JP2015062853A - 間欠塗工装置及び間欠塗工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗工液が高粘度液体の場合でも塗工開始端の塗工膜のエッジをシャープにすること。【解決手段】 本発明は、塗工液供給源と塗工ヘッドと、両者を連結する塗工液配送流路を備え、前記塗工液配送流路は途中に開閉装置を備え、前記開閉装置に、流量調整機能を備えた分流側流路が連結され、前記塗工液供給源から必要塗工流量以上の塗工液を前記塗工液配送流路に流入させ、塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦必要量を超えた分より減少させ、塗工中は前記分流側流路に必要量を超えた分の塗工液を流すことを特徴とした間欠塗工装置である。【選択図】 図１

Description

本発明は塗工液を薄箔などに間欠塗工する装置及び塗工方法に関し、特に塗工開始端で凹みが発生することを抑制できる間欠塗工装置及び塗工方法に関する。

塗工液を薄箔へ高速に間欠塗工して所定の塗布パターンを形成する装置は、たとえば特開平１０−７６２０９号公報（特許文献１）に記載されている。図７を用いてこの液体塗布装置を説明する。

液体貯留槽１と、仕切り弁２を有し、一端が該液体貯留槽１に連結され他端が送液ポンプ４に連結された第１液用管３と、一端が送液ポンプ４に連結され他端がＴ字形管６に連結された第２送液用管５と、一端がＴ字形管６に連結され他端が供給用仕切弁８によってスリットダイ９に連結された第３送液用管７と、一端がＴ字形管６に連結され他端が戻り用仕切弁１０に連結された第１戻り用管１１と、圧力調節弁１３を有し、一端が戻り用仕切弁１０に連結され他端が貯槽１に連結された第２戻り用管１２とにより構成されている。

スリットダイ９の吐出口をドラム２３によって搬送される塗布対象物であるシート状物５０位置に対向させる。

この液体塗布装置の動作を説明する。制御装置２２を始動させると、該制御装置２２からの信号に基づいて電磁弁１７が作動して戻り用仕切弁１０が閉の状態になると同時に電磁弁１５が作動して供給用仕切弁８が開の状態になり、スリットダイ９から液体が吐出されてシート状物５０上に塗布される。

そして、液体がシート状物５０上に予め設定された長さ塗布されると、電磁弁１５が作動して供給用仕切弁８が閉の状態になると同時に、電磁弁１７が作動して戻り用仕切弁１０が開の状態になり、スリットダイ９からの液体の吐出が停止される。

上述の供給用仕切弁８においては電磁弁１５が作動して圧空が供給されて弁体（図示せず）が移動されると、液体が液体供給部側に押し戻されてスリットダイ９の吐出口部の液体が供給側に引き戻される。

そのため、液体の吐出を停止した時に垂れ現象を生じず、塗布終了部をシャープなエッジにすることができると共に、吐出口部において液体が凸状に溜まらないため、塗布開始部をシャープなエッジにすることができる。

特開平１０−０７６２０９

塗工開始端／終了端のエッジがシャープな高速間欠塗工をするためには、箔の塗工用開閉弁の動作スピードを上げる必要がある。しかしながら塗工液が高粘度液体の場合、塗工開始端部で凹みが発生するという現象がしばしば発生する。これは塗工用開閉弁の開動作時に、弁体より下流側に位置する塗工液は弁体に押し出される格好で、弁体の動きに追従して塗工ヘッド側に配送されるが、上流側の液体は弁体の動きに追従できず、液切れを起こしてしまうためである。

特許文献１では、閉動作時に生じる液だれを防止して塗布終了部をシャープなエッジにする方法を述べている。開動作時つまり塗布開始部ついては、閉動作時の液だれ防止によって吐出部において液体が凸状に溜まらないため、そのあとの塗布開始部をシャープなエッジにすることができると述べている（第３２〜第３７段落）。

しかしこの方法では、前述の上流側の液体が弁体の動きに追従できない点を解決できておらず、液切れの問題を解決できていない。

本発明の目的は、以上述べた問題点を解決し、塗工液が高粘度液体の場合でも塗工開始端の塗工膜のエッジをシャープにすることが可能な間欠塗工装置と間欠塗工方法を提供することである。

本発明は、塗工液供給源と塗工ヘッドと、両者を連結する塗工液配送流路を備え、前記塗工液配送流路は途中に開閉装置を備え、前記開閉装置に、流量調整機能を備えた分流側流路が連結され、前記塗工液供給源から必要塗工流量以上の塗工液を前記塗工液配送流路に流入させ、塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦必要量を超えた分より減少させ、塗工中は前記分流側流路に必要量を超えた分の塗工液を流すことを特徴とした間欠塗工装置である。

