JP6788681B2 - 塗布装置および塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、バーを用いた塗布装置および塗布方法に関し、特に、薄い金属板、紙およびフイルム等のシート状または長尺状の被塗工基材に、各種の液状物質を塗布する塗布装置および塗布方法に関する。

従来、長尺な基板の表面に易接着層または帯電防止層といった機能性層を形成させる場合、塗布液を基板の表面に塗布し、塗布膜を形成することが行われている。基板の表面に塗布液を塗布する方法としては、ロールコート法、ダイコート法、スプレーコート法、およびバーコート法等の多数の塗布方法が知られている。長尺な基板のことをウエブともいう。また、長尺な基板のことを、単に基板ともいう。

基板の両面同時塗布し、乾燥する方法としては、上面側または横面側からのバー塗布方式が有効である。しかしながら、ウエブに対して高速で上面または横面から塗布しようとすると、塗布液の液切れという故障が発生する。液切れは、平滑度の悪いベースにより幅方向に塗布液の分布が不均一になり、液量の少ない箇所から発生するものである。この液切れにより、大幅に製造得率が低下するため問題となっている。さらには、塗布液の塗布の際にエアーの同伴によりハジキが発生すること、泡ハジキ等の塗布故障が発生することがある。
塗布液の塗布の際にエアーの同伴によるハジキは、後に詳細に説明するが基板の最表面に発生する同伴エアーの動圧に塗布装置の液圧が負けて発生する。
泡ハジキは、後に詳細に説明するが、送液系等から泡が持ち込まれた場合、塗布装置内に泡が溜まり、泡が飽和状態になると、基板に持っていかれ発生する。この２つの塗布故障も製造得率の低下につながる。

塗布液を基板の上面に塗布する塗布装置が、特許文献１に記載されている。特許文献１の塗布装置は、連続走行するウエブ上面に塗布液を介して接触して回転するバーと、バーに対してウエブの走行方向の上流側に設けられていて、塗布液をバーとの間を通して、ウエブ方向へ流通させる堰板とを有する。特許文献１の塗布装置では、堰板と堰板に最も近接するバーの端縁部間の距離をＡとし、堰板とウエブ間の距離をＢとしたときに、Ａは０．５〜５ｍｍであり、Ｂは０．５〜５ｍｍであり、Ｂ≦Ａである。

特開２０１５−７７５８９号公報

上述の特許文献１では、連続走行するウエブの上面に塗布液を塗布することが記載されているが、塗布液の液切れについては考慮されておらず、特許文献１では液切れについての課題は見出されていなかった。
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、塗布液の液切れの発生を抑制する塗布装置および塗布方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、特定の走行方向に連続走行する長尺な基板の上面または横面に塗布液を塗布する塗布装置であって、走行方向に連続走行する長尺な基板の上面または横面に塗布液を介して接触可能であり、かつ回転するバーと、バーに対して長尺な基板の走行方向の上流に設けられ、塗布液をバーとの間を通して、長尺な基板に流通させる堰板を少なくとも２段有し、少なくとも２段の堰板は走行方向に沿って配置されていることを特徴とする塗布装置を提供するものである。

バーと、堰板のうちバーに最も近い堰板と、長尺な基板とで囲まれた第１の部分の、走行方向と高さ方向とで構成される平面における断面積を第１のビード断面積とし、バーに最も近い堰板と、堰板のうち走行方向の最上流側の堰板と、長尺な基板とで囲まれた第２の部分の、走行方向と高さ方向とで構成される平面における断面積を第２のビード断面積とするとき、第１のビード断面積と第２のビード断面積の合計が２０ｍｍ^２以上であり、最上流側の堰板と、長尺な基板との距離が０ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、高さ方向は、基板の上面または横面に垂直な方向であることが好ましい。
バーと、堰板のうちバーに最も近い堰板と、長尺な基板とで囲まれた第１の部分の、走行方向と高さ方向とで構成される平面における断面積を第１のビード断面積とするとき、第１のビード断面積が２０ｍｍ^２以下であり、バーの走行方向の上流側の端面と、バーに最も近い堰板との最短距離が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、バーに最も近い堰板と、長尺な基板との距離が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、高さ方向は、基板の上面または横面に垂直な方向であることが好ましい。

バーを回転可能に支持する本体ブロックを有し、本体ブロックまたは堰板に塗布液を貯留する送液貯留部を有することが好ましい。
バーと少なくとも２段の堰板の、走行方向と基板の上面または横面内で直交する幅方向の端に、側板が設けられていることが好ましい。

