JP2007147298A - 塗膜厚測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液溜め中に塗料を収容し、該塗料中にローラ表面の一部を浸漬した塗布ローラ４を用いて搬送中の基材の表面に塗料を塗布する方式において、表面に溝が形成されている塗布ローラ４上の塗料膜厚を判定することが難しいという問題点に対し、溝を形成した塗布ローラ上の塗料膜厚を測定して塗布厚みを制御する塗膜厚測定装置を提供することを課題とする。
【解決手段】測定ヘッドと光位置検出用センサとを、ブレードと基材との間のブレード近傍に配置し、かつ、塗布ローラの表面に形成された溝と平行に配置することで、解決することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液溜め中に塗料を収容し、該塗料中にローラ表面の一部を浸漬した塗布ローラを用いて搬送中の基材の表面に塗料を塗布し、塗布ローラ上の塗料膜厚を判定し、基材上に塗布される塗料膜厚を制御する装置に関するものである。

従来、基材上に塗布される塗料膜厚を制御する装置としては、レーザー変位計，超音波方式等により塗料膜厚を判定する方法が数多く提案されている。このうちレーザー変位計は、物質の性質によらず基準面から測定対象物品までの距離を常に正確に測定できるという特徴を有するものである。特許文献１にはレーザー変位計を用いる方法が提案されている。装塗膜の測定方法を、塗装前の状態において基準面から被塗装体までの距離をレーザー変位計により測定する被塗装体表面位置測定段階と、塗装後の状態において他の基準面からと塗装面までの距離をレーザー変位計により測定する塗装面位置測定段階と、前記被塗装体表面位置測定段階と前記塗装面位置測定段階により測定された距離との差に基づき塗膜厚さを算出する方法が提案されている。

また、特許文献２に記載の発明は、板材に塗料を転写するローラ上の塗料の膜厚を塗膜表面に作用する反射型の光学式距離計を用いて測定するものであって、当該測定部を板材に転写する前後に配し、この前後で測定した膜厚の差と板材に塗料を転写するローラの周速および板材の速度から未乾燥状態の塗料の膜厚を算出する方法が提案されている。

更に、特許文献３に記載の発明には、表面に溝が形成されている塗布ローラ上の塗料膜厚を検出器で測定することで塗膜厚を測定する方法が提案されている。
特開２０００−２０５８３０号公報 特開平２−１１６７０５号公報 特開昭６１−２１８９０７号公報

しかしながら、従来例の特許文献１に記載のレーザー測定方法では、平滑なローラ上を走行する支持体の表面に塗布された塗布物の塗膜厚を測定するものであって、塗布ローラ上の膜厚を測定していないため、支持体上の塗料厚みは支持体のバラツキが大きくなり、形状によっては測定できないという問題があった。また、特許文献２に記載のレーザー測定方法では、塗布ローラ上の塗膜を直接測定しているが、平滑なローラ上を走行する支持体の表面に塗布された塗布物の塗膜厚を測定するものであって、溝形状を有するローラ上の測定については言及していない。更に、特許文献３に記載の発明では、表面に溝が形成されている塗布ローラ上の塗料膜厚を検出器で測定することで塗膜厚を測定するとあるが、レーザー変位計を用いた場合には溝の被測定物に照射したレーザー光線の表面からの反射光が溝に衝突し測定が不可能であるという問題を有することになる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、溝を形成した塗布ローラ上の塗料膜厚を測定して塗布厚みを制御する塗膜厚測定装置を提供することを目的としている。

本願の第１の発明は、基材を搬送する複数のローラと、表面に溝が形成され、かつ、前記基材の表面に塗料を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラを包囲し、かつ、前記塗布ローラに塗料を供給する液溜と、前記塗布ローラの塗料付着後のローラ位置と搬送中の基材に塗布する前のローラ位置の間に配置され、かつ、前塗布ローラに付着した塗料を掻き取るブレードと、前記塗布ローラの表面に付着した塗料の厚みを測定するレーザー反射式の測定ヘッドと光位置検出用センサで構成される塗膜測定装置であって、前記測定ヘッドと前記光位置検出用センサは、前記ブレードと前記基材との間の前記ブレード近傍に配置され、前記塗布ローラの表面に形成された溝と平行に配置されたことを特徴とする。

