JP7289504B2 - フィルムアプリケータ - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３１年 コンバーティングテクノロジー総合展２０１９ 展示日：平成３１年１月３０日～２月１日

本発明は、フィルムアプリケータに関し、特に、塗料などの液体を所定の厚さにコーティングするためのフィルムアプリケータに関する。

近年、ガラス板等の平板や紙等のシート状部材の上に、塗料等の塗布液を均一に塗布することが行われている。

塗布液を塗布するには、図１に示すような、移動台１を備えたフィルムアプリケータが使用される。フィルムアプリケータは、移動台１に着脱自在のブレード４を備え、該ブレード４は、移動台１に設けられたギャップ調整用マイクロメータ３の先端（不図示)に磁石等で接続されている。マイクロメータ３を操作することで、ブレード４の先端が上下し、塗布層の厚みを調整することが可能となる。

塗布する際には、ガラス板等の平板の上や、平板上に載置されたシート状部材の上に、フィルムアプリケータを載置し、移動台１と平板等とを相対的に移動させる。この移動の際に、図２に示すように、平板等の上に配置された塗布液５をブレード４の移動（白抜き矢印の方向への移動）によって、塗布液が平板等の上に均一に伸ばされ、所定の厚みの塗布層（フィルム等）が形成される。なお、移動台１の移動方法の一つとして、移動台１に設けられた開口部２に両手の指を差し込み、移動台を操作者側に引き寄せる方法がある。

従来のブレードの先端形状は、図２に示すような直線状の傾斜面４０を備えたものが多く利用されている。しかしながら、このようなブレードの形状では、塗布液５が傾斜面４０に当たり、急速に方向を変えながらブレードの先端に向かって進むため、塗布液５の流れが乱れ易く、塗布層の厚みが均一になり難いことが分かった。

特許文献１には、ブレードの先端の断面形状として、図３に示すような円形のものや、図４に示すような牛鼻形（中心Ｏ。中心角２７０度の扇形）のものが提案されている。図３の円形の場合には、ブレード４の進行方向側の円弧４１では、滑らかに塗布液がブレード先端に向けて取り込まれるため、図２のものと比較して、塗布液の流れが乱れることが抑制される。しかしながら、塗布液はブレードの最下点（先端）を通過すると、円弧４２に付着した状態で移動し易くなり、円弧４２から塗布液が離れる位置にムラが発生し、結果として、塗布層の厚みが均一にならないことが分かった。

さらに、図４のように、扇形のブレードを用いた場合には、ブレード４の進行方向側の円弧４１では、図３と同様に塗布液の流れを滑らかにすることが可能である。しかしながら、ブレードの最下点（先端）を通過した後は、扇形の直線部分４３がほぼ垂直に立ち上がっており、塗布液に対してブレードの押圧力が一挙に開放されるため、塗布液が波立ち易くなり、結果として塗布層の厚みが均一にならないことが分かった。

特開平２－９０９６９号公報

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、塗布層の厚みを均一に形成することが可能なフィルムアプリケータを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明のフィルムアプリケータは、以下の技術的特徴を有する。
（１） 平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台を有し、該移動台に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレードを備え、塗布液を所定の厚さにコーティングするためのフィルムアプリケータにおいて、該ブレードの該平面台側の端部の断面形状が、前方円弧部分と該前方円弧部分の一端に接続する中央直線部分及び該中央直線部分に接続する後方直線部分とを備えると共に、該前方円弧部分が該移動台の進行方向側に配置され、該中央直線部分が該平面台の表面に対して平行であり、該中央直線部分の長さが０．５ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲に設定され、該後方直線部分と該平面台の表面とがなす角は、３０度以上９０度未満で、該塗布液が該後方直線部分で該ブレードの押圧力から徐々に解放されるように設定されていることを特徴とする。

（２） 上記（１）に記載のフィルムアプリケータにおいて、該ブレードの少なくとも該前方円弧部分の表面には、該前方円弧部分に沿った溝が一定間隔で形成されていることを特徴とする。

