JP6277647B2 - 塗工装置及び塗工方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工装置及び塗工方法に関する。

フィルムやガラス等の基材に向けて液体を間欠的に塗布し、基材の表面に複数の塗布パターンを形成する塗工装置が知られている（特許文献１〜４参照）。特許文献１〜４に記載の塗工装置は、塗工液（液体）を貯蔵可能なタンクと、タンクから供給された塗工液を金属箔に向けて吐出する塗工ヘッドと、タンクから塗工ヘッドへ流れる塗工液の流量を調節する弁体と、を有している。

特許文献１に記載の弁体は液体の流動方向に開いたり閉じたりする。弁体が弁座に当接したときに弁体は液体の流路が遮断する。弁体が弁座から離れたときに弁体は液体の流路を開放する。弁体が閉じる際、弁体は液体の流動方向とは逆方向に移動する。この弁体の移動にともない、塗工ヘッド内の液体が引き戻される。これにより、弁体の閉弁時に、塗工ヘッドから吐出される液体が急速に遮断される。その結果、液体から形成された塗工膜の端部を急な傾斜にすることができる。

特許文献２は、塗工膜の目標形状と塗工膜の実際の形状との差分を算出に基づいて、仕切弁の目標動作プロファイルを算出することを開示する。仕切弁は、算出された目標動作プロファイルに従ってアクチュエータにより制御される。これにより、塗布開始の時点における塗工液の過剰な吐出を防止することができるとされている。

特許文献３に記載の塗工装置では、電動サーボモータの速度制御により、弁体の移動速度が変更可能である。弁体の移動速度の最適値は予め行う塗工テストにより求められる。

特許文献４に記載の塗工装置では、塗料の物性の経時変化により塗工膜の膜厚が許容範囲外になったときに、塗工液の流量が調整される。

特許第３３９９８８１号公報 特開２０１１−８８１３８号公報 特開２０１１−８３７１９号公報 特開２０１１−１９４３２９号公報

現在、塗工膜の用途等に応じて、急な傾斜の端部を有する塗工膜が求められることがある。この要求に答えるために、弁体の開弁速度を早くすることが必要となる。しかしながら、本出願人は、特許文献１に記載されているような弁体、すなわち流体の流動方向に移動する弁体では、弁体の開弁速度が速い場合、開弁直後に液体の吐出量が低下することがあるという課題を見出した。その結果、基材に吐出された液体からなる塗工膜の前端付近に凹みが生じてしまう。一般には、塗工膜の膜厚は均一であることが好ましい。

特許文献２〜４も、弁体の開弁速度が早い場合において開弁直後に生じる液体の吐出量の低下の問題を考慮していない。特に、特許文献４は、間欠的に形成された複数の塗工領域間での塗工膜の膜厚の不均一性の問題を考慮しているが、単一の塗工領域内での膜厚の不均一性の問題を考慮していない。

本発明の目的は、開弁直後に塗工ヘッドから吐出される液体の量が低下することを抑制することができる塗工装置及び塗工方法を提供することにある。

本発明の塗工装置は、基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工ヘッドと、
前記液体の流動方向に移動可能であり、前記塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する弁体と、
前記弁体の軌道を制御する制御装置と、
前記基材と前記塗工ヘッドとを相対的に移動させる移動機構と、
前記塗工ヘッドへ流入する液体の圧力又は前記基材上に形成された液体からなる塗工膜の膜厚を計測する計測部と、を有し、
前記弁体は、定常状態で最大の流量となる第１のポジションからさらに前記液体の流動方向に移動可能であり、
前記制御装置は、
前記弁体のポジションの時間関数を規定する目標軌道プロファイルに従って前記弁体の軌道を制御し、
前記計測部で計測した前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚から作成した実際のプロファイルと、前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の目標プロファイルとの差を低減するように、前記目標軌道プロファイルを更新し、
ユーザが設定した弁体の軌道を決める複数の基準点に基づき前記目標軌道プロファイルを生成し、
前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体の軌道を制御しつつ、前記計測部により計測された値から前記実際のプロファイルを生成し、
前記実際のプロファイルに凹みがあると判断したときに、前記目標軌道プロファイルの、前記凹みに相当するタイミングから前記弁体を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように、前記目標軌道プロファイルを更新し、
前記実際のプロファイルに凹みがあると判断した場合、前記実際のプロファイルと前記目標プロファイルとの差に基づき、ユーザが設定した前記基準点から所定の時間間隔で新しい基準点を追加し、
ユーザが設定した前記複数の基準点と前記新しい基準点とに基づき前記目標軌道プロファイルを更新する。

