JP6597114B2 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗布装置、塗布方法及び計測方法に関し、特に、箔に塗布膜を塗布する塗布装置、塗布方法及び計測方法に関する。

箔に塗布膜を塗布する一般的な塗布装置、塗布方法及び計測方法については、図５乃至図７に示す関連する塗布装置９００が知られている。この関連する塗布装置９００について、図５乃至図７を用いて説明する。図５及び図６は、関連する塗布装置９００の構成を示す断面図及び斜視図である。図７は、関連する塗布装置９００の塗布ダイ９５０の構成を示す斜視図である。

塗布装置９００は、貯蔵タンク９０１に貯蔵された塗料をポンプ９０３の圧力により送液配管９０２を通じて開閉弁９０４に送っている。この開閉弁９０４は、塗布ダイ９５０への塗料の流れを遮断及び開放している。そして、塗布装置９００は、開閉弁９０４の開放時に塗布ダイ９５０の吐出口９５４からバックアップロール９０６にて搬送されている箔９０７に塗料を吐出する。このように、塗布装置９００は、開閉弁９０４の遮断及び開放を繰り返して、箔９０７に塗布部と非塗布部とを作り出している。

ここで、連続して箔に塗布膜を塗布していると、塗料の温度の影響を受けて、バックアップロール９０６が熱変形してしまうことが一般的に知られている。バックアップロール９０６が熱変形してしまうと、このバックアップロール９０６と吐出口９５４との距離がその幅方向で異なってしまう。これにより、幅方向で塗布膜の厚みが異なってしまう。図８乃至図１０を用いて、バックアップロール９０６の変形により塗布膜の厚みが異なる概念を説明する。図８乃至図１０は、関連する塗布装置９００のバックアップロール９０６の三つの状態を示す概念図である。

ここで、図８の状態は、箔に塗布膜の塗布を開始した直後であって、バックアップロール９０６の形状が変化する前の状態である。また、図９の状態は、箔に塗布膜を塗布した所定時間経過後であって、塗料の温度がバックアップロール９０６の温度よりも低く、バックアップロール９０６の中央部が凹み、バックアップロール９０６の形状がつつみ形状となった状態である。また、図１０の状態は、箔に塗布膜を塗布した所定時間経過後であって、塗料の温度がバックアップロール９０６の温度よりも高く、バックアップロール９０６の中央部が膨らみ、バックアップロール９０６の形状が太鼓形状となった状態である。

図８に例示されるように、初期状態では、バックアップロール９０６の形状は円筒形状となる。このため、塗布ダイ９５０とバックアップロール９０６との隙間は、その幅方向で均一となり、箔に塗布される塗布膜の厚みもその幅方向で均一となる。

図９に例示されるように、塗料の温度がバックアップロール９０６の温度よりも低い場合は、塗料がバックアップロール９０６の熱を奪い、バックアップロール９０６が熱変形を起し、バックアップロール９０６の中央部が凹んだつつみ形状となる。これにより、塗布ダイ９５０の吐出口９５４とバックアップロール９０６との隙間は、中央部で広がってしまう。この場合において、吐出口９５４から吐出された塗料は、塗料内における中央部よりも他の部位の方が高圧となるため、中央部に寄り、箔に塗布される塗布膜は中央部で厚くなる。

また、図１０に例示されるように、塗料の温度がバックアップロール９０６の温度よりも高い場合は、塗料がバックアップロール９０６を加熱し、バックアップロール９０６が熱変形を起し、バックアップロール９０６の中央部が膨らんだ太鼓形状となる。これにより、塗布ダイ９５０の吐出口９５４とバックアップロール９０６との隙間は、中央部で狭まってしまう。この場合において、吐出口９５４から吐出された塗料は、塗料内における他の部位よりも中央部の方が高圧となるため、塗料が左右に寄り、箔に塗布される塗布膜は中央部で薄くなる。

以上、述べたように、上記塗布装置９００は、連続して箔に塗布膜を塗布していると、バックアップロール９０６の変形により塗布ダイ９５０の吐出口２５４とバックアップロール９０６との隙間がその幅方向で異なってしまう。これにより、上記塗布装置９００は、塗布膜の幅方向における厚みの均一性を維持することができない。

そこで、塗布膜の幅方向における厚みの均一性を維持するために、例えば、特許文献１には、板状材の塗工方法が開示されている。この特許文献１記載の技術は、塗膜上面との距離を測距手段で測長しており、測長した結果に基づいて、塗膜を形成している。これにより、特許文献１記載の技術は、塗膜の均一化を図っている。

