JP6098282B2 - 間欠塗布装置及び間欠塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗膜を間欠的に形成する間欠塗布装置及び間欠塗布方法に関する。

巻き出しロールから巻き取りロールに向かって連続的に搬送されるシートに対して、液体を塗布するための塗布装置が知られている。この種の塗布装置において、塗布する液体の供給の停止と、再開とを繰り返して、未塗布領域と塗布領域を断続的に繰り返して形成する間欠塗布装置がある（例えば特許文献１〜３）。

間欠塗布装置では、断続的に液体を塗布して形成される塗膜の膜厚を、塗膜の塗布領域内で均一にすることが求められている。特に、未塗布領域から、塗布領域が始まる塗膜の始端の領域では、塗膜の始端に盛り上がりを生じさせることなく始端の立ち上がりを急峻に形成することが課題である。加えて、塗布領域から、未塗布領域になる塗膜の終端の領域では、塗膜の終端の立ち下がりを急峻に形成することが課題である。

すなわち、間欠塗布装置は、塗膜の始端と終端の各側壁が、塗布面に対して垂直になるように塗膜を形成することが求められている。

特開２００１−３８２７６号公報（図２参照） 特開２００６−５１４０７号公報（図２参照） 特開２０１１−８８１３８号公報（図３参照）

上述した本発明に関連する間欠塗布装置について、供給弁の動作と塗膜との関係について図面を参照して説明する。

図６〜図８に、本発明に関連する間欠塗布装置における、供給弁の動作と塗膜との関係について説明するための図を示す。各図６〜図８において、時間経過に伴う弁体の位置の変化、塗布ヘッドに供給される液体の、時間経過に伴う圧力の変化、時間経過に伴う膜厚の変化を示す。また、各図６〜図８において、供給弁の弁体の位置の変化を実線で示し、戻し弁の弁体の位置の変化を破線で示す。

本発明に関連する間欠塗布装置では、供給弁の弁体のストローク（移動量）が、図６に示すように、塗膜の塗り始めと塗り終わりの開閉動作を除いて、一定のストロークに保たれていた。まず、供給弁の弁体のストロークは、塗膜の終端の乱れや間欠塗布の未塗布領域に液ダレが生じない大きさに設定される。弁体のストロークは大きいほど、塗膜の終端における負圧が大きくなるので、塗膜の終端での乱れが小さくなり、未塗布領域に液ダレが生じない。

しかしながら、塗膜の終端における不都合を解消するためにストロークを大きくした場合、供給弁から液体が押し出される作用が大きくなり、図７に示すように、塗膜の始端の直後に盛り上がりが発生してしまう。

塗膜の始端に盛り上がりが生じた場合、本発明に関連する間欠塗布装置では、図８に示すように、盛り上がりを抑えるために、供給弁を開く速度を遅くするしかなく、塗膜の始端の立ち上がりをなだらかに形成せざるを得なかった。そのため、図８に示すように、塗膜の始端における、シート４の搬送方向に対する立ち上がり長さＬに関して制約を受ける塗布製品を製造することが困難であった。

特許文献１には、エアシリンダを用いて供給弁を駆動した場合に、塗膜の始端に盛り上がりが生じることを抑制するための構成が開示されている。しかしながら、特許文献１では、エアシリンダを用いて駆動する場合における、塗膜の始端の盛り上がりを抑制する技術について開示されているが、塗膜の始端の立ち上がりを急峻に形成することについては考慮されていない。

特許文献２には、弁体と、弁体を駆動する軸との間に隙間を設ける構成が開示されている。この構成により、特許文献２に記載の構成は、特許文献１の構成における、塗膜の盛り上がりを防ぐ作用を改善している。しかしながら、特許文献２に記載の構成においても、特許文献１と同様に、塗膜の始端の立ち上がりを急峻に形成することについては考慮されていない。

特許文献３には、モーターを用いて任意に駆動される弁体を有する構成が開示されている。特許文献３に記載の構成では、形成された塗膜の形状の測定結果を弁体の駆動にフィードバックすることで、目標の膜厚になるように塗膜を形成している。しかしながら、特許文献３には、塗膜の立ち上がり、立ち下がりでの局所的な形状を修正するための技術について開示されているが、塗膜の終端の乱れや未塗布領域への液ダレを防止することについては考慮されていない。