また、本発明の塗工方法は、基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工ヘッドと、前記液体の流動方向に移動可能であり、前記塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する弁体と、を有する塗工装置を用いて基材上に塗工膜を間欠的に形成する塗工方法であって、
ユーザが設定した複数の基準点に基づき、前記弁体のポジションの時間関数を規定する目標軌道プロファイルを生成するステップと、
前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体を移動させつつ前記塗工ヘッドから液体を吐出するステップと、
前記塗工ヘッドへ流入する前記液体の圧力又は前記液体の吐出により前記基材上に形成された塗工膜の膜厚を計測し、前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の実際のプロファイルを作成するステップと、
前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の目標プロファイルと前記実際のプロファイルとの差を低減するように前記目標軌道プロファイルを更新するステップと、
更新された前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体を移動させつつ前記塗工ヘッドから液体を吐出して前記基材上に塗工膜を形成するステップと、を有し、
前記目標軌道プロファイルは、前記実際のプロファイルに凹みがあると判断されたときに、前記目標軌道プロファイルの、前記凹みに相当するタイミングから前記弁体を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように更新され、
前記目標軌道プロファイルを更新するステップは、
前記実際のプロファイルに凹みがあると判断されたときに、ユーザが設定した前記基準点から所定の時間間隔で新しい基準点を追加することと、
ユーザが設定した前記複数の基準点と前記新しい基準点とに基づき前記目標軌道プロファイルを更新することと、を含み、
閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第１のポジションへ前記弁体を移動させた後に前記第１のポジションから前記液体の流動方向にさらに開いた第２のポジションへ前記弁体を移動させつつ、前記塗工ヘッドから前記液体を吐出して前記基材上に塗工膜を形成する。

本発明によれば、開弁直後に塗工ヘッドから吐出される液体の量が低下することを抑制することができる。

第１の実施形態に係る塗工装置の概略構成を示す図である。 塗工膜の目標形状である目標形状プロファイリングを示す概略図である。 ユーザが設定する弁体の目標軌道プロファイルを示す概略図である。 塗工膜の膜厚の不均一性の問題を説明する概略図である。 開ポジションへの弁体の移動中における流量調節部の概略図である。 目標軌道プロファイルの決定方法を示すフローチャートである。 目標軌道プロファイルの決定方法の具体的な一例を示すフローチャートである。 （ａ）は目標軌道プロファイルの設定の更新を示す概略図であり、（ｂ）は更新後の目標軌道プロファイルに基づき形成された塗工膜の実際のプロファイルを示す概略図である。 （ａ）は目標軌道プロファイルの設定の更なる更新を示す概略図であり、（ｂ）は更なる更新後の目標軌道プロファイルに基づき形成された塗工膜の実際のプロファイルを示す概略図である。 第２の実施形態に係る塗工装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は第１の実施形態に係る塗工装置の概略構成を示している。塗工装置は、塗工ヘッド１０、タンク２０、ポンプ２２、流量調節部３０及び制御装置５０を有する。タンク２０は液体８２を貯蔵可能である。タンク２０は、送液用配管２４を介して流量調節部３０と流体的に連通している。ポンプ２２は送液用配管２４に設けられている。ポンプ２２は、タンク２０内の液体８２を、流量調節部３０を介して塗工ヘッド１０へ送る。

塗工ヘッド１０はスリット１２から基材８０に向けて液体８２を吐出する。基材８０は、例えば金属等からなる長尺の箔又はフィルムであって良い。液体８２は製造すべき製品に応じた任意の材料であって良い。

流量調節部３０は、塗工ヘッド１０に流入する液体８２の流量を調節する。具体的には、流量調節部３０は、筐体３１と、筐体内に配置された弁体３２と、弁座３４と、を有する。筐体３１は、ポンプ２２によって送り込まれた液体８２が流れる内部空間を備えている。弁座３４は筐体３１の内壁に形成されている。

弁体３２は軸３３に取り付けられている。軸３３は筐体３１の外部まで延びている。軸３３の一端は、制御装置５０のアクチュエータ５２に連結されている。軸３３と筐体３１との間には、液体８２の漏洩を防止する密封材３６が設けられている。密封材３６は例えばＯリングであって良い。

弁体３２は、弁座３４に接触する閉ポジションと、弁座３４から離れた開ポジションとの間を往復移動可能である（図１の両矢印参照）。具体的には、弁体３２は、筐体３１内の液体８２の流動方向に沿って移動可能である。弁体３２が弁座３４と当接するとき（閉ポジション）、弁体３２は液体８２の流路を遮断する。弁体３２が弁座３４から離れているとき（開ポジション）、弁体３２は液体８２の流路を開放する。弁体３２が開ポジションに位置しているとき、液体８２は塗工ヘッド１０へ流入する。塗工ヘッド１０へ流入した液体８２はスリット１２から基材８０へ向けて吐出される。弁体３２は、開ポジションの位置（開度）に応じて、塗工ヘッド１０へ流入する液体８２の流量を調節することができる。

