JP4879070B2 - Coating apparatus and coating method - Google Patents
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Description
本発明は塗布装置に関し、特に連続して走行するウエブ(帯状支持体)上に、塗布液を塗布して、均一な厚さの塗布膜面を形成する塗布装置に関する。 The present invention relates to a coating apparatus, and more particularly to a coating apparatus that applies a coating liquid onto a continuously running web (band-like support) to form a coating film surface having a uniform thickness.
写真感光材料や磁気記録媒体等の分野において、連続走行する帯状の可撓性支持体(以下、「ウエブ」という)上に所定の塗布液を塗布して塗布膜を形成する塗布工程が採用されている。近年、これらの分野において、塗布膜の厚さ精度が高く、かつ、表面が平滑で塗布ムラのない塗布膜を得ることのできる塗布技術が求められている。 In the fields of photographic photosensitive materials and magnetic recording media, a coating process is employed in which a predetermined coating solution is applied to a continuously running belt-like flexible support (hereinafter referred to as “web”) to form a coating film. ing. In recent years, in these fields, there has been a demand for a coating technique capable of obtaining a coating film having high coating film thickness accuracy, a smooth surface and no coating unevenness.
同様に、光学補償フィルム、反射防止フィルム、防眩性フィルム等の各種の機能を有する光学フィルムの製造に適用される塗布工程においても、上記のような塗布技術が求められている。 Similarly, in the coating process applied to the production of an optical film having various functions such as an optical compensation film, an antireflection film, and an antiglare film, the above coating technique is required.
塗布液をウエブ面に塗布する塗布装置としては、たとえば、ロールコータ型、グラビアコート型、ロールコートプラスドクター型、リバースロールコータ型、エクストルージョン型、スライドコート型等があり、用途に応じて使い分けられているのが現状である。 For example, roll coater type, gravure coat type, roll coat plus doctor type, reverse roll coater type, extrusion type, slide coat type, etc., can be used depending on the application. This is the current situation.
これらのいずれの塗布装置においても、塗布膜の厚さ精度が高く、かつ、表面が平滑で塗布ムラのない塗布膜を得るために、塗布時の振動を除去することが重要である。 In any of these coating apparatuses, it is important to remove vibration during coating in order to obtain a coating film having a high coating film thickness accuracy and a smooth surface with no coating unevenness.
塗布時の振動を除去する方法として特許文献1には、能動型除振装置を塗布部に適用することが開示されている。また、特許文献2には、塗布ヘッドに振動を与えることにより、ウエブと塗布ヘッドとの距離を一定の保つ塗布装置が開示されている。
ところで、塗布部においては、塗布装置が置かれている基礎からの振動のほかに、ガイドローラの変心やブレ、軸受けの振動、駆動系の振動、乾燥風などにより、ウエブの搬送方向に沿った張力変動および搬送方向に垂直な方向での張力変動が、コーターローラと一体となっている塗布装置全体への外乱振動を引き起こす場合があった。外乱振動が塗布装置に生じると、その振動により塗布液の流れに変動が生じ、結果的に塗布ムラなどの故障が起きる原因となっていた。 By the way, in the applicator, in addition to vibration from the foundation on which the applicator is placed, guide roller eccentricity and vibration, bearing vibration, drive system vibration, drying air, etc. The tension fluctuation and the tension fluctuation in the direction perpendicular to the conveying direction may cause disturbance vibration to the entire coating apparatus integrated with the coater roller. When disturbance vibration is generated in the coating apparatus, the flow of the coating liquid fluctuates due to the vibration, resulting in failure such as coating unevenness.
このような状況下において、特許文献1及び特許文献2では外乱振動の除去に対して充分とはいえず、塗布ムラが生じるおそれがあった。その問題を解決するため、塗布ヘッドとウエブを支持するバックアップローラを固定して、塗布ヘッドとバックアップローラの距離を一定にしても、外乱振動の影響による塗布ムラを防止することは困難であった。
Under such circumstances,
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、塗布液供給手段より塗布液を供給しながら、この塗布液供給手段と所定の間隔を隔てた位置で連続的に搬送されるウエブに所定膜厚の塗布膜を形成する技術分野において、制御系の安定性を保った状態のまま、塗布装置の振動を打ち消すことにより、膜の厚さ精度が高く、かつ、表面が平滑で塗布ムラのない塗布膜を得ることができる塗布装置を実現することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a web that is continuously conveyed at a predetermined distance from the coating liquid supply means while supplying the coating liquid from the coating liquid supply means. In the technical field of forming a coating film with a predetermined film thickness, by canceling the vibration of the coating device while maintaining the stability of the control system, the coating thickness is high, the surface is smooth, and the coating is uneven. An object of the present invention is to realize a coating apparatus capable of obtaining a coating film free from any problem.
