JP5699370B2 - ドクターブレード装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローラを用いた粘性のある塗工液を連続的に走行する被塗工基材へ塗工する装置において、塗工液をローラ上へ均一に塗工するために用いるドクターブレード装置に関するものである。

ローラを用いて粘性の高い塗工液を連続的に走行する紙やフィルム等の被塗工基材へ塗布する装置において、塗工する厚みにムラをおこさないようにするためローラに対峙したドクターブレードを用いて所望の塗工厚にしている。
塗工液の厚みを一定にするために、凹状パターンを持つ版ローラを製作し、版ローラを塗工液に浸漬するようにし回転させている。塗工液は多めに版ローラに付着しているが、ドクターブレードにより版ローラ上の不要部分を掻き落とし、凹状パターンに残った塗工液を紙やフィルム等の長尺形状の媒体へ転移させた後、乾燥させて塗工品を製作している。この方法は、版ローラの凹状パターンが彫刻やエッチングなどの製法により制作されており、製造コストや製造時間が過分にかかり問題を呈していた。特に紙やフィルム等の長尺媒体の全幅を塗工するものにおいては、幅方向（版ローラ長手方向）における微量な調整が出来ない等の課題がある。（特許文献１参照）

特開平7-299880号公報

例えば特許文献１に開示のドクターブレード装置を用いた場合、幅方向（ローラ長手方向）の塗工量の調整については、版ローラの凹状パターンの凹部の深さ（版深）を微妙に変えて作り換えの上、試行しなければならなかった。従って塗工液の配合成分の変更や使用環境によって粘度に変化があった場合、被塗工基材における塗工液の吸収性の変化に対してもそれぞれの要素に合わせた版ローラを準備する必要が生じ、所望の塗工量が得られない場合は装置を停止し、版ローラを交換して再び試さなければならないという課題がった。
そこで本発明は、装置が稼動している最中であっても、ローラの長手方向に塗工量を設定可能な機構を考案し提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明の態様は、連続的に走行する被塗工基材に対して、塗工ローラを介して所定量の塗工液を塗工するために、前記ローラに当接するドクターブレードと前記ドクターブレードを支持するブレードホルダーと前記ドクターブレードを前記ローラに押し当てる押さえ板とを備え、
前記押さえ板は複数に分割された分割押さえ板をドクターブレードの長手方向に沿って配列し、それぞれの分割押さえ板毎に、前記ローラとドクターブレードとの接触圧を調整するために、それぞれの分割押さえ板のドクターブレード先端側背面に接して押圧する繰り出しロッドを設け、該繰り出しロッドの繰り出し量によって前記接触圧を調整する接触圧調整手段を設けたドクターブレード装置において、
前記ドクターブレードは、前記ブレードホルダーと前記押さえ板に挟まれて、当該ブレード装置の筐体の一部である装置フレームに固定され、
前記押さえ板と対向するブレードホルダーに、塗工ローラとドクターブレードとの接触圧調整時に前記押さえ板の内部に発生する圧縮応力を吸収する応力開放溝を設けたことを特徴とするドクターブレード装置である。

前記分割押さえ板の作用により生ずるローラとドクターブレードとの区分毎の接触圧は、同一筐体内にある塗工ローラと各分割押さえ板の相対距離により決定する。
本発明では、筐体の一部である装置フレームに取り付けた雌螺子と、繰り出しロッドの片端に形成した雄螺子とからなる螺子調整手段が分割押さえ板の個数分だけ設けられ、前記繰り出しロッドの他端は各分割押さえ板に取り付けた駒により力の方向が変換出来るように固定されている。これにより装置フレーム側に設けられた各繰り出しロッドの螺子調整手段によって各繰り出しロッドと各分割押さえ板に取り付けた駒との間の距離を伸縮させる。この間の距離を伸ばすことは、駒が各分割押さえ板を押圧することになり、これにより同一筐体内にある塗工ローラと分割押さえ板の相対距離が縮まり、分割押さえ板に密着しているドクターブレードと塗工ローラとの間の接触圧が高まる。
また、ドクターブレード、分割押さえ板、ブレードホルダーからなるドクターブレード装置は、ブレードホルダーが装置フレームに接続する部分にブレードホルダー固定円柱を設け、装置フレームに対して回転することが出来る。

