JP3507877B2 - コーティング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗液ダムを備えたダ
イヘッドとベースロールとの間にウエブを通して塗工を
行うコーティング装置に関する。ダイヘッドには、塗膜
厚みを規定し、同時に塗膜を平滑化する計量リップが設
けてあり、この計量リップでダム内の塗液をせき止めて
いる。

【０００２】

【従来の技術】この種のコーティング装置は、特公平５
−６０９９１号公報および特公平６−２２３号公報に公
知である。そこでは、ダイヘッドの上部のダム内に塗液
を常時充満させて、ダム内圧を大気圧より高い基準圧に
維持して塗工を行っている。ダイヘッドには、ダム内圧
を検知する圧力計が設けてあり、塗液の消費に伴いダム
内圧が変動するのに対応してポンプの送給圧を増減し、
以てウエブ送給方向の塗膜厚みがばらつくのを防止する
ものとなっている。

【０００３】この種のコーティング装置では、基本的に
ベースロールと計量リップとの間の間隙値によってウエ
ブに対する塗膜厚み（塗工量）を規定している。そのた
め、ダム内の塗液を加圧した状態で塗工を行うと、先の
間隙値で規定された量を越える塗液がウエブに塗布され
ることになり、間隙値の設定や補正が難しくなる。多く
の場合、ダム内で消費される塗液の補充は定量ポンプで
行うが、ポンプによる塗液送給量の僅かなばらつきによ
るダム内圧の変動を避けられず、この点でも塗布むらを
生じる余地がある。ウエブ送給速度の変動等の、ポンプ
以外の機器変動による瞬間的な塗工条件の変動も無視で
きない。

【０００４】上記のようなダム内の圧力変動による塗布
むらを避けるために、先の従来装置では圧力計でダム内
圧を検出し、この検出信号に基づいてポンプの送給量を
制御しているが、それでも塗布むらを十分に解消できな
い。その最大の原因は、圧力変動が検出されてから、ダ
ム内圧を適正状態へ補正するまでのタイムラグにあり、
タイムラグの分だけ塗布むらを避けられない。塗液が非
圧縮性であるうえ、ダム内の基準圧が比較的低く変動値
自体がごく小さいため、塗液の僅かな圧力変動を圧力計
で適確に検知できないことも、圧力制御を難しくしてい
る。

【０００５】先の従来装置を発展改良型として、塗液ダ
ムの圧力制御に加えて、計量リップとベースロールとの
間の隙間を制御するコーティング装置が提案されている
（特開平７−３１３９１７号公報）。そこではダイヘッ
ド全体をモータ動力で上下調整して計量リップとベース
ロールとの間の間隙値を補正し、ダム内圧を適正範囲内
に維持する。しかし、この場合には、ダイヘッドの上下
調整によって計量リップとベースロールとの間の間隙値
が変化し、その結果ウエブに対する塗膜厚みが変動する
ので、塗膜厚みのばらつきを解消できない。

【０００６】以上のように、ダム内圧を制御して塗工量
を正確に計量することには数々の困難がある。そこで本
出願人は、塗液ダムの液位を制御対象として、塗液の消
費度合に応じてダム内の液位を常に適正範囲に維持でき
るようにしたコーティング装置を先に提案した（特願平
８−３２０７８１号）。具体的には、塗液ダム内に液位
を検知するレベルセンサーを設け、ダム内の液位が予め
設定された上限液位あるいは下限液位に達したときのレ
ベルセンサーからの検知信号に基づいて塗液ポンプの運
転状態を制御し、塗液送給量を増減することにより、塗
液ダム内の液位を適正化している。このとき、ダム内部
の上限液位の上方には気相部が残るようになっているの
で、無圧状態で塗工を行える。その結果、塗液ポンプの
送給量のばらつきや、塗液ダム内の圧力変動等の影響を
全く受けることなく、計量リップとベースロールとの間
の間隙値で規定された通りの一定の厚みの塗膜を形成で
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記の
コーティング装置の販売に際して、繰り返し実証試験を
行った。その結果、定常運転状態においては、企図した
通り一定厚みのむらのない塗膜を形成できることが確認
できた。しかし、ウエブ送給速度を増加させて定常運転
状態へと増速する場合や、定常状態から減速してウエブ
送給を停止させるような場合、つまり塗液消費量が急増
ないしは急減するような場合に、ダム内部の液位が下限
液位や上限液位を越えて変動し、塗膜がかすれたり、膜
厚が異常に増加する等の塗工不良を生じることを知っ
た。こうした塗工不良を生じると、廃棄する以外にな
く、大量のウエブが無駄になる。