本発明は前記目的を達成するために、本発明の塗布装置は、長手方向に走行する長尺状のウエブを外周面で支持するバックアップローラと、前記バックアップローラと一定間隔を離れて対向配置され、塗布液をウエブに供給する塗布液供給部と、を備える塗布装置であって、前記塗布液供給部と前記バックアップローラとが固定された架台と、能動型除振装置を備え、該能動型除振装置が、前記架台を支持し、駆動するためのアクチュエータと、前記架台の振動を検出する第1のセンサと、前記第1のセンサの出力信号を基に架台の振動を打ち消すための制御入力を作るフィードバック制御手段と、前記架台が設置される基礎の振動を検出する第2のセンサと、前記第2のセンサの出力信号を基に基礎振動を打ち消すための制御入力を作るフィードフォワード制御手段と、前記架台のバネ上に伝わる外乱振動を検出する前記架台以外の部位に取り付けられた第3のセンサと、前記第3のセンサの出力信号を基にウエブ起因の振動を打ち消すための制御入力を作るフィードフォワード制御手段を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the coating apparatus of the present invention is provided with a backup roller that supports a long web running in the longitudinal direction on the outer peripheral surface, and a backup roller that is spaced apart from the backup roller by a predetermined distance. A coating liquid supply unit for supplying the coating liquid to the web, the apparatus comprising: a base on which the coating liquid supply unit and the backup roller are fixed; and an active vibration isolator, An anti-vibration device supports and drives the gantry, a first sensor for detecting vibration of the gantry, and a control for canceling the vibration of the gantry based on an output signal of the first sensor Feedback control means for making an input, a second sensor for detecting the vibration of the foundation on which the gantry is installed, and a control input for canceling the fundamental vibration based on the output signal of the second sensor For canceling vibration caused by the web based on the output signal of the third sensor attached to a portion other than the platform for detecting disturbance vibration transmitted on the spring of the platform, Feedforward control means for generating a control input is provided.
能動型除振装置を備えた塗布装置が第3のセンサを備えることで、第3のセンサからの振動情報に基づいて架台のバネ上に伝わる外乱振動を検出することができる。この外乱振動の信号に基づいて制御入力を作成することで、外乱振動を抑制することができる。 Since the coating apparatus including the active vibration isolator includes the third sensor, it is possible to detect disturbance vibration transmitted on the spring of the gantry based on the vibration information from the third sensor. By creating a control input based on this disturbance vibration signal, disturbance vibration can be suppressed.
本発明の塗布装置において、前記第3のセンサが取り付けられる部位が、塗布液供給部の上流側に配置され、ウエブの走行を支持するガイドローラであることが好ましく、更に第3のセンサがガイドローラの両端に設けられていることがより好ましい。ウエブ搬送方向に垂直な方向のテンション差を測定でき、外乱振動の中で架台のZ軸回りの回転方向に寄与する力を検出できるからである。 In the coating apparatus of the present invention, the part to which the third sensor is attached is preferably a guide roller that is disposed upstream of the coating liquid supply unit and supports the running of the web, and the third sensor is a guide. More preferably, it is provided at both ends of the roller. This is because the tension difference in the direction perpendicular to the web conveyance direction can be measured, and the force contributing to the rotation direction around the Z axis of the gantry can be detected in the disturbance vibration.
本発明の塗布装置においては、第3のセンサが取り付けられる部位と前記バックアップローラの距離が10m以下の範囲であることが好ましい。 In the coating apparatus of this invention, it is preferable that the distance of the site | part to which a 3rd sensor is attached, and the said backup roller is the range of 10 m or less.
バックアップローラと、第3のセンサが取り付けられる部位が離れすぎると、部位とガイドローラとの間に第3のセンサで検出した振動以外の振動が発生する可能性があるからである。検出振動以外に振動が発生すると正確な制振力を塗布装置に与えることができなくなるからである。 This is because if the backup roller and the part to which the third sensor is attached are too far apart, vibration other than the vibration detected by the third sensor may occur between the part and the guide roller. This is because if vibration occurs in addition to the detected vibration, an accurate damping force cannot be applied to the coating apparatus.
本発明の塗布装置において、前記第3のセンサは、ウエブの張力、加速度、速度、変位の変動又はガイドローラ支持部の加速度、速度、変位変動、回転加速度、回転速度及び回転数の少なくとも一つの情報をウエブの振動情報として検出することが好ましい。 In the coating apparatus according to the aspect of the invention, the third sensor may include at least one of web tension, acceleration, speed, displacement variation, or guide roller support portion acceleration, speed, displacement variation, rotational acceleration, rotational speed, and rotational speed. The information is preferably detected as web vibration information.
ガイドローラの回転数を含め、ウエブの何らかの状態を把握すれば、そこからウエブ起因の外乱振動を予見できる可能性があるからである。 This is because if any state of the web including the number of rotations of the guide roller is grasped, disturbance vibration caused by the web may be predicted from there.
本発明の塗布装置において、バネ上の外乱振動を打ち消すための制御入力を作る制御手段は、ウエブの状態変動によって生じる架台の振動を制御するウエブ振動制御手段であることが好ましい。 In the coating apparatus of the present invention, it is preferable that the control means for generating a control input for canceling disturbance vibration on the spring is a web vibration control means for controlling the vibration of the gantry caused by the change in the web state.
架台に上から直接伝わってくる外乱の中でウエブ起因のものがもっとも大きいからである。 This is because the web-related disturbances that are transmitted directly from above to the frame are the largest.
