JP6003764B2

JP6003764B2 - 塗工装置と塗工方法

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Publication number: JP6003764B2
Application number: JP2013068729A
Authority: JP
Inventors: 勇佐保; 淳志野木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP2014188488A

Description

本発明は、塗工装置と塗工方法に関する。

塗工液を吹き付けた吹き付け痕を塗工液層として基材に間欠的に形成する塗工手法は、広く普及しており、塗工液層の形成位置精度を高めることが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開平９−１９６５４号公報

上記の塗工手法は、塗工液層の形成位置精度を高めるとはいえ、間欠的に繰り返し形成される塗工液層についての形成位置以外の形成状況、例えば、縦横寸法や目付量に対する配慮に欠けている。つまり、塗工液層の形成位置が所定のピッチに適合していても、塗工液層の目付量や、縦横寸法についてまで、これらが適合しているとは限らない。よって、センサーによる塗工液層の形成位置設定だけでは不十分なため、例えば、縦横寸法を規定したゲージや目付量を推し量るゲージを用い、これらゲージと形成済み塗工液層とを対比して、適宜、機器調整を行い、塗工液層の形成状況の定形化を図っているのが実情である。機器調整は、塗工ラインの一時停止を伴って生産性の低下を招くことから、極力回避することが望ましい。こうしたことから、生産性の低下を抑制した上で、塗工液層の形成状況の定形化を図ることが要請されるに到った。この他、塗工液層を間欠形成する塗工方法の簡便化や工数低減を可能とすることも要請されている。

上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。

（１）本発明の一形態によれば、塗工装置が提供される。この塗工装置は、塗工液を吹き付けた吹き付け痕を塗工液層として基材に間欠的に形成する塗工装置であって、前記基材に対向して前記塗工液を吹き付けるダイヘッドと、該ダイヘッドへの前記塗工液の間欠的な供給を図る際の塗工液供給量を第１の制御量として調整する第１の制御と、前記間欠的な塗工液供給の開始と停止のタイミングを第２の制御量として調整する第２の制御と、前記ダイヘッドと前記基材との隔たりを第３の制御量として調整する第３の制御とを併用し、前記ダイヘッドに対して相対的に駆動する前記基材への前記塗工液層の間欠形成を行う塗工制御部と、前記基材に形成済みの前記塗工液層の形成状況を検知する形成状況検知部とを備え、前記塗工制御部は、前記形成済み塗工液層について前記形成状況検知部の検知した塗工液層形状状況が許容範囲の塗工液層形状に合致するよう、前記第１から第３の制御量の少なくともいずれかをフィードバック制御する。上記形態の塗工装置では、基材に形成済みの塗工液層の形成状況を検知して、その検知した塗工液層形状が許容範囲から逸脱していれば、第１から第３の制御量のフィードバック制御を経て、基材に形成済み塗工液層を許容範囲の塗工液層形状に合致させることができ、この際に、機器停止を要しない。よって、上記形態の塗工装置によれば、生産性の低下を抑制した上で、塗工液層の形成状況の定形化を図ることができる。また、生産性の低下の抑制により、基材に塗工液層を間欠形成済みの製品のコスト低下、品質向上を図ることもできる。

（２）上記した形態の塗工装置において、前記形成状況検知部は、前記形成済み塗工液層についての目付量を前記塗工液層形状状況として検知し、前記塗工制御部は、前記検知された前記目付量と前記許容範囲の塗工液層形状における許容目付量との目付相違程度に応じて前記第１の制御量をフィードバック制御するようにできる。この他、前記形成状況検知部は、前記形成済み塗工液層について、前記ダイヘッドに対する前記基材の相対的な駆動方向に沿った塗工長を前記塗工液層形状状況として検知し、前記塗工制御部は、前記検知された前記塗工長と前記許容範囲の塗工液層形状における許容塗工長との層長さ相違程度に応じて前記第２の制御量をフィードバック制御するようにできる。また、前記形成状況検知部は、前記形成済み塗工液層について、前記ダイヘッドに対する前記基材の相対的な駆動方向と交差する塗工幅を前記塗工液層形状状況として検知し、前記塗工制御部は、前記検知された前記塗工液幅と前記許容範囲の塗工液層形状における許容塗工液幅との層幅相違程度に応じて前記第３の制御量をフィードバック制御するようにできる。ダイヘッドへの塗工液供給量は塗工液層の目付量の状況に関与し、塗工液送り込みの開始と停止のタイミングは塗工液層の塗工長の状況に関与し、ダイヘッドと基材との隔たりは塗工幅に関与する。従って、上記のいずれかの形態の塗工装置によれば、塗工液層の形成状況としての目付量、塗工長、並びに塗工幅の安定化を図ることができる。

（３）上記した形態の塗工装置において、前記塗工制御部は、前記目付相違程度に応じたフィードバック制御が他のフィードバックと同時に必要となった場合には、前記目付相違程度に応じたフィードバック制御を優先的に実行するようにできる。塗工液層の厚みは、基材に塗工液層を間欠形成済みの製品の品質を規定する上で重要視され、塗工液層の目付量で規定される。従って、この形態の塗工装置によれば、目付量の安定化を優先的に図ることで、製品品質規定の上で重要な塗工液層の厚みの安定化、均一化を優先的にもたらすようにできる。こうして目付量の安定化を図った上で、塗工長と塗工幅についてもその安定化を図ることができる。