【０００８】本発明の目的は、塗液ダムの液位を制御対
象にして、ダム内の塗液供給状態を制御することによ
り、タイムラグや塗液ポンプの送給量のばらつき等に影
響されることなく、所定量の塗液を常に正確に塗布で
き、従ってウエブの送給方向に均一な厚みの塗膜を形成
できるコーティング装置を提供することにある。本発明
の他の目的は、ダム内への塗液供給量を構造の簡単な制
御手段で塗液消費量に対応して精確に制御できるように
し、塗液供給のための液位制御手段が簡単な分だけ、コ
ーティング装置をより低コストで提供することにある。
本発明の更に他の目的は、塗液消費量が急激に増加しあ
るいは減少するような場合にも、ダム内の液位を適正範
囲内に維持し続けることができ、これにより塗工不良を
最小限化してコーティングされたウエブの歩留りを向上
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ウエブＷを送
給案内するベースロール１と、ベースロール１の下部周
面に近接配置したダイヘッド２と、ダイヘッド２に液位
を送給する塗液ポンプ４とを備えており、ダイヘッド２
の上部のウエブ出口側に、塗液をせき止めて塗液ダムＤ
を形成する計量リップ１０が設けてあるコーティング装
置を対象とする。コーティング装置は、塗液ダムＤ内の
液位を、ダム上部に気相部が残る上限液位Ｈと、ウエブ
Ｗの塗液ダムＤ内における移送軌跡の最下部位より上方
の下限液位Ｌとの間に保持する液位制御手段を備えてい
る。液位制御手段は塗液ダムＤ内の液位を検知するレベ
ルセンサー２１と、塗液ポンプ４とダイヘッド２との間
の塗液送給路２２に配置した流量センサー２３と、レベ
ルセンサー２１および流量センサー２３の出力信号を受
けて塗液ポンプ４の運転状態を制御する制御装置２４と
を含んでいる。

【００１０】レベルセンサー２１には静電容量型の液位
センサーを用いる。流量センサー２３は瞬間流量信号を
出力する流量計からなる。計量リップ１０の閾（しき
い）部２０は、ウエブＷのベースロール１の周面におけ
る移送軌跡の最下位部と上下に対向する状態で配置し、
下限液位ＬをウエブＷの移送軌跡の最下位部より僅かに
上位に設定する。更に、上限液位Ｈと下限液位Ｌとを個
別に検知する２個のレベルセンサー２１を液位ダムＤ内
に配置する。

【００１１】

【作用】運転状態において、ベースロール１で送給案内
されたウエブＷは、塗液ダムＤを通過する間にダム内に
溜められた塗液と接触する。ウエブＷに付着した塗液
は、計量リップ１０を通過する間に閾部２０で余分な塗
液が掻き落とされて計量され、同時に平滑化される。こ
のとき、塗液ダムＤにはダム上部に気相部が存在する状
態で塗液が溜めてある。そのため、ウエブＷに塗布され
た塗膜の厚さは、計量リップ１０の閾部２０とベースロ
ール１との間の間隙値のみによって決定され、塗液ポン
プ４の送給量のばらつきや、塗液ダムＤ内の圧力変動等
の影響を全く受けない。従って、ウエブＷに塗布された
塗膜の厚みをウエブ送給方向へ均一化できる。

【００１２】ウエブＷの送給に伴って塗液ダムＤ内の塗
液が徐々に消費される。基本的には、この消費量に見合
う量の塗液を塗液ポンプ４で補充するが、実際には塗液
送給路２２の通路抵抗や塗液の粘度の違い、あるいは塗
液タンク３内の液位（ヘッド）の変化等によって、塗液
ポンプ４の送給量にいくらかのばらつきがあり、補充量
に僅かな過不足が生じるのを避けられない。理論値と実
際値とに僅かな差を生じ、この差が貯積されて液位が変
動するのである。しかし塗液送給路２２に設けた流量セ
ンサー２３は塗液ポンプ４の実際の送給量をモニタリン
グするので、液位の変動を抑止できる。