（３） 平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台を有し、該移動台に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレードを備え、塗布液を所定の厚さにコーティングするためのフィルムアプリケータにおいて、該ブレードの該平面台側の端部の断面形状が、前方円弧部分と該前方円弧部分の一端に接続する後方直線部分とを備えると共に、該前方円弧部分が該移動台の進行方向側に配置され、該前方円弧部分の表面には、該前方円弧部分に沿った溝が一定間隔で形成されており、さらに、該後方直線部分と該平面台の表面とがなす角は、３０度以上９０度未満で、該塗布液が該後方直線部分（ＢＬ）で該ブレードの押圧力から徐々に解放されるように設定されることを特徴とする。

（４） 上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のフィルムアプリケータにおいて、該ブレードと該平面台との間隔を調整する、調整手段が該移動台に設けられていることを特徴とする。

本発明は、平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台を有し、該移動台に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレードを備えたフィルムアプリケータにおいて、該ブレードの該平面台側の端部の断面形状が、前方円弧部分と該前方円弧部分の一端に接続する中央直線部分とを備えると共に、該前方円弧部分が該移動台の進行方向側に配置され、さらに、該中央直線部分が該平面台の表面に対して平行であり、該中央直線部分の長さが０．５ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲に設定されているため、ブレードの進行方向側では前方円弧部分により、塗布液の流れが滑らかになると共に、ブレードの最下点（先端）に達した塗布液は、中央直線部分で、塗布液の波立ちが抑制されるため、塗布層の厚みを均一化することが可能となる。特に、比較的粘性の高い（例えば、１０００ｍＰａ・ｓより大きい粘度）塗布液に対しては、効果が高い。

また、本発明は、平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台を有し、該移動台に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレードを備えたフィルムアプリケータにおいて、該ブレードの該平面台側の端部の断面形状が、前方円弧部分と該前方円弧部分の一端に接続する後方直線部分とを備えると共に、該前方円弧部分が該移動台の進行方向側に配置され、該前方円弧部分の表面には、該前方円弧部分に沿った溝が一定間隔で形成されており、さらに、該後方直線部分と該平面台の表面とがなす角が、３０度以上９０度未満であるため、ブレードの進行方向側では前方円弧部分により、塗布液の流れが滑らかになると共に、前方円弧部分の表面に形成された溝により、進行方向に対する左右方向（進行方向に対して垂直かつ平面台の表面に平行な方向）への塗布液の移動を抑制でき、ブレードの最下点（先端）を通過した塗布液は、該溝で形成された塗布液表面の凹凸の溝が表面張力で崩れて平らになる作用により、進行方向に沿った塗布液の波立ちが抑制されるため、塗布層の厚みを均一化することが可能となる。特に、比較的粘性の低い（例えば、１０００ｍＰａ・ｓより小さい粘度）塗布液に対しては、効果が高い。

フィルムアプリケータの一例を示す斜視図である。 従来のブレードの形状を示す断面図（その１）である。 従来のブレードの形状を示す断面図（その２）である。 従来のブレードの形状を示す断面図（その３）である。 本発明のフィルムアプリケータに使用されるブレードの第１の実施例を示す断面図である。 図５のブレードの応用例を示す断面図である。 本発明のフィルムアプリケータに使用されるブレードの第２の実施例を示す断面図である。 図７のブレードの応用例を示す断面図である。 本発明のフィルムアプリケータに使用されるブレードに溝を形成した例を示す斜視図である。 図９の点線Ｂ領域部分の拡大断面図である。 図１０の溝の応用例を示す図である。

