符号） 2,2a……スリット、３……塗布液、４……ウェブ（支持体）、７……バッキングロール、 10、61……液溜め、12、62……供給ノズル、 20……ストックタンク、 40、60……エクストルーダ、 63、64……排液ノズル。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液溜に供給した塗布液の一部を一端から排
出すると共に、連続的に移動している可撓性帯状の支持
体の表面に対向せしめたスリット先端部から塗布液を連
続的に排出することにより前記支持体の表面に前記塗布
液の薄膜を層設する塗布装置であって、前記液溜めの内
径をＤ、前記スリットの隙間量をｄ、塗布液供給側端に
おける前記液溜から前スリット先端部までのスリット深
さをL₁、塗布液排出側端における前記液溜から前記スリ
ット先端部までのスリット深さをL₂、前記スリットの吐
出幅をＷ、前記液溜内での塗布液粘度をμｐ、前記スリ
ット内での塗布液粘度μｓとし、更に前記塗布液の供給
量をQ₁、排出量をQ₂としたときに下記式を満足するように選定されたことを特徴とする塗布装
置。