JP2004033946A

JP2004033946A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2004033946A
Application number: JP2002195775A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Matsunaga; 松永　宜之; Satoshi Kuboyama; 久保山　聡
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】一対の上下流側ガイドローラーとその間に配設される塗布液アプリケーターで構成される塗布装置において、モーターの振動やロールのベアリングの振動等による塗布ムラを打ち消して、走行する支持体へ均一かつ平滑な塗布を安定的に行うことができる塗布装置の提供にある。
【解決手段】離間した一対の上下流側ガイドロール１１、１２の反対側でかつ該ガイドロールの間に配設されたコーターヘッド１から前記支持体２１に塗布液１０を塗布する塗布装置において、前記一対のガイドロール１１、１２に任意の周波数、任意の振幅、任意の振動方向で振動せしめる振動装置３１、３２が備えられている塗布装置である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続して走行するウエブ状の支持体上に、均一な厚さの薄膜を塗布する塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続して搬送されるウエブ状で可撓性の支持体表面に、均一な塗布膜を形成する方法は、これまでに種々検討され行われている。その各種塗布方法の中で代表的なものに、エクストルージョン型コーター方式、カーテンコーター方式、グラビアコーター方式、キスコーター方式、ワイヤーバー方式等があり、様々な分野の膜形成法として適用されている。
【０００３】
上記薄膜形成法の一つで、エクストルージョン型コーターを用いた代表的な塗布方式の一事例として、例えば図８に示すようなコーターヘッド１の上流側及び下流側に一定の間隔をおいて配置された一対の上下流側ガイドロール１１、１２に、連続して走行する支持体２１を案内して、この両ガイドロール１１、１２の間に配置したコーターヘッド１から直接支持体２１表面へ塗布液を押し出すことにより均一かつ平滑に、かつ薄く塗布する方式が知られている。この方式の場合、一対の上下流側ガイドロール１１、１２の間で連続的に走行する支持体２１に、塗布液を押し出すコーターヘッド１の先端の上下流側リップ部２、３を押し付けるように配設する事によって、コーターヘッド１のマニホールドから押し出される塗布液１０の押し出し量に対応した塗布圧力と、支持体２１がコーターヘッド１によって押し付けられ撓む事によって生じる反力とのバランスにより、コーターヘッド１の先端の上下流側リップ部２、３と支持体２１表面との間隔を変化させることにより塗布を行うことが可能となる塗布装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記塗布方式による塗布においては、乾燥炉の風やその他モーター振動、モーターのコギング現象やロールのベアリング振動、ガイドロール間の支持体に起こる特有の振動等によって、塗布される支持体に走行速度変動や振動が起こり、コーターヘッド先端の塗布部分における支持体の反発力に微少な変化が生じ、コーターヘッドの先端のリップ部分と支持体表面との間隔が変動してしまい、塗布方向に横段状の塗布ムラが発生してしまうという問題、或いはコーターヘッド自体に振動が起こり、前述の横段状の塗布ムラが発生してしまうという問題があった。
【０００５】
また、連続的に塗布している途中に、コーターヘッド先端のリップ部に、空気中や支持体上に存在した異物、或いは乾燥した塗布膜材料、或いは突発的に発生した泡沫が引っ掛かる事によって、塗布膜面上に塗布スジ不良が発生するトラブルが起こるという問題があった。その為、塗布スジが発生すると一旦装置を停止し、コーターヘッド先端のリップ部に専用の異物掻き取りフィルム等を入れ、異物を取り除いた後に再度塗布を開始する必要があるために時間的ロスも大きく、生産性に影響するものであった。
【０００６】
また、磁気テープや光学薄膜のような超精密薄膜塗布においては、コーターヘッド先端のリップ部の機械的精度が塗布膜の性能に非常に大きく影響を与える為、高度な加工精度が要求され、加工やメンテナンスにかかる高コスト化が問題となっていた。
【０００７】