螺子調整手段による繰り出しロッドの繰り出し量が、各分割押さえ板に附帯した駒に作用して、力の方向が変換されて、各分割押さえ板の押し込む力を調整する。例えば押し込む力を増やせば、分割押さえ板と塗工ローラとの相対距離が縮まり、ドクターブレードと塗工ローラ間の接触圧が高まり、塗工ローラへの塗工量が抑えられる。また逆に、繰り出しロッドの片端に設けた雄螺子を用いてこれを案内として螺子調整手段で繰り出しロッドを戻すことにより、装置フレームと駒との間の距離が伸び、これより分割押さえ板と塗工ローラとの相対距離が広がり、塗工量を増やすことが出来る。

従来の装置では塗工の対象である紙やフィルムの質の変化、また塗工液や塗工量毎に凹状パターンを施した高価なローラを準備することになる。これに対して本発明の第１の態様による塗工厚の調整は、新たな版ローラを準備することなく、また装置を停止させて版ローラを交換する必要もない。さらに装置が稼動中においても装置の操作者側から自由に塗工厚の調整ができ、効率的な装置運転が出来る。
さらに、ブレードホルダーと押さえ板の間に発生する剪断応力により、接触圧の微調整が妨げられるため剪断応力を逃がす応力開放溝を設けることで接触圧の微調整が出来るようになり、より高い精度の塗工が出来る。

装置全体の概略図である。 配列した分割押さえ板とブレードホルダーでドクターブレードを挟んだ状態を表す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ-Ａ´断面図である。 分割押さえ板を示す図である。 ブレードホルダーを示す正面図と右側面図である。 分割押さえ板とブレードホルダーによりドクターブレードを挟む状態を示す図である。 螺子調整手段で繰り出しロッド及び駒を動かしドクターブレードを押し込んだ状態を表す図である。 繰り出しロッド及び駒の関係を表す図であって、（ａ）は、図５、図６に示す駒１９と繰り出しロッド２０を表す図である。（ｂ）は、（ａ）の左側面図（繰り出しロッド２０の雄螺子形成部側端面を示す図）である。（ｃ）は、（ａ）のＸ−Ｘ´で示す切断面２３及び２０の断面を示す図である。

添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について以下に説明する。

（実施例）
図１は全体の概略図である。
連続して左上方向へ走行する被塗工基材８は、塗工液７が塗工ローラ６より転写ローラ２１に転移し塗工されている。本装置は塗工ローラ６とドクターブレード４との接触圧を調整することで粘性の高い塗工液７を所定の塗工量に調整出来る。１つの筐体１２には、装置フレーム１、螺子調整手段５、駒１９、ドクターブレード装置１４、塗工ローラ６、転写ローラ２１、塗工液７を一定量溜めている収容浴１３、被塗工基材８の走行のためのガイド機構、等が組込まれている。

ドクターブレード装置１４は、以下の構成をとる。ドクターブレード４を複数の分割押さえ板２と１本のブレードホルダー３で挟み、螺子９、螺子１１により固定している。
図２に示すように、ドクターブレード４は、ブレードホルダー３の一方の長辺側近傍に対して、複数に分割された分割押さえ板で挟み込まれている。前記ブレードホルダー３は、長板状の剛体からなり長辺方向の長さと略同じである。前記ブレードホルダー３の他方の長辺側は、ブレードホルダーを筐体１２に対して円弧状に回転できるように固定するためにブレードホルダーの長辺方向に沿って固定円柱１８が設けられている。これによりブレードホルダー３は、筐体１２の一部である装置フレーム１により支持され回転出来る。

塗工ローラ６は、底辺部では収容浴１３の塗工液７に浸かり、十分な塗工液７を表面に付着させ、回転してドクターブレード４に当接する。ここでは適度な接触圧により被塗工基材８に所定量の塗工液７を塗工ローラ６表面に付着させて残し、他の塗工液７はドクターブレード４で掻き落とされる。所定量の塗工液７を付着させた塗工ローラ６は回転が進み、転写ローラ２１との接点に達する。転写ローラ２１は、この接点で所定量の塗工液７を受け取り回転し、被塗工基材８に接して所定量の塗工液７が転写ローラ２１から被塗工基材８へ転移する。

所定量の塗工液７を塗工ローラ６上で調整するドクターブレード装置１４について図５により説明する。
ドクターブレード装置１４は、ドクターブレード４、複数の分割した押さえ板２、ブレードホルダー３、螺子９、螺子１１、ブレードホルダー固定円柱１８、から構成されている。
ドクターブレード４は、塗工ローラ６の全幅に対峙した柔軟性のある樹脂またはゴム系の材料を用いることが出来る。例えばウレタンゴム等を使用出来る。
分割押さえ板２は、図３に示すように長さは同じであるが、２種以上の横幅寸法が異なる形態で適度な剛性を持つ。材料は例えば高炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）等が使用出来る。