（４）上記したいずれかの形態の塗工装置において、前記塗工制御部は、前記第１から第３の制御量のフィードバック制御を行うに当たり、前記検知された前記目付量と前記塗工長と前記塗工液幅のいずれかの検知項目が、対応する前記許容目付量、前記許容塗工長または前記許容塗工液幅を複数回に亘って連続して逸脱すると、該逸脱した前記検知項目に対応するフィードバック制御を行うようにできる。こうすれば、フィードバック制御の実行を制限した上で、目付量、塗工長、並びに塗工幅の安定化を図ることができる。

（５）本発明の他の形態によれば、塗工方法が提供される。この塗工方法は、塗工液を吹き付けた吹き付け痕を塗工液層として基材に間欠的に形成する塗工方法であって、前記基材に対向して前記塗工液を吹き付けるダイヘッドへの前記塗工液の間欠的な供給を図る際の塗工液供給量を第１の制御量として調整する第１の制御と、前記間欠的な塗工液供給の開始と停止のタイミングを第２の制御量として調整する第２の制御と、前記ダイヘッドと前記基材との隔たりを第３の制御量として調整する第３の制御とを併用し、前記ダイヘッドに対して相対的に駆動する前記基材への前記塗工液層の間欠形成を行う塗工工程と、前記基材に形成済みの前記塗工液層の形成状況を検知する検知工程とを実行し、前記塗工工程では、前記形成済み塗工液層について前記検知工程で検知した塗工液層形状状況が許容範囲の塗工液層形状に合致するよう、前記第１から第３の制御量の少なくともいずれかをフィードバック制御する。上記形態の塗工方法によれば、生産性の低下を抑制した上で、塗工液層の形成状況の定形化を図ることができる。また、生産性の低下の抑制により、基材に塗工液層を間欠形成済みの製品のコスト低下、品質向上を図ることもできる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、基材を電解質膜とし塗工液層をアノード或いはカソードの電極触媒層とした膜電極接合体の製造装置や製造方法等の形態で実現することができる。

本発明の実施形態としての塗工装置１００の概略構成を示す説明図である。図１におけるＡ部を概略的に拡大して断面視した上でダイヘッド３１０と塗工案内ローラー３０２との関係を示す説明図である。基材Ｋに塗工液層Ｓを間欠的に形成した様子を示す説明図である。制御装置１０２にて行われる制御の概要を示す説明図である。制御装置１０２にて行われる塗工制御の処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としての塗工装置１００の概略構成を示す説明図、図２は図１におけるＡ部を概略的に拡大して断面視した上でダイヘッド３１０と塗工案内ローラー３０２との関係を示す説明図である。

図示するように、塗工装置１００は、制御装置１０２と、基材送出ゾーン２００と、塗工ゾーン３００と、形状計測ゾーン４００と、乾燥ゾーン５００と、目付量計測ゾーン６００と、巻取収容ゾーン７００とを備える。基材送出ゾーン２００は、基材供給ローラー２０１の他、上流側案内ローラー２０２〜２０４と、テンションローラー２０５と、下流側案内ローラー２０６〜２０７を備える。基材供給ローラー２０１は、フィルム状の基材Ｋをロール状に巻き取って保管し、後述の制御装置１０２の駆動制御を受けて回転し、基材Ｋを送り出す。上流側案内ローラー２０２〜２０４は、基材供給ローラー２０１から送り出された基材Ｋを、その搬送軌跡を維持して案内しつつ下流側に搬送する。テンションローラー２０５は、図における上下方向に昇降可能であると共に自ら回転して、基材Ｋにテンションを掛けつつ下流に搬送する。テンションローラー２０５の昇降および回転は、制御装置１０２により制御される。下流側案内ローラー２０６〜２０７は、送り出された基材Ｋを、その搬送軌跡を維持して案内しつつ下流側の塗工ゾーン３００に搬送する。

塗工ゾーン３００は、基材搬送経路上流側から、上流案内ローラー３０１と、塗工案内ローラー３０２と、ダイヘッド３１０と、塗工液圧送機構３２０と、ダイヘッド位置調整機構３３０とを備える。上流案内ローラー３０１は、基材送出ゾーン２００から搬送された基材Ｋを塗工案内ローラー３０２の表面に沿うよう案内する。塗工案内ローラー３０２は、基材Ｋをローラー表面に接触させ、制御装置１０２の制御を受けて回転して、基材Ｋを下流に搬送すると共に、ダイヘッド３１０から塗工された塗工液の塗工圧を受け止める。ダイヘッド３１０は、塗工案内ローラー３０２に接触保持された基材Ｋに対向し、基材Ｋに塗工液圧送機構３２０から間欠圧送された塗工液を吹き付け塗工する。図２に詳しく示すように、このダイヘッド３１０は、矩形形状に開口した塗工孔３１２をヘッド先端に備え、塗工孔３１２の長辺方向を基材Ｋの幅方向に合わせて、基材Ｋに対向する。そして、ダイヘッド３１０は、塗工案内ローラー３０２の表面からの隔たりＤｄにおいて、塗工液を図示するようにスプレー形態Ｓｒで塗工孔３１２から基材Ｋに吹き付ける。こうしたダイヘッド３１０からの塗工液吹き付けは、後述の塗工液圧送機構３２０と協働で行われる。