上記のような問題は、上記エクストルージョン型コーターに限ったことではなく、前述の一対の上下流側カイドロールと塗布液アプリケーターで構成されるカーテンコーター方式、グラビアコーター方式、キスコーター方式、ワイヤーバー方式等の塗布方法においても同様の問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、一対の上下流側ガイドローラーとその間に配設される塗布液アプリケーターで構成される塗布装置において、モーターの振動や各ロールベアリングの振動やコーターヘッド先端のリップ部に異物等の引っ掛かりあるいはコーターヘッド先端のリップ部の機械的精度の劣化等があっても、それによる塗布ムラを打ち消して、連続的に走行する支持体へ均一かつ平滑な塗布を安定的に行うことができる塗布装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、離間した一対の上下流側ガイドロールにウエブ状の支持体を連続的に搬送し、該支持体に対し前記一対の上下流側ガイドロールの反対側でかつ該ガイドロールの間に配設された塗布液アプリケーターから前記支持体に塗布液を塗布する塗布装置において、前記一対のガイドロールに任意の周波数、任意の振幅、任意の振動方向で振動せしめる振動装置が備えられていることを特徴とする塗布装置としたものである。
【００１０】
また、請求項２の発明では、上記振動装置は、支持体に対し塗布液アプリケーターの反対側、或いは下流側ガイドロールの更に下流側、或いは上流側ガイドロールの更に上流側に設けられた、連続的に搬送される支持体の一つまたは複数の搬送速度検出手段によって測定された速度変動信号を入力として、測定された支持体の速度変動を打ち消す為の周波数、振幅、振動方向を演算して、該速度変動を打ち消す振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置としたものである。
【００１１】
また、請求項３の発明では、上記振動装置は、支持体に対し塗布液アプリケーターの反対側に設けられた、連続的に搬送される支持体の一つまたは複数の振動検出手段によって測定された振動信号を入力として、測定された支持体の振動を打ち消す為の周波数、振幅、振動方向を演算して、支持体の振動を打ち消す振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置としたものである。
【００１２】
また、請求項４の発明では、上記振動装置は、塗布液アプリケーターに設けられた、塗布液アプリケーターの振動検出手段によって測定された振動信号を入力として、測定された塗布液アプリケーターの振動と連続的に搬送される支持体の振動を同期させる為の周波数、振幅、振動方向を演算して、塗布液アプリケーターと支持体の位置変動を打ち消す振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布装置としたものである。
【００１３】
さらにまた、請求項５の発明では、上記振動装置は、塗布直後の一つまたは複数の塗布液の膜厚を検出する膜厚検出手段によって測定された膜厚変動信号を入力として、測定された塗布液の膜厚変動を無くす為の周波数、振幅、振動方向を演算して、塗布液の膜厚変動を無くすような振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は上記請求項１に係る発明の塗布装置における、エクストルージョン型コーターヘッドを用いた一実施の形態を示す側面概略図である。
【００１５】
上記図１に示すように、例えば連続的に搬送されるウエブ状の支持体２１は、支持体の厚さ、物性、塗布液の粘度、塗布膜厚等によって適切な張力を有し、原反ロール（図示せず）から繰り出され、上流側ガイドロール１１側からエクストルージョン型コーターヘッド１に進入し、下流側ガイドロール１２を経て、巻き取りロール（図示せず）によって巻き取られる。このエクストルージョン型コーターヘッド１は、支持体２１に対して上下流側ガイドロール１１、１２の反対側でかつ中間に配設され、支持体２１の厚さ、物性、張力、塗布液の粘度、塗布膜厚等によって、適切な位置に調整が可能となっている。
【００１６】
上記一対の上下流側ガイドロール１１、１２の両端軸受け部分には、これらガイドロールを任意の周波数、任意の振幅、任意の振動方向で振動させる事が可能な振動装置３１、３２が設置され、外部信号（図示せず）により制御されている。上記振動装置は、動電式振動装置でも圧電素子を使った振動装置でも良い。
【００１７】
塗布液１０は定量ポンプによりエクストルージョン型コーターヘッド１内に充填され、スリット５を通じてコーター先端の上下流側リップ部２、３の間より支持体２１上に吐出され塗布される。図１においては単層塗布用のコーターヘッドを用いたが、これに限定されるものではなく、２層以上の多層塗布用のコーターヘッドを適用しても良い。
【００１８】
また、図２の側面概略図に示すように、塗布液アプリケーターとして、インキパン４ａ内の塗布液１０をグラビアロール４で支持体２１に塗布するグラビア方式によるものでも良く、その他図示しないが、例えばキスコーター方式、ワイヤーバー方式、カーテンコーター方式等の塗布方式としてもよい。
【００１９】