したがって、特許文献１〜３に記載の構成では、塗膜の立ち上がり及び立ち下がりをそれぞれ急峻に形成すると共に、塗膜の終端の乱れや未塗布領域への液ダレを防止することが困難であった。

そこで、本発明は、上記関連する技術の課題を解決することができる間欠塗布装置及び間欠塗布方法を提供することを目的とする。本発明の目的の一例は、塗膜の始端の立ち上がり及び終端の立ち下がりをそれぞれ急峻に形成することを可能にすると共に、塗膜の品質を向上することができる間欠塗布装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明に係る間欠塗布装置は、塗料を供給する供給部と、供給部から供給された塗料を被塗布材の表面に沿って塗布する塗布部と、供給部から塗布部に塗料を供給するための流路を開閉する弁体を有する供給弁と、弁体を駆動する駆動部と、弁体が流路を間欠的に開閉するように駆動部を制御する制御部と、塗料の供給方向において供給弁の上流側に配置されているポンプと、を備える。

制御部は、弁体が流路を塞ぐ閉塞位置から第１開放位置まで弁体を開く第１動作と、第１動作後に、塗布部に塗料を供給する圧力を一定に保つように第１動作の速度よりも遅い速度で、第１開放位置よりも開度が大きい第２開放位置まで弁体を開く第２動作と、第２開放位置から閉塞位置まで弁体を閉じる第３動作と、を行うように弁体を制御する。

また、本発明に係る間欠塗布方法は、供給部から供給された塗料を被塗布材の表面に沿って間欠的に塗布する塗布方法において、供給部から塗布部に塗料を供給するための流路を開閉する供給弁と、塗料の供給方向において供給弁の上流側に配置されている、塗料を供給するためのポンプと、を用い、供給弁の弁体の開閉動作を、弁体が流路を塞ぐ閉塞位置から第１開放位置まで弁体を開く第１動作と、第１動作後、塗布部に塗料を供給する圧力を一定に保つように第１動作の速度よりも遅い速度で、第１開放位置よりも開度が大きい第２開放位置まで弁体を開く第２動作と、第２開放位置から閉塞位置まで弁体を閉じる第３動作と、を行うように制御する。

本発明によれば、間欠的に塗布される塗膜において、塗膜の始端の立ち上がり及び終端の立ち下がりをそれぞれ急峻に形成すると共に、塗膜の品質を向上することができる。

実施形態の間欠塗布装置を示す模式図である。 実施形態の間欠塗布装置における要部を説明するための模式図である。 実施形態における供給弁の位置の変化を説明するための図である。 実施形態における供給弁の開閉動作と塗膜との関係について説明するための図である。 実施形態における、供給弁の開閉動作の他の例を説明するための図である。 本発明に関連する間欠塗布装置における、供給弁の動作と塗膜との関係について説明するための図である。 本発明に関連する間欠塗布装置における、供給弁の動作と塗膜との関係について説明するための図である。 本発明に関連する間欠塗布装置における、供給弁の動作と塗膜との関係について説明するための図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態の間欠塗布装置は、連続的に搬送される被塗布材としてのシートの表面に液体を塗布するために用いられるが、シートの平坦面に限定されるものではなく、例えば立体物の曲面に沿って塗布するために用いられてもよい。

図１に、実施形態の間欠塗布装置の模式図を示す。図２に、実施形態の間欠塗布装置の要部の模式図を示す。

図１及び図２に示すように、実施形態の間欠塗布装置１は、塗料である液体３を供給する供給部としての供給タンク５と、供給タンク５から液体３を供給するためのポンプ６と、供給タンク５から供給された液体３を、被塗布材としてのシート４の表面に沿って塗布する塗布部としての塗布ヘッド７と、供給タンク５から塗布ヘッド７に塗料を供給するための流路８と、流路８を開閉する弁体１０ａを有する供給弁１０と、供給弁１０の弁体１０ａを駆動する駆動部としての第１サーボモータ１１と、弁体１０ａが流路８を間欠的に開閉するように第１サーボモータ１１を制御する制御部としての制御装置１２と、を備えている。

間欠塗布装置１が備える流路８は、供給タンク５から供給された液体３を塗布ヘッド７に供給するための塗布流路８ａと、供給タンク５から供給された液体３を供給タンク５に返送するための戻し流路８ｂとを含んでいる。