塗工液圧送機構３２０は、塗工液タンク３２１と、攪拌モーター３２２と、塗工液圧送モーター３２４と、塗工液送出バルブ３２５と、ダイ供給路３２６と、リターン流路３２７と、電磁アクチュエーター３２８とを備える。塗工液タンク３２１は、塗工液を貯留し、攪拌モーター３２２は、制御装置１０２の駆動制御を受けてシャフト下端のフィンを回転駆動し、塗工液タンク３２１の塗工液を攪拌する。塗工液圧送モーター３２４は、制御装置１０２の制御を受けて回転駆動し、制御装置１０２から指令された供給量の塗工液を、塗工液送出バルブ３２５を経てダイヘッド３１０に圧送する。この際の供給量は、後述する塗工液層Ｓの目付量と相関関係にある。塗工液送出バルブ３２５は、制御装置１０２の制御を受けて復動駆動する電磁アクチュエーター３２８により、ダイ供給路３２６とリターン流路３２７の流路切り換え、並びに、ダイ供給路３２６の開閉とリターン流路３２７の開閉を行う。そして、この塗工液送出バルブ３２５は、ダイヘッド３１０のヘッド内流路と繋がったダイ供給路３２６を開閉することで、ダイヘッド３１０への塗工液の送り込みの開始とその停止のタイミング、即ち、ダイヘッド３１０から基材Ｋに向けた塗工液の塗工（吹き付け）開始と停止のタイミングを定める。塗工液送出バルブ３２５は、電磁アクチュエーター３２８によりダイ供給路３２６を閉鎖した後、リターン流路３２７の開閉を行い、ダイ供給路３２６の閉鎖後に塗工液圧送モーター３２４から圧送される塗工液を塗工液タンク３２１に戻す。塗工液圧送機構３２０は、制御装置１０２の制御を受けた塗工液圧送モーター３２４と電磁アクチュエーター３２８の駆動を間欠的に繰り返すことで、ダイヘッド３１０から基材Ｋに塗工液を間欠的に吹き付け、基材Ｋに塗工液層Ｓを間欠的に形成する。

ここで、ダイヘッド位置調整機構３３０にて塗工形成される塗工液層Ｓと基材Ｋとの関係、並びに塗工液供給・停止のタイミングについて説明する。図３は基材Ｋに塗工液層Ｓを間欠的に形成した様子を示す説明図である。図示するように、塗工液層Ｓは、基材Ｋに、塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤとを持って、基材Ｋに間欠的に形成され、図において右方に搬送される基材Ｋに対して、塗工液の塗工開始と、塗工停止が繰り返される。この塗工開始と停止の各タイミングは、塗工液層Ｓの塗工長ＭＤと基材Ｋの搬送速度で定まり、制御装置１０２にて調整制御される。塗工液層Ｓの塗工幅ＴＤは、図２に示したダイヘッド３１０の塗工孔３１２の長辺方向寸法で定まるほか、隔たりＤｄによりスプレー形態Ｓｒの裾の広がりが相違することから、この隔たりＤｄの影響を受けて定まる。塗工長ＭＤについても隔たりＤｄと塗工孔３１２の短辺方向寸法の影響を受けるが、塗工孔３１２の短辺方向寸法は長辺方向寸法に比して各段に短いので、塗工長ＭＤに対する隔たりＤｄの影響は小さい。なお、図示するように、塗工液層Ｓの先端側と後端側は、塗工孔３１２からの塗工液吹き付け開始とその停止を受け、矩形形状の直線状長短辺軌跡と相違するが、制御装置１０２は、画像解析を経て、塗工液層Ｓの塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤを算出する。

図１に示すように、ダイヘッド位置調整機構３３０は、ダイヘッド駆動テーブル３３２と、駆動モーター３３４とを備える。ダイヘッド駆動テーブル３３２は、図示しないボールネジとリニアレールを備え、当該レールにダイヘッド３１０をスライド自在に係合する。駆動モーター３３４は、正逆回転可能なパルスモーターとして構成され、制御装置１０２の制御を受けて回転して、攪拌モーター３２２のボールネジを駆動する。これにより、ダイヘッド位置調整機構３３０は、ダイヘッド３１０と塗工案内ローラー３０２との隔たりＤｄ（図２参照）を広狭調整する。隔たりＤｄの広狭調整は、制御装置１０２による駆動モーター３３４の回転方向とその駆動量（パルス数）の制御により行われる。