制御装置５０は、アクチュエータ５２及び制御ユニット５４を有する。アクチュエータ５２は、制御ユニット５４による制御信号に基づき弁体３２の軌道を自由に制御する。すなわち、制御装置５０は、アクチュエータ５２及び制御ユニット５４により弁体３２の軌道を制御する。

制御装置５０は弁体３２を往復移動させる。弁体３２の往復移動により、塗工ヘッド１０は液体８２を間欠的に吐出する。具体的には、アクチュエータ５２は、制御ユニット５４に設定されている目標軌道プロファイルに従って弁体３２を移動させる。「目標軌道プロファイル」は、弁体のポジションの時間関数であり、弁体の目標ポジションを決定するプロファイルである。

アクチュエータ５２は、好ましくはリニアモータを含む。しかしながら、アクチュエータ５２はリニアモータに限らず、目標軌道プロファイルに従って弁体３２を自由に移動させることができればどのような構成を有していても良い。例えば、アクチュエータ５２は、ロータリーモータとギアとの組合せから構成されていても良い。

制御ユニット５４は、各種演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）や、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や、データの格納やプログラムの実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ（Random Access Memory）や、入出力インターフェース等を備えていて良い。制御ユニット５４は入力装置６０と通信可能になっていることが好ましい。ユーザは、入力装置６０を通じて各種データを制御ユニット５４に入力したり、制御ユニット５４に各種指令を与えたりすることができる。

弁体３２が閉じる際、弁体３２は液体８２の流動方向とは逆方向に移動する。この弁体３２の移動にともない、塗工ヘッド１０内の液体８２が引き戻される。これにより、弁体３２は、閉弁時に塗工ヘッド１０からの液体８２の流出を急激にストップすることができるという利点がある。

基材８０は、図１に示すように搬送部２５，２６により搬送される。搬送部２５，２６は例えば搬送ローラであってよい。搬送ローラは、回転することにより基材８０を搬送する。基材８０を一定の速度で搬送しつつ塗工ヘッド１０から液体８２を間欠的に吐出することにより、基材８０上に液体８２の塗布領域と未塗布領域とが交互に配置される。塗布領域上の液体８２は塗工膜８３を形成する。

図１に示す塗工装置では、塗工ヘッド１０が静止し、基材８０が塗工ヘッド１０に対して移動する。これに代えて、基材８０が静止し、塗工ヘッド１０が基材８０に対して移動しても良い。すなわち、塗工装置は、基材８０と塗工ヘッド１０を相対的に移動させる移動機構を有していれば良い。

塗工装置は、基材８０に形成された塗工膜８３を乾燥させる乾燥装置２８を任意に有していて良い。乾燥装置２８は、基材８０上の塗工膜８３を乾燥することができる。

塗工装置は、基材８０を所定の位置で切断する切断装置（不図示）を任意に有していて良い。塗工膜８３が形成された基材８０を切断することにより、基材８０上に形成された塗工膜８３を有する製品を複数製造することができる。

好ましくは、塗工装置は、基材８０に形成された塗工膜８３の厚みを計測する計測部４０を有する。計測部４０は、図１に示す例では乾燥装置２８よりも上流側に位置しているが、乾燥装置２８よりも下流側に位置していても良い。計測部４０は、１つの塗工領域上の複数の位置で塗工膜８３の膜厚を計測することができる。または、計測部４０は１つの塗工領域上の塗工膜８３の膜厚を連続的に計測することができる。計測部４０は、塗工膜８３の膜厚の計測値を制御ユニット５４に送信することができる。

計測部４０は、塗工膜８３の膜厚を計測することができれば、どのような機器であっても良い。例えば、計測部４０は、計測部４０と塗工膜８３との間の距離を計測する光センサを含んでいて良い。

次に、本発明の課題の１つについて図面を参照して詳細に説明する。ユーザは、通常、塗工膜８３の目標形状を規定する目標形状プロファイル（図２参照）に応じて、弁体３２の目標ポジションを決定する目標軌道プロファイル（図３参照）を設定する。以下では、「目標形状プロファイル」を単に「目標プロファイル」と称することもある。