本発明の塗布装置において、ウエブ振動制御手段は、ウエブの状態変動によって、架台に生じる外乱振動を打ち消すように、アクチュエータを駆動させることが好ましい。 In the coating apparatus of the present invention, it is preferable that the web vibration control means drives the actuator so as to cancel disturbance vibration generated in the gantry due to a change in the state of the web.
本発明の塗布装置において、前記架台の一次固有振動数が80Hz以上であることが好ましい。 In the coating apparatus of the present invention, it is preferable that a primary natural frequency of the gantry is 80 Hz or more.
本発明の塗布装置において、前記塗布装置が設置される床面の一次固有振動数が10Hz以上であることが好ましい。 In the coating apparatus of the present invention, it is preferable that the primary natural frequency of the floor surface on which the coating apparatus is installed is 10 Hz or more.
第3のセンサの振動情報に基づく制御手段を備えることで、ウエブに起因する塗布装置の振動を打ち消すことができ、膜の厚さ精度が高く、かつ、表面が平滑で塗布ムラのない塗布膜を得ることができる塗布装置を実現することができる。 By providing the control means based on the vibration information of the third sensor, it is possible to cancel the vibration of the coating apparatus caused by the web, the coating film thickness is high, the surface is smooth, and there is no coating unevenness Can be realized.
以下添付図面に従って本発明に係る塗布装置の好ましい実施の形態を説明する。 Preferred embodiments of a coating apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
〔光学補償シートの製造ライン〕
図1は、本発明に係る塗布装置及び塗布方法が適用される光学補償シートの製造ラインを説明する説明図である。
[Production line of optical compensation sheet]
FIG. 1 is an explanatory view for explaining a production line of an optical compensation sheet to which a coating apparatus and a coating method according to the present invention are applied.
光学補償シートの製造ラインは、図1に示されるように、送り出し機66から予め配向膜形成用のポリマー層が形成された透明支持体であるウエブ16が送り出されるよう構成されている。ウエブ16はガイドローラ68によってガイドされてラビング処理装置70に送り込まれる。ラビングローラ72は、ポリマー層にラビング処理を施すために設けられている。ラビング処理装置70の下流には除塵機74が設置されている。除塵機74によりウエブ16の表面に付着した塵を取り除くことができる。
As shown in FIG. 1, the optical compensation sheet production line is configured such that a
除塵機74の下流には能動型除振装置32に設置された塗布装置10が配置されている。ディスコネマティック液晶を含む塗布液がウエブ16に塗布できるようになっている。この下流には、乾燥ゾーン76、加熱ゾーン78が順次設けられており、ウエブ16上に液晶層が形成できるようになっている。更に、この下流には紫外線ランプ80が設けられており、紫外線照射により、液晶を架橋させ、所望のポリマーを形成できるようになっている。そして、この下流に設けられた巻取り機82により、ポリマーが形成されたウエブ16が巻き取られるようになっている。
A
〔塗布装置〕
図2に示されるように、塗布装置10は、塗布液タンクからポンプ等により送液された塗布液をウエブ16に塗布する塗布ヘッド18と、塗布ヘッド18に対向して設けられ、塗布時のウエブ16を外周面で支持する円筒状のバックアップローラ20と、バックアップローラ20の回転軸を保持する支柱15と、バックアップローラ20に走行中のウエブ16を導くために、塗布ヘッド18及びバックアップローラ20から所定間隔をあけて配置されたガイドローラ14により、構成されている。塗布装置10の塗布ヘッド18とバックアップローラ20の回転軸を保持する支柱15が、後述する能動型除振装置32のアクチュエータ33で支持される架台30に固定されている。尚、塗布ヘッド18は塗布ヘッド架台31を介して架台30に固定されている。
[Coating equipment]
As shown in FIG. 2, the
ウエブ16に塗布する塗布液の種類、また塗布液の膜厚を最適に調整できるようにするため、バックアップローラ20と塗布ヘッド18は、両者の間隔を調整できるよう移動可能な構成となっている。したがって、架台30に固定とは、ウエブ16への塗布中においてバックアップローラ20と塗布ヘッド18が所定間隔を保持するよう架台30に設置されていること意味する。
In order to be able to optimally adjust the type of coating liquid applied to the
次いで塗布装置10による塗布方法について説明する。ウエブ16は、送り出し機から送り出されガイドローラ14を介してバックアップローラ20に導かれる。導かれたウエブ16は、バックアップローラ20の外周面の一部を取り巻いている。ウエブ16は、図示矢印方向へ一定速度で連続的に走行される。このときバックアップローラ20は回転しながら、ウエブ16の非塗膜面を支持する。
Next, a coating method using the
バックアップローラ20の上流側にガイドローラ14が配置されている。ガイドローラ14の回転軸は支柱17により支持される。支柱17は、アクチュエータ33で支持されている架台30とは異なる床面Fや別の架台上に設置される。
A
ガイドローラ14は、ウエブの走行を支持するために設けられている。ウエブ16の走行中、ガイドローラ14は回転しながらウエブ16を支持し、バックアップローラ20にウエブ16を導くように機能する。
The
塗布ヘッド18は、塗布ヘッド先端が連続走行するウエブ16と近接され非接触の状態で対向配置される。上述したように塗布ヘッド18とウエブ16の間隔を調整できるよう構成されている。塗布ヘッド18は塗布液タンクからポンプにより送液される。図示しないが、ポンプとしては、塗布液の供給流量が安定化することより、定量ポンプを使用することが好ましい。定量ポンプとしては、たとえば、ギアポンプ、ローラポンプ等、各種のポンプが使用できるが、本発明の塗布には、特にギアポンプが好適に使用できる。