【００１３】液位が塗液ダムＤ内におけるウエブＷの移
送軌跡の最下部位より低下すると、ウエブＷに塗液を付
着させることができない。これを防ぐために、下限液位
ＬをウエブＷの塗液ダムＤ内における移送軌跡の最下位
部より上方に設定し、レベルセンサー２１が下限液位Ｌ
を検知するのと同時に、塗液ポンプ４からの塗液供給量
を増加して液位を復帰させる。このとき、下限液位Ｌと
ウエブＷの移送軌跡の最下位部との間の液位差で塗液ポ
ンプ４の応答遅れを吸収する。しかし、殆どの塗液はウ
エブＷの送給方向へ引き摺られ、さらに計量リップ１０
の閾部２０でせき止められて、塗液ダムＤの出口側の隅
部にくさび状に溜まる傾向があるので、応答遅れを吸収
するための上下方向の液位差は、無視できる程度にまで
小さくできる。

【００１４】塗液ポンプ４の塗液供給量のばらつき等で
塗液ダムＤ内の液位が徐々に増加するとき、塗液がダム
内に充満するおそれがある。その場合にはダム内に圧力
が生じ、計量リップ１０による計量値が変動する。こう
した事態を避けるために上限液位Ｈを設定してあり、こ
れで液位の異常増加を防ぐ。上限液位Ｈの側では、塗液
ポンプ４の応答遅れを気相部で吸収できるので、塗液が
塗液ダムＤ内に充満し加圧されるのを確実に防止でき
る。

【００１５】液位の消費量が急増する場合、例えばウエ
ブ速度を１０ｍ／min から１００ｍ／min へと３０秒間
かけて増加するような場合には、ダム内の液位が急激に
低下する。このときの塗液ポンプ４の送給効率は、定常
運転時に比べて低下するうえ、送給量の変動幅も大き
い。そのため、ウエブＷの送給速度の増加に比例して理
論値通りに塗液ポンプ４が稼働しても、消費量に見合う
だけの塗液を塗液ダムＤへ送給できず、液位の低下度合
はさらに強まる。しかし、塗液送給路２２に流量センサ
ー２３を設けておけば、必要とする塗液送給量に対して
実際の送給量が不足していることを即座に検知できる。
従って、この検知結果を反映させて、塗液ポンプ４の送
給量を理論値に合致させることにより、塗液ダムＤ内の
液位を適正範囲に復帰修正できる。

【００１６】塗液の消費量が急減する場合には、塗液ポ
ンプ４の応答遅れに伴う過剰な塗液の貯積によって、塗
液ポンプ４の送給効率が徐々に低下するにも拘らず、液
位が増加する傾向にある。しかし、流量センサー２３で
検知した実際の液位送給量に基づいて、塗液ポンプ４の
稼働状態を制御することにより、塗液ダムＤ内の液位を
適正範囲に復帰修正できる。

【００１７】

【実施例】図１ないし図３は本発明に係るコーティング
装置の実施例を示す。図２においてコーティング装置
は、ウエブＷを送給案内する鋼合金製のベースロール１
と、ベースロール１の下部周面に近接配置したダイヘッ
ド２と、塗液タンク３内の塗液をダイヘッド２へ供給す
る塗液ポンプ４およびモータ５と、塗液の供給状態を制
御する液位制御手段などで構成する。

【００１８】塗工対象となるウエブＷは、紙、フィル
ム、金属箔等の広幅の軟質ウエブからなり、図外の送給
ローラで矢印の方向へ所定速度で送給される。塗液は例
えば粘着剤、接着剤、感光材などであって、溶剤で所定
の粘度に調整してある。ホットメルト樹脂や水溶性の塗
材等を塗材とすることもある。