また本発明は、塗工液供給源と塗工ヘッドと両者を連結する塗工液の流路を備え、前記流路は、開閉機能を備えた塗工側流路と、流量調整機能を備えた分流側流路に分岐しており、常に塗工液供給源から必要塗工流量以上の塗工液を前記流路に流入させ、塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦前記必要量を超えた分より減少させ、塗工時には必要塗工流量を前記塗工側流路に、余剰流量を前記分流流路に流し、未塗工時には全量分流経路に流す、ことを特徴とした間欠塗工方法である。

本発明によれば、塗工液が高粘度液体の場合でも塗工開始端の塗工膜のエッジをシャープにすることが可能になる。

本発明の第１の実施形態の間欠塗工装置を示す図である。 （ａ）は本発明で解決しようとする塗工開始端部での凹みを示す図であり、（ｂ）は凹み発生の原因を説明する図である。 本発明の第１の実施形態の間欠塗工装置中の弁の動作を示す図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の弁の動作を示す図であり、（ｂ）は凹みが解消されることを示す図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の弁の動作を示す図であり、（ｂ）は凸部が発生しないことを示す図である。 本発明の第２の実施形態の間欠塗工装置を示す図である。 特許文献１の間欠塗工装置を示す図である。

（第１の実施形態）
＜実施形態の構成＞
図１は本発明の第１の実施形態の間欠塗工装置を示す図である。

本実施形態の塗工装置は、塗工液１０１を貯蔵する貯蔵タンク１０２、塗工液１０１を貯蔵タンク１０２から塗工ヘッド１０４に流すためのポンプ１０３、ポンプ１０３と戻り配管用流量調整弁１０７の間を接続する送液用配管１０５、戻り配管用流量調整弁１０７から貯蔵タンク１０２に塗工液を戻す塗工液戻り用配管１０６、送液用配管１０５に接続され塗工ヘッド１０４に塗工液を供給する塗工用開閉弁１０８を備える。また箔１０９を塗工ヘッド１０４の前に移動させる箔輸送手段１１１を備える。箔１０９を移動させ、塗工ヘッド１０４のスリット１１２から塗工液１０１を間欠的に吐出させて、箔１０９上に塗工膜１１０のパターンを形成する。

塗工用開閉弁１０８は、外側の弁箱１１５及びアクチュエータ１１６と内部にある弁体１１７、弁座１１８、弁軸１１９、Ｏリング１２０を備えている。アクチュエータ１１６は弁軸１１９と接続されていて、アクチュエータ１１６を駆動することで弁軸１１９とその先に接続してある弁体１１７を上または下に移動させる。その結果弁体１１７が弁座１１８と当接あるいは非当接し、塗工液１０１の流路の遮断あるいは開放を行い、塗工液の流れのＯＮ／ＯＦＦを行っている。これは、たとえば実公平１−３７７２７号公報に記載されているように、閉動作時の液体引き戻し作用をスリット１１２の先端にまで及ぼして、塗工終了端部の液切れを良好にするものである。

戻り配管用流量調整弁１０７（以下流量調整弁と略称することがある）も同様な構造である。しかし塗工用開閉弁１０８は弁体１１７が完全に開いた位置と弁座１１８に当接する位置の二種類の位置だけを取るのに対し、戻り配管用流量調整弁１０７は、ストロークの途中位置でも弁体１１７を止めるための調整機構を有する点に相違がある。また図示しないが、戻り配管用流量調整弁１０７と塗工用開閉弁１０８には圧力計を設置して、塗工時の弁箱内の圧力をモニタする。

この調整機構としては、例えばアクチュエータ１１６をモータにすることや、アクチュエータとしてエアシリンダを選択し、ストッパ位置を変更すること等が考えられる。

なお、瞬時に流量調整可能であれば、例えばゲート弁やダイヤフラム弁のような構造でも良い。

＜実施形態の動作＞
次に本実施形態の間欠塗工装置を用いた塗工動作を説明する。図２（ａ）は本実施形態で解決しようとする塗工開始端部での塗工膜の凹みを示す図であり、（ｂ）は凹み発生の原因を説明する図である。