制御装置５０は、目標軌道プロファイルに従って弁体３２の軌道を制御する。なお、図２は、複数形成される塗工膜８３のうちの１つの塗工膜８３の目標プロファイル（目標膜厚）を示している。また、図３は、１つの塗工膜８３形成するための目標軌道プロファイルを示している。図２及び図３における点Ａは弁体３２を開き始める位置に相当し、図２における点Ｄは弁体３２を閉じ終える位置に相当する。

ここで、弁体３２の開量が不足すると、液体８２の流量が低下してしまう。そのため、塗工膜８３の膜厚は目標形状プロファイルよりも小さくなる。そこで、弁体３２の開量は必要最低限以上になるように設定される。特に、閉ポジションから開ポジションへ移行する際、弁体３２は定常状態で最大の流量となる第１のポジションまで移動させられることが好ましい。さらに、間欠的に形成された塗工膜８３の端部は急な傾斜となることが求められる。そのため、所定の時間よりも前に弁体３２の開動作が終了することが求められる。言い換えると、弁体３２の移動速度が速いことが求められる。

しかしながら、弁体３２の移動速度が速いと、図４に示すように、実際に形成された塗工膜８３に凹みが生じることがある。以下、この凹みが生じる原因について説明する。

弁体３２の速度が速くなると、ポンプ２２による液体８２の供給が弁体３２の速度に追い付かなくなる。これにより、弁体３２の上流側Ｐ２の液体８２の圧力は、弁体３２の下流側Ｐ１の液体８２の圧力よりも低くなる（図５参照）。弁体３２が開ポジション（図３のＢ点）に達した直後、液体８２の圧力の小さい部分、すなわち液体の密度が小さい部分が、塗工ヘッド１０に流入する。これにより、弁体３２が開ポジション（上記第１のポジション）に達した直後に液体８２の吐出量が低下する。その結果、実際に形成された塗工膜８３の形状、すなわち実際のプロファイルの一端部付近に、凹みが発生する（図４参照）。要するに、弁体３２の速度に追いつくことができない液体８２の部分が、塗工膜８３に凹みを生じさせる。その後は、ポンプ２２による液体８２の供給が追い付き、塗工膜８３の膜厚はほぼ一定になる。

上記課題を解決するため、本実施形態では、弁体３２は、定常状態で最大の流量となる第１のポジションからさらに液体８２の流動方向の下流側へ移動可能となっている。そして、制御装置５０は、閉ポジションから第１のポジションへ弁体３２を移動させた後、さらに第１のポジションからさらに開いた第２のポジションへ弁体３２を移動させる。このように、弁体３２を制御させつつ塗工ヘッド１０から液体８２を吐出することによって、塗工装置は基材８０上に塗工膜８３を形成する。

上記の弁体３２の制御方法によれば、弁体３２が一旦第１のポジションへ移動したとき、弁体３２の上流側に圧力の低い領域（密度の低い部分）Ｐ２が形成される。この密度の低い部分が塗工ヘッド１０に流入するタイミングで、弁体３２がさらに第２のポジションへ向けて開くため、弁体３２は液体８２を強制的に塗工ヘッド１０に向けて加圧し、押し出す。これにより、開弁直後に塗工ヘッド１０から流出する液体８２の流量を意図的に増やすことができる。その結果、開弁直後に塗工ヘッド１０から吐出される液体８２の量の低下を抑制することができ、塗工膜８３の膜厚をできるだけ均一にすることができる。

なお、液体の流動方向に移動する構造を有する弁体３２では、所定の開度以上の開度においては、定常状態における送液量がほとんど変化しない。すなわち、当該所定の開度で、定常状態における送液量は概ね最大値に達する。そのため、通常、弁体３２が定常状態で最大の流量となる第１のポジションよりもさらに開くように設計される必要はない。特許文献１〜４は、弁体のそのように設計について開示も示唆もしていない。

次に、図６のフローチャーを参照しつつ、上記の塗工装置を用いた塗工方法の一例について詳細に説明する。まず、ユーザが、弁体３２の目標ポジションを規定する目標軌道プロファイルを設定する。具体的な一例では、ユーザは、弁体３２の目標軌道プロファイルを作成するための複数の基準点を、入力装置６０から入力すれば良い（ステップＳ１）。

図３に示す例では、目標軌道プロファイルを作成するために、ユーザは４つの基準点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定すれば良い。このように、最初に設定する目標軌道プロファイルは台形形状であって良い。なお、基準点Ａは弁体３２の開動作の開始位置である。基準点Ｂは弁体３２の開動作の終了位置である。基準点Ｂの大きさは定常状態で最大の流量となるポジションに相当することが好ましい。基準点Ｃは弁体３２の閉動作の開始位置である。基準点Ｄは弁体３２の閉動作の終了位置である。ここで、上述したように、塗工膜８３の端部を急な傾斜にするためには、所定の時間よりも前に弁体３２の開動作が終了するように基準点Ｂを設定することが求められる。