The
塗布ヘッド18内には、図3に示されるように、筒状のポケット部18Bがウエブ16の幅方向に平行に形成される。その塗布用のポケット部18Bは供給ライン18Aに接続される。また、塗布ヘッド18内には、塗布ヘッド先端に吐出口を有する塗布用スリット18Cが形成される。塗布用スリット18Cが塗布用ポケット部18Bに連通される。
As shown in FIG. 3, a
塗布用スリット18Cは、ポケット部18Bと塗布ヘッド先端とを繋ぐ狭隘な流路であり、ウエブ16の幅方向に延長される。そして、供給ライン18Aからウエブ16に塗布する所望の塗布量の塗布液が塗布ヘッド18の塗布用ポケット部18Bに供給され、ウエブ16に塗布膜が形成される。
The coating slit 18 </ b> C is a narrow channel that connects the
塗布液が塗布されたウエブ16は、下流に設けられた乾燥ゾーン、加熱ゾーンに送り出され、ウエブ16上に液晶層が形成される。また、図示は省略したが、ウエブ16のテンションをコントロールするテンションローラや、ウエブ16の搬送を制御する駆動ローラが光学補償シートの製造ラインに設けられる。
The
〔能動型除振装置〕
次に、上述の塗布装置10が設置される能動型除振装置32に関する構成について図2により説明する。この構成において、塗布ヘッド18及び支柱15が架台30の上に固定される。上述したように、塗布ヘッド18は塗布ヘッド架台31を介して架台30に固定されている。架台30、塗布ヘッド架台31及び支柱15は、図に示すように別部材であっても良いし、これらを一体的に形成しても良い。
[Active vibration isolation device]
Next, a configuration related to the
能動型除振装置32は、アクチュエータ33、第1のセンサ34、第2のセンサ35、第3のセンサ36、計算機38、駆動装置39で少なくとも構成される。
The
架台30の下面の4隅にはアクチュエータ33、33・・・が配置されている。架台30は、アクチュエータ33、33・・・を介して床面(設置基礎面)F上に設置される。
また、架台30の振動を検出するための第1のセンサ34が架台30に設置され、架台30が設置される基礎の振動を検出するための第2のセンサ35が床面F上に設置される。さらに、本発明おいては、ウエブの振動を検出するための第3のセンサ36がガイドローラ14に設置されている。第3のセンサ36で、ウエブの張力、加速度、速度、変位の変動又はガイドローラ支持部の加速度、速度、変位変動などの情報をウエブの振動情報として検出とする。
In addition, a
架台に設置される第1のセンサ34は、架台30に設置される加速度センサと位置検出センサで構成される。第1のセンサ34は、架台のX軸、Y軸、Z軸及び回転方向を検出するため各アクチュエータ33,33・・・に設けられている。床面F上に設置される第2のセンサ35は、加速度センサで構成される。ガイドローラに設置される第3のセンサは、変位センサで構成される。
The
但し、センサの種類及び数量は、検出する対象に応じて適宜設置され、実施の形態に限定されるものではない。 However, the type and quantity of the sensor are appropriately set according to the object to be detected, and are not limited to the embodiment.
次に、第3のセンサ36を設けた理由を説明する。
Next, the reason why the
従来の能動型除振装置に関して、除振装置が設置された基礎の振動の除振および架台上に設置された機器の稼動による振動の制振に関する制御技術は一般に知られている。 With respect to conventional active vibration isolator, a control technique relating to vibration isolation of a foundation on which a vibration isolator is installed and vibration suppression by operation of equipment installed on a gantry is generally known.
しかし、本発明の塗布装置10に見られるような連続搬送されるウエブ16の状態変動により架台へ外乱振動が入ってくるような特異な環境における除振装置の制御方法に関する例がなく、ウエブ16から架台30に伝搬される振動を適切に打ち消すことは検討されていなかった。
However, there is no example relating to a method for controlling the vibration isolator in a specific environment in which disturbance vibrations enter the gantry due to fluctuations in the state of the continuously conveyed
より具体的には、従来の能動型除振装置上に精密機器、例えば、電子顕微鏡や半導体露光装置等では、架台の振動情報をフィードバック(以下、FB)制御し、架台の振動を制御することが行われている。さらに、FB制御に加えて、これらの精密機器では、精密機器が設置される基礎の振動の情報をフィードフォワード(以下、FF)制御し、架台の振動を制御することも同時に行われている。いずれも加工の対象物、−顕微鏡における試料や、半導体露光装置におけるウエハ−、はそれ自身で架台に振動を与えるものではない。 More specifically, in a precision instrument such as an electron microscope or a semiconductor exposure apparatus on a conventional active vibration isolator, the vibration information of the gantry is feedback (hereinafter referred to as FB) to control the vibration of the gantry. Has been done. Further, in addition to the FB control, in these precision instruments, information on the vibration of the foundation on which the precision instrument is installed is feedforward (hereinafter referred to as FF) control, and the vibration of the gantry is also controlled at the same time. None of the objects to be processed, a sample in a microscope, or a wafer in a semiconductor exposure apparatus, itself gives vibration to the gantry.