また、本発明は、上述の塗布装置を用いて、連続走行する長尺な基板の上面または横面に塗布液を塗布することを特徴とする塗布方法を提供するものである。

本発明によれば、塗布液の液切れの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態の塗布装置を示す模式図である。 本発明の実施形態の塗布装置の要部を示す模式的斜視図である。 長尺な基板の走行状態を示す模式図である。 本発明の実施形態の塗布装置の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施形態の塗布装置の動作を説明するための模式図である。 本発明の実施形態の塗布装置の側板を示す模式的斜視図である。 本発明の実施形態の塗布装置の他の例を示す模式図である。 本発明の実施形態の塗布装置の他の例の側板を示す模式的斜視図である。 塗布液の液切れを説明するための模式図である。 エアー同伴によるハジキを説明するための模式図である。 塗布液の液切れおよびエアー同伴によるハジキを含む塗布結果を示す模式的平面図である。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の塗布装置および塗布方法を詳細に説明する。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α〜数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
「具体的な数値で表された角度」、「平行」、「垂直」および「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。

図１は本発明の実施形態の塗布装置を示す模式図であり、図２は本発明の実施形態の塗布装置の要部を示す模式的斜視図である。
図１に示す塗布装置１０は、特定の走行方向Ｄ１に連続走行する長尺な基板３０の上面３０ａまたは横面に塗布液Ｍを塗布するものである。横面とは、図１に示す状態の基板３０を走行方向Ｄ１を中心として９０°、高さ方向Ｄ３に回転させると上面３０ａは横を向くが、このときの上面３０ａのことを横面という。
高さ方向Ｄ３とは、基板３０の上面３０ａまたは横面に垂直な方向である。また、横面は基板３０の向きが変わるが、この場合、横面の高さ方向Ｄ３は、図１の基板３０の状態では、幅方向Ｄ２（図２参照）に該当する。

塗布装置１０は、バー１２と、本体ブロック１４と、第１の堰板１６と、第２の堰板１８と、供給管２０と、供給部２２と、送液貯留部２４とを有する。塗布装置１０は、バー１２に対して長尺な基板３０の走行方向Ｄ１の上流に設けられ、塗布液Ｍをバー１２との間を通して、長尺な基板３０に流通させる堰板を少なくとも２段有するものであり、例えば、第１の堰板１６と第２の堰板１８を有する。第１の堰板１６と第２の堰板１８は走行方向Ｄ１に沿って配置されている。なお、第１の堰板１６と第２の堰板１８を有する。
なお、堰板は少なくとも２段であるため、第１の堰板１６と第２の堰板１８に限定されるものではない。

バー１２は、特定の走行方向Ｄ１に連続走行する長尺な基板３０の上面３０ａまたは横面に塗布液Ｍを介して接触可能であり、かつ回転するものである。
バー１２の直径は１ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、より好ましくは６ｍｍ〜１３ｍｍである。バー１２の直径を上述の範囲とすることにより、塗布液Ｍの塗布面に縦筋が発生することを抑制することもできる。

バー１２は、円柱状に形成され、後述のように本体ブロック１４によって回動可能に支持される。バー１２は、走行中の基板３０の上面３０ａに塗布液Ｍを介して接触して軸線（図示せず）の周りに回転する。バー１２の回転方向は、特に限定されるものではなく、基板３０の走行方向Ｄ１に対して同方向であっても、反対方向であってもよい。

バー１２の表面は、平滑に仕上げられていてもよいが、円周方向に一定間隔で溝が設けられていてもよく、またワイヤが密に巻回されていてもよい。いわゆるワイヤーバーであってもよい。この場合、バーに巻回するワイヤの直径は、０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましく、特に０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。なお、溝が設けられたバー１２およびワイヤが巻回されたバー１２においては、溝の深さまたはワイヤの太さを小さくすることにより、塗布液Ｍの塗り付けを薄くでき、溝の深さまたはワイヤの太さを大きくすることにより、塗布液Ｍの塗り付けを厚くできる。

バーの幅は、ウエブの幅と同一の長さであっても良いが、ウエブの幅よりも長いことが好ましい。また、バーに溝またはワイヤを設ける場合、溝またはワイヤを設ける範囲は、ウエブの幅以上であることが好ましい。

バーの材質は、ステンレスが好ましく、特に、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）３０４またはＳＵＳ（Steel Use Stainless）３１６が好ましい。バーの表面には、ハードクロムメッキまたはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の表面処理を施してもよい。

本体ブロック１４は、バー１２を回転可能に支持するものであり、バー１２を回動可能に支持する構造を有する。
例えば、本体ブロック１４は、バー１２と接する面に円弧状の溝が形成されている。本体ブロック１４に円弧状の溝を形成することにより、基板３０の張力によるバー１２の撓みを抑制し、幅方向Ｄ２（図２参照）に均一な塗布膜３２を形成することができる。
幅方向Ｄ２（図２参照）とは、走行方向Ｄ１と基板３０の上面３０ａ内で直交する方向のことである。

本体ブロック１４において、バー１２に接する側と、バー１２に接さない側とは材質が同じである必要はない。例えば、バー１２がステンレス鋼等の金属製である場合、本体ブロック１４のバー１２に接する側は高分子樹脂製等とし、本体ブロック１４のバー１２に接さない側はステンレス鋼等の金属製とすることが好ましい。