次に、必要に応じて、目標軌道プロファイルの各基準点Ａ〜Ｄの間を、適当な軌道補間方法により補完してよい（ステップＳ２）。この場合、補完後のプロファイルが目標軌道プロファイルとして用いられる。軌道補間方法としては、スプライン補間やエルミート補間等が挙げられる。

次に、制御装置５０が目標軌道プロファイルに従って弁体３２を移動させつつ、塗工ヘッド１０から液体８２を吐出させる（ステップＳ３）。このとき、搬送部２５，２６は一定のスピードで基材８０を搬送する。これにより、基材８０上の所定の形状の塗工膜８３が形成される。

次に、計測部４０が塗工膜８３の膜厚を計測する（ステップＳ４）。計測部４０は、１つの塗工膜８３において多数の個所で膜厚を計測するか、１つの塗工膜８３において連続的に膜厚を計測する。一例として、計測部４０で計測された結果は、図４に示すグラフのような実際のプロファイルとなる。塗工膜８３の膜厚の計測結果は制御ユニット５４に送られる。

次に、塗工膜８３の膜厚の実際のプロファイルに、凹みがあるかどうか判定する（ステップＳ５）。もし凹みが無ければ、現在設定されている目標軌道プロファイルが良いものと判断できる。

もし凹みが有ると判断されれば、目標軌道プロファイルを更新する（ステップＳ６）。すなわち、制御装置５０の制御ユニット５４が、計測部４０で計測した塗工膜８３の膜厚から作成した実際のプロファイルと、塗工膜８３の膜厚の目標形状プロファイルとの差を低減するように、目標軌道プロファイルを更新する。より具体的には、制御装置５０は、目標軌道プロファイルの、凹みに相当するタイミングから弁体３２を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように、目標軌道プロファイルを更新する（図８（ａ）も参照）。これにより、更新された目標軌道プロファイルに従って弁体３２を制御すると、弁体３２は、閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第１のポジションへ移動し、さらに第１のポジションからさらに開いた第２のポジションへ移動することになる。この第１のポジションから第２のポジションへの弁体３２の移動により、上述したように、塗工膜８３の凹みが低減され、塗工膜８３の膜厚をできるだけ均一にすることができるようになる。

このようにして更新された目標軌道プロファイルに従って繰り返し弁体３２を制御することにより、基材８０上に複数の塗工膜８３を得ることができる。基材８０上に形成された塗工膜８３は、好ましくは乾燥装置２８により乾燥させられる。その後、基材８０は、塗工膜８３が形成された領域毎に切断されても良い。

次に、図７〜図９を参照して、目標軌道プロファイルの設定の一例についてより詳細に説明する。図７は、弁体３２の目標軌道プロファイルの設定方法を示すフローチャートである。

まず、図６に示すフローチャートと同様に、ユーザが、目標軌道プロファイルを作成するための複数の基準点を入力する（ステップＳ１）。本例では、ユーザは、図３に示すように、４つの基準点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設定する。次に、制御ユニット５４は、必要に応じて、目標軌道プロファイルの各基準点Ａ〜Ｄの間を、適当な軌道補間方法により補完する（ステップＳ２）。

次に、制御装置５０が目標軌道プロファイルに従って弁体３２を移動させつつ、塗工ヘッド１０から液体８２が吐出される（ステップＳ３）。このとき、搬送部２５，２６は一定のスピードで基材８０を搬送する。これにより、基材８０上に所定の形状の塗工膜８３が形成される。

次に、計測部４０が塗工膜８３の膜厚を計測する（ステップＳ４）。計測部４０で計測された値から作成された実際のプロファイルは、一例として、図４に示すグラフのようなプロファイルとなる。塗工膜８３の膜厚の計測結果は制御ユニット５４に送られる。

次に、塗工膜８３の膜厚の実際のプロファイルに凹みがあるかどうか判定する（ステップＳ５１及びＳ５２）。そのため、まず、位置Ｘ（１）において塗工膜８３の目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分を計算する（ステップＳ５１）。

ここで、位置Ｘ（１）は、ユーザが設定した基準点Ｂから所定の時間Δｔ経過した時点、または基準点Ｂから所定の時間Δｔ経過した時点に相当する塗工膜８３上の位置に相当する（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）。なお、基材８０は一定の速度で搬送されているため、経過時間は塗工膜上の位置と一義的に対応する。