また、実施形態の間欠塗布装置１は、戻し流路８ｂを開閉する弁体１３ａを有する戻し弁１３と、戻し弁１３の弁体１３ａを駆動する第２サーボモータ１４と、供給弁１０から塗布ヘッド７に供給される液体３の圧力（以下、塗布圧力と称する。）を検出するための塗布圧力センサ１６と、供給タンク５から供給される液体３の圧力（以下、供給圧力と称する。）を検出するための供給圧力センサ１７と、を備えている。

シート４は、図示しないが、シート供給ロールから供給され、シート供給ロールからシート巻き取りロールに向かって所定の速度で連続的に搬送されている。

そして、制御装置１２は、第１サーボモータ１１を制御することによって、供給弁１０の弁体１０ａが塗布流路を塞ぐ閉塞位置から第１開放位置まで第１ストロークで弁体１０ａを開く第１動作と、第１動作後に、塗布圧力を一定に保つように第１動作の速度よりも遅い速度で、第１開放位置から、第１開放位置よりも大きな第２開放位置まで第２ストロークで弁体１０ａを開く第２動作と、第２開放位置から閉塞位置まで弁体１０ａを閉じる第３動作と、を行うように、供給弁１０の弁体１０ａの開閉動作を制御する。

図３に、供給弁１０の弁体１０ａの位置の変化を説明するための図を示す。図３において、（ａ）が弁体１０ａの位置を説明するための模式図を示し、（ｂ）が時間経過に伴う弁体１０ａの位置の変化を示す。

図３（ａ）に示すように、本実施形態では、弁体１０ａが閉じられた位置を基準位置として、弁体１０ａの開放位置が設定されている。したがって、図３（ｂ）に示すように、弁体１０ａは、時間経過に伴って所定の開放位置まで開放される。

ポンプ６は、流路８に配置されており、制御装置１２と電気的に接続されている。

塗布ヘッド７は、所定の速度で搬送されるシート４の表面に対向する位置に配置されており、シート４上に液体３を間欠的に吐出する。

図２に示すように、供給弁１０は、塗布ヘッド７に液体３を供給する塗布流路８ａを開閉する弁体１０ａと、弁体１０ａによって開閉される開口を有する弁座１０ｂと、弁体１０ａ及び弁座１０ｂが設けられたシリンダ１０ｃと、を有して構成されている。

供給弁１０と同様に、戻し弁１３は、供給タンク５に液体３を戻す戻し流路８ｂを開閉する弁体１３ａと、弁体１３ａによって開閉される開口を有する弁座１３ｂと、弁体１３ａ及び弁座１３ｂが設けられたシリンダ１３ｃと、を有して構成されている。

供給タンク５は、塗布ヘッド７に液体３を供給する流路８から分岐した戻し流路８ｂが連結されており、供給タンク５から塗布ヘッド７に供給された液体３の一部が循環されている。

第１サーボモータ１１は、供給弁１０に連結されており、制御装置１２と電気的に接続されている。第２サーボモータ１４は、戻し弁１３に連結されており、制御装置１２と電気的に接続されている。

図１に示すように、塗布圧力センサ１６は、供給弁１０と塗布ヘッド７との間の塗布流路８ａに配されており、制御装置１２に電気的に接続されている。供給圧力センサ１７は、供給タンク５と供給弁１０との間の戻し流路８ｂに配されており、制御装置１２に電気的に接続されている。

なお、供給弁１０を開く第１動作での弁体１０ａの速度は、供給弁１０を閉じる第３動作での弁体１０ａの速度とほぼ同程度に設定されている。

以上のように構成された間欠塗布装置１について、シート４に間欠的に塗布する動作を説明する。図４に、実施形態における供給弁１０の開閉動作と塗膜との関係を示す。図４において、供給弁１０の弁体１０ａの位置の変化を実線で示し、戻し弁１３の弁体１３ａの位置の変化を破線で示す。

まず、間欠塗布装置１は、図４に示すように、第１動作で供給弁１０の弁体１０ａを、閉塞位置から第１開放位置まで第１ストロークで開くことによって、塗膜の始端の立ち上がりが急峻に形成される。続いて、第１動作後に、第１動作での弁体１０ａの速度よりも遅い速度で、塗布圧力が変動せずに一定に保たれるように弁体１０ａを第２開放位置まで開く第２動作を行うことによって、塗膜の膜厚が一定に保たれる。