制御装置（図示せず）から信号を出し、流量調整弁１０７、塗工用開閉弁１０８、箔輸送手段１１１を動かして塗工を開始する。そのために図２（ｂ）に示すように塗工用開閉弁１０８の弁体１１７を上方向に高速で押し上げて開状態にする。その先（下流側）にある塗工液２１０を押し出し、スリット１１２から塗工液が箔に吐出される。上流側の塗工液２２０も弁体１１７の動きに引きずられて塗工ヘッド１０４に移動しようとするが、塗工液自体の粘性が障害になって十分には追従出来ない。その結果、下流側の塗工液２１０が吐出された後上流側の塗工液が遅延して吐出され、その間が液切れになり、図２（ａ）に示すように塗工膜１１０の塗工開始端付近に凹みが発生する。

そこで本実施形態では、必要以上の塗工液を配送することで開動作前から塗工立ち上がり時の塗工用開閉弁１０８内の圧力を上昇させ、塗工液の弁体１１７への追従性を高め、液切れによる塗工開始端部での凹みのない間欠塗工を実現する。

ポンプ１０３は、所望の塗工膜厚を得るのに必要な量以上の塗工液を、送液用配管１０５に送液して、塗工用開閉弁１０８内の圧力を高める。

図３は、塗工用開閉弁１０８と流量調整弁１０７の開閉動作を示す図である。塗工用開閉弁１０８と流量調整弁１０７は逆位相で開閉動作を繰り返すが、流量調整弁１０７は閉動作中でも完全には閉鎖せず隙間を空けておく。これは所望の塗工膜厚を得るのに必要な量以上の塗工液、つまり余剰の塗工液を貯蔵タンク１０２に戻すためである。この隙間の大きさを調整することで塗工液戻り用配管１０６の流量を増減させて、塗工用開閉弁１０８内の圧力を調整する。

図４は塗工用開閉弁１０８と流量調整弁１０７の開閉動作をより詳細に示す図である。

未塗工時には塗工液１０１の全量を塗工液戻り用配管１０６に流す。塗工開始時に塗工用開閉弁１０８を開け流量調整弁１０７を閉じるが、流量調整弁１０７の隙間を小さくして塗工液戻り用配管１０６に戻る塗工液の量を一旦小さく絞る（図４中の”Ａ”）。これによって流量調整弁１０７とこれにつながる塗工用開閉弁１０８の弁体１１７の上流側での圧力を高くする。このように弁操作すれば、弁体１１７の上流側の圧力不足によって図４（ｂ）のような凹みが発生していたのを、図４（ｃ）に示すように凹みを解消することができる。

塗工開始段階を過ぎて一定量で安定して塗工されている段階（図４の”塗工中”の弁位置一定の時間）になったら、流量調整弁１０７の隙間を広げ、必要塗工流量が塗工ヘッド１０４側に流れ、残りの流量（余剰流量と称する）が塗工液戻り用配管１０６に流れるようにする。以上の操作は流量調整弁１０７内と塗工ヘッド１０４内に設けた圧力センサ（図示せず）で圧力をモニタしながら行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、塗工膜に凹みを形成させず、塗工開始端の塗工膜のエッジをシャープにすることができる。圧力をモニタリングし、凹みが発生しないように戻り配管に配送される塗工液流量をリアルタイムに調整することで、塗工液の性質の変動などの経時変化にも左右されない安定した塗工膜形状での間欠塗工を実現する。

なお、図４（ａ）のＡでの流量調整弁１０７の隙間を狭めすぎる（図５（ａ）のＡで示す）と、塗工用開閉弁１０８の上流側２２０の圧力が高くなりすぎることがある。図５のＡはほぼ隙間をなくした状態である。圧力が高くなりすぎると、図５（ｂ）に示すように箔上に過剰に塗工膜が吐出され、そのため塗工開始端に凸部が発生する恐れがある。

その場合は図５（ａ）のＡの直後に、Ｂで示すように、戻り配管用流量調整弁１０７の隙間を短時間広げる（弁の位置を上昇させる）ことで、余剰流量よりも多くの流量を流して上流側２２０の圧力を下げる。このように弁操作すれば図５（ｃ）に示すように凸部発生を抑えることができる。