位置Ｘ（１）において目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分が所定の許容範囲内である場合、位置Ｘ（１）において塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みが無いと判断できる（ステップＳ５２）。開弁直後の位置Ｘ（１）において塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みが無い場合、現在設定されている目標軌道プロファイルが良いものと判断できる。したがって、目標軌道プロファイルの設定を終了する。

上記の差分が所定の許容範囲から外れた場合、より具体的には、位置Ｘ（１）における実際のプロファイルが目標プロファイルを所定の値以上下回った場合、弁体３２の目標軌道プロファイルを更新する（ステップＳ６１〜Ｓ６８）。

ステップＳ６１では、制御装置５０が目標軌道プロファイルに新しい基準点Ｂ（１）を追加する。目標軌道プロファイル追加する基準点Ｂ（１）は、基準点Ｂから予め設定した所定の時間Δｔ経過した点Ｘ（１）に対応する。基準点Ｂ（１）の大きさは、基準点Ｂの大きさから予め設定した所定の値Δｄだけ大きい値とする（図８（ａ）参照）。なお、便宜上、基準点Ｂを「Ｂ（０）」とも表記する。

ステップＳ６２では、新しい基準点Ｂ（１）の追加に伴い、弁体３２を閉じ始めるタイミングを規定する基準点Ｃの大きさをΔｄだけ大きくする（図８（ａ）の基準点Ｃ’参照）。このようにして、塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みがあると判断したときに、目標軌道プロファイルの、凹みに相当するタイミング（基準点Ｂ（１））から弁体３２を閉じるタイミング（基準点Ｃ）までに相当する部分を、所定の値だけ一様に増大させる。これにより、基準点Ｂ（１）よりも後ろの領域においても、塗工膜８３の膜厚を平坦に維持することができる。

次に、制御装置５０は、必要に応じて、目標軌道プロファイルの各基準点Ａ，Ｂ，Ｂ１，Ｃ’，Ｄの間を、適当な軌道補間方法により補完する（ステップＳ６３）。

次に、制御装置５０が更新された目標軌道プロファイルに従って弁体３２を移動させつつ、塗工ヘッド１０から液体８２が吐出される（ステップＳ６４）。このとき、搬送部２５，２６は一定の速度で基材８０を搬送する。これにより、基材８０上に所定の形状の塗工膜８３が形成される。

次に、計測部４０が塗工膜８３の膜厚を計測する（ステップＳ６５）。ここでは、位置Ｘ（１）に対応する点における塗工膜８３の膜厚を計測すれば良い。次に、位置Ｘ（１）において塗工膜８３の目標プロファイルと実際のプロファイル（実際の膜厚）との差分を計算する（ステップＳ６６）。

上記の差分が所定の許容範囲から外れた場合、より具体的には位置Ｘ（１）における実際のプロファイル（膜厚）が目標プロファイルを所定の値以上下回った場合、位置Ｘ（１）における塗工膜８３の凹みが解消されていないと判断できる（ステップ６７）。この場合、制御ユニット５４は目標軌道プロファイルの基準点Ｂ（１）の大きさを所定の値Δｄだけ増加させる（ステップ６８）。これに伴い、制御ユニット５４は弁体３２を閉じ始めるタイミングを規定する基準点Ｃ’の大きさをΔｄだけ大きくする（ステップ６２）。

これ以後、位置Ｘ（１）において塗工膜８３の目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分が所定の許容範囲内になるまでステップ６２〜ステップ６８が繰り返される。

ステップＳ６７において、目標プロファイルと実際のプロファイルとの差分が所定の許容範囲内になったとき、位置Ｘ（１）における塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みが無いと判断できる。すなわち、少なくとも、位置Ｘ（１）における塗工膜８３の凹みは解消されたと判断できる。

次に、位置Ｘ（１）での凹みが解消されたと判断された場合、位置Ｘ（２）で凹みが存在しているかどうか判断する。ここで、位置Ｘ（２）は、位置Ｘ（１）から所定の時間Δｔ経過した時点、または位置Ｘ（１）から所定の時間Δｔ経過した時点に相当する塗工膜上の位置に相当する（図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）。まず、制御装置５０が目標軌道プロファイルに従って弁体３２を移動させつつ塗工ヘッド１０から液体８２を吐出させる（ステップＳ３）。この後、上述したようにステップＳ４，Ｓ５１及びＳ５２を実行し、位置Ｘ（２）において塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みがあるかないかを判断する。

位置Ｘ（２）において塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みが無い場合、現在設定されている目標軌道プロファイルが良いものと判断できる。したがって、目標軌道プロファイルの設定を終了する。