第２動作後、第２開放位置から、塗布流路８ａを塞ぐ閉塞位置まで弁体１０ａを第２ストロークで閉じる第３動作を行うことによって、塗膜の終端の立ち下がりが急峻に形成される。そして、弁体１０ａを閉じてシート４に未塗布領域を形成した後、上述した第１、第２及び第３動作を含む弁体１０ａの開閉動作を行うことで、シート４に塗膜が間欠的に形成される。

なお、図４に示すように、供給弁１０の開閉動作に同期して、戻し弁１３の弁体１３ａは、供給弁１０の開閉動作とは逆の開閉動作を行っている。また、戻し弁１３を開く動作での弁体１３ａの移動量と、戻し弁体１３を閉じる動作での弁体１３ａの移動量は同じにされており、弁体１３ａを開いた後、弁体１３ａを閉じるまで一定の開放位置に保たれている。

本実施形態では、弁体１０ａの第１開放位置が、弁体１０ａが閉じられた基準位置から１ｍｍの位置に設定されており、弁体１０ａの第２開放位置が、基準位置から５ｍｍの位置に設定されている。すなわち、本実施形態では、第１の動作で移動される弁体１０ａの第１開放位置が、第２の動作で移動される弁体１０ａの第２開放位置の１／５程度に設定されているが、これに限定されるものではなく、塗膜の始端に盛り上がりが生じない範囲内で、適切な開放位置に設定される。

実施形態の間欠塗布装置１によって実際に塗膜を形成する場合には、塗膜の終端の立ち下がりを急峻に形成することができるように、第２動作において弁体１０ａを第２開放位置から閉じる第２ストロークを設定する。

続いて第１動作において弁体１０ａを開く第１ストロークと、第２動作において弁体１０ａを閉じる第２ストロークとを同じに設定した条件で塗膜を形成し、実際に形成された塗膜の始端の形状を確認する。その後、形成された塗膜の始端の形状を確認しながら、適宜、第１ストロークを小さくしながら、弁体１０ａを開く第１開放位置を適正に設定する。

このとき、第１動作において第１ストロークで弁体１０ａを第１開放位置まで開く速度と、第２動作において第２ストロークで弁体１０ａを第２開放位置から閉じる速度は、ほぼ同程度に設定されており、塗膜の始端と終端を適正な形状に形成することが可能な速度範囲内において適切な速度に設定される。

以上のように、第２動作では、塗布圧力の上昇を防ぐために、塗膜を一定の膜厚で形成する定常塗布時間の全てを使って、第１開放位置から第２開放位置まで弁体を開く動作が望ましい。しかし、第２動作での塗布圧力の上昇を防ぐことが可能であれば、必要に応じて、第２動作を、上述の定常塗布時間の一部の時間だけで行ってもよい。すなわち、制御装置１２は、塗膜の膜厚を一定に形成することが可能であれば、第２動作と第３動作との間で、第２開放位置まで開いた弁体１０ａを第２開放位置に保つ別の動作を行うように制御を行ってもよい。

上述したように、実施形態の間欠塗布装置１によれば、上述した第１、第２及び第３動作を含む開閉動作を行うように供給弁１０を制御することによって、塗膜の始端の立ち上がり及び終端の立ち下がりを急峻にそれぞれ形成することを可能にし、塗膜の終端の乱れや未塗布領域への液ダレを防止することができる。その結果、実施形態によれば、塗膜の始端における膜厚が変動する領域（シート４の搬送方向に対する立ち上がり長さＬ）を小さくすることができ、塗膜が一定に形成される領域を増やし、塗膜の品質を向上することができる。

このように、塗膜の端部の膜厚が変動する領域が小さくなることによって、塗膜における膜厚が一定な領域が増えるので、塗布されたシート４を用いる製品の品質を向上することができる。加えて、塗膜の端部の膜厚が変動する領域は小さくなることによって、塗膜の膜厚の不安定な領域の廃棄を削減し、塗布されたシート４を用いる製品の製造コストを低減することができる。