本体ブロック１４の大きさは、バー１２のサイズに応じて適宜決定される。例えば、本体ブロック１４の走行方向Ｄ１の厚みは、バー１２の半径以上であり、バー１２の直径の２倍以下とすることが好ましい。また、本体ブロック１４の高さ方向Ｄ３の高さは、１０〜１００ｍｍとすることが好ましい。さらに、本体ブロック１４の幅方向Ｄ２の幅は、バー１２に設けられたワイヤまたは溝の幅以上とすることが好ましい。

第１の堰板１６と第２の堰板１８は、基板３０の上面３０ａ上に配置されている。第１の堰板１６と第２の堰板１８は、基本的に同じ構成である。
第１の堰板１６は、基板３０の上面３０ａ側に突出部１６ａが設けられている。突出部１６ａの上面３０ａと対向する端面１６ｃは、例えば、うねり等がなく平坦な状態の基板３０の上面３０ａと平行な面である。
第１の堰板１６は、側面１６ｂと本体ブロック１４との間、側面１６ｂとバー１２との間にスリット１５が設けられている。図２に示すようにスリット１５は幅方向Ｄ２に延在している。スリット１５に塗布液Ｍが送液される。

図１に示すように、第２の堰板１８は、基板３０の上面３０ａ側に突出部１８ａが設けられている。突出部１８ａの上面３０ａと対向する端面１８ｃは、例えば、うねり等がなく平坦な状態の基板３０の上面３０ａと平行な面である。
第２の堰板１８は、側面１８ｂが第１の堰板１６に接している。第１の堰板１６の突出部１６ａと、第２の堰板１８の突出部１８ａで、幅方向Ｄ２に伸びた空間が形成される。
第１の堰板１６の端面１６ｃと第２の堰板１８の端面１８ｃは、いずれも、上述のように上面３０ａと平行な面としたが、これに限定されるものではなく斜面であってもよい。
堰板に突出部を設けることにより、堰板端部の厚みを所定値以下としつつ、堰板全体の剛性を高めることが可能となる。

また、本体ブロック１４と第１の堰板１６との境界に送液貯留部２４が設けられている。送液貯留部２４はスリット１５と連通している。送液貯留部２４は、本体ブロック１４または第１の堰板１６に設けられていてもよく、本体ブロック１４と第１の堰板１６とに跨って設けられていてもよい。
送液貯留部２４は、図２に示すように、本体ブロック１４と第１の堰板１６との幅方向Ｄ２に全域に亘り設けられている。なお、本体ブロック１４と第１の堰板１６との幅方向Ｄ２の長さをＬとするとき、送液貯留部２４は長さＬの８０％程度設けられていればよい。
送液貯留部２４を設けることで幅方向Ｄ２に塗布液Ｍを均一に流してから基板３０へ塗布液Ｍが流れるため、塗布液Ｍを幅方向Ｄ２に均一に塗布することができる。送液貯留部２４がない場合、送液した塗布液Ｍが幅方向Ｄ２に満たされにくくなり、送液した部分のみに塗布液Ｍが流れるため、端部２５（図８参照）等に空気が滞留した空気滞留部１７（図８参照）が生じる。この空気滞留部１７（図８参照）に送液系等から持ち込まれる泡が溜り、最終的に泡ハジキ故障となることがある。

供給管２０は、第２の堰板１８と第１の堰板１６を通り、送液貯留部２４に達する。供給管２０に供給部２２が接続されている。
供給部２２は、塗布液Ｍをバー１２に送液するものである。供給部２２は、塗布液Ｍを貯留するタンク（図示せず）と、塗布液Ｍを送液するためのポンプ（図示せず）と、塗布液Ｍの送液量を調整するバルブ（図示せず）と、バルブの開閉量等を調整する制御部（図示せず）とを有する。供給部２２としては、予め定められた量の液体を供給することができる公知の液体供給装置を適宜利用可能である。

第１の堰板１６および第２の堰板１８では、突出部を除いた全体の厚みは、５〜５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。なお、全体の厚みは、走行方向Ｄ１の長さのことである。
また、第１の堰板１６および第２の堰板１８の高さ方向Ｄ３の長さは、１０〜１００ｍｍであることが好ましく、第１の堰板１６および第２の堰板１８の幅は、例えば、本体ブロック１４と同じである。

第１の堰板１６および第２の堰板１８について、材質は、特に限定されるものではなく、例えば、金属、または樹脂である。金属としては、例えば、ステンレス鋼が挙げられ、特に、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）３０４またはＳＵＳ（Steel Use Stainless）３１６を用いることが好ましい。
これ以外に、堰板としては、金属にハードクロムメッキまたはダイヤモンドライクカーボン処理したものでもよい。

バー１２の上流側Ｄｕに設けられる第１の堰板１６と第２の堰板１８のうち、バー１２に最も近い第１の堰板１６は、塗布液Ｍの内圧を高めることができる。このため、エアー同伴によるハジキを抑制することができる。エアー同伴によるハジキについては後に詳細に説明する。また、エアー同伴によるハジキのことを、単にエアー同伴ハジキともいう。
第１の堰板１６よりも上流側Ｄｕの第２の堰板１８は、第１の堰板１６と液溜まりを強制的に作ることにより、幅方向Ｄ２の塗布液Ｍの液分布を均一化させることができる。幅方向Ｄ２の塗布液Ｍの液分布を均一化させることにより、幅方向Ｄ２の全幅においてエアー同伴ハジキおよび塗布液の液切れを抑制することができる。