位置Ｘ（２）において塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みが有る場合、上述したように、ステップＳ６１〜Ｓ６８を実行して弁体３２の目標軌道プロファイルを更新する。これにより、目標軌道プロファイルの基準点Ｂ（１）よりも遅い時点にさらに別の基準点Ｂ（２）が追加される。この基準点Ｂ（２）の大きさは、基準点Ｂ（１）の大きさよりも大きくなる。すなわち、弁体３２はさらに開いたポジションまで移動することになる。このようにして、位置Ｘ（２）において塗工膜８３の実際のプロファイルに凹みが生じないようにする。

上記のような目標軌道プロファイルの更新を位置Ｘ（Ｎ）まで繰り返す。ここで、位置Ｘ（Ｎ）は、ユーザが設定した基準点Ｃの位置に相当する。なお、便宜上、基準点Ｃを「Ｂ（Ｎ）」とも表記する。図９（ｂ）は、目標軌道プロファイルの更新に伴い、塗工膜８３の凹みが解消されていく様子を示している。

ステップＳ５２で凹みが無いと判断された場合には、目標軌道プロファイルの更新処理は終了する。また、目標軌道プロファイルの更新が位置Ｘ（Ｎ）まで終えたと判断された場合（ステップＳ７０）にも、目標軌道プロファイルの更新処理は終了する。

上記のようにして弁体３２の目標軌道プロファイルが決定される。この更新された目標軌道プロファイルに従って弁体３２を繰り返し移動させつつ塗工ヘッド１０から液体８２を間欠的に吐出する。このとき、搬送部２５，２６は一定のスピードで基材８０を搬送する。これにより、基材８０上の所望の形状の塗工膜８３が複数形成される。

上記ステップＳ６１〜Ｓ６８により弁体３２の目標軌道プロファイルを更新することにより、弁体３２は閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第１のポジションへ移動し、さらに第１のポジションからさらに開いた第２のポジションへ移動することになる。これにより、弁体３２は、開弁直後に、液体８２を強制的に塗工ヘッド１０に向けて加圧し、押し出すことができる。

塗工装置は、図６及び図７に示すフローチャートを実行するためのプラグラムを有していて良い。このプログラムは制御ユニット５４に格納される。これにより、制御装置５０は、自動的に弁体３２の目標軌道プロファイルを決定することができる。このプログラムは、制御装置５０に着脱可能な外部の記憶媒体に記憶されていても良い。

一般に、弁体の目標軌道プロファイルをユーザが設定する場合、ユーザは相当の熟練を要する。しかしながら、上記方法によれば、制御装置５０が自動で目標軌道プロファイルを決定することができるという利点がある。これにより、ユーザによる作業工数を低下させることができる。

図７のフローチャートで示された方法では、制御装置５０が自動で目標軌道プロファイルを決定するための基準点を追加する。そのため、ユーザは初めに少数の基準点、例えば４つの基準点のみ設定すれば良いという利点がある。また制御装置５０が軌道修正する回数を最小限に出来るため、調整時間の短縮と調整時の製品ロスを抑えるという利点もある。

図６及び図７のフローチャートに示す方法は、ユーザが複数の基準点を入力した直後に行われることが好ましい。このように、当該方法は、塗工装置の初期設定として利用できる。これにより塗工装置の初期設定が簡便になる。目標軌道プロファイルが更新された後に、本格的に塗工膜８３を繰り返し間欠的に形成すればよい。

図１０は、第２の実施形態に係る塗工装置の構成を示している。第２の実施形態の塗工装置では、塗工膜８３の膜厚を計測する計測部４０の代わりに、塗工ヘッド１０へ流動する液体８２の圧力を計測する計測部４２が用いられる。計測部４２は、塗工ヘッド１０内の液体の圧力を計測することができる。これに代えて、計測部４２は、流量調節部３０と塗工ヘッド１０との間の配管内の液体の圧力を計測しても良い。

この計測部４２による計測結果は、第１の実施形態と同様、制御ユニット５４に送信される。第２の実施形態に係る塗工装置のその他の構成は、第１の実施形態に係る塗工装置と同様であり、それゆえその説明を省略する。

第１の実施形態では、塗工膜８３の実際の膜厚を測定し、その結果を目標軌道プロファイルにフィードバックした。これに対し、第２の実施形態では、塗工ヘッド１０へ流入する液体の圧力を測定し、その結果を目標軌道プロファイルにフィードバックする。

塗工ヘッド１０へ流入する液体８２の圧力と塗工膜８３の膜厚との間には相関関係がある。すなわち、塗工ヘッド１０へ流入する液体８２の圧力の時間依存性のグラフは、図４、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すグラフの形状と同様の形状になる。よって、第１の実施形態で説明した方法と同様に、予め設定した目標圧力プロファイルと実際に計測された実際の圧力プロファイルとの差に基づいて、弁体３２の目標軌道プロファイルを決定することができる。具体的には、「塗工膜の目標プロファイル」と「塗工膜の実際のプロファイル」を、「目標圧力プロファイル」と「実際の圧力プロファイル」にそれぞれ置き換えれば、図６及び図７に示すフローチャートをそのまま利用することができる。