特開２００８−１８３４９１号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、テーブルに塗布された塗布膜の膜面を基準として計測しており、テーブル面が湾曲しているか否かを計測していない。このため、上記特許文献１記載の技術は、塗布膜が平坦に塗布されると、塗布膜の膜面とセンサとの距離は均一であると判断してしまう。これにより、実際は、テーブル面が湾曲している部位の塗布膜の厚みは他の部位の厚みより厚くなっている場合であっても、塗布膜の厚みが均一であると判断してしまう。

本発明の目的は、連続的に箔に塗布膜を塗布する際の塗布膜の幅方向の厚みの均一性を維持することが可能な塗布装置、塗布方法及び計測方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る塗布装置は、バックアップロールにより搬送される箔に塗料を吐出する吐出口と、前記吐出口の高さを調整する調整手段と、前記バックアップロールの面からの距離を計測する計測手段と、前記計測手段により計測された距離に基づいて、前記調整手段による前記吐出口の高さの調整を制御する制御手段とを備えて構成される。

上記目的を達成するために、本発明に係る塗布方法は、バックアップロールにより搬送される箔に塗料を吐出口から吐出し、前記吐出口の高さを調整し、前記バックアップロールの面からの距離を計測し、計測した距離に基づいて、前記吐出口の高さを調整する制御を行っている。

上記目的を達成するために、本発明に係る計測方法は、バックアップロールの面からの距離を計測する、ことを特徴とする。

本発明によれば、連続的に箔に塗布膜を塗布する際の塗布膜の幅方向の厚みの均一性を維持することができる。

本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る塗布装置の構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る塗布装置の構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る塗布装置の塗布ダイの構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る塗布装置の塗布ダイの断面図である。 関連する塗布装置の構成を示す断面図である。 関連する塗布装置の構成を示す斜視図である。 関連する塗布装置の塗布ダイの構成を示す斜視図である。 関連する塗布装置のバックアップロールの第１の状態を示す概念図である。 関連する塗布装置のバックアップロールの第２の状態を示す概念図である。 関連する塗布装置のバックアップロールの第３の状態を示す概念図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１を用いて、本発明の一実施形態（第１の実施形態）について説明する。図１は、本実施形態（第１の実施形態）に係る塗布装置１００の構成を示す断面図である。

図１に例示されるように、塗布装置１００は、吐出口１５４、調整部１６０、計測部１８０及び制御部１９０を具備している。吐出口１５４は、バックアップロール１０６により搬送される箔１０７に塗料を吐出する。調整部１６０は、吐出口１５４の開口の高さ幅を調整する。計測部１８０は、バックアップロール１０６の側面との距離を計測する。制御部１９０は、計測部１８０により計測された距離に基づいて、調整部１６０による吐出口１５４の開口の高さ幅の調整を制御する。

このように、塗布装置１００は、計測部１８０により、この計測部１８０とバックアップロール１０６の面との距離を計測しているため、バックアップロール１０６の側面が変形したか否か（膨らんだか又は凹んだか）を把握することが可能となる。そして、塗布装置１００は、計測部１８０により計測された距離に基づいて、制御部１９０にて、調整部１６０による吐出口１５４の開口の高さ幅の調整を制御している。このため、塗布装置１００は、バックアップロール１０６と吐出口１５４との隙間にあわせて吐出口１５４の開口の高さ幅を調整し、吐出口１５４から吐出される吐出量を調整することが可能となる。

よって、本実施形態によれば、連続的に箔１０７に塗布膜を塗布する際の塗布膜の幅方向の厚みの均一性を維持することができる。

（第２の実施形態）
図２乃至図４を用いて、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）について説明する。図２は、本実施形態（第２の実施形態）に係る塗布装置２００の構成を示す断面図である。図３及び図４は、本実施形態（第２の実施形態）に係る塗布装置２００の塗布ダイ２５０の構成を示す斜視図及び断面図である。

本実施形態の塗布装置２００は、貯蔵タンク（不図示）、送液配管（不図示）、ポンプ（不図示）、開閉弁２０４及びバックアップロール２０６を具備している。なお、これらについては、上述の塗布装置９００の貯蔵タンク９０１、送液配管９０２、ポンプ９０３、開閉弁９０４及びバックアップロール９０６を採用することが可能であり、既知の技術であるため、その説明を省略する。