形状計測ゾーン４００は、第１センサー４１０と、第２センサー４２０と、乾燥送出案内ローラー４３０とを備える。乾燥送出案内ローラー４３０は、制御装置１０２の制御を受けて回転し、塗工ゾーン３００の塗工案内ローラー３０２との間における基材Ｋの案内と、乾燥ゾーン５００への基材Ｋの搬送を担う。第１センサー４１０は、基材Ｋが透光性を備えれば、透過式の光センサーとして構成され、基材Ｋが非透光性であれば、反射式の光センサーとして構成され、図３に示すように基材Ｋに塗工された塗工液層Ｓの先端位置（塗工開始位置）と後端位置（塗工停止位置）とを検出する。この検出信号は、制御装置１０２に送信され、制御装置１０２におけるタイミング調整に用いられる。第２センサー４２０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラとして構成され、基材Ｋに形成済みの塗工液層Ｓの平面視像を撮像し、その撮像画像を制御装置１０２に送信する。この撮像画像には、塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤの塗工液層Ｓが基材Ｋに重ねて含まれ、制御装置１０２は、撮像画像から塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤを読み取る。そして、制御装置１０２は、読み取った塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤを用いて、ダイヘッド３１０からの塗工液の吹き付けの開始とその停止、即ちダイヘッド３１０への塗工液の送り出し開始とその停止を行う塗工液送出バルブ３２５の電磁アクチュエーター３２８の駆動タイミングを調整する。

乾燥ゾーン５００は、図示しないローラーを用いて基材Ｋを水平搬送しつつ、制御装置１０２の制御を受けて発熱するヒーター５０２にて、塗工液層Ｓを乾燥する。目付量計測ゾーン６００は、上流側ローラー６０１と、下流側ローラー６０２と、目付センサー６１０とを備える。上流側ローラー６０１と下流側ローラー６０２は、制御装置１０２の制御を受けて回転し、乾燥ゾーン５００から搬送された基材Ｋを、水平に保持して下流側に搬送する。目付センサー６１０は、Ｘ線透過式のセンサー構造とされ、基材Ｋに形成された塗工液層Ｓの上方側から照射したＸ線を、基材Ｋの下方側で入力し、照射量と入力量とから、基材Ｋに形成済み塗工液層Ｓの目付量、即ち、単位面積当たりの塗工液層Ｓの質量を測定し、その測定結果を、制御装置１０２に送信する。制御装置１０２は、送信を受けた目付量（検出目付量）を、ダイヘッド３１０への塗工液供給量、即ち塗工液圧送モーター３２４の回転駆動量制御に用いる。

巻取収容ゾーン７００は、基材回収ローラー７０１の他、上流側案内ローラー７０２〜７０６と、テンションローラー７０７と、外観センサー７１０と、マーキング機器７２０とを備える。基材回収ローラー７０１は、後述の制御装置１０２の駆動制御を受けて回転し、塗工液層Ｓを形成済みの基材Ｋをロール状に巻き取って回収する。基材Ｋを回収巻き取り済みの基材回収ローラー７０１は、基材Ｋについての図示しない後工程ラインに搬送される。上流側案内ローラー７０２〜７０６は、目付量計測ゾーン６００から送り出された基材Ｋを、その搬送軌跡を維持して案内しつつ下流側に搬送する。テンションローラー７０７は、基材回収ローラー７０１での基材巻き取りに必要なテンションを基材Ｋに掛けつつ下流に搬送する。外観センサー７１０は、ＣＣＤカメラとして構成され、基材Ｋに形成済みの塗工液層Ｓの平面視像を撮像し、その撮像画像を制御装置１０２に送信する。制御装置１０２は、送信を受けた撮像画像から、塗工液層Ｓの外観の良否判定を行い、外観不良の塗工液層Ｓについては、マーキング機器７２０にて不良マーキングを施す。外観センサー７１０による撮像は、乾燥後の塗工液層Ｓのキズや欠損等の損傷を見分けるためのものであり、塗工液供給・停止のタイミング調整には用いられない。

制御装置１０２は、論理演算を行うＣＰＵの他、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピューターとして構成され、塗工装置１００の全体を駆動制御する。例えば、制御装置１０２は、基材送出ゾーン２００や巻取収容ゾーン７００等に含まれる各ローラーに付随するモーターを駆動制御して、基材Ｋを定速で搬送する。また、制御装置１０２は、乾燥ゾーン５００のヒーター５０２を制御して、形成済み塗工液層Ｓの乾燥状況を制御したり、外観センサー７１０の撮像画像に基づいた塗工液層Ｓの外観の良否判定と、外観不良の塗工液層Ｓへのマーキング機器７２０によるマーキングを実行制御する。塗工装置１００に常用のこうした制御に加え、制御装置１０２は、形状計測ゾーン４００における第２センサー４２０からのセンサー入力に基づいた塗工液層Ｓの塗工長ＭＤや塗工幅ＴＤの算出演算、これの適否判定の他、第１センサー４１０と第２センサー４２０からのセンサー入力に基づいたダイヘッド３１０への塗工液の送り出し開始とその停止のタイミング調整、目付量計測ゾーン６００における目付センサー６１０からのセンサー入力に基づいたダイヘッド３１０への塗工液供給量の調整を行う。以下、これらのタイミング調整と供給量調整について説明する。図４は制御装置１０２にて行われる制御の概要を示す説明図である。