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

１０ 塗工ヘッド
２０ タンク
２２ ポンプ
３０ 流量調節部
３２ 弁体
３４ 弁座
４０ 計測部
４２ 計測部
５０ 制御装置
５２ アクチュエータ
８０ 基材
８２ 液体
８３ 塗工膜

Claims (4)

1. 基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工ヘッドと、
   前記液体の流動方向に移動可能であり、前記塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する弁体と、
   前記弁体の軌道を制御する制御装置と、
   前記基材と前記塗工ヘッドとを相対的に移動させる移動機構と、
   前記塗工ヘッドへ流入する液体の圧力又は前記基材上に形成された液体からなる塗工膜の膜厚を計測する計測部と、を有し、
   前記弁体は、定常状態で最大の流量となる第１のポジションからさらに前記液体の流動方向に移動可能であり、
   前記制御装置は、
   前記弁体のポジションの時間関数を規定する目標軌道プロファイルに従って前記弁体の軌道を制御し、
   前記計測部で計測した前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚から作成した実際のプロファイルと、前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の目標プロファイルとの差を低減するように、前記目標軌道プロファイルを更新し、
   ユーザが設定した弁体の軌道を決める複数の基準点に基づき前記目標軌道プロファイルを生成し、
   前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体の軌道を制御しつつ、前記計測部により計測された値から前記実際のプロファイルを生成し、
   前記実際のプロファイルに凹みがあると判断したときに、前記目標軌道プロファイルの、前記凹みに相当するタイミングから前記弁体を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように、前記目標軌道プロファイルを更新し、
   前記実際のプロファイルに凹みがあると判断した場合、前記実際のプロファイルと前記目標プロファイルとの差に基づき、ユーザが設定した前記基準点から所定の時間間隔で新しい基準点を追加し、
   ユーザが設定した前記複数の基準点と前記新しい基準点とに基づき前記目標軌道プロファイルを更新する、塗工装置。
2. 前記制御装置は、閉ポジションから前記第１のポジションへ前記弁体を移動させた後、前記第１のポジションからさらに開いた第２のポジションへ前記弁体を移動させる、請求項１に記載の塗工装置。
3. 前記制御装置は前記弁体の軌道を自由に制御するアクチュエータを有する、請求項１または２に記載の塗工装置。
4. 基材に向けて間欠的に液体を吐出する塗工ヘッドと、前記液体の流動方向に移動可能であり、前記塗工ヘッドに流入する液体の流量を調節する弁体と、を有する塗工装置を用いて基材上に塗工膜を間欠的に形成する塗工方法であって、
   ユーザが設定した複数の基準点に基づき、前記弁体のポジションの時間関数を規定する目標軌道プロファイルを生成するステップと、
   前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体を移動させつつ前記塗工ヘッドから液体を吐出するステップと、
   前記塗工ヘッドへ流入する前記液体の圧力又は前記液体の吐出により前記基材上に形成された塗工膜の膜厚を計測し、前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の実際のプロファイルを作成するステップと、
   前記液体の圧力又は前記塗工膜の膜厚の目標プロファイルと前記実際のプロファイルとの差を低減するように前記目標軌道プロファイルを更新するステップと、
   更新された前記目標軌道プロファイルに従って前記弁体を移動させつつ前記塗工ヘッドから液体を吐出して前記基材上に塗工膜を形成するステップと、を有し、
   前記目標軌道プロファイルは、前記実際のプロファイルに凹みがあると判断されたときに、前記目標軌道プロファイルの、前記凹みに相当するタイミングから前記弁体を閉じるタイミングまでに相当する部分を、所定の値増大させるように更新され、
   前記目標軌道プロファイルを更新するステップは、
   前記実際のプロファイルに凹みがあると判断されたときに、ユーザが設定した前記基準点から所定の時間間隔で新しい基準点を追加することと、
   ユーザが設定した前記複数の基準点と前記新しい基準点とに基づき前記目標軌道プロファイルを更新することと、を含み、
   閉ポジションから定常状態で最大の流量となる第１のポジションへ前記弁体を移動させた後に前記第１のポジションから前記液体の流動方向にさらに開いた第２のポジションへ前記弁体を移動させつつ、前記塗工ヘッドから前記液体を吐出して前記基材上に塗工膜を形成する、塗工方法。

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