ところで、本実施形態の間欠塗布装置１では、塗膜の始端の立ち上がりが急峻に形成されるが、塗膜を形成する液体やその他の塗布条件によって、塗膜の始端に窪みが生じる可能性もある。図５に、実施形態における供給弁１０の開閉動作の他の例を示す。図５において、供給弁１０の弁体１０ａの位置の変化を実線で示し、戻し弁１３の弁体１３ａの位置の変化を破線で示す。

図５に示すように、塗膜の始端に窪みが形成された場合には、塗膜に窪みが形成される時間に対応する時間で、塗布圧力が低下することに起因している。そのため、塗膜に窪みが形成される時間に相当する時間では、第２動作における弁体１０ａを開く速度を相対的に速い速度で行うことによって、窪みが形成されることを解消することが可能になる。そして、窪みが形成される時間に相当する時間以降では、第２動作における弁体１０ａを開く動作を相対的に遅い速度で行うことによって、塗布圧力を一定に保つことによって、塗膜を一定の膜厚で形成することが可能になる。

換言すれば、制御装置１２は、第２動作を、第１動作の速度よりも遅い速度が段階的に小さくなるように変化させて制御を行ってもよく、第２動作が、弁体１０ａを複数の速度で第２開放位置まで開いてもよい。

このように第２動作を制御することによって、上述と同様に、塗膜の始端の立ち上がり及び終端の立ち下がりを急峻にそれぞれ形成することを可能にし、塗膜の品質を向上することができる。

１ 間欠塗布装置
３ 液体
４ シート
５ 供給タンク
７ 塗布ヘッド
８ 流路
８ａ 塗布流路
１０ 供給弁
１０ａ 弁体
１１ 第１サーボモータ
１２ 制御装置

Claims (6)

1. 塗料を供給する供給部と、
   前記供給部から供給された塗料を被塗布材の表面に沿って塗布する塗布部と、
   前記供給部から前記塗布部に塗料を供給するための流路を開閉する弁体を有する供給弁と、
   前記弁体を駆動する駆動部と、
   前記弁体が前記流路を間欠的に開閉するように前記駆動部を制御する制御部と、
   塗料の供給方向において前記供給弁の上流側に配置されているポンプと、を備え、
   前記制御部は、
   前記弁体が前記流路を塞ぐ閉塞位置から第１開放位置まで前記弁体を開く第１動作と、
   前記第１動作後に、前記塗布部に塗料を供給する圧力を一定に保つように前記第１動作の速度よりも遅い速度で、前記第１開放位置よりも開度が大きい第２開放位置まで前記弁体を開く第２動作と、
   前記第２開放位置から前記閉塞位置まで前記弁体を閉じる第３動作と、を行うように前記弁体を制御する、間欠塗布装置。
2. 前記制御部は、前記第２動作を、前記第１動作の速度よりも遅い速度が段階的に小さくなるように変化させて行う、請求項１に記載の間欠塗布装置。
3. 前記制御部は、前記第２動作と前記第３動作との間で、前記第２開放位置まで開いた前記弁体を前記第２開放位置に保つように制御する、請求項１に記載の間欠塗布装置。
4. 供給部から供給された塗料を被塗布材の表面に沿って間欠的に塗布する塗布方法において、
   前記供給部から前記塗布部に塗料を供給するための流路を開閉する供給弁と、塗料の供給方向において前記供給弁の上流側に配置されている、塗料を供給するためのポンプと、を用い、
   前記供給弁の弁体の開閉動作を、
   前記弁体が前記流路を塞ぐ閉塞位置から第１開放位置まで前記弁体を開く第１動作と、
   第１動作後、前記塗布部に塗料を供給する圧力を一定に保つように前記第１動作の速度よりも遅い速度で、前記第１開放位置よりも開度が大きい第２開放位置まで前記弁体を開く第２動作と、
   前記第２開放位置から前記閉塞位置まで前記弁体を閉じる第３動作と、を行うように制御する、間欠塗布方法。
5. 前記第２動作を、前記第１動作の速度よりも遅い速度が段階的に小さくなるように変化させるように行う、請求項４に記載の間欠塗布方法。
6. 前記第２動作と前記第３動作との間で、前記第２開放位置まで開いた前記弁体を前記第２開放位置に保つように制御する、請求項４に記載の間欠塗布方法。

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