また、塗布装置２００は、塗布ダイ２５０、第１の吐出口高さ変更機構２６０、第２の吐出口高さ変更機構２７０、計測部２８０及び制御部２９０を具備している。そして、塗布装置２００は、塗布ダイ２５０に第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０を設けている。これにより、塗布装置２００は、塗布ダイ２５０のリップ部２５５を押し込んだり又は引き込んだりすることで、吐出口２５４の開口の高さ幅を調整することが可能となる。

また、塗布装置２００は、計測部２８０により、この計測部２８０とバックアップロール２０６の側面との距離を測定し、制御部２９０により、第１の高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０を制御して吐出口２５４の開口の高さ幅を調整している。

以下、これら塗布ダイ２５０、第１の吐出口高さ変更機構２６０、第２の吐出口高さ変更機構２７０、計測部２８０及び制御部２９０について説明する。まず、図３及び図４を用いて、塗布ダイ２５０、第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０について説明する。

図３及び図４に例示されるように、塗布ダイ２５０は、例えば、超硬合金を用いて構成され、上ダイ２５１及び下ダイ２５２を有している。また、塗布ダイ２５０は、これら上ダイ２５１及び下ダイ２５２の間にシム２５３を介在させている。また、塗布ダイ２５０は、上ダイ２５１と下ダイ２５２との間に吐出口２５４を有している。なお、本実施形態では、塗布ダイ２５０は、上述したように、超硬合金を用いて構成されるが、これに限定されず、例えば、吐出口２５４の近辺の部分の耐摩耗を考慮して超硬合金を用いて構成し、他の部分を耐食性に有利でかつ寸法精度の維持を考慮してステンレス材を用いて構成しても良い。

塗布ダイ２５０には、上述したように、第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０が配設されている。これら第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０は、上下で対となって塗布ダイ２５０の幅方向に沿って複数配設されている。そして、これら第１の吐出口高さ変更機構２６０のモータ２６１ｂ及び第２の吐出口高さ変更機構２７０のモータ２７１ｂを時計回りに回転させると、リップ部２５５は、モータ２６１ｂ及びモータ２７１ｂ側に引き込まれ、吐出口２５４の開口の高さ幅は増大する。吐出口２５４の開口の高さ幅が増大した分、この吐出口２５４から吐出される塗料の量が増加して塗布膜の厚みを厚く塗布することが可能となる。

一方、モータ２６１ｂ及びモータ２７１ｂを反時計回りに回転させると、リップ部２５５は、これらモータ２６１ｂ及びモータ２７１ｂ側とは反対に押し出され、吐出口２５４の開口の高さ幅は減少する。吐出口２５４の開口の高さ幅が減少した分、この吐出口２５４から吐出される塗料の量が減少して塗布膜の厚みを薄く塗布することが可能となる。このように、これら第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０は、吐出口２５４の幅方向において、配設された各箇所の吐出口２５４の開口の高さ幅を調整している。ここで、上ダイ２５１及び下ダイ２５２は、上述したように、硬度な材料である超硬合金を用いて構成されている。このような硬度な材料を用いているため、吐出口２５４の開口の高さ幅を調整するためには、本実施形態では、リップ部２５５の肉厚を１０［ｍｍ］程度の厚みとし、モータ２６１ｂ及びモータ２７１ｂの瞬時最大トルクを１０［Ｎ・ｍ］としている。このように、リップ部２５５の肉厚を、モータ２６１ｂ及びモータ２７１ｂの力で変形可能な厚みにし、吐出口２５４の開口の高さ幅の調整を可能にしている。

なお、本実施形態では、上下で対となる三つの第１の吐出口高さ変更機構２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ及び第２の吐出口高さ変更機構２７０ａ，２７０ｂ，２７０ｃを有しているが、その数は限定されない。また、本実施形態では、上下で対となっているが、片方だけでも良い。そして、これら三つの第１の吐出口高さ変更機構２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ及び第２の吐出口高さ変更機構２７０ａ，２７０ｂ，２７０ｃは、同じ構成であるため、以下、第１の吐出口高さ変更機構２６０ｂについて説明し、他についてはその説明を省略する。