以下、本発明のフィルムアプリケータについて、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明のフィルムアプリケータは、図１に示すように、平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台１を有し、該移動台１に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレード４を備えたフィルムアプリケータにおいて、図５及び６に示すように、該ブレード４の該平面台（６）側の端部の断面形状が、前方円弧部分（ＦＲ）と該前方円弧部分の一端に接続する中央直線部分（ＣＬ）とを備えると共に、該前方円弧部分（ＦＲ）が該移動台の進行方向側に配置され、さらに、該中央直線部分（ＣＬ）が該平面台の表面に対して平行であり、該中央直線部分の長さ（Ｌ）が０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする。

また、本発明の他のフィルムアプリケータは、図７及び８に示すように、ブレード４の平面台（６）側の端部の断面形状が、前方円弧部分（ＦＲ）と該前方円弧部分の一端に接続する後方直線部分（ＢＬ）とを備えると共に、該前方円弧部分（ＦＲ）が該移動台の進行方向側に配置され、該前方円弧部分の表面には、該前方円弧部分に沿った溝（図９参照。符号ｍ）が一定間隔で形成されており、さらに、該後方直線部分（ＢＬ）と該平面台の表面とがなす角（θ）が、３０度以上９０度以下であることを特徴とする。

図１のフィルムアプリケータは、移動台１がコ字状のフレーム内にブレード４を配置する形状のものを示しているが、本発明のフィルムアプリケータは、単にブレード４の両端に移動台となる板状体を個別に配置させるものであっても良い。また、板状体の形状も、ブレード４の長手方向から見た形状が、四角形等の多角形の形状や、直線部分と円弧状部分を組み合わせた形状であっても良い。板状体における多角形等の複数の直線部分に合わせて、複数種類のブレードを放射状に一体的に構成し、平面台側に配置されるブレード４の種類を変えることで、ブレードと平面台との間隔や、ブレードの断面形状等を変化させることも可能である。

図５に示すように、本発明のフィルムアプリケータに使用されるブレードには、ブレード４の平面台（６）側の端部の断面形状が、前方円弧部分（ＦＲ。点ａから点ｂまでの区間）と該前方円弧部分の一端に接続する中央直線部分（ＣＬ。点ｂから点ｃまでの区間）から構成され、該中央直線部分（ＣＬ）がブレードの最下点（先端）となる。中央直線部分（ＣＬ）は、平面台（６）の表面と平行になるよう設定されている。
また、前方円弧部分（ＦＲ）と中央直線部分（ＣＬ）との接続は、滑らかに行うことが好ましく、例えば、両者の接続部分における前方円弧部分の接線が中央直線部分と重なるよう設定することが好ましい。

ブレードの進行方向側では前方円弧部分（ＦＲ）により、塗布液の流れが滑らかになると共に、ブレードの最下点（先端）に達した塗布液は、中央直線部分（ＣＬ）で、塗布液の波立ちが抑制される。特に、中央直線部分の長さＬは、短過ぎると塗布液の波立ちを十分に抑制することができない。また、長さＬが長すぎると、塗布液に加わる圧力にムラが生じ、進行方向に対する左右方向（図５の図面に垂直な方向）に移動する成分が発生する。しかも、長さＬが長くなるに従い、塗布液が、中央直線部分のブレード表面に付着し易くなり、塗布層の厚みを均一化することが困難となる。このため、中央直線部分の長さＬは、０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下、より好ましくは、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましい。

図５及び図６のような中央直線部分（ＣＬ）を設けたブレードは、粘度が比較的高い（例えば、１０００ｍＰａ・ｓより大きい粘度）塗布液を塗布する際に用いるのが好ましい。また、粘度が高いほど、前方円弧部分（ＦＲ）や中央直線部分（ＣＬ）のブレード表面は凹凸が無い滑らかな表面で構成することが好ましい。ただし、必要に応じて、後述するような表面に溝を形成する構成を採用することも可能である。