塗布装置１０では、バー１２と、バー１２に最も近い第１の堰板１６と、長尺な基板３０とで囲まれた第１の部分Ｇ１の、走行方向Ｄ１と高さ方向Ｄ３とで構成される平面ＰＬにおける断面積を第１のビード断面積Ｓ１とする。
第１の堰板１６と、走行方向Ｄ１の最上流側の第２の堰板１８と、長尺な基板３０とで囲まれた第２の部分Ｇ２の、走行方向Ｄ１と高さ方向Ｄ３とで構成される平面ＰＬにおける断面積を第２のビード断面積Ｓ２とする。この場合、第１のビード断面積Ｓ１と第２のビード断面積Ｓ２の合計が２０ｍｍ^２以上であることが好ましく、かつ、第２の堰板１８と、長尺な基板３０との距離Ｃが０ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

第１のビード断面積Ｓ１と第２のビード断面積Ｓ２の合計を２０ｍｍ^２以上にすることで液溜まりが大きくなり、平滑度の悪い基板３０がきても、液溜まり部に塗布液Ｍが余剰にあるため、液切れにはならない。なお、第１のビード断面積Ｓ１と第２のビード断面積Ｓ２の合計の上限値は１０００ｍｍ^２以下である。
第１のビード断面積Ｓ１と第２のビード断面積Ｓ２の合計を小さくすると、液溜まり部が小さくなり、平滑度の悪い基板３０が搬送された場合に幅方向Ｄ２の塗布液Ｍの液分布が悪くなり、直ぐに液切れしてしまう。
第２の堰板１８と長尺な基板３０との距離Ｃが５ｍｍを超えると、走行方向Ｄ１の上流側Ｄｕへ塗布液Ｍが流れ出てしまい、塗布液Ｍを溜めることができず、幅方向Ｄ２の塗布液Ｍの分布が不均一になる。

なお、第２の堰板１８と長尺な基板３０との距離Ｃが０ｍｍであるとは、第２の堰板１８と基板３０とが接触していることを示す。例えば、端面１８ｃと基板３０とが接触していることである。
また、第２の堰板１８と長尺な基板３０との距離Ｃとは、第２の堰板１８の最下部と基板３０の最上部との間の長さのことであり、第２の堰板１８と基板３０との最短距離のことである。図１の構成では第２の堰板１８の端面１８ｃと基板３０の上面３０ａとの最短距離である。

また、第１のビード断面積Ｓ１は２０ｍｍ^２以下であることが好ましく、かつバー１２の走行方向Ｄ１の上流側Ｄｕの端面１２ａと、第１の堰板１６との最短距離である距離Ｂが０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、第１の堰板１６と、長尺な基板３０との距離Ａが０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。
第１のビード断面積Ｓ１は２０ｍｍ^２以下とすることにより、塗布液Ｍの内圧を高めることができ、エアー同伴ハジキの発生を抑制することができる。第１のビード断面積Ｓ１は２０ｍｍ^２を超えると、塗布液Ｍの内圧を高めにくくなり、エアー同伴ハジキが発生しやくなる。

バー１２の走行方向Ｄ１の上流側Ｄｕの端面１２ａと、第１の堰板１６との距離Ｂが０．０５ｍｍ未満では、バー１２と第１の堰板１６の間のスリット１５から塗布液Ｍが幅方向Ｄ２に均一に供給されない。
一方、第１の堰板１６との距離Ｂが２ｍｍ以下を超えると、塗布液Ｍの内圧を高めにくくなり、エアー同伴ハジキが発生しやくなる。より好ましくは、バー１２の走行方向Ｄ１の上流側Ｄｕの端面１２ａと、第１の堰板１６との距離Ｂは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

第１の堰板１６と、長尺な基板３０との距離Ａが０．２ｍｍ未満では、走行方向Ｄ１の上流側Ｄｕへ流れる塗布液Ｍがなくなり、塗布液Ｍの液切れが発生しやすくなる。
一方、第１の堰板１６と、長尺な基板３０との距離Ａが２ｍｍを超えると、塗布液Ｍの内圧を高めにくくなり、エアー同伴ハジキが発生しやくなる。より好ましくは、第１の堰板１６と、長尺な基板３０との距離Ａは０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
また、第１の堰板１６と長尺な基板３０との距離Ａとは、第１の堰板１６の最下部と基板３０の最上部との間の長さのことであり、第１の堰板１６と基板３０との最短距離のことである。図１の構成では第１の堰板１６の端面１６ｃと基板３０の上面３０ａとの最短距離である。

次に、塗布装置１０の塗布方法について説明する。
図３は長尺な基板の走行状態を示す模式図であり、図４は本発明の実施形態の塗布装置の動作を説明するための模式図であり、図５は本発明の実施形態の塗布装置の動作を説明するための模式図である。