一方で、加工の対象物が連続して走行するウエブのような場合、ウエブの走行が起因となる振動が、塗布が行われるガイドローラや塗布液供給部に外乱振動として伝えられる。 On the other hand, in the case of a web in which an object to be processed travels continuously, vibration caused by the travel of the web is transmitted as disturbance vibration to a guide roller and a coating liquid supply unit where coating is performed.
塗布装置においてウエブの走行が起因となる外乱振動として、ガイドローラの変心やブレ、軸受けの振動、駆動系の振動、乾燥風などによる、ウエブの搬送方向に沿った張力変動および搬送方向に垂直な方向での張力変動が生じていた。 Disturbance vibration caused by running of the web in the coating device includes guide roller eccentricity and vibration, bearing vibration, drive system vibration, drying wind, etc., tension fluctuation along the web conveyance direction and perpendicular to the conveyance direction. Tension fluctuation in the direction occurred.
そのため、ガイドローラや塗布液供給部に与えられる外乱振動を除去することが塗布装置において重要となる。 For this reason, it is important in the coating apparatus to remove disturbance vibrations applied to the guide roller and the coating liquid supply unit.
従来の能動型除振装置に設置した塗布装置の場合、上記ウエブ起因の振動や偏り、いわゆる外乱振動を除去するために、能動型除振装置内のFB制御ループのゲインを上げる事で、無理やり振動を打ち消すことも可能である。しかし、制御系の余裕が少なくなり、最悪の場合、能動型除振装置が発振するなどのハイゲイン問題を引き起こすおそれがある。 In the case of a coating apparatus installed in a conventional active vibration isolator, the gain of the FB control loop in the active vibration isolator is forcibly increased in order to remove the vibration and bias caused by the web, so-called disturbance vibration. It is also possible to cancel the vibration. However, the margin of the control system is reduced, and in the worst case, a high gain problem such as oscillation of the active vibration isolator may occur.
一方で、発振を防ぐためFB制御ループのゲインを落としてしまうと十分な制振性能が失われるだけでなく、本来の床振動の除振性能も保てなくなってしまうおそれがある。 On the other hand, if the gain of the FB control loop is lowered to prevent oscillation, not only the sufficient vibration damping performance is lost, but the original floor vibration isolation performance may not be maintained.
そこで本発明は、塗布装置上流のガイドローラに、ウエブの張力センサ、または変位センサ、または速度センサ、または加速度センサを備えることにより、ウエブの搬送方向および搬送と垂直な方向の張力または変位または速度または加速度などの変動を検出し、これを基にウエブ起因の振動を制御するウエブ振動制御ループを備えている。 Therefore, the present invention provides a web tension sensor, a displacement sensor, a speed sensor, or an acceleration sensor in the guide roller upstream of the coating apparatus, thereby providing a tension, displacement, or speed in the web transport direction and the direction perpendicular to the transport. Alternatively, a web vibration control loop that detects fluctuations such as acceleration and controls vibrations caused by the web based on the fluctuations is provided.
このウエブ振動制御ループは、例えばガイドローラ両端に取り付けられた変位センサの出力信号を用いて、ウエブをガイドローラと塗布装置に繋がれた弾性体と見た場合に、塗布装置に外乱として加わってくる力を演算で求め、この外乱力の符号を反転させた制御入力信号を作り、外乱力を打ち消すようにアクチュエータを駆動させるものである。 This web vibration control loop is applied as a disturbance to the coating device when the web is viewed as an elastic body connected to the guide roller and the coating device using, for example, output signals of displacement sensors attached to both ends of the guide roller. The incoming force is obtained by calculation, a control input signal in which the sign of the disturbance force is inverted is generated, and the actuator is driven so as to cancel the disturbance force.
これにより、ハイゲイン問題を引き起こすことなく制御系の安定性を維持したまま、能動型除振装置の除振性能を上げることができる。 Thereby, it is possible to improve the vibration isolation performance of the active vibration isolation device while maintaining the stability of the control system without causing a high gain problem.