図５に示すように、中央直線部分（ＣＬ）の後方の形状については、後方直線部分（ＢＬ。点ｃから点ｄの区間）を設け、該後方直線部分（ＢＬ）の延長線Ａと平面台（６）の表面とがなす角θが９０度となっている。図５等の扇形部分の左側に描かれている直方形（４４）は、ブレードの先端部分４を支持するブレード本体である。ブレード４の先端からブレード本体４４の下端までの長さ（図５の点ｃから点ｄまでの距離）は、５ｍｍ以上確保することが好ましい。これは、ブレード本体４４の先端が塗布液に触れるのを回避するためである。なお、図７に示す他の実施例においても同様に、点ｂから点ｄまでの距離は、５ｍｍ以上であることが好ましい。

さらに、図６に示すように、後方直線部分（ＢＬ）については、後方直線部分（ＢＬ）の延長線Ａと平面台の平面６とがなす角度θを、３０度以上かつ９０度以下の範囲に設定することも可能である。この角度θは、形成される塗布膜（フィルム）の厚みが一定の場合には、塗布膜表面と後方直線部分（ＢＬ）とがなす角度とほぼ等しい。この角度θは、塗布液の粘性や表面張力、塗布液の金属表面への付着力にも依存するが、塗布液が後方直線部分（ＢＬ）でブレード４の押圧力から徐々に解放され、塗布液が波立つことを更に抑制する観点や、塗布液が後方直線部分（ＢＬ）に付着するのを防止する観点から、３０度～９０度の範囲に設定することが好ましい。

また、後方直線部分（ＢＬ）の後端ｄとブレード本体４４の先端との距離は、ブレード本体が塗布液に触れるのを防止するため、５ｍｍ以上を確保することが好ましい。なお、図８に示す他の実施例においても同様に、後方直線部分（ＢＬ）の後端ｄとブレード本体４４の先端との距離は、５ｍｍ以上が好ましい。

図７及び８は、本発明のフィルムアプリケータに使用されるブレードの第２の実施例を示す断面図である。ブレード４の平面台（６）側の端部の断面形状が、前方円弧部分（ＦＲ）と該前方円弧部分の一端に接続する後方直線部分（ＢＬ）とを備えている。後方直線部分（ＢＬ）と平面台の表面とがなす角（θ）が、図７では９０度であるが、図８のように３０度以上から９０度以下の範囲で調整することが可能である。

そして、図７及び８のブレードの特徴は、図９に示すように、前方円弧部分の表面には、該前方円弧部分に沿った溝（ｍ）が一定間隔で形成されていることである。図９の点線Ｂで示した前方円弧部分の表面の拡大断面図が図１０乃至１１に示されている。図１０に示すように、溝ｍのピッチｓは０．１～１ｍｍの範囲であり、溝の深さｈは１０～３００μｍの範囲が好適に利用される。特に、ピッチｓは０．２±０．１ｍｍ、深さｈは５０±４０μｍの範囲は適用範囲が広い。

また、溝の断面形状としては、図１０のような直線のみで形成すると、塗布液が溝内に付着しやすくなるため、図１１（ａ）のような波型や図１１（ｂ）のようななだらかな台形型が好ましい。

溝の形成方法としては、金属製の円柱状の棒に削り刃を当て、棒を回転させて円周状の溝を形成した後に、刃又は棒を棒の長手方向に移動させて、次の溝を削る作業を繰り返す方法や、棒を回転させながら連続的に削り刃を長手方向に動かし、螺旋状の溝を形成する方法がある。

図７又は図８に示すブレードの特徴として、ブレードの進行方向側の前方円弧部分（ＦＲ）により、塗布液の流れが滑らかになると共に、前方円弧部分の表面に形成された溝により、進行方向に対する左右方向（図面に垂直な方向）への塗布液の移動を抑制できる。しかも、ブレードの最下点（先端）を通過した塗布液は、該溝で形成された塗布液表面の凹凸の溝が表面張力で崩れて平らになる作用により、進行方向に沿った塗布液の波立ちが抑制されるため、塗布層の厚みを均一化することが可能となる。特に、比較的粘性の低い（例えば、１０００ｍＰａ・ｓより小さい粘度）塗布液に対しては、効果が高い。