なお本実施形態において、塗工用開閉弁１０８にも流量調整機能を持たせ、塗工側の開閉弁にて同様の流量調整を行うことは可能ではあるが、一般には、塗工側の流量が戻り側の流量より大きいため制御性が悪い。そのため戻り側の弁で流量を調整する方が好ましい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図６に示す。塗工用開閉弁６０８と戻り配管用流量調整弁６０７の配置が第１の実施形態と逆になっている。塗工用開閉弁６０８からの余った塗工液は、戻り配管用流量調整弁６０７に流し、そこから貯蔵タンク６０２に戻す。それ以外は第１実施形態と同様である。
つまり、貯蔵タンク６０２，ポンプ６０３、塗工ヘッド６０４、送液用配管６０５、塗工液戻り用配管６０６、戻り配管用流量調整弁６０７、塗工用開閉弁６０８、箔６０９、塗工膜６１０、箔輸送手段６１１、スリット６１２、弁箱６１５、アクチュエータ６１６、弁体６１７、弁座６１８、弁軸６１９は第１実施形態と同様である。

本実施形態でも塗工膜に凹みあるいは凸部を形成させず、塗工開始端の塗工膜のエッジをシャープにすることができる。

１０１ 塗工液
１０２、６０２ 貯蔵タンク
１０３、６０３ ポンプ
１０４、６０４ 塗工ヘッド
１０５、６０５ 送液用配管
１０６、６０６ 塗工液戻り用配管
１０７、６０７ 戻り配管用流量調整弁
１０８、６０８ 塗工用開閉弁
１０９、６０９ 箔
１１０、６１０ 塗工膜
１１１、６１１ 箔輸送手段
１１２、６１２ スリット
１１５、６１５ 弁箱
１１６、６１６ アクチュエータ
１１７、６１７ 弁体
１１８、６１８ 弁座
１１９、６１９ 弁軸
１２０ Ｏリング
２１０ 下流側の塗工液
２２０ 上流側の塗工液

Claims (7)

1. 塗工液供給源と塗工ヘッドと、両者を連結する塗工液配送流路を備え、前記塗工液配送流路は途中に開閉装置を備え、前記開閉装置に、流量調整機能を備えた分流側流路が連結され、前記塗工液供給源から必要塗工流量以上の塗工液を前記塗工液配送流路に流入させ、塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦必要量を超えた分より減少させ、塗工中は前記分流側流路に必要量を超えた分の塗工液を流すことを特徴とした間欠塗工装置。
2. 塗布開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦前記必要量を超えた分より減少させ、さらに、前記分流側流路の流量を、一旦前記必要量を超えた分より増加させることを特徴とする請求項1に記載の間欠塗工装置。
3. 塗工液供給源と、塗工液を配送するポンプと、前記ポンプと送液用配管で接続され、配送される塗工液の一部流量を、塗工用戻り配管経由で前記塗工液供給源に戻す戻り配管用流量調整弁と、前記戻り配管用流量調整弁から配送された塗工液を塗工ヘッドに間欠的に配送する塗工用開閉弁と、を備え
   前記ポンプは前記塗工液を前記塗工用開閉弁に必要塗工流量以上配送し、前記戻り配管用流量調整弁は塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦必要量を超えた分より減少させ、塗工中は前記塗工用戻り配管に必要量を超えた分の塗工液を流すことを特徴とした間欠塗工装置。
4. 塗工液供給源と、塗工液を配送するポンプと、前記ポンプから送液用配管で配送された塗工液を塗工ヘッドに間欠的に配送する塗工用開閉弁と、前記塗工用開閉弁に接続され、前記塗工用開閉弁からの余った塗工液を塗工用戻り配管経由で前記塗工液供給源に戻す戻り配管用流量調整弁と、を備え、
   前記ポンプは前記塗工液を前記塗工用開閉弁に必要塗工流量以上配送し、前記戻り配管用流量調整弁は塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦必要量を超えた分より減少させ、塗工中は前記塗工用戻り配管に必要量を超えた分の塗工液を流すことを特徴とした間欠塗工装置。
5. 前記塗工用開閉弁は前記塗工ヘッドと直結している請求項３または４のいずれか一項に記載の間欠塗工装置。
6. 塗工液供給源と塗工ヘッドと両者を連結する塗工液の流路を備え、前記流路は、開閉機能を備えた塗工側流路と、流量調整機能を備えた分流側流路に分岐しており、常に塗工液供給源から必要塗工流量以上の塗工液を前記流路に流入させ、塗工開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦前記必要量を超えた分より減少させ、塗工時には必要塗工流量を前記塗工側流路に、余剰流量を前記分流流路に流し、未塗工時には全量分流経路に流す、ことを特徴とした間欠塗工方法。
7. 塗布開始直後に前記分流側流路に流す流量を、一旦前記必要量を超えた分より減少させ、さらに、前記分流側流路の流量を、一旦前記必要量を超えた分より増加させることを特徴とする請求項６に記載の間欠塗工方法。

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