このような装置により、被測定物に照射したレーザー光線の表面からの反射されたレーザー光が溝に衝突することなく光位置検出用センサで受光し塗布ローラ上の塗料膜厚を測定することができる。

本願の第２の発明は、基材に塗布する前と基材に塗布した後の塗布ローラに付着した塗料の厚みと、前記塗布ローラ回転位置及び回転速度と前記基材の搬送速度から、未乾燥状態の塗料の基材上の膜厚を演算する演算機と、前記演算機から算出された数値を基にブレードの位置，角度及び押し圧を設定できるフィードバック制御機構を有することを特徴とする。

このような装置により、最適なブレードの位置、角度、押し圧を設定できるフィードバック制御機構により塗工膜厚を制御することができる。

以上のように、本発明の塗膜厚測定装置によれば、測前記測定ヘッドと光位置検出用センサを、ブレードと基材との間のブレード近傍に配置し、かつ、塗布ローラの表面に形成された溝と平行に配置したことで、塗布ローラ上の塗料膜厚を測定することができ、塗布ローラ回転速度と基材の搬送速度から、表面が粗く直接の測定が不可能である基材においても未乾燥状態の基材上の塗料膜厚を演算する演算機により、インラインでの測定が可能となる。また、演算機から算出された数値を基に最適なブレードの位置、角度、押し圧を設定できるフィードバック制御機構により塗工膜厚の制御を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態１において用いた塗膜厚測定装置を示す。

図１において、１は連続帯状の基材、２，３は連続帯状の基材１を巻付け誘導するためのバックアップローラ、５は塗料を収容している液溜め、４は表面に溝が形成され、回転することで液溜め５から塗料を供給されて基材１に塗料を塗布する塗布ローラ、６は塗布ローラ４に付着した塗料を一定量に掻き取るブレード、７，８は、測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラの溝に平行に配置するように設置角度を構成され、測定ヘッド８ａと光位置検出用センサ８ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラの溝に平行に配置するように設置角度を構成されているレーザー変位計、９は塗布ローラ４の回転位置及び回転速度とを測定する測定器、１０は基材の搬送速度を測定する測定器、膜厚測定器７，８から得られた塗布ローラ４上の塗料膜厚と測定器９から得られた塗布ローラ４の回転速度と１０から得られた基材の搬送速度から、演算機１１は基材上の塗料膜厚を算出し、フィードバック制御機構１２はその算出された基材上の塗料膜厚を基にブレード６の位置，角度，押し圧を設定する塗工装置から構成されている。

図２に示すように、回転方向に対して４５°傾いて、表面に深さ７０μｍ，幅１４０μｍ，２５０μｍ間隔で溝が形成されている塗布ローラ４が３０ｍ／ｍｉｎで回転することで液溜め５から供給され付着した塗料をブレードに掻き取られた直後の塗布ローラ４上の塗料膜厚を、サンプル周期２０μｓｅｃ、スポット径２０μｍ、分解能０．１μｍのレーザー変位計７の測定ヘッド７ｂと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラ４の溝に平行に配置するように設置角度を構成して塗布ローラ４上の塗料膜厚を計測した。
（比較例１）
設置角度を変えた以外は実施例１と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。

図３は、実施例１と比較例１の結果を示す。

実施例１では、測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラ４の溝に平行に配置することで塗布ローラ４上の塗料膜厚を測定することができるという結果が得られ、比較例１と比べて飛躍的な改善がみられた。

このように従来例に比べて塗料の膜厚の測定が可能になったのは、測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラ４の溝に平行に配置するようにしたためと考えられる。

以下、これについて詳しく説明する。

比較例の測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラ４の溝に平行に配置せずに設置角度を構成した場合、測定ヘッド７ａから溝の被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突し測定不可能になる、測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラ４の溝に平行に配置するように設置角度を構成した場合、測定ヘッド７ａから溝の被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突せず、光位置検出用センサ７ｂ，８ｂで受光することが可能になる。
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２に用いた測定ヘッドの設置角度の構成を示す概略図である。同図に示すように、回転方向に対して４５°傾けて、表面に深さ７０μｍ、幅１４０μｍ、２５０μｍ間隔でそれぞれ直行している溝が形成されている塗布ローラ４が、３０ｍ／ｍｉｎで回転することで液溜め５から塗料を供給された。