【００１９】図２および図３において、ダイヘッド２は
それぞれがウエブ幅方向に長い前後一対の前ブロック６
および後ブロック７と、両ブロック６・７の左右側端に
固定した端板８と、前ブロック６の上部に固定したダム
ブロック９、および後ブロック７の上端後部に固定した
計量リップ１０などで構成する。前後の両ブロック６・
７の接合面間には、塗液ポンプ４から送給された塗液を
一時的に貯溜するマニホールド１２が設けてあり、マニ
ホールド１２の上隅に連続して、塗液をダイヘッド２の
上部の塗液ダムＤへと送給案内するスリット１３が設け
てある。マニホールド１２およびスリット１３の両側端
の開口は、先の端板８で塞がれる。１４は前ブロック６
に形成した給液口であり、塗液はこの給液口１４を介し
てマニホールド１２へ供給される。

【００２０】図２においてダムブロック９は、断面くさ
び状の受台１５と、受台１５でベースロール１へ向かっ
て上り傾斜状に支持した区画シート１６と、受台１５に
締結されて区画シート１６を受台１５に押圧固定する押
え枠１７とからなる。受台１５の上端面は、十分な余裕
隙間を介してベースロール１の周面に対向している。こ
れに対し区画シート１６は、その突端がウエブＷの通過
を許すための隙間を介してベースロール１に近接配置し
てあり、これによりウエブ入口側において塗液ダムＤを
区画している。

【００２１】計量リップ１０は塗液ダムＤのウエブ出口
側に配置されて、ダム内の塗液をせき止める。そのため
に、図１に示すごとく計量リップ１０の上部に、後ブロ
ック７の上端面の後縁からベースロール１の側へ向かっ
て上り傾斜状に突出し、かつウエブＷの送給方向へ後傾
する部分円弧面状のリップ面１９を設ける。リップ面１
９の最上位部の閾部２０でウエブＷに付着した余分な塗
液を掻き落として塗膜厚みを規定し、同時に塗膜を平滑
化する。閾部２０は、ベースロール１の周面におけるウ
エブＷの移送軌跡の最下位部と上下に対向する状態で配
置し、閾部２０とベースロール１との間の間隙値は、ウ
エブＷの厚み寸法と塗膜の厚み寸法との合計値に一致さ
せる。

【００２２】ダムブロック９と計量リップ１０とによっ
て、塗液ダムＤの前後を区画する。塗液ダムＤの左右は
端板８によって区画する。マニホールド１２およびスリ
ット１３を介して、塗液ダムＤ内へ送給される塗液の液
位を所定の状態に維持するために、液位制御手段を設け
てある。

【００２３】図２において液位制御手段は、塗液ダムＤ
内に配置した静電容量型の１個のレベルセンサー２１
と、塗液ポンプ４とダイヘッド２との間の塗液送給路２
２に配置した流量センサー２３と、レベルセンサー２１
および流量センサー２３の出力信号を受けて塗液ポンプ
４のモータ５の運転状態を制御する制御装置２４とから
なる。レベルセンサー２１は、ダム内の上限液位Ｈと下
限液位Ｌのそれぞれを検知するために、検知プローブの
先端を塗液ダムＤの上下中途部に浸漬する。図１におい
て下限液位Ｌは、ウエブＷの塗液ダムＤ内における移送
軌跡の最下位部、つまり計量リップ１０の閾部２０と上
下に対向するウエブＷの周面位置を基準にして、これよ
り僅かに上方に設定する。上限液位Ｈは、下限液位Ｌよ
り上方にあって、ダム上部に気相部が残る高さ位置に設
定する。具体的には、下限液位Ｌより数mm高い位置を上
限液位Ｈとした。

【００２４】流量センサー２３は、瞬間流量信号を出力
できる微少流量計からなり、塗液送給路２２を通過する
塗液の量を高精度に計測できる。この種の流量計として
は、例えば日東精工社製のフローエース（商品名）を適
用できる。