次に、第1のセンサ34、第2のセンサ35及び第3のセンサ36から検出された振動情報が計算機38に入力される。計算機38では、検出された振動情報に基づいて、1)架台の振動を打ち消すための制御入力を作るFB制御手段、2)基礎振動を打ち消すための制御入力を作るFF制御手段、3)ウエブ起因の振動を打ち消すためのFF制御入力を作る制御手段が実現される。制御手段はソフトウェア的な処理、ハードウェア的な処理いずれでも実現される。
Next, vibration information detected from the
計算機38で処理された制御入力は、駆動装置39に入力される。駆動装置39は、制御入力に基づいて架台30を支持するアクチュエータ33を駆動し、振動を打ち消す制振力が塗布装置に与えられる。これにより塗布装置10の除振が実現される。
The control input processed by the
図4は、能動除振装置32の制御モデルを説明する概念図である。能動除振装置32の基礎40上にアクチュエータ42を介して荷重受け部44が支持されている。この荷重受け部44上には架台の振動検出可能な加速度センサ46及び架台の変位が検出可能な変位センサ48が固定されている。基礎40上にも、基礎振動の振動検出可能な加速度センサ50が固定されている。さらに、ウエブの振動が検出可能な変位センサ52がガイドローラに固定されている。センサ46、センサ48、センサ50及びガイドローラの両端に設けられた2つのセンサ52からの振動情報が制御部54に与えられる。制御部54は、そのデータに基づいてアクチュエータ42を制御する。
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a control model of the active
ここで荷重受け部44のmは質量を意味しており、質量mには図2における架台30、塗布ヘッド架台31、塗布ヘッド18、バックアップローラ20等の質量が含まれる。また、Kはバネ定数を意味し、位置に対する抵抗力の係数を示している。また、Cは減衰を意味し、速度に対する抵抗力の係数を示している。さらに、ウエブをガイドローラと塗布装置に繋がれた弾性体とみなすことができる。つまり、Kwはウエブに起因する振動に対するバネ定数を意味し、位置に対する抵抗力の係数を示すことになる。
Here, m of the
次に図4をモデルとした、本発明の制御系を図5により説明する。 Next, the control system of the present invention using FIG. 4 as a model will be described with reference to FIG.
荷受け部44が被制御部であり、架台を表している部分であり、能動型除振装置32により制御される。そして、四角の点線で囲まれる部分14、40はバネ上の外乱振動と基礎振動を表している部分である。
The
荷重受け部44の内部信号の流れについて説明する。荷重受け部44に外部から何らかの力が加えられると、荷重受け部44に加速度が生じる。荷受け部44の加速度信号は積分要素132で積分され速度の信号となり、速度に対する抵抗力を生じる減衰部(減衰係数C)に伝達される。次いで、速度の信号は、さらに積分要素134で積分され変位信号(位置信号)となる。この変位信号は、位置に対する抵抗力を生じるバネ部(バネ定数K)に伝達される。
The flow of internal signals in the
荷受け部44の加速度の情報は加速度センサ46で検出される。検出された加速度信号はバンドパスフィルタ(以下、BPF)98を介して、減算器122に伝えられる。減算器では目標値付与部102からの目標値と加速度信号との差が検出され、偏差信号が加速度FB制御器112に伝達される。
Information on the acceleration of the
荷重受け部44の変位信号は変位センサ48により検出される。検出された変位信号はBPF96を介して2つの減算器124,126に伝えられる。減算器124には擬似微分器120で擬似微分され速度信号として伝達される。減算器124では目標値付与部104の目標値と速度信号の差が検出され、偏差信号が速度FB制御器114に伝達される。変位信号を擬似微分器120で擬似微分したのは変位信号の観測雑音が速度信号にのらないようにするためであり、単に微分すると、雑音を増幅してしまうからである。
A displacement signal of the
もう一方の変位信号は減算器126に伝えられ、減算器126では目標値付与部106からの目標値と変位信号との差が検出され、その偏差信号が変位FB位置決め制御器116に伝達される。
The other displacement signal is transmitted to the
このようにして、制御器112、114、116において制御入力に対してフィードバック制御を行うことで、塗布装置の実際の振動状態に応じて、この振動を抑えるような制振力が塗布装置に与えられる。
In this way, by performing feedback control on the control input in the
制御器112、114、116の中の具体的な制御則としては、PID制御則であるとか、ロバスト制御則、適応制御則などが使用できる。
As a specific control law in the
基礎40において、加速度センサ50により床振動に対する振動が加速度の信号として検出される、検出された加速度信号はBPF94を介して減算器128に伝達され、減算器128では目標値付与部108からの目標値と加速度信号の差が検出される。そして、その偏差信号が基礎信号制御器118に伝達される。
In the
次いで、ガイドローラ14において、ガイドローラ14に設置された変位センサ52にて前パス変位として検出された変位信号はBPF90を介して減算器130に伝達される。減算器130では目標値付与部100からの目標値と変位信号の差が検出され、偏差信号としてウエブ信号制御器110に伝達される。このようにして、ガイドローラ14において、ウエブに起因する振動の制御入力に対してフィードフォワード制御を行うことで、ウエブからの外乱振動の状態に応じて、この振動を抑えるような制振力が塗布装置に与えられる。ガイドローラ14の振動はバネ定数Kwの外乱振動として把握される。
Next, in the
本発明においては、荷重受け部44と基礎40の振動信号に加えて、ガイドローラ14における振動信号を検出して、フィードフォワード制御の制御入力を作成することにより、ウエブの走行に起因する振動を抑止する制振力を塗布装置に付与することを特徴としている。
In the present invention, in addition to the vibration signals of the
ウエブ信号制御器110、加速度FB制御器112、速度FB制御器114、変位FB位置決め制御器116及び基礎信号制御器118の制御入力を全て足し合わせて、合成制御入力が合成される。
The control inputs of the
最終的には合成制御入力と、ウエブに起因する振動の力外乱と、基礎振動の力外乱と、減衰Cによる力と、バネKによる力が全て合成され、架台に加わる力となる。このときに合成制御入力が、これ以外の力の和を打ち消すように働くので、架台に加わる力の総和はゼロまたは非常に小さな値になり、架台を静止させることができる。 Finally, the combined control input, the vibration force disturbance due to the web, the basic vibration force disturbance, the force due to the damping C, and the force due to the spring K are all combined to become a force applied to the gantry. At this time, the composite control input works so as to cancel out the sum of the other forces, so that the total sum of the forces applied to the gantry becomes zero or a very small value, and the gantry can be stopped.