また、塗布液への押圧力を徐々に解放する方法として、図８のように、後方直線部分の角度θを調整することも可能である。

図１で示したブレード４の代わりに、図５乃至８で示したブレードを取り付けることで、図１の移動台１のフレームに設けたギャップ調整用マイクロメータ３を用いて、ブレードと平面台との間隔を調整することが可能となる。ブレード本体４４が、マイクロメータ３の先端に取り付けられる。

図５乃至８では、ブレードの先端に、断面が円形の４分の１の扇形（中心角９０度）を有する棒状部材を用いる例を示したが、中心角１８０度の扇形の断面を有する棒状部材に置き換えることも可能である。また、図５及び図６などで溝を設けない場合は、一つの金属ブロックから、ブレード本体４４を含むブレード全体を削り出すことも可能である。

以上説明したように、本発明によれば、塗布層の厚みを均一に形成することが可能なフィルムアプリケータを提供することが可能となる。

１ 移動台（フレーム）
２ 開口部（把持部）
３ ギャップ調整手段
４ ブレード
５ 塗布液
６ 平面台（表面側平面）
ＦＲ 前方円弧部分
ＣＬ 中央直線部分
ＢＬ 後方直線部分
ｍ 溝

Claims (4)

1. 平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台（１）を有し、該移動台（１）に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレード（４）を備え、塗布液を所定の厚さにコーティングするためのフィルムアプリケータにおいて、
   該ブレード（４）の該平面台側の端部の断面形状が、前方円弧部分（ＦＲ）と該前方円弧部分（ＦＲ）の一端に接続する中央直線部分（ＣＬ）及び該中央直線部分（ＣＬ）に接続する後方直線部分（ＢＬ）とを備えると共に、
   該前方円弧部分（ＦＲ）が該移動台（１）の進行方向側に配置され、
   該中央直線部分（ＣＬ）が該平面台の表面に対して平行であり、該中央直線部分（ＣＬ）の長さが０．５ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下の範囲に設定され、
   該後方直線部分（ＢＬ）と該平面台の表面とがなす角（θ）は、３０度以上９０度未満で、該塗布液が該後方直線部分（ＢＬ）で該ブレード（４）の押圧力から徐々に解放されるように設定されていることを特徴とするフィルムアプリケータ。
2. 請求項１に記載のフィルムアプリケータにおいて、該ブレード（４）の少なくとも該前方円弧部分（ＦＲ）の表面には、該前方円弧部分（ＦＲ）に沿った溝（ｍ）が一定間隔で形成されていることを特徴とするフィルムアプリケータ。
3. 平面台の上に載置され、該平面台に対して相対的に移動可能な移動台（１）を有し、該移動台（１）に設けられ、該平面台との間に一定の隙間を形成する金属製ブレード（４）を備え、塗布液を所定の厚さにコーティングするためのフィルムアプリケータにおいて、
   該ブレード（４）の該平面台側の端部の断面形状が、前方円弧部分（ＦＲ）と該前方円弧部分（ＦＲ）の一端に接続する後方直線部分（ＢＬ）とを備えると共に、
   該前方円弧部分（ＦＲ）が該移動台（１）の進行方向側に配置され、
   該前方円弧部分（ＦＲ）の表面には、該前方円弧部分（ＦＲ）に沿った溝（ｍ）が一定間隔で形成されており、
   さらに、該後方直線部分（ＢＬ）と該平面台の表面とがなす角（θ）は、３０度以上９０度未満で、該塗布液が該後方直線部分（ＢＬ）で該ブレードの押圧力から徐々に解放されるように設定されることを特徴とするフィルムアプリケータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のフィルムアプリケータにおいて、該ブレード（４）と該平面台との間隔を調整する、調整手段（３）が該移動台（１）に設けられていることを特徴とするフィルムアプリケータ。

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