図３に示す３つの長穴に関し、長穴１５には螺子９が入り、さらにドクターブレード４に開けてある穴を通してブレードホルダー３の雌螺子に螺子込まれる。この螺子込まれる強さは、分割押さえ板２に発生する剪断応力応力を逃がすことが出来る程度である。他の２つの長穴１６には、螺子１１が入る。これは、長穴１６を通しブレードホルダー３の雌螺子に螺子込まれ強固に固定するために使用している。長穴になっているのは位置調整がし易いように考えて設けたもので、精度が高い加工が出来るのであれば丸穴でもよい。
３つの長穴の上方にある２つの穴は雌螺子になっていて、駒１９を分割押さえ板２に固定するための螺子１７を受けている。

分割押さえ板２は、ドクターブレード４の全幅に対峙し、幅方向（ローラ長手方向）に配列している。図２（ａ）に、横幅寸法が２種からなる分割押さえ板２の、例えば２ａ、２ｂを配列した一例（２ｂ、２ａ、２ａ、２ｂ 〜２ａ、２ａ、２ｂ）を示す。
図２（ｂ）は、図２（ａ）の押さえ板２ａにおけるＡ−Ａ´の断面を示す。
ドクターブレード４は、分割押さえ板２とブレードホルダー３により挟まれ、螺子１１で固定されている。またドクターブレード４の他方の塗工ローラ６に接する側については、螺子９が通るように穴が開いている。螺子９により分割押さえ板２とブレードホルダー３が締り、その間にあるドクターブレード４が固定される。

ブレードホルダー３には、図４に示すように、螺子９、螺子１１が螺子込まれるための雌螺子が分割押さえ板２ａ、２ｂの配列と同じ位置関係で設けてある。ブレードホルダー３には装置フレーム１に対して回転出来るように固定するために、ブレードホルダー固定円柱１８を設けている。

塗工ローラ６に対するドクターブレード４の接触圧の調整を図５、図６により説明する。
複数に分割し配列した剛性のある分割押さえ板２ａ、２ｂのすべてについて、駒１９と繰り出しロッド２０がそれぞれ備わっている。繰り出しロッド２０の片端は駒１９に連結し、繰り出しロッド２０の他端部は、雄螺子が形成してある。
図５で示す装置フレーム１に取り付けた螺子調整手段５は、繰り出しロッド２０の片端部に形成された雄螺子を案内に用いて、装置フレーム１と駒１９との間の距離を伸縮させる螺子機構である。

図６に示すように螺子調整手段５により繰り出しロッド２０が駒１９側へ繰り出すことで、この繰り出し量によって分割押さえ板２に取付けられた駒１９は、繰り出しロッド２０から受けた力を方向変換させて各分割押さえ板を押し込む力に変える。さらに各分割押さえ板はドクターブレード４の先端側背面に接していて、前記ドクターブレードを押圧し塗工ローラ６との接触圧を高め、塗工ローラ６上の塗工液の付着量を調整することが出来る。
また螺子調整手段５により、繰り出しロッド２０を逆に戻すと、装置フレーム１と駒１９との間の距離が縮まり、繰り出しロッド２０には駒１９を装置フレーム１の方向へ引っ張る力が生まれるため、駒１９に接合した分割押さえ板２を持ち上げ、同時にドクターブレード４を塗工ローラ６から離す力となる。これにより塗工ローラ６上の塗工液の付着量が増える。

駒１９の構造と繰り出しロッド２０との関係について図７に示す。
図７（ａ）は、図５、図６に示す駒１９、繰り出しロッド２０を表す図であり、駒１９は、螺子１７により図５、図６に示す分割押え板２（２ａ、２ｂ）に接合されている。
図７（ａ）のＸ−Ｘ´で示す切断面２３及び２０の断面を図７（ｃ）に示す。繰り出しロッド２０の片端には雄螺子を形成し、他端はＴ字の横棒となる円筒部を形成する。図７（ｂ）は、図７（ａ）の側面図で雄螺子が形成されている端面側から見た図である。駒１９は分割面２３で上下２つに分かれるブロック形状である。繰り出しロッド２０の片端に設けたＴ字の横棒である円筒部が、駒１９に対して回転出来るように前記の２つのブロックで挟み、螺子１７により一体にして分割押え板２へ接合する。繰り出しロッド２０の駒１９に対する動きは、図７（ａ）に示す円弧矢印のように回転する。