これにより、この塗布液供給手段と所定の間隔を隔てた位置で連続的に搬送されるウエブに所定膜厚の塗布膜を形成する技術分野において、従来に比して塗布装置の振動を打ち消すことができ、膜の厚さ精度が高く、かつ、表面が平滑で塗布ムラのない塗布膜を得ることができる塗布装置を実現することができる。 As a result, in the technical field of forming a coating film having a predetermined film thickness on a web that is continuously conveyed at a position spaced apart from the coating liquid supply means, the vibration of the coating apparatus is canceled as compared with the conventional technique. Thus, it is possible to realize a coating apparatus capable of obtaining a coating film with high film thickness accuracy, a smooth surface and no coating unevenness.
本発明の塗布装置において、第3のセンサが取り付けられる部位とバックアップロールとの距離10m以下の範囲であることが好ましい理由について説明する。 In the coating apparatus of the present invention, the reason why the distance between the part to which the third sensor is attached and the backup roll is preferably 10 m or less will be described.
離れすぎると第3のセンサが取り付けられる部位とバックアップローラの間に第3のセンサで検出した振動以外の振動が発生する可能性があり、正確な制震力を塗布装置に与えることができなくなるからである。 If it is too far away, vibrations other than the vibration detected by the third sensor may occur between the portion where the third sensor is attached and the backup roller, and an accurate vibration control force cannot be applied to the coating device. Because.
その意味で、第3のセンサと架台との距離は10m以下が好ましく、5m以下がより好ましい。 In that sense, the distance between the third sensor and the gantry is preferably 10 m or less, and more preferably 5 m or less.
架台30の一次固有振動数が80Hz以上となっていることが好ましい理由について説明する。外乱振動のうち問題となるのは低周波振動であり、高周波振動は除振装置で落としやすい。そのため架台30の一次固有振動数を高い方に持っていけば、外乱振動との共振を避けることができる。また、高周波振動状態ではウエブの塗布膜の厚みムラが目立たないということからも架台30の一次固有振動数は高いほど望ましい。
The reason why the primary natural frequency of the
その意味では、架台30の一次固有振動数が100Hz以上となっていることがより好ましく、120Hz以上となっていることが更に好ましい。
In that sense, the primary natural frequency of the
塗布装置10が設置される床面の一次固有振動数を10Hz以上とすることが好ましい理由は、基礎の一次固有振動数が10Hz以下の強度が低い状態では、10Hz以下の振動に対する除振装置の性能が保てないからである。また、架台30の一次固有振動数は高いほど望ましいことと同じ理由もある。その意味では、塗布装置10が設置される床面の一次固有振動数が20Hz以上となっていることがより好ましく、30Hz以上となっていることが更に好ましい。
The reason why the primary natural frequency of the floor surface on which the
塗布装置10を使用した塗布膜の形成について説明する。塗布液としては、有機溶剤が含まれるものが使用できる。但し、これ以外の粘度のもの、有機溶剤が含まれないものも使用できる。
The formation of a coating film using the
ウエブ16としては、一般に、所定幅、所定長さで、厚さが2〜200μm程度のポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン−2,6 −ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等のプラスチックフイルム、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が2〜10のα−ポリオレフィン類を塗布又はラミネートした紙、金属板等からなる可撓性帯状物又は該帯状物を基材としてその表面に加工層を形成した帯状物が使用できる。
The
図1の光学補償シートの製造ラインにおいて、送り出し機66よりウエブ16を繰出しながら、塗布装置10の塗布ヘッド18のスリット18C中における塗布液また、塗布直後の塗布膜28の膜厚が一定となるようにウエブ16の搬送速度を制御して塗布を行う。
In the optical compensation sheet production line in FIG. 1, the coating liquid in the
塗布後の乾燥等において、塗布膜の厚さ精度が高く、かつ、表面が平滑な塗布膜28が得られるように乾燥ゾーン76、加熱ゾーン78、紫外線ランプ80等の設定を行う。塗布、乾燥後のウエブ16は巻取り機82により巻取る。
In drying after coating, the drying
上記一連の工程は、良好な無塵度及び最適な温湿度の環境下で実施されることが好ましい。したがって、クリーンルーム内で行なわれるのが好ましく、特に、塗布装置10は、クリーン度の高い環境下に設置されるのが好ましい。このためには、ダウンフローのクリーンルーム又はクリーンベンチを併用する形態が採用できる。
It is preferable that the above-described series of steps is performed in an environment of good dust-freeness and optimum temperature and humidity. Therefore, it is preferably performed in a clean room, and in particular, the
以上、本発明に係る塗布装置及び塗布方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。 As mentioned above, although embodiment of the coating device and the coating method which concern on this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, Various aspects can be taken.