供給部２２から供給管２０を介して塗布液Ｍを供給し、送液貯留部２４を経てスリット１５に塗布液Ｍを満たす。そして、バー１２を回転させる。特定の走行速度で、走行方向Ｄ１に基板３０を連続走行させ、連続走行する基板３０の上面３０ａに塗布液Ｍを介してバー１２を接触させる。これにより、基板３０の上面３０ａに塗布液Ｍを塗布し、塗布膜３２を連続して形成することができる。
塗布装置１０では、堰板を２段設けることで、基板３０の上面３０ａへの塗布液Ｍの塗布の均一性を向上させることができ、また、基板３０の走行速度が速い場合でも、液切れを起こすことなく塗布膜３２を形成することができる。

長尺な基板３０では、平面度が悪い領域が生じることがある。例えば、図３に示すように、長尺な基板３０にうねりがある場合、凸部３１ａまたは凹部３１ｂが生じる。塗布装置１０で、基板３０の上面３０ａに塗布液Ｍを塗布する場合、図４に示すように、基板３０の凸部３１ａが第１の部分Ｇ１に搬送されて、基板３０の上面３０ａが第１の部分Ｇ１にせり上がった状態でも、第２の部分Ｇ２に塗布液Ｍが移動し、塗布することができ、塗布膜３２を連続して形成することができる。
また、図５に示すように、基板３０の凹部３１ｂが第１の部分Ｇ１に搬送されて、基板３０の上面３０ａが下がった状態でも、第１の部分Ｇ１に塗布液Ｍが余剰にあるため、液切れを起こすことなく、塗布することができ、塗布膜３２を連続して形成することができる。

このように、塗布装置１０では、基板３０の状態にかかわらず、液切れすることなく塗布膜３２を連続して形成することができる。しかも、第１の堰板１６と第２の堰板１８の２段の堰板を設けており、第１の堰板１６は、塗布液Ｍの内圧を高めるため、上流側Ｄｕからのエアーの進入が抑制され、エアー同伴ハジキを抑制する。
また、送液貯留部２４を設けており、泡ハジキの発生が抑制され、塗布液Ｍを基板３０の幅方向Ｄ２に均一に塗布できる。
塗布装置１０の塗布方法について、基板３０の上面３０ａに塗布することについて説明したが、基板３０の横面にも上述のようにして塗布することができる。

図６は本発明の実施形態の塗布装置の側板を示す模式的斜視図である。
図６に示すように、塗布装置１０では、端部２５に側板２６を設ける構成でもよい。側板２６を設けることにより、塗布液Ｍの利用効率を高めることができる。一方、側板２６がないと端部２５から流れ出る塗布液Ｍがあり、塗布に必要な塗布液Ｍの量が多くなる。
側板２６の材質は特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）等の金属または樹脂等で構成される。

次に、塗布装置の他の例について説明する。
図７は本発明の実施形態の塗布装置の他の例を示す模式図であり、図８は本発明の実施形態の塗布装置の他の例の側板を示す模式的斜視図である。
なお、図７および図８に示す塗布装置１１において、図１および図２に示す塗布装置１０と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図７に示す塗布装置１１は、図１に示す塗布装置１０に比して、送液貯留部２４が設けられていない点が異なり、それ以外の構成は図１に示す塗布装置１０と同じであるため、その詳細な説明は省略する。

塗布装置１１は、塗布液Ｍの液切れについては、上述の塗布装置１０と同様の効果を得ることができる。送液貯留部２４が設けられていないため、端部２５（図８参照）等に空気が滞留した空気滞留部１７（図８参照）が生じる。この空気滞留部１７（図８参照）に送液系等から持ち込まれる泡が溜まるため、泡ハジキを抑制する効果が小さい。
塗布装置１１でも、図８に示すように、端部２５に側板２６を設ける構成でもよい。側板２６を設けることにより、塗布液Ｍの利用効率を高めることができる。

次に、上述の塗布装置１０、１１に用いられる基板３０および塗布液Ｍについて説明する。

（基板）
基板としては、ガラス材、金属材、合金材、紙、プラスチックフィルム、レジンコーティッド紙、合成紙および布等が挙げられる。プラスチックフィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル重合体、６，６−ナイロン、６−ナイロン等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロースアセテート等が挙げられる。また、レジンコーティッド紙に用いられる樹脂としては、ポリエチレンをはじめとするポリオレフィンを代表例として例示できる。

基板の厚さは特に限定されないが、０．０１〜１．５ｍｍのものが取扱い、および汎用性の観点から好ましく用いられる。

基板は、張力を加えた状態でバーに塗布液を介して接触する。基板と、水平面とのなす角度は、バーの上流側および下流側のいずれにおいても０°〜１０°であることが好ましく、０°〜５°であることがより好ましい。基板の角度を上述の範囲とすることにより、塗布面を均一にすることができ、かつバーの摩耗等を抑制することができる。
基板の形態としては、特に限定されるものではなく、シート状、および連続帯状等が挙げられる。なお、連続帯状の基板、すなわち、長尺な基板のことをウエブという。