次に、ドクターブレード装置１４に接続するブレードホルダー固定円柱１８の装置フレーム１に対する動きについて説明する。螺子調整手段５により繰り出しロッド２０が繰り出され装置フレーム１と駒１９との間の距離が伸びると、ブレードホルダー固定円柱１８は時計回りにわずかに回転し、分割押さえ板２が図６に示すように撓み、同時にドクターブレード４が塗工ローラ６に接触を強める。逆に螺子調整手段５で繰り出しロッド２０を引き戻すと、装置フレーム１に対してブレードホルダー固定円柱１８が反時計回りに回転し、分割押さえ板２が図６とは逆方向に撓み、同時にドクターブレード４の塗工ローラ６への接触圧を弱める。

このような機構とすることで、塗工ローラ６の版形状やドクタ―ブレード４の材質に依ることなく、分割押さえ板２と塗工ローラ６との相対距離を変化させることで塗工ローラ６とドクターブレード４との接触圧を調整できる。さらに螺子調整手段５を用いて装置運転中においても装置筐体の操作者側よりドクターブレード４の塗工ローラ６へ対する接触圧の調整が出来る。塗工ローラ６上の塗工液７を減らすには、前述の装置筐体の操作者側にある螺子調整手段５により、繰り出しロッド２０で装置フレーム１と駒１９との間の距離を拡げることで実施出来る。この螺子調整手段５は、少なくとも雌螺子２個の組み合わせからなり、装置フレーム１を挟んで筐体に固定されていて、手動で螺子機構を動かすか、またはサーボモーター等を使用して雌螺子を回転させることで、繰り出しロッド２０に設けた雄螺子の案内により装置フレーム１と駒１９との間の距離を伸縮させる。

螺子調整手段５が繰り出しロッド２０を戻す（装置フレーム１と駒１９の間の距離を縮める）と、分割押さえ板２の撓む力が強くなる。この時、ブレードホルダー３との間で剪断応力が発生し押さえ板２内部に圧縮応力が発生するため、これが駒１９を動かし、繰り出しロッド２０と螺子調整手段５との繰り出し量の微調整が困難となり、接触圧の微量な調整が出来なくなる。この問題の解決のためにブレードホルダー３には、押さえ板２内に発生する圧縮応力を低減させるため応力開放溝１０を設けている。押さえ板２がこの溝に湾曲して入り込むことで、押さえ板２内部の圧縮応力を低減出来、ドクターブレード４と塗工ローラ６との接触圧を容易に調整出来るようになる。

ドクターブレード4は、当業界では金属製を用いる例が多いが、本発明では、塗工ローラ６の全幅に対峙した柔軟性のある樹脂またはゴム系の材料を用いている。特にウレタンゴム等は、塗工ローラの耐久性が高められるので使用している。

本装置は、高粘度の塗工液を塗工出来るので、ビジネスフォーム分野における各種用紙への糊料、接着剤等の塗工の他、医療品では湿布液や各種パッチ、バイオ分野では高粘性の細胞系の塗工液が塗工可能である。

１ 装置フレーム
２ 分割押さえ板 ２ａ、２ｂ
３ ブレードホルダー
４ ドクターブレード
５ 螺子調整手段
６ 塗工ローラ
７ 塗工液
８ 連続被塗工基材
９ 螺子
１０ 応力開放溝
１１ 螺子
１２ 筐体
１３ 収容浴
１４ ドクターブレード装置
１５ 長穴
１６ 長穴
１７ 螺子
１８ ブレードホルダー固定円柱
１９ 駒
２０ 繰り出しロッド
２１ 螺子
２２ 転写ローラ
２３ 分割面

Claims (1)

1. 連続的に走行する被塗工基材に対して、塗工ローラを介して所定量の塗工液を塗工するために、前記ローラに当接するドクターブレードと前記ドクターブレードを支持するブレードホルダーと前記ドクターブレードを前記ローラに押し当てる押さえ板とを備え、
   前記押さえ板は複数に分割された分割押さえ板をドクターブレードの長手方向に沿って配列し、それぞれの分割押さえ板毎に、前記ローラとドクターブレードとの接触圧を調整するために、それぞれの分割押さえ板のドクターブレード先端側背面に接して押圧する繰り出しロッドを設け、該繰り出しロッドの繰り出し量によって前記接触圧を調整する接触圧調整手段を設けたドクターブレード装置において、
   前記ドクターブレードは、前記ブレードホルダーと前記押さえ板に挟まれて、当該ブレード装置の筐体の一部である装置フレームに固定され、
   前記押さえ板と対向するブレードホルダーに、塗工ローラとドクターブレードとの接触圧調整時に前記押さえ板の内部に発生する圧縮応力を吸収する応力開放溝を設けたことを特徴とするドクターブレード装置。

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