また、上記請求項２に係る発明の塗布装置は、上記請求項１に係る発明の塗布装置と異なる点についてのみ説明し、同じ点については説明しないが、例えば図３の側面概略図に示すように、連続的に搬送されるウエブ状の支持体２１の３箇所の搬送速度検出手段５１、５２、５３は、支持体２１に対し塗布液アプリケーターとしてのコーターヘッド１の反対側、下流側ガイドロール１２の更に下流側、上流側ガイドロール１１の更に上流側に配設されている。しかし、これらのいずれか一箇所、或いはその組み合わせの位置に配置されてもよく、測定された支持体の搬送速度信号は信号演算制御手段４１に送られ、支持体の搬送速度変動を打ち消すための制御信号が演算され、上下流側ガイドロール１１、１２に付設されている振動装置３１、３２に送られる。ここで、支持体の搬送速度検出手段５１、５２、５３は、レーザーを用いた非接触測定法でも、ローラー等に取りつけたロータリーエンコーダー等を用いた回転数測定法でも良い。
【００２０】
また、上記請求項３に係る発明の塗布装置は、上記請求項１に係る発明の塗布装置と異なる点についてのみ説明し、同じ点については説明しないが、例えば図４の側面概略図に示すように、連続的に搬送されるウエブ状の支持体２１の３箇所の振動検出手段５４、５５、５６は、支持体に対し塗布液アプリケーターとしてのコーターヘッド１の反対側かつこのコーターヘッド１に対し上流側、直上、下流側に配設されている。しかし、これらのいずれか一箇所、或いはその組み合わせの位置に配設されていてもよく、測定された支持体の振動信号は信号演算制御手段４１に送られ、支持体の振動を打ち消すための制御信号が演算され、上下流側ガイドロール１１、１２に付設されている振動装置３１、３２に送られる。ここで、支持体の振動検出手段５４、５５、５６は、レーザーを用いた非接触測定法でも、接触式変位計を用いた方式でも良い。
【００２１】
また、上記請求項４に係る発明の塗布装置は、上記請求項１に係る発明の塗布装置と異なる点についてのみ説明し、同じ点については説明しないが、例えば図５の側面概略図に示すように、塗布液アプリケーターとしてのコーターヘッド１の振動検出手段５７は、コーターヘッド１のいずれかの位置に配置されており、測定されたコーターヘッド１の振動信号は信号演算制御手段４１に送られ、コーターヘッド１と支持体２１の位置変動を打ち消す制御信号が演算され、上下流側ガイドロール１１、１２に付設されている振動装置３１、３２に送られる。ここで、塗布液アプリケーターとしてのコーターヘッド１の振動検出手段５７は、レーザーを用いた非接触測定法でも、接触式変位計を用いた方法でも良い。
【００２２】
また、上記請求項５に係る発明の塗布装置は、上記請求項１に係る発明の塗布装置と異なる点についてのみ説明し、同じ点については説明しないが、例えば図６の側面概略図に示すように、塗布直後の塗布液の膜厚を検出する塗布膜厚検出手段５８は、塗布液アプリケーターとしてのコーターヘッド１の直後の位置に配設されており、測定された塗布液の膜厚変動信号は信号演算制御手段４１に送られ、塗布液の膜厚変動を無くす為の制御信号が演算され、上下流側ガイドロール１１、１２に付設されている振動装置３１、３２に送られる。ここで、塗布液の塗布膜厚検出手段５８は、レーザーを用いた非接触測定法でも、超音波を使った非接触測定法でも、赤外線を使った非接触測定法でも、Ｘ線を使った非接触測定法でも良い。
【００２３】
また、本発明では、上記請求項２〜５に係る発明のそれぞれの信号検出手段の組み合わせでも良く、この場合の信号演算制御手段４１は共通でも構わない。さらに図７は、上記請求項２〜５に係る発明の概略説明図を示したもので、計測信号を元にした制御信号による振動以外にも、信号演算制御手段には任意に振動を与えられる機能を備えてもよい。
【００２４】
【実施例】
次に実施例により、本発明を具体的に説明する。
〈実施例１〉
図８に示すように、上記請求項２〜５に係る発明の、信号検出手段を組み合わせた入力信号による信号演算制御手段を備える塗布装置を用いて塗布を行った。塗布液アプリケーターにはエクストルージョン型のコーターヘッド１を用い、振動装置３１、３２には動電式振動装置を用いた。支持体の搬送速度検出手段５２にはレーザートップラー方式の非接触速度計を用い、支持体２１に対しコーターヘッド１の反対側の１箇所に設置した。また支持体の振動検出手段５４、５６にはレーザートップラー方式の非接触速度計を用い、支持体２１に対しコーターヘッド１の反対側で、かつこのコーターヘッド１に対し上流側、下流側に各１箇所ずつ配設した。塗布液アプリケーターの振動検出手段５７には圧電型三軸加速度ピックアップを用い、コーターヘッド１の側面１箇所に設置した。塗布膜厚検出手段５８にはレーザー方式の変位計を用い、コーターヘッド１の直後の位置１箇所に設置した。さらにまた、信号演算制御手段４１には、ＦＦＴ解析装置及びパーソナルコンピュータ、アンプよりなる装置を用い振動装置３１、３２の制御を行った。
【００２５】
ウエブ状の支持体２１には厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、塗布液としては下記組成のものを用い、塗布速度を５０ｍ／ｍｉｎとし塗布厚さが１０〜１５μｍ（ｗｅｔ）となるように塗布を行った。
〔塗布液の組成〕
メチルエチルケトン；５０重量部
エポキシ系樹脂；５０重量部
粘度；２００ｍＰａ・ｓ
【００２６】