【００２５】制御装置２４は、コンピュータに代表され
る演算機からなり、各レベルセンサー２１からの出力信
号と、流量センサー２３からの出力信号、およびウエブ
Ｗの送給速度信号を受けて、モータ５を介して塗液ポン
プ４の稼働状態を制御し、塗液ダムＤ内の液位を上限液
位Ｈと下限液位Ｌとの間の適正液位範囲内に維持する。
詳しくは、ダム内の液位が下限液位Ｌにまで低下する
と、そのことをレベルセンサー２１で検知し、レベルセ
ンサー２１からの出力信号に基づいてモータ５の駆動回
転数を微増して塗液ポンプ４の送給量を増やし、逆にダ
ム内の液位が上限液位Ｈにまで上昇すると、モータ５の
駆動回転数を微減して塗液ポンプ４の送給量を減らす。
このとき、流量センサー２３は、塗液ポンプ４から送給
される実際の塗液量を計測するので、塗液ダムＤ内に到
達する塗液量を正確に把握できる。従って、応答遅れや
塗液ポンプ４の送給量の僅かな変動による液位の変動を
抑止できるうえ、塗液の消費量が急激に変化する場合に
も、この変化に対応して塗液送給量が増減させて、ダム
内の液位を適正範囲内に保持することができる。

【００２６】以上のように、塗液ダムＤ内の液位を適正
液位範囲に維持した状態で塗工を行うと、ウエブに付着
する塗膜の厚みを計量リップ１０の閾部２０で常に一定
に規定することができるので、ウエブ送給方向の塗膜厚
みを均一化できる。塗液ポンプ４の送給量がばらついた
としても、ダム内の液位が上下に変わるだけなので、ホ
ンプ送給量のばらつきの影響を受けることなく適正に塗
工を行える。液位制御手段の僅かなタイムラグも、同様
にダム内の液位の変化として表われるだけであるので、
その影響を受けることなく適正に塗工を行える。ダム内
の液位と、塗液の実際送給量とを検出対象にして、塗液
ダムＤ内の塗液の量を制御するので、ダム内の圧力を検
出対象とする場合に比べて、塗液供給量の変化を明確に
検知でき、より精確に塗液供給量を制御できる。液位制
御手段の構造を簡略化して、その分だけ製作費用を減少
できる点でも有利である。

【００２７】上記の実施例以外に、レベルセンサー２１
は導電率型のセンサーや超音波型のセンサーなど他のレ
ベルセンサーを適用でき、さらに液位の変化をフォトセ
ンサーやイメージセンサーで検知してもよい。計量リッ
プ１０の閾部２０はベースロール１の周面の最下位部よ
りもウエブＷの送給方向上手側に位置していてもよい。
レベルセンサー２１は２個以上を塗液ダムＤ内に配置し
て、上限液位Ｈと下限液位Ｌを個別に検知してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明のコーティング装置では、塗液ダ
ムＤ内に塗液を充満させることなく、その液位を適正な
状態に維持して塗工を行うので、ウエブＷに塗布された
塗膜の厚みを計量リップ１０で正確に規定できるうえ、
塗液ポンプ４の送給量の僅かな変動や、液位補償時の塗
液ポンプ４のタイムラグなどに影響されることなく塗工
を行える。従って常に適量の塗液をウエブＷに対して正
確に塗工し、ウエブ送給方向に均一な厚みの塗膜を形成
できる。さらに、塗液送給路２２に流量センサー２３を
配置して、塗液ダムＤへ到達する塗液量の実際値を検知
し、この検出結果を塗液ポンプ４の運転状態の制御に反
映させるので、塗液の消費量が急増し、あるいは急減す
るような場合にも、ダム内の液位を適正範囲内に維持し
続けることができ、従来装置において避けることができ
なかったウエブＷの塗工不良部分の全長を最小限化し
て、その分だけコーティングされたウエブＷの歩留りを
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイヘッドの塗液ダムの要部を拡大して示す縦
断側面図である。