更に、塗布ローラ４が回転することで一定量ブレードに掻き取られた直後の塗布ローラ４上の塗料膜厚をサンプル周期２０μｓｅｃ、スポット径２０μｍ、分解能０．１μｍのレーザー変位計７の測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラ４の一方の溝に平行に配置するように設置角度を構成して塗布ローラ４上の塗料膜厚を計測した。

更に、測定ヘッド７ｃと光位置検出用センサ７ｄを塗布ローラ４のもう一方の溝に平行に配置して塗布ローラ４上の塗料膜厚を計測した。

更に、測定ヘッド７ａからのレーザー光線が溝に衝突していないが、測定ヘッド７ｃからのレーザー光が溝に衝突している塗布ローラ回転位置をローラ回転位置測定器９で正確に検出した。その所定の塗布ローラ４回転位置時には、測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂが測定した塗布ローラ回転４上の塗布膜厚を演算機が塗布ローラ上の塗布膜厚保とした。

また、測定ヘッド７ｃからのレーザー光が溝に衝突していないが、測定ヘッド７ａからのレーザー光が溝に衝突している塗布ローラ回転位置をローラ回転位置測定器９で正確に検出した。その所定の塗布ローラ４回転位置時には、測定ヘッド７ｃと光位置検出用センサ７ｄが測定した塗布ローラ４回転上の塗布膜厚を演算機が塗布ローラ上の塗布膜厚保とした。
（比較例２）
図５では、測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラの一方の溝に平行に配置するように設置角度を構成してセンサを一方の溝に設置した以外は実施例２と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。
（比較例３）
測定ヘッド７ａと光位置検出用センサ７ｂを一直線に結んだ線が塗布ローラのもう一方の直行する溝に平行に配置するように設置角度を構成してセンサを一方の溝に設置した以外は比較例２と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。図６では、実施例２と比較例２，３の結果を示した。実施例２では、塗布ローラ回転位置を検出し、測定ヘッド７ａ，７ｃがそれぞれ被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突せず、光位置検出用センサに受光できる場合に計測した結果を補完することで塗布ローラ４上の塗料膜厚を測定することができるという結果が得られ、比較例２，３と比べて飛躍的な改善がみられた。

このように比較例２，３に比べて塗料の膜厚の測定が可能になったのは、測定ヘッド７ａ，７ｃそれぞれ被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突せずに、光位置検出用センサに受光できる場合に計測した結果のみを演算機が塗布ローラ上の塗料膜厚としたためと考えられる。

以下、これについて詳しく説明する。

測定ヘッド７ａから被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突せず、光位置検出用センサ７ｂに受光できる所定の塗布ローラ回転位置範囲と、測定ヘッド７ｃから被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突せず、光位置検出用センサ７ｄに受光できる所定の塗布ローラ回転位置範囲を決定することで、塗布ローラ回転位置を検出した時に、演算機が前記測定ヘッドから被測定物に照射したレーザー光線の反射光が溝に衝突せず、光位置検出用センサ７に受光できた塗料膜厚を塗布ローラ４上の塗料膜厚としたためである。

（比較例４）
サンプリング周期を１００μｓｅｃに変えた以外は実施例１と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。

（比較例５）
サンプリング周期を５１２μｓｅｃに変えた以外は実施例１と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。

図７では、実施例１と比較例４，５の結果を示した。実施例１では、溝の形状が精度良く測定できるという結果が得られ、比較例２，３と比べて飛躍的な改善がみられた。

このように比較例４，５に比べて塗料の膜厚の測定が可能になったのは、塗工ローラ４の塗工速度と溝の形状にたいしてサンプリング周期が大きかったためと考えられる。

以下、これについて詳しく説明する。

溝の幅をＷ、塗工ローラ４の塗工速度をＶ、サンプリング周期をｔとしたときに、測定点数ｎは、ｎ＝Ｗ／（Ｖ×ｔ）が成り立つ。今回、溝の幅Ｗが幅１４０μｍ、塗工速度がＶ＝３０ｍ／ｍｉｎであることから、サンプリング周期が２０μｓｅｃのとき幅を測定する点数は１４点で精度良く測定が出来るが、サンプリング周期が１００μｓｅｃのとき幅を測定する点数は２．８点になりサンプリング周期が５１２μｓｅｃのとき幅を測定する点数は０．５５点になり測定精度に問題が生じたためである。