上記条件で連続塗布を行ったところ、横段状の塗布ムラの発生もなく、均一塗布に成功した。また、突発的な異物による塗布スジが発生したが、３軸方向に３０Ｈｚ、振幅５０μｍの振動を与えたところ、塗布スジが解消し均一塗布に成功した。
【００２７】
〈比較例１〉
図９に示すように、一対の上下流側ガイドロール１１、１２に支持された、従来型のエクストルージョン型コーターヘッド１を用いて、上記実施例１とほぼ同条件で塗布を行ったところ、モーターのコギングやローラーのベアリング等の振動による支持体の搬送速度変動や、コーターヘッド１の振動が原因と考えられる横段状の塗布ムラを解消する事は出来なかった。また、連続塗布中にコーターヘッド１の上下流側リップ部２、３に異物が侵入する事による塗布スジが発生し、装置停止、異物掻き取り作業等により、材料、時間のロスとなった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、上記本発明によれば、ガイドロールを任意の周波数、任意の振幅、任意の振動方向で振動させる振動装置を備えた塗布装置とすることによって、従来の振動装置を備えない方法に比べ、モーターのコギング現象やローラーのベアリング等の振動による支持体の搬送速度変動や、支持体の振動、コーターヘッドの振動が原因と考えられる横段状の塗布ムラを解消すると共に、突発的に発生した異物によるスジ不良を、装置を停止することなく迅速に解消する塗布装置とする効果がある。
【００２９】
従って本発明は、連続して走行するウエブ状の支持体上に、均一な厚さの薄膜を塗布する塗布装置として、優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の一実施の形態を側面で表した概略図である。
【図２】本発明の塗布装置の他の一実施の形態を側面で表した概略図である。
【図３】上記請求項２に係る発明の塗布装置の一事例を側面で表した概略図である。
【図４】上記請求項３に係る発明の塗布装置の一事例を側面で表した概略図である。
【図５】上記請求項４に係る発明の塗布装置の一事例を側面で表した概略図である。
【図６】上記請求項５に係る発明の塗布装置の一事例を側面で表した概略図である。
【図７】上記請求項２〜５に係る発明の塗布装置の一実施の形態を説明する概略図である。
【図８】上記請求項２〜５に係る発明の塗布装置の一実施例を側面で表した概略図である。
【図９】従来の塗布装置の一事例を側面で表した概略図である。
【符号の説明】
１‥‥コーターヘッド
２‥‥上流側リップ部
３‥‥下流側リップ部
４‥‥グラビアロール
４ａ‥‥インキパン
５‥‥スリット
１０‥‥塗布液
１１‥‥上流側ガイドロール
１２‥‥下流側ガイドロール
２１‥‥支持体
３１、３２‥‥振動装置
４１‥‥信号演算制御手段
５１、５２、５３‥‥支持体の搬送速度検出手段
５４、５５、５６‥‥支持体の振動検出手段
５７‥‥塗布液アプリケーターの振動検出手段
５８‥‥膜厚検出手段

Claims

離間した一対の上下流側ガイドロールにウエブ状の支持体を連続的に搬送し、該支持体に対し前記一対の上下流側ガイドロールの反対側でかつ該ガイドロールの間に配設された塗布液アプリケーターから前記支持体に塗布液を塗布する塗布装置において、前記一対のガイドロールに任意の周波数、任意の振幅、任意の振動方向で振動せしめる振動装置が備えられていることを特徴とする塗布装置。
上記振動装置は、支持体に対し塗布液アプリケーターの反対側、或いは下流側ガイドロールの更に下流側、或いは上流側ガイドロールの更に上流側に設けられた、連続的に搬送される支持体の一つまたは複数の搬送速度検出手段によって測定された速度変動信号を入力として、測定された支持体の速度変動を打ち消す為の周波数、振幅、振動方向を演算して、該速度変動を打ち消す振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
上記振動装置は、支持体に対し塗布液アプリケーターの反対側に設けられた、連続的に搬送される支持体の一つまたは複数の振動検出手段によって測定された振動信号を入力として、測定された支持体の振動を打ち消す為の周波数、振幅、振動方向を演算して、支持体の振動を打ち消す振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
上記振動装置は、塗布液アプリケーターに設けられた、塗布液アプリケーターの振動検出手段によって測定された振動信号を入力として、測定された塗布液アプリケーターの振動と連続的に搬送される支持体の振動を同期させる為の周波数、振幅、振動方向を演算して、塗布液アプリケーターと支持体の位置変動を打ち消す振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗布装置。
上記振動装置は、塗布直後の一つまたは複数の塗布液の膜厚を検出する膜厚検出手段によって測定された膜厚変動信号を入力として、測定された塗布液の膜厚変動を無くす為の周波数、振幅、振動方向を演算して、塗布液の膜厚変動を無くすような振動を与えるように制御する、信号演算制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗布装置。