図示するように、制御装置１０２は、塗工液層Ｓの形成の都度、具体的には、塗工ゾーン３００のダイヘッド３１０にて基材Ｋに形成した塗工液層Ｓが、既述した第１センサー４１０や第２センサー４２０、或いは目付センサー６１０に到達して各センサーにてセンシングされる都度、そのセンサー入力を受け付ける。図示するセンサー入力軌跡Ｐ１が目付センサー６１０でセンシングした塗工液層Ｓの目付量であるとすると、制御装置１０２は、形成した塗工液層Ｓごとにその目付量を入力検知し、その検知した目付量（検出目付量）を記憶する。この記憶結果が、図４ではプロットされる。制御装置１０２は、塗工液層Ｓの目付量として許容される目付量範囲Ｌｍａｘとその基準中心値Ｌｃ、並びに目付量についてのフィードバック制御の実行可否判定範囲Ｈｃを予め記憶している。そして、制御装置１０２は、目付センサー６１０のセンシング目付量（検出目付量）の推移を監視し、検出目付量が実行可否判定範囲Ｈｃを逸脱すると、計数を開始する。

制御装置１０２は、その後も検出目付量の推移を監視し、実行可否判定範囲Ｈｃをｍ回（例えば、３〜５回）連続して逸脱すると（計数結果＝ｍ）、目付量のフィードバック制御が必要であるとして、目付量を規定するパラメータ、即ち既述した塗工液圧送モーター３２４の塗工液供給量を、目付量が基準中心値Ｌｃに一致するよう、フィードバック制御する。このフィードバック制御の際のフィードバック補正量Δｈは、検出目付量が実行可否判定範囲Ｈｃを連続して逸脱したｍ回目の検出目付量と基準中心値Ｌｃとの差分としてもよく、検出目付量が実行可否判定範囲Ｈｃを連続して逸脱したｍ回目の平均検出目付量と基準中心値Ｌｃとの差分としてもよい。この他、フィードバック補正量Δｈを、実行可否判定範囲Ｈｃの半分、或いは目付量範囲Ｌｍａｘの半分というように規定値としてもよい。こうしたフィードバック制御により、塗工液圧送モーター３２４からの塗工液供給量は補正され、フィードバック制御の実行後の塗工液層Ｓの目付量は、補正後の塗工液供給量に合致する。目付量が実行可否判定範囲Ｈｃの上限側を逸脱する図４の場合では、フィードバック制御の実行後の塗工液層Ｓの目付量は、フィードバック補正量Δｈに合致した液量だけ低減する。なお、検出目付量が目付量範囲Ｌｍａｘを少なくとも２回連続して逸脱すれば、上記と同様に、塗工液圧送モーター３２４からの塗工液供給量をフィードバック補正してもよい。

こうしたフィードバック制御を受けて塗工液供給量が補正されて形成された塗工液層Ｓは、その形成位置がダイヘッド３１０と塗工案内ローラー３０２の配設位置にあり、フィードバック制御の実行可否を定める契機となった塗工液層Ｓは、目付センサー６１０のセンシング位置にある。よって、上記の二つの塗工液層Ｓの間には、形成済みの塗工液層Ｓが既に存在し、これらの塗工液層Ｓについては、フィードバック制御は関与しない。こうしたことから、フィードバック制御の実行可否を定める上記の回数ｍを、ダイヘッド３１０と塗工案内ローラー３０２の配設位置から目付センサー６１０のセンシング位置までの間で搬送過程にある塗工液層Ｓの個数に応じて定めるようにしてもよい。例えば、上記の回数ｍを目付センサー６１０までの搬送過程にある塗工液層Ｓの個数の半分としたり、１／３〜１／５程度の回数（自然数）としてもよい。或いは、制御装置１０２にて監視する検出目付量の推移状況に基づいて回数ｍを設定するようにしてもよい。例えば、上記した計数を開始してからの検出目付量の推移状況、図４であれば、増加状況に基づいて、目付量範囲Ｌｍａｘの上限と実行可否判定範囲Ｈｃの上限との差分の半分に到達する回数を予測し、その予測回数を上記の回数ｍとしてもよい。

その一方、図において点線で示すセンサー入力軌跡Ｐ２のように、実行可否判定範囲Ｈｃから一旦逸脱した検出目付量が実行可否判定範囲Ｈｃに収まれば、制御装置１０２は、既述したフィードバック制御を実行することなく、引き続き、検出目付量の推移を監視する。そして、改めて検出目付量が実行可否判定範囲Ｈｃを逸脱すると、計数を開始する。なお、センサー入力軌跡Ｐ２のような状況では、それまでの計数はリセットされる。

制御装置１０２は、塗工液層Ｓの塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤとについても、図４に示すような検知塗工長、検知塗工幅の推移を観察する。そして、制御装置１０２は、塗工長ＭＤ・塗工幅ＴＤについての実行可否判定範囲Ｈｃからのｍ回の連続した逸脱を契機に、塗工液の吹き付け開始タイミングと停止タイミング（図３参照）、或いは、ダイヘッド３１０の隔たりＤｄ（図２参照）を調整する。具体的には、制御装置１０２は、上記のタイミングを規定する電磁アクチュエーター３２８の駆動タイミングと、隔たりＤｄを規定する駆動モーター３３４の駆動制御をフィードバック制御する。塗工長ＭＤや塗工幅ＴＤをセンシングする第１センサー４１０や第２センサー４２０は、ダイヘッド３１０と塗工案内ローラー３０２の配設位置の直ぐ下流であるため、既述した回数ｍについては、搬送過程にある塗工液層Ｓの個数を考慮する必要はなく、塗工長ＭＤや塗工幅ＴＤの実行可否判定範囲Ｈｃからの逸脱が起き得ると想定される回数としたり、３〜５回の規定の回数や、目付量の場合の回数と同じとしてもよい。