第１の吐出口高さ変更機構２６０ｂは、既知の技術であるボールねじを有する機構を採用しており、モータ２６１ｂ、カップリング２６３ｂ、ベアリング２６４ｂ、ねじ軸２６５ｂ及びナット２６６ｂを有している。モータ２６１ｂは、例えば、既知の技術である減速機付サーボモータを用いて構成され、駆動源と、この駆動源の駆動力により軸方向で回転する軸２６２ｂと、を有している。なお、モータ２６１ｂのトルクは、吐出口２５４の開口の高さ幅を変形させることが可能な値であれば特に限定されない。この軸２６２ｂには、カップリング２６３ｂを介してねじ軸２６５ｂが連結されている。ベアリング２６４ｂは、ねじ軸２６５ｂに配設され、ねじ軸２６５ｂの回転運動を支持している。そして、ねじ軸２６５ｂには、ナット２６６ｂが螺合されている。これにより、軸２６２ｂが回転すると、この軸２６２ｂの回転に連動して、ねじ軸２６５ｂが回転し、ナット２６６ｂがねじ軸２６５ｂの軸方向に沿って移動する。ナット２６６ｂには、リップ部２５５が連結されている。これにより、ねじ軸２６５ｂの回転に連動して、ナット２６６ｂとともに、リップ部２５５が移動する。このようにリップ部２５５が移動することで、吐出口２５４の開口の高さ幅を変更している。例えば、モータ２６１ｂの軸２６２ｂを時計回り方向に回転させるとリップ部２５５は、モータ２６１ｂ側に引き込まれ、塗布ダイ２５０の吐出口２５４の開口の高さ幅は増大する。一方、モータ２６１ｂの軸２６２ｂを反時計回り方向に回転させるとリップ部２５５は、モータ２６１ｂ側とは反対に押し出され、塗布ダイ２５０の吐出口２５４の開口の高さ幅は減少する。

なお、本実施形態の第１の吐出口高さ変更機構２６０ｂは、モータ２６１ｂの駆動力を利用して吐出口２５４の開口の高さ幅を変更しているが、この吐出口２５４の開口の高さ幅を変更可能であれば、特に限定されず、例えば、圧電素子、油圧シリンダ等を用いても良い。

次に、図２に戻り、計測部２８０及び制御部２９０について説明する。計測部２８０は、既知の技術であるレーザセンサが採用され、レーザ光が対象物に反射して受光素子にて集光され、その結像位置における電流値の変化を計測し、バックアップロール２０６の側面との距離を計測している。なお、計測部２８０は、レーザセンサが採用されているが、これに限定されず、例えば、既知の技術である渦電流式変位センサを採用しても良い。

また、計測部２８０は、バックアップロール２０６の側面のうち、箔２０７が巻きつかない側面との距離を計測している。このため、計測部２８０は、バックアップロール２０６自体の形状を把握することが可能となる。

また、計測部２８０は、バックアップロール２０６の幅方向に沿って三つ配設される。そして、これら計測部２８０は、三つの第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０にその幅方向で対応した位置に配設される。なお、本実施形態において、計測部２８０は、バックアップロール２０６の幅方向に沿って三つの計測部２８０を有しているが、数は限定されない。例えば、三つの計測部２８０にかえて、スライド機構を搭載した一つの計測部をバックアップロール２０６の幅方向に沿ってスライドさせ、バックアップロール２０６の形状を計測しても良い。

そして、計測部２８０には、制御部２９０が接続され、計測部２８０にて計測された距離が制御部２９０へと出力される。なお、計測部２８０による計測は、バックアップロール２０６の回転中に連続して行うようにしても良いし、又は所定間隔ごとに行うようにしても良い。

制御部２９０には、第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０が接続されている。制御部２９０は、計測部２８０から入力された距離に基づいて、第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０の制御量を算出し、この制御量をこれら第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０に出力する。

ここで、制御量の一例として、制御部２９０は、計測部２８０から入力された距離Ｌ１と距離Ｌ２との差分に基づいて、モータ２６１でナット２６６を押し出し又は引き込みする加力値を算出している。なお、この距離Ｌ１は、バックアップロール２０６の初動時の計測部２８０との距離である。また、距離Ｌ２は、所定時間経過後のバックアップロール２０６との距離である。ここで、所定時間経過後とは、バックアップロール２０６により搬送される箔２０７に塗布膜の塗布を開始したときから、塗料の温度の影響を受けてバックアップロール２０６が熱変形したまでをいい、例えば、箔２０７に塗布膜の塗布を開始したときから、一時間経過したときをいう。