（塗布液）
塗布液は、各種の液状物質のことである。
塗布液において、溶媒は、例えば、水、および有機溶剤である。有機溶剤は、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルプロピレングリコール（ＭＦＧ）およびメタノール等である。
バインダーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィン、アクリル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等のポリマーまたはモノマー等を含む。また、塗布液には、固形分として、例えば、酸化ケイ素粒子および酸化チタン粒子等を含んでもよい。
塗布液の粘度は、７×１０^−４〜０．４Ｐａ・ｓ（０．７〜４００ｃＰ（センチポアズ））、塗布量は０．１〜２００ｍｌ（ミリリットル）／ｍ^２（１〜２００ｃｃ／ｍ^２）、塗布速度は１〜４００ｍ／分において適用可能である。
好ましくは、粘度は１×１０^−３〜０．１Ｐａ・ｓ（１〜１００ｃＰ）であり、塗布量は１〜１００ｍｌ／ｍ^２（１〜１００ｃｃ／ｍ^２）であり、塗布速度は１〜２００ｍ／分である。

また、塗布液としては、上述のもの以外に、基板に塗布し、乾燥させて皮膜を形成するのに使用される溶液が挙げられる。具体的には、感光層形成液および感熱層形成液のほか、基板の表面に中間層を形成して製版層の接着を改善する中間層形成液、平版印刷原版基板の製版面を酸化から保護するポリビニルアルコール水溶液、写真フィルムにおける感光層を形成するのに使用される写真フィルム用感光剤コロイド液、印画紙の感光層の形成に使用される印画紙用感光剤コロイド液、録音テープ、ビデオテープ、およびフロッピーディスクの磁性層の形成に使用される磁性層形成液、ならびに金属の塗装に使用される各種塗料等が挙げられる。

（用途）
塗布装置および塗布方法は、金属、紙、布、およびフイルム等にバーを用いて液膜を塗布して製品を製作するあらゆる分野に適用可能であり、用途は特に限定されるものではない。
塗布装置および塗布方法の用途としては、例えば、写真フィルム等の感光材料の製造、録音テープ等の磁気記録材料の製造、およびカラー鉄板等の塗装金属薄板の製造等、バーを用いて塗布を行う場合に使用できる。したがって、基板としては、従来技術の欄で述べた支持体基板のほか、支持体基板の目立てした側の面に感光性または感熱性の製版面を形成した平版印刷原版基板、写真フィルム用基材、印画紙用バライタ紙、録音テープ用基材、ビデオテープ用基材、フロッピー（登録商標）ディスク用基材等、金属、プラスチック、または紙等からなり、連続した帯状で、かつ可撓性を有する基材等が挙げられる。
また、塗布液としては、上述のもの以外に、基板に塗布し、乾燥させて皮膜を形成するのに使用される溶液が挙げられ、具体的には、感光層形成液および感熱層形成液のほか、基板の表面に中間層を形成して製版層の接着を改善する中間層形成液、平版印刷原版基板の製版面を酸化から保護するポリビニルアルコール水溶液、写真フィルムにおける感光層を形成するのに使用される写真フィルム用感光剤コロイド液、印画紙の感光層を形成するのに使用される印画紙用感光剤コロイド液、録音テープ、ビデオテープ、フロッピーディスクの磁性層を形成するのに使用される磁性層形成液、および金属の塗装に使用される各種塗料等が挙げられる。

また、塗布装置および塗布方法を用いることにより、基板の両面に塗布面を効率良く形成することが可能となる。従来は、均一な塗布膜を形成する場合には、下面塗布装置が用いられることが多く、この場合、第１の下面塗布工程を設けた後、基板搬送ロールで搬送方向を変え、再度、第２の下面塗布工程を設ける必要があった。このため、両面に塗布面を形成するまでの搬送距離が長くなり、塗布液の塗布スペースが広く必要とされていた。
しかし、塗布装置および塗布方法を用いることにより、上面塗布においても均一な塗布膜を形成することが可能となった。このため、基板の両面に塗布面を形成する場合、従来の下面塗布と上述の塗布装置を用いた上面塗布を同時に行うことができ、塗布スペースを省スペース化することができる。これにより、製膜工程を簡略化することができ、製造コストを抑制することも可能となる。

ここで、図９は塗布液の液切れを説明するための模式図であり、図１０はエアー同伴によるハジキを説明するための模式図であり、図１１は塗布液の液切れおよびエアー同伴によるハジキを含む塗布結果を示す模式的平面図である。
なお、図９に示す塗布装置１００および図１０に示す塗布装置１０１において、図７に示す塗布装置１１と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図９に示す塗布装置１００は、図７に示す塗布装置１１に比して、第１の堰板１６だけ設けられており、堰板が１段の構成である点が異なり、それ以外の構成は図７に示す塗布装置１１と同じであるため、その詳細な説明は省略する。