図５は制御装置１０２にて行われる塗工制御の処理内容を示すフローチャートである。図示するように、制御装置１０２は、第１センサー４１０、第２センサー４２０および目付センサー６１０の各センサーから検出値を入力する（ステップＳ１００）。次いで、制御装置１０２は、入力したセンサー検出値を記憶すると共に、検出目付量、検出塗工長ＭＤ、検出塗工幅ＴＤの推移を検出値ごとに観察する（ステップＳ１１０）。このステップＳ１１０では、制御装置１０２は、図４で説明したように、検出目付量、検出塗工長ＭＤ、検出塗工幅ＴＤの各検出値をそれぞれの実行可否判定範囲Ｈｃと対比する。そして、制御装置１０２は、この対比結果から、実行可否判定範囲Ｈｃからの逸脱の有無判定や、連続した逸脱を起こした場合の回数計数を行うほか、実行可否判定範囲Ｈｃの範囲外から範囲内への収束を起こした場合の計数リセットを行う。

次いで、制御装置１０２は、検出目付量、検出塗工長ＭＤ、検出塗工幅ＴＤのいずれかの検出値が、ぞれぞれの実行可否判定範囲Ｈｃから回数ｍだけ連続して逸脱したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、いずれの検出値も回数ｍの連続逸脱を起こしていないと否定判定すると、本ルーチンを一旦終了する。その一方、ステップＳ１２０において、いずれかの検出値が回数ｍの連続逸脱を起こしていると肯定判定すると、制御装置１０２は、この回数ｍの連続逸脱を起こした検出値が検出目付量であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。このステップＳ１３０に進んだ状況には、検出目付量、検出塗工長ＭＤ、検出塗工幅ＴＤの全てが回数ｍの連続逸脱を起こした第１状況と、検出目付量に加えて検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤのいずれか一方が回数ｍの連続逸脱を起こした第２状況と、検出目付量以外の検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤの両者或いは一方が回数ｍの連続逸脱を起こした第３状況とが含まれる。従って、ステップＳ１３０では、検出目付量が回数ｍの連続逸脱を起こしている第１状況と第２状況については、肯定判定され、検出目付量が回数ｍの連続逸脱を起こしていない第３状況については、否定判定される。

制御装置１０２は、上記のステップＳ１３０で肯定判定すると、塗工液層Ｓの目付量を規定する塗工液圧送モーター３２４の塗工液供給量を、図４に示すように、フィードバック補正量Δｈを用いてフィードバック制御する（ステップＳ１４０）。具体的には、塗工液圧送モーター３２４の回転数を、目付量についてのフィードバック補正量Δｈに応じて増減制御する。これにより、基材Ｋにダイヘッド３１０から吹き付けられる塗工液の量は、目付量に関してのフィードバック補正量Δｈを用いて増加減補正される。その後、制御装置１０２は、検出目付量についての回数ｍをリセットして（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。既述したように、ステップＳ１３０での肯定判定は、検出目付量に加えて、検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤの少なくとも一方についても回数ｍの連続逸脱を起こしているが（第１状況、第２状況）、検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤについては、フィードバック制御を行わない。つまり、検出目付量と、検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤの少なくとも一方とが回数ｍの連続逸脱を同時に起こしていると、目付量についてのフィードバック制御が優先される。この場合、検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤについては、計数リセットがなされないので、次回以降の本ルーチンでは、逸脱を起こした回数ｍは、現状値からカウントアップ計数される。

一方、ステップＳ１３０で否定判定すると、制御装置１０２は、検出目付量以外の検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤのうちで、どちらのいずれかの検出値が回数ｍの連続逸脱を起こしたかを判定する。本実施形態では、ステップＳ１３０での否定判定に続き、検出塗工長ＭＤが回数ｍの連続逸脱を起こしたかを判定するようにした（ステップＳ１６０）。ここで、肯定判定すると、塗工液層Ｓの塗工長ＭＤを規定する塗工液の吹き付け開始タイミングと停止タイミング、即ち塗工液送出バルブ３２５の電磁アクチュエーター３２８の駆動タイミングを、図４に示すように、フィードバック補正量Δｈを用いてフィードバック制御する（ステップＳ１７０）。これにより、ダイヘッド３１０から基材Ｋへの塗工液の吹き付け開始タイミングと停止タイミングは、塗工長ＭＤに関してのフィードバック補正量Δｈを用いて長短補正される。その後、制御装置１０２は、検出塗工長ＭＤについての回数ｍをリセットして（ステップＳ１８０）、本ルーチンを終了する。

制御装置１０２は、ステップＳ１６０で否定判定すると、塗工液層Ｓの塗工幅ＴＤを規定するダイヘッド３１０の隔たりＤｄ（図２参照）を、図４に示すように、フィードバック補正量Δｈを用いてフィードバック制御する（ステップＳ１９０）。これにより、ダイヘッド３１０の隔たりＤｄは、塗工幅ＴＤに関してのフィードバック補正量Δｈを用いて長短補正され、この補正は、ダイヘッド位置調整機構３３０における駆動モーター３３４の駆動量補正により行われる。その後、制御装置１０２は、検出塗工幅ＴＤについての回数ｍをリセットして（ステップＳ２００）、本ルーチンを終了する。