【図２】コーティング装置を概念的に説明する縦断側面
図である。

【図３】ダイヘッドの縦断正面図である。

【符号の説明】

１ ベースロール ２ ダイヘッド ４ 塗液ポンプ ９ ダムブロック １０ 計量リップ ２０ 閾部 ２１ レベルセンサー ２２ 塗液送給路 ２３ 流量センサー ２４ 制御装置 Ｗ ウエブ Ｄ 塗液ダム Ｈ 上限液位 Ｌ 下限液位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 3/18 B05C 5/02 B05C 11/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエブＷを送給案内するベースロール１
   と、ベースロール１の下部周面に近接配置されて、上部
   に塗液ダムＤを有するダイヘッド２と、ダイヘッド２に
   塗液を送給する塗液ポンプ４とを備えており、 ダイヘッド２の上部のウエブ出口側に、塗液をせき止め
   て塗液ダムＤを形成する計量リップ１０が設けてあるコ
   ーティング装置であって、ダイヘッド２は、それぞれがウエブ幅方向に長い前後一
   対の前ブロック６および後ブロック７と、両ブロック６
   ・７の左右側端に固定した端板８と、前ブロック６の上
   部に固定したダムブロック９と、後ブロック７の上端後
   部に固定した計量リップ１０とからなり、 前ブロック６と後ブロック７との接合面間には、塗液ポ
   ンプ４から送給された塗液を一時的に貯溜するマニホー
   ルド１２が設けてあるとともに、マニホールド１２の上
   隅に連続して、塗液をダイヘッド２の上部の塗液ダムＤ
   へと送給案内するスリット１３が設けてあり、 ダムブロック９と計量リップ１０とによって塗液ダムＤ
   の前後が区画され、左右の前記端板８によって塗液ダム
   Ｄの左右が区画されており、 計量リップ１０は、塗液ダムＤのウエブ出口側にあって
   塗液ダムＤ内の塗液をせき止めるために、計量リップ１
   ０の上部に、ベースロール１の側へ向かって上り傾斜状
   に突出し、かつウエブＷの送給方向へ後傾する部分円弧
   面状のリップ面１９を設けてあり、 リップ面１９の最上位部の閾部２０が、ウエブＷのベー
   スロール１の周面における移送軌跡の最下位部と上下に
   対向する状態で配置されており、 塗液ダムＤ内の液位を、ダム上部に気相部が残る上限液
   位Ｈと、ウエブＷの塗液ダムＤ内における移送軌跡の最
   下位部より僅かに上方に設定された下限液位Ｌとの間に
   保持する液位制御手段を備えており、 液位制御手段が、塗液ダムＤ内の液位を検知するレベル
   センサー２１と、塗液ポンプ４とダイヘッド２との間の
   塗液送給路２２に配置されて、塗液ポンプ４から送給さ
   れる実際の塗液量を計測して瞬間流量信号を出力する流
   量計からなる流量センサー２３と、レベルセンサー２１
   および流量センサー２３の出力信号を受けて、塗液ポン
   プ４の運転状態を制御する制御装置２４とを含んでいる
   コーティング装置。
2. 【請求項２】 ウエブＷを送給案内するベースロール１
   と、ベースロール１の下部周面に近接配置したダイヘッ
   ド２と、ダイヘッド２に塗液を送給する塗液ポンプ４と
   を備えており、 ダイヘッド２の上部のウエブ出口側に、塗液をせき止め
   て塗液ダムＤを形成する計量リップ１０が設けてあるコ
   ーティング装置であって、 塗液ダムＤ内の液位を、ダム上部に気相部が残る上限液
   位Ｈと、ウエブＷの塗液ダムＤ内における移送軌跡の最
   下位部より上方の下限液位Ｌとの間に保持する液位制御
   手段を備えており、 液位制御手段が、塗液ダムＤ内の液位を検知するレベル
   センサー２１と、塗液ポンプ４とダイヘッド２との間の
   塗液送給路２２に配置されて、塗液ポンプ４から送給さ
   れる実際の塗液量を計測して瞬間流量信号を出力する流
   量計からなる 流量センサー２３と、レベルセンサー２１
   および流量センサー２３の出力信号を受けて、塗液ポン
   プ４の運転状態を制御する制御装置２４とを含んでいる
   コーティング装置。
3. 【請求項３】 レベルセンサー２１が、静電容量型の液
   位センサーである請求項１又は２記載のコーティング装
   置。
4. 【請求項４】 上限液位Ｈと下限液位Ｌとを個別に検知
   する２個のレベルセンサー２１が、液位ダムＤ内に配置
   してある請求項１又は２又は３記載のコーティング装
   置。