塗布装置１００では、平面度の悪い基板３０が搬送されると、基板と第１の堰板１６の端面１６ｃのクリアランスが広いところで塗布液Ｍが溢れ出てしまい、基板３０の上面３０ａに塗布液Ｍが供給されずに液切れを起こす。結果、図１１に示すように、塗布膜３２内に膜がない領域３３ａが生じる。

図１０に示す塗布装置１０１は、図７に示す塗布装置１１に比して、第１の堰板１６だけ設けられており、堰板が１段の構成である点、および距離Ａが長い点が異なり、それ以外の構成は図７に示す塗布装置１１と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
塗布装置１０１のように、塗布液Ｍの液切れを防止するために距離Ａを長くすると、第１の堰板１６の端面１６ｃと基板３０の上面３０ａの間からエアーが入る。このエアーの圧力ＶＰが、塗布液Ｍの基板３０の上面３０ａに対する圧力Ｐ以上の場合、外部から第１の堰板１６の端面１６ｃと基板３０の上面３０ａの間を経てエアーが塗布液Ｍ内に入り込み、エアー同伴によるハジキが発生する。結果、図１１に示すように、塗布膜３２が不連続になり、膜が形成されない領域３３が走行方向Ｄ１に沿って間歇的に生じる。エアー同伴によるハジキでは、膜が形成されない領域だけでなく、塗布膜３２の膜厚が部分的に薄くなることも含まれる。なお、上述のエアーの圧力ＶＰのことを、同伴エアー圧力ともいう。

本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の塗布装置および塗布方法について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。

以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

本実施例では、実施例１〜７および比較例１の塗布装置を用いて、基板に塗布液を塗布して、その塗布を評価した。
塗布装置は、バー径を直径１０ｍｍとし、幅を８００ｍｍとした。また、バー回転数を１５００回転／分（ｒｐｍ）とした。塗布は、１次側基板進入角度を５°とし、定常部の膜厚が５μｍとなるように行った。なお、１次側基板進入角度とは、基板がバーの上流側から進入する角度のことである。
基板には、幅が７００ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。
塗布液には、ポリエステル樹脂、架橋剤、および界面活性剤を水に溶解して調製したものを用いた。なお、塗布液は、組成物量を調整し、粘度が２ｍＰａ・ｓとなるようにした。塗布液の表面張力は４０ｍＮ／ｍであった。

塗布の評価については、液切れ、エアー同伴ハジキ、および泡ハジキを評価した。
液切れは、基板の走行速度を４０ｍ／分〜１００ｍ／分の間で変え、液切れの限界速度を調べた。すなわち、どの走行速度で液切れが生じるかを調べた。液切れについては、塗布後の塗布膜を１分間目視で観察し、以下に示す液切れ評価基準で評価した。
液切れ評価基準
Ａ：走行速度６０ｍ／分を超え１００ｍ／分以下
Ｂ：走行速度４０ｍ／分を超え６０ｍ／分以下
Ｃ：走行速度４０ｍ／分以下

エアー同伴ハジキは、走行速度１００ｍ／分で塗布を行い、塗布後の塗布膜を１分間目視で観察し、塗布膜についてハジキの有無を調べた。１分間観察内で、ハジキがあるものを「有」とし、ハジキがないものを「無」と評価した。
泡ハジキは、走行速度１００ｍ／分で塗布を行い、塗布後の塗布膜を１分間目視で観察し、塗布膜についてハジキの有無を調べた。１分間観察内で、ハジキがあるものを「有」とし、ハジキがないものを「無」と評価した。

実施例１の塗布装置は図７に示す構成とし、実施例２〜７の塗布装置は図１に示す構成とした。比較例１の塗布装置は図９に示す構成とした。
以下、実施例１〜７および比較例１について説明する。

（実施例１）
実施例１は、第１の堰板１６と基板３０との距離Ａを０．５ｍｍとし、走行方向Ｄ１の上流側の端面１２ａと第１の堰板１６との最短距離である距離Ｂを０．２ｍｍとし、第２の堰板１８と基板３０との距離Ｃを０．５ｍｍとした。
第１のビード断面積Ｓ１を１３ｍｍ^２とし、第２のビード断面積Ｓ２を１０ｍｍ^２とし、第１のビード断面積Ｓ１と第２のビード断面積Ｓ２の合計のビード総断面積を２３ｍｍ^２とした。また、塗布可能な最低の送液量を調べたところ、５００ｍｌ／分であった。
塗布可能な最低の送液量（以下、塗布可能最低送液量という）とは、走行速度１００ｍ／分下で塗布装置幅の端部を塗布できる最低の送液量を示す。