以上説明したように、本実施形態の塗工装置１００では、基材Ｋに形成済みの塗工液層Ｓの形成状況を、目付量と塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤとについて検知する（ステップＳ１１０／図４）。そして、検出目付量、検出塗工長ＭＤ、或いは検出塗工幅ＴＤがそれぞれの実行可否判定範囲Ｈｃから逸脱していれば、検出目付量がこれについての実行可否判定範囲Ｈｃに収まるようダイヘッド３１０への塗工液供給量を増減補正するフィードバック制御（ステップＳ１４０）と、検出塗工長ＭＤがこれについての実行可否判定範囲Ｈｃに収まるようダイヘッド３１０への間欠的な塗工液供給の開始と停止のタイミングを長短補正するフィードバック制御（ステップＳ１７０）と、検出塗工幅ＴＤがこれについての実行可否判定範囲Ｈｃに収まるようダイヘッド３１０と基材Ｋとの隔たりＤｄを長短補正するフィードバック制御（ステップＳ１９０）とを行う。よって、上記のフィードバック制御を経て、基材Ｋに形成済み塗工液層Ｓを許容範囲の塗工液層形状に合致させることができ、この際に、機器停止を要しない。この結果、本実施形態の塗工装置１００によれば、生産性の維持した上で、塗工液層Ｓの形成状況の定形化を図ることができる。また、生産性の低下を来さないので、本実施形態の塗工装置１００によれば、基材Ｋに塗工液層Ｓを間欠形成済みの製品のコスト低下、品質向上を図ることができる。例えば、基材Ｋを、プロトン伝導性を有するフッ素系樹脂を用いて形成された電解質膜フィルムとし、塗工液を、触媒担持カーボン粒子とアイオノマーとを分散させた触媒インクとすれば、膜電極接合体を製造することができ、この膜電極接合体のコスト低下、品質向上を図ることができる。

本実施形態の塗工装置１００では、検出目付量と、検出塗工長ＭＤと検出塗工幅ＴＤの少なくとも一方とが回数ｍの連続逸脱を同時に起こしていると、検出目付量が実行可否判定範囲Ｈｃに収まるような塗工液供給量のフィードバック制御（ステップＳ１４０）を優先して実行する。よって、本実施形態の塗工装置１００によれば、製品品質向上の上から重要視され目付量で規定される塗工液層Ｓの厚みの優先的に安定化や均一化を、目付量の優先的な安定化を通して、優先的に達成できる。そして、目付量の安定化を図った後に、検出塗工長ＭＤや検出塗工幅ＴＤについても、その安定化を図ることができる。

本実施形態の塗工装置１００では塗工液供給量を増減補正するフィードバック制御（ステップＳ１４０）と、ダイヘッド３１０への間欠的な塗工液供給の開始と停止のタイミングを長短補正するフィードバック制御（ステップＳ１７０）と、ダイヘッド３１０と基材Ｋとの隔たりＤｄを長短補正するフィードバック制御（ステップＳ１９０）の各フィードバック制御を、検出目付量、検出塗工長ＭＤ或いは検出塗工幅ＴＤがぞれぞれの実行可否判定範囲Ｈｃから回数ｍだけ連続して逸脱したことを契機に実行する。よって、本実施形態の塗工装置１００によれば、上記のフィードバック制御の実行頻度を不用意に高めることなく、塗工液層Ｓの目付量、塗工長ＭＤ、並びに塗工幅ＴＤの安定化を図ることができる。そして、フィードバック制御の実行契機となる上記の回数ｍを、塗工液層Ｓの目付量と塗工長ＭＤと塗工幅ＴＤとでそれぞれ定めたので、速やかな安定化を図ることができる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

上記の実施形態では、基材Ｋを単体としたが、裏面に剥離可能なバックフィルムを貼り付けた基材としてもよい。こうしたバックフィルムとしては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子フィルムによって形成することができる。

上記の実施形態では、目付センサー６１０をＸ線透過式のセンサー構造としたが、パルス発信器と受信機から構成されるセンサー構造や、反射式のセンサー構造としてもよい。

１００…塗工装置
１０２…制御装置
２００…基材送出ゾーン
２０１…基材供給ローラー
２０２〜２０４…上流側案内ローラー
２０５…テンションローラー
２０６〜２０７…下流側案内ローラー
３００…塗工ゾーン
３０１…上流案内ローラー
３０２…塗工案内ローラー
３１０…ダイヘッド
３１２…塗工孔
３２０…塗工液圧送機構
３２１…塗工液タンク
３２２…攪拌モーター
３２４…塗工液圧送モーター
３２５…塗工液送出バルブ
３２６…ダイ供給路
３２７…リターン流路
３２８…電磁アクチュエーター
３３０…ダイヘッド位置調整機構
３３２…ダイヘッド駆動テーブル
３３４…駆動モーター
４００…形状計測ゾーン
４１０…第１センサー
４２０…第２センサー
４３０…乾燥送出案内ローラー
５００…乾燥ゾーン
５０２…ヒーター
６００…目付量計測ゾーン
６０１…上流側ローラー
６０２…下流側ローラー
６１０…目付センサー
７００…巻取収容ゾーン
７０１…基材回収ローラー
７０２〜７０６…上流側案内ローラー
７０７…テンションローラー
７１０…外観センサー
７２０…マーキング機器
Ｋ…基材
Ｓ…塗工液層
Ｌｍａｘ…目付量範囲
Δｈ…フィードバック補正量
Ｐ１…センサー入力軌跡
Ｐ２…センサー入力軌跡
ＭＤ…塗工長（検出塗工長）
ＴＤ…塗工幅（検出塗工幅）
Ｌｃ…基準中心値
Ｈｃ…実行可否判定範囲
Ｄｄ…隔たり
Ｓｒ…スプレー形態