たとえば、本実施形態では、塗布装置10としてエクストルージョン型のコータが採用されているが、これ以外のコータ、たとえば、バーコータ(「ロッドコータ」とも称され、メイヤーバーコータをも含む)、グラビアコータ(ダイレクトグラビアコータ、グラビアキスコータ等)、ロールコータ(トランスファロールコータ、リバースロールコータ等)、ダイコータ、ファウンテンコータ、スライドホッパ等にも好適に適用できる。
For example, in the present embodiment, an extrusion-type coater is employed as the
また、塗布装置10の用途としても、光学補償フィルム等の光学フィルムのみならず各種の塗布に適用できる。
Further, the application of the
最後に本発明の効果を示すためにシミュレーションを実施した。シミュレーションでは、架台と設置面の振動を検出しアクチュエータで制御する能動型除振装置に搭載された塗布装置(アクティブ)、さらに本発明のガイドローラにもセンサを設けた能動型除振装置に搭載された塗布装置(本発明)をモデルにシミュレーションを行い、加速度定常偏差及び変位定常偏差を算出した。このときの条件は、非制御部の質量m=5,000Kg、バネ定数K=2.0×106、弾性係数C=5.0×102、目標値(加速度、速度)=ゼロ、目標値(変位)=一定値、バネ上外乱=1〜100Hzの周波数成分を含む大きさ10Nの力、基礎振動外乱=1〜100Hzの周波数成分を含む大きさ1Nの力とした。その結果を表1に示す。 Finally, a simulation was performed to show the effect of the present invention. In the simulation, a coating device (active) mounted on an active vibration isolator that detects vibrations of the gantry and the installation surface and controls them with an actuator, and further mounted on an active vibration isolator with a sensor on the guide roller of the present invention. A simulation was performed using the applied coating apparatus (the present invention) as a model, and an acceleration steady-state deviation and a displacement steady-state deviation were calculated. The conditions at this time are: mass of non-control part m = 5,000 Kg, spring constant K = 2.0 × 10 6 , elastic coefficient C = 5.0 × 10 2 , target value (acceleration, speed) = zero, target Value (displacement) = constant value, sprung disturbance = force having a magnitude of 10 N including frequency components of 1 to 100 Hz, fundamental vibration disturbance = force having a magnitude of 1 N including frequency components of 1 to 100 Hz. The results are shown in Table 1.
この結果から明らかなように、本発明の塗布装置は従来のアクティブに搭載された塗布装置に比べ、その振動の影響を大幅に減少することができる。 As is clear from this result, the coating apparatus of the present invention can greatly reduce the influence of vibration compared to a conventional actively mounted coating apparatus.
10…塗布装置、14…ガイドローラ、15…支柱、16…ウエブ、17…支柱、18…塗布ヘッド、20…バックアップローラ、28…塗布膜、30…架台、31…塗布ヘッド架台、32…能動除振装置、33,42…アクチュエータ、34…第1のセンサ、35…第2のセンサ、36…第3のセンサ、38…計算機、39…駆動装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記塗布液供給部と前記バックアップローラとが支持された架台と、
能動型除振装置を備え、該能動型除振装置が、前記架台を支持し、駆動するためのアクチュエータと、前記架台の振動を検出する第1のセンサと、前記第1のセンサの出力信号を基に架台の振動を打ち消すための制御入力を作るフィードバック制御手段と、前記架台が設置される基礎の振動を検出する第2のセンサと、前記第2のセンサの出力信号を基に基礎振動を打ち消すための制御入力を作るフィードフォワード制御手段と、前記架台のバネ上に伝わる外乱振動を検出する前記架台以外の部位に取り付けられた第3のセンサと、前記第3のセンサの出力信号を基に外乱振動を打ち消すための制御入力を作るフィードフォワード制御手段を備える塗布装置であって、
前記第3のセンサは、ウエブの張力、又はガイドローラ支持部の加速度、速度、及び変位変動の少なくとも一つの情報をウエブの振動情報として検出する塗布装置。 A coating apparatus comprising: a backup roller that supports a long web running in the longitudinal direction on an outer peripheral surface; and a coating liquid supply unit that is disposed to face the backup roller at a predetermined interval and supplies the coating liquid to the web. Because
A platform on which the coating liquid supply unit and the backup roller are supported;
An active vibration isolator, the active vibration isolator supporting and driving the gantry, a first sensor for detecting vibration of the gantry, and an output signal of the first sensor Feedback control means for creating a control input for canceling the vibration of the gantry based on the second, a second sensor for detecting the vibration of the foundation on which the gantry is installed, and a basic vibration based on the output signal of the second sensor Feedforward control means for creating a control input for canceling out, a third sensor attached to a part other than the frame for detecting disturbance vibration transmitted on the spring of the frame, and an output signal of the third sensor a coated fabric device Ru provided with a feed-forward control means for making a control input for canceling the disturbance vibration based,
The third sensor is a coating apparatus that detects at least one of web tension or acceleration, speed, and displacement variation of the guide roller support as web vibration information .
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