制御部２９０は、計測部２８０から出力された距離Ｌ１及び距離Ｌ２を対比し、距離Ｌ１＜距離Ｌ２であった場合には、バックアップロール２０６の形状がつつみ形状であると判定する。また、制御部２９０は、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差分を算出し、この算出した値に基づいて、塗布ダイ２５０の吐出口２５４の開口の高さ幅を減少させる。一方、制御部２９０は、距離Ｌ１＞距離Ｌ２であった場合には、バックアップロール２０６の形状が太鼓形状であると判定する。そして、制御部２９０は、第１の吐出口高さ変更機構２６０及び第２の吐出口高さ変更機構２７０を制御して、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差分から塗布ダイ２５０の吐出口２５４の開口の高さ幅を増大させる。

ここで、図８乃至図９に示す、関連する塗布装置９００は、上述したように、バックアップロール９０６の変形により吐出口９５４とバックアップロール９０６との隙間がその幅方向で異なってしまい、塗布膜の幅方向における厚みの均一性を維持することができない。

これに対し、本実施形態では、バックアップロール２０６がつつみ状に変形した場合、真ん中の第１の吐出口高さ変更機構２６０ｂ及び第２の吐出口高さ変更機構２７０ｂを制御して、吐出口２５４の中央部の開口の高さ幅を低くしている。このように、本実施形態では、吐出口２５４の開口の高さ幅を調整して、中央部に吐出される吐出量を少なくし、他の部分から流れる塗料とあわせて、他の部分との厚みを調整している。

また、本実施形態では、バックアップロール２０６が太鼓状に変更した場合、真ん中の第１の吐出口高さ変更機構２６０ｂ及び第２の吐出口高さ変更機構２７０ｂを制御して、吐出口２５４の中央部の開口の高さ幅を高くしている。このように、本実施形態では、吐出口２５４の開口の高さ幅を調整して、中央部に吐出される吐出量を多くし、他の部分に流れる塗料を補てんし、他の部分との厚みを調整している。

このように、塗布装置２００は、計測部２８０にて計測したバックアップロール２０６の側面との距離に基づいて、制御部２９０にて第１の吐出口高さ調整機構２６０及び第２の吐出口高さ調整機構２７０を制御して吐出口２５４の吐出高さを調整している。

よって、本実施形態によれば、連続的に箔に塗布膜を塗布する際の塗布膜の幅方向の厚みの均一化を維持することができる。

１００ 塗布装置
１０６ バックアップロール
１０７ 箔
１５４ 吐出口
１６０ 調整部
１８０ 計測部
１９０ 制御部

Claims (9)

1. バックアップロールにより搬送される箔に塗料を吐出する吐出口と、
   前記吐出口の開口の高さ幅を調整する調整手段と、
   前記バックアップロールの面から計測手段までの距離を計測する前記計測手段と、
   前記計測手段により計測された距離に基づいて、前記調整手段による前記吐出口の開口の高さ幅の調整を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする塗布装置。
2. 前記調整手段は、前記吐出口の幅方向に沿って複数設けられ、
   これら複数の調整手段は、互いに独立して前記吐出口の幅方向における所定の位置の高さ幅を調整する、
   ことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記計測手段は、前記バックアップロールの軸方向に沿って複数設けられ、
   これら複数の計測手段と複数の調整手段とは、各計測手段及び調整手段が対応した位置に設けられている、
   ことを特徴とする請求項２記載の塗布装置。
4. 前記計測手段は、前記バックアップロールにおける前記箔が巻きつかない箇所を計測点とする、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の塗布装置。
5. 前記計測手段は、前記バックアップロールの面から前記計測手段までの初期状態の距離と所定時間経過後の距離とを計測し、
   前記制御手段は、前記初期状態の距離と前記所定時間経過後の距離との差分に基づいて、前記吐出口の開口の高さ幅を調整するよう前記調整手段を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の塗布装置。
6. バックアップロールにより搬送される箔に塗料を吐出口から吐出し、
   前記吐出口の開口の高さ幅を調整し、
   前記バックアップロールの面から計測手段までの距離を計測し、
   計測した距離に基づいて、前記吐出口の開口の高さ幅を調整する制御を行う、
   ことを特徴とする塗布方法。
7. 吐出口の幅方向における所定の位置の高さ幅を調整する、
   ことを特徴とする請求項６記載の塗布方法。
8. 前記バックアップロールの面から前記計測手段までの距離の計測に際し、このバックアップロールの軸方向に沿って複数の箇所を計測し、
   計測した複数の箇所に対応する吐出口の開口の高さ幅を調整する、
   ことを特徴とする請求項６又は７記載の塗布方法。
9. 前記バックアップロールにおける前記箔が巻きつかない箇所を計測する、
   ことを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載の塗布方法。

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