Claims

塗工液を吹き付けた吹き付け痕を塗工液層として基材に間欠的に形成する塗工装置であって、
前記基材に対向して前記塗工液を吹き付けるダイヘッドと、
該ダイヘッドへの前記塗工液の間欠的な供給を図る際の塗工液供給量を第１の制御量として調整する第１の制御と、前記間欠的な塗工液供給の開始と停止のタイミングを第２の制御量として調整する第２の制御と、前記ダイヘッドと前記基材との隔たりを第３の制御量として調整する第３の制御とを併用し、前記ダイヘッドに対して相対的に駆動する前記基材への前記塗工液層の間欠形成を行う塗工制御部と、
前記基材に形成済みの前記塗工液層の形成状況を検知する形成状況検知部とを備え、
前記塗工制御部は、
前記形成済み塗工液層について前記形成状況検知部の検知した塗工液層形成状況が許容範囲の塗工液層形状に合致するよう、前記第１から第３の制御量の少なくともいずれかをフィードバック制御すると共に、前記第１の制御量のフィードバック制御を、前記形成状況検知部が前記塗工液層形成状況として前記形成済み塗工液層について検知した目付量と前記許容範囲の塗工液層形状における許容目付量との目付相違程度に応じて実行するに当たり、前記目付相違程度に応じた前記第１の制御量のフィードバック制御が他のフィードバックと同時に必要となった場合には、前記目付相違程度に応じた前記第１の制御量のフィードバック制御を優先的に実行する
塗工装置。
前記形成状況検知部は、前記形成済み塗工液層について、前記ダイヘッドに対する前記基材の相対的な駆動方向に沿った塗工長を前記塗工液層形成状況として検知し、
前記塗工制御部は、前記検知された前記塗工長と前記許容範囲の塗工液層形状における許容塗工長との層長さ相違程度に応じて前記第２の制御量をフィードバック制御する請求項１に記載の塗工装置。
前記形成状況検知部は、前記形成済み塗工液層について、前記ダイヘッドに対する前記基材の相対的な駆動方向と交差する塗工幅を前記塗工液層形成状況として検知し、
前記塗工制御部は、前記検知された前記塗工幅と前記許容範囲の塗工液層形状における許容塗工幅との層幅相違程度に応じて前記第３の制御量をフィードバック制御する請求項１に記載の塗工装置。
前記塗工制御部は、前記第１から第３の制御量のフィードバック制御を行うに当たり、前記検知された前記目付量が前記許容目付量を複数回に亘って連続して逸脱すると、前記第１の制御量のフィードバック制御を行う請求項１に記載の塗工装置。
前記塗工制御部は、前記第１から第３の制御量のフィードバック制御を行うに当たり、前記検知された前記塗工長が前記許容塗工長を複数回に亘って連続して逸脱すると、前記第２の制御量のフィードバック制御を行う請求項２に記載の塗工装置。
前記塗工制御部は、前記第１から第３の制御量のフィードバック制御を行うに当たり、前記検知された前記塗工幅が前記許容塗工幅を複数回に亘って連続して逸脱すると、前記第３の制御量のフィードバック制御を行う請求項３に記載の塗工装置。
塗工液を吹き付けた吹き付け痕を塗工液層として基材に間欠的に形成する塗工方法であって、
前記基材に対向して前記塗工液を吹き付けるダイヘッドへの前記塗工液の間欠的な供給を図る際の塗工液供給量を第１の制御量として調整する第１の制御と、前記間欠的な塗工液供給の開始と停止のタイミングを第２の制御量として調整する第２の制御と、前記ダイヘッドと前記基材との隔たりを第３の制御量として調整する第３の制御とを併用し、前記ダイヘッドに対して相対的に駆動する前記基材への前記塗工液層の間欠形成を行う塗工工程と、
前記基材に形成済みの前記塗工液層の形成状況を検知する検知工程とを実行し、
前記塗工工程では、
前記形成済み塗工液層について前記検知工程で検知した塗工液層形成状況が許容範囲の塗工液層形状に合致するよう、前記第１から第３の制御量の少なくともいずれかをフィードバック制御すると共に、前記第１の制御量のフィードバック制御を、前記検知工程において前記塗工液層形成状況として前記形成済み塗工液層について検知した目付量と前記許容範囲の塗工液層形状における許容目付量との目付相違程度に応じて実行するに当たり、前記目付相違程度に応じた前記第１の制御量のフィードバック制御が他のフィードバックと同時に必要となった場合には、前記目付相違程度に応じた前記第１の制御量のフィードバック制御を優先的に実行する
塗工方法。