（比較例６）
スポット径を３０μｍに変えた以外は実施例１と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。

（比較例７）
スポット径を５０μｍに変えた以外は実施例１と同様の条件で比較例１の塗料膜厚を計測した。

図８では、実施例１と比較例６，７の結果を示した。実施例１では、溝の形状が精度良く測定できるという結果が得られ、比較例２，３と比べて飛躍的な改善がみられた。

このように比較例４，５に比べて塗料の膜厚の測定が可能になったのは、塗工ローラ４の塗工速度と溝の形状に対して、スポット径が小さかったためと考えられる。これは、スポット径が２０μｍより大きいと、２０μｍの前後の膜厚も測定するために２０μｍに比べて浅く広く測定されてしまうためであると考えられる。

本発明は、溜め中に塗料を収容し、該塗料中にローラ表面の一部を浸漬した塗布ローラ４を用いて搬送中の基材の表面に塗料を塗布する方式において、表面の一方向に溝が形成されている塗布ローラ４上の塗料膜厚を判定し、基材上に塗布される塗料膜厚を常に目標とする基材上の塗料膜厚を得ることができ、製造工程に塗工を含む電池、ＰＤＰ、セラミックコンデンサーの製造工程の用途にも適用できる。

本発明の第１の実施形態で用いた塗膜厚測定装置の構成を示す概略図 本発明の実施例１に用いた測定ヘッドの設置角度の構成を示す概略図 本発明の測定ヘッドの設置角度の違いによる塗布ローラ上塗料厚みの変化を示す図 本発明の実施例２に用いた測定ヘッドの設置角度の構成を示す概略図 本発明の比較例２に用いた測定ヘッドの設置角度の構成を示す概略図 本発明の塗布ローラ回転角度位置検出による塗布ローラ上塗料厚みの変化を示す図 本発明のレーザー変位計のサンプリング周波数による塗布ローラ上塗料厚みの変化を示す図 本発明のレーザー変位計のスポット径による塗布ローラ上塗料厚みの変化を示す図

符号の説明

１ 連続帯状の基材
２ ガイドローラ
３ ガイドローラ
４ 塗布ローラ
５ 液溜め
６ ブレード
７ａ レーザー反射式の膜厚測定器測定ヘッド
７ｂ 光位置検出用センサ
７ｃ レーザー反射式の膜厚測定器測定ヘッド
７ｄ 光位置検出用センサ
８ａ レーザー反射式の膜厚測定器測定ヘッド
８ｂ 光位置検出用センサ
９ 塗布ローラ回転位置及び回転速度測定器
１０ 基材搬送速度測定器
１１ 演算機
１２ フィードバック制御機構

Claims (2)

1. 基材を搬送する複数のローラと、表面に溝が形成され、かつ、前記基材の表面に塗料を塗布する塗布ローラと、前記塗布ローラを包囲し、かつ、前記塗布ローラに塗料を供給する液溜と、前記塗布ローラの塗料付着後のローラ位置と搬送中の基材に塗布する前のローラ位置の間に配置され、かつ、前塗布ローラに付着した塗料を掻き取るブレードと、前記塗布ローラの表面に付着した塗料の厚みを測定するレーザー反射式の測定ヘッドと光位置検出用センサで構成される塗膜測定装置であって、
   前記測定ヘッドと前記光位置検出用センサは、前記ブレードと前記基材との間の前記ブレード近傍に配置され、前記塗布ローラの表面に形成された溝と平行に配置されたこと
   を特徴とする塗膜厚測定装置。
2. 基材に塗布する前と基材に塗布した後の塗布ローラに付着した塗料の厚みと、前記塗布ローラ回転位置及び回転速度と前記基材の搬送速度から、未乾燥状態の塗料の基材上の膜厚を演算する演算機と、前記演算機から算出された数値を基にブレードの位置，角度及び押し圧を設定できるフィードバック制御機構を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の塗膜厚測定装置。

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