（実施例２）
実施例２は、送液貯留部を有する構成である点以外は、実施例１と同じとした。
（実施例３）
実施例３は、距離Ａが２．５ｍｍであり、第１のビード断面積Ｓ１が２４ｍｍ^２であり、ビード総断面積が３４ｍｍ^２である点以外は、実施例２と同じとした。
（実施例４）
実施例４は、距離Ｂが２．５ｍｍであり、第１のビード断面積Ｓ１が２３ｍｍ^２であり、ビード総断面積が３３ｍｍ^２である点以外は、実施例２と同じとした。
（実施例５）
実施例５は、第２のビード断面積Ｓ２が５ｍｍ^２であり、ビード総断面積が１８ｍｍ^２である点以外は、実施例２と同じとした。
（実施例６）
実施例６は、距離Ｃが５．５ｍｍであり、第２のビード断面積Ｓ２が１３ｍｍ^２であり、ビード総断面積が２６ｍｍ^２である点以外は、実施例２と同じとした。
（実施例７）
実施例７は、側板を有し、塗布可能最低送液量が４００ｍｌ／分である点以外は、実施例２と同じとした。

（比較例１）
比較例１は、第２の堰板１８が設けられておらず、第１のビード断面積Ｓ１を１３ｍｍ^２とした点以外は、実施例１と同じとした。なお、比較例１は、堰板が１段の構成であり、第２のビード断面積Ｓ２がない。

表１に示すように、実施例１〜７は、液切れについて良好な結果が得られた。側板を有する実施例２〜７は泡ハジキについて良好な結果が得られた。
実施例３は距離Ａが大きく、実施例４は距離Ｂが大きくエアー同伴ハジキの評価が劣った。
実施例５はビード総断面積が小さく、実施例６は距離Ｃが大きく、液切れの評価が若干劣った。
実施例７は、塗布可能最低送液量が少なくても液切れ、エアー同伴ハジキおよび泡ハジキについて良好な結果が得られた。
比較例１は、堰板が１段の構成であり、液切れの評価が劣った。また、側板がないため、泡ハジキの評価も劣った。

１０、１１、１００、１０１ 塗布装置
１２ バー
１２ａ 端面
１４ 本体ブロック
１５ スリット
１６ 第１の堰板
１６ａ、１８ａ 突出部
１６ｂ、１８ｂ 側面
１６ｃ、１８ｃ 端面
１７ 空気滞留部
１８ 第２の堰板
２０ 供給管
２２ 供給部
２４ 送液貯留部
２５ 端部
２６ 側板
３０ 基板
３０ａ 上面
３１ａ 凸部
３１ｂ 凹部
３２ 塗布膜
３３、３３ａ 領域
Ａ 距離
Ｂ 距離
Ｃ 距離
Ｄ１ 走行方向
Ｄ２ 幅方向
Ｄ３ 高さ方向
Ｄｕ 上流側
Ｇ１ 第１の部分
Ｇ２ 第２の部分
Ｍ 塗布液
Ｐ 圧力
ＰＬ 平面
ＶＰ エアーの圧力

Claims (5)

1. 特定の走行方向に連続走行する長尺な基板の上面または横面に塗布液を塗布する塗布装置であって、
   前記走行方向に連続走行する長尺な前記基板の前記上面または前記横面に前記塗布液を介して接触可能であり、かつ回転するバーと、
   前記バーに対して長尺な前記基板の前記走行方向の上流に設けられ、前記塗布液を前記バーとの間を通して、長尺な前記基板に流通させる堰板を少なくとも２段有し、
   少なくとも２段の前記堰板は前記走行方向に沿って配置されており、
   前記バーと、前記堰板のうち前記バーに最も近い堰板と、長尺な前記基板とで囲まれた第１の部分の、前記走行方向と高さ方向とで構成される平面における断面積を第１のビード断面積とし、
   前記バーに最も近い前記堰板と、前記堰板のうち前記走行方向の最上流側の堰板と、長尺な前記基板とで囲まれた第２の部分の、前記走行方向と前記高さ方向とで構成される平面における断面積を第２のビード断面積とするとき、
   前記第１のビード断面積と前記第２のビード断面積の合計が２０ｍｍ２以上であり、
   最上流側の前記堰板と、長尺な前記基板との距離が０ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
   前記高さ方向は、前記基板の前記上面または前記横面に垂直な方向であることを特徴とする塗布装置。
2. 前記バーと、前記堰板のうち前記バーに最も近い堰板と、長尺な前記基板とで囲まれた第１の部分の、前記走行方向と高さ方向とで構成される平面における断面積を第１のビード断面積とするとき、前記第１のビード断面積が２０ｍｍ２以下であり、
   前記バーの前記走行方向の上流側の端面と、前記バーに最も近い前記堰板との最短距離が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、
   前記バーに最も近い前記堰板と、長尺な前記基板との距離が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、
   前記高さ方向は、前記基板の前記上面または前記横面に垂直な方向である請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記バーを回転可能に支持する本体ブロックを有し、
   前記本体ブロックまたは前記堰板に前記塗布液を貯留する送液貯留部を有する請求項１または２に記載の塗布装置。
4. 前記バーと少なくとも２段の前記堰板の、前記走行方向と前記基板の前記上面または前記横面内で直交する幅方向の端に、側板が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置を用いて、連続走行する長尺な基板の上面または横面に塗布液を塗布することを特徴とする塗布方法。