JP6769224B2 - 塗布ヘッド、塗布装置および塗布ヘッドの調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェブの両面に対して塗膜を形成するための塗布ヘッド、その塗布ヘッドを用いた塗布装置および塗布ヘッドのリップ面間隔の調整方法に関する。

ウェブの両面に塗膜を形成する方法として、ウェブを挟んで両側にロール、ナイフ、スリットダイといった塗布ヘッドを配置して塗布を行うことが知られており、塗布する塗液の組成や粘度、目的とする塗膜の厚みや精度によって適切なものが選択される。

ウェブの両面に塗膜を形成する塗布ヘッドとして、特許文献１には、ウェブがドープ浴を通過した後、二本水平に設置した計量・平滑化治具の間を通過させて塗膜を形成する塗布ヘッドが開示されている。

特許文献２には、ウェブの搬送路の両側に設けられた一対のダイで塗膜を形成する塗布ヘッドが開示されている。

これらに共通する点として、塗膜の厚みはウェブが通過する部分である計量・平滑化治具または一対のダイで形成される間隔に大きく依存することであり、塗膜の薄膜化が進む昨今においては、この間隔をミクロンオーダーで高精度に調整し、設定する必要があるため、正確に間隔を測定することが極めて重要となってきている。

特開２０１１−１２２６６号公報 特開平１０−０３４０５０号公報

特許文献１に開示されているドープ浴を通過した後、二本水平に設置した計量・平滑化治具を通過させて塗膜を形成する塗布ヘッドで、計量・平滑化治具の間隔を測定する場合、一般的にスキマゲージやテーパゲージを用いるが、これらゲージを用いた測定では抜き差しによる人手の感覚に頼った測定であるため、ミクロンオーダーで絶対値を測定することは極めて困難である。

さらに、計量・平滑化治具がロールやマイヤーバーなど間隔を形成する部分が円弧形状を含む場合、互いに対向する円弧の頂点同士の間隔を測定することになるが、円弧であるためお互いの頂点を認識することが極めて困難であることから、テーパゲージによる測定値の読み取りを正確に行うことはできない。

特許文献２に開示されている塗布ヘッドでは、一対のダイの間隔を測定するに際し、ダイの上部にダイヤルゲージと固定部材を設置して間隔を測定する構成となっているが、間隔の位置から上部方向の離れた位置で測定していることから、実際の間隔とダイヤルゲージで測定した値が、塗布ヘッドをセッティングするたびに毎回安定して同じになることがない。例えば、ダイヤルゲージを取り付けている側のダイが水平方向に僅かに傾きを生じている場合、実際の間隔より測定値の方が大きくなることは明らかである。

そこで本発明の目的は、間隔を高精度に測定できる塗布ヘッドを提供することであり、また、本発明は、本発明の塗布ヘッドを備えたウェブの両面に塗布液を塗布する塗布装置と、本発明の塗布ヘッドのリップ面間の塗布間隔の調整方法を提供することにある。

上記課題を解決する本発明の塗布ヘッドは、第１リップ面を有する第１部材と第２リップ面を有する第２部材とを備え、第１リップ面と第２リップ面が所定の間隔をあけて相対するように、第１部材と第２部材が配された塗布ヘッドであって、
前記第１部材の幅方向の両端には、前記第１リップ面を幅方向に延長した面を含む基準面を有する第１測定部材が設けられ、
前記第２部材の幅方向の両端には、前記第２リップ面を幅方向に延長した面を含む測定面を有する第２測定部材が設けられ、前記基準面と前記測定面の間隔を測定する測定手段を備えている。

また、本発明の塗布ヘッドは、前記測定手段が、その測定対象までの距離を測定する部分が前記基準面内にあり、その測定方向が前記基準面に対して略直角かつ前記測定面に向くように前記第１測定部材に設けられることが好ましい。

さらに、本発明の塗布ヘッドは、前記測定手段が、その測定対象までの距離を測定する部分が前記基準面内の前記第１リップ面を幅方向に延長した面の範囲内にあり、その測定方向が前記測定面内の前記第２リップ面を幅方向に延長した面の範囲内に向いていることがより好ましい。

本発明の塗布装置は、本発明の塗布ヘッドを用いた塗布装置であって、前記第１リップ面と前記第２リップ面との間を通過するウェブの両面に塗布液を塗布する装置である。

本発明の塗布ヘッドの相対するリップ面間の間隔の調整方法は、前記測定手段で測定した前記基準面の位置から前記測定面の位置までの距離を、前記第１リップ面と前記第２リップ面のリップ面間の間隔とし、
前記測定手段で前記基準面の位置および前記測定面の位置を測定しながら、前記第１部材と前記第２部材の少なくとも一方の位置を移動させて、前記リップ面間が所望の間隔となるよう調整する方法である。

また、本発明のリップ面間隔の調整方法は、前記測定手段の測定対象までの距離を測定する部分が前記基準面内にある塗布ヘッドを用いる場合、前記基準面に板状部材を密着させて、この状態での前記測定手段の測定値を基準値とし、
前記板状部材を前記基準面から外して、前記測定手段により前記測定面の位置を測定し、この測定値と前記基準値との差を、前記第１リップ面と前記第２リップ面のリップ面間の間隔とし、
前記測定手段で前記測定面の位置を測定しながら、前記第１部材と前記第２部材の少なくとも一方の位置を移動させて、前記リップ面間が所望の間隔となるよう調整することができる。

本発明の塗布ヘッドを使用すれば、塗布間隔の絶対値を高精度に測定することが可能となる。また、本発明の塗布装置を使用すれば、ミクロンオーダーで塗布間隔を管理、設定できるので、高品質な塗膜を安定して形成することができる。

本発明の一実施態様による塗布ヘッドの概略斜視図である。 図１の塗布ヘッドの幅方向中央部における概略断面図である。 図１の塗布ヘッドの構成を示す概略分解図である。 図３の塗布ヘッドの第１測定部材と第２測定部材の拡大図である。 本発明の一実施態様による塗布装置の概略断面図である。 本発明の塗布ヘッドの幅方向両端部の概略上面図である。 本発明の塗布ヘッドの第１測定部材の概略斜視図である。

本発明の望ましい実施の形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は図面に示された形態に限定されるものではない。

[塗布ヘッド]
図１に、本発明の一実施態様による塗布ヘッドの概略斜視図を示す。図２に、図１の塗布ヘッドの幅方向中央部における概略断面図を示す。図１と図２に示すように、本発明の塗布ヘッド１００は、第１リップ面３を有する第１部材１と第２リップ面４を有する第２部材２とを備え、前記第１リップ面３と前記第２リップ面４が所定の間隔をあけて相対するように、前記第１部材１と前記第２部材２が配される。

第１部材１と第２部材２と、これら部材の塗布幅方向の両端に跨がって装着される側板８とで囲われて形成される貯液部９に塗液１０を貯留し、上方から下方に向かってウェブ１１を搬送せしめ、貯液部９の塗液１０に浸漬することでウェブ１１の全幅に塗液１０が接触し、第１リップ面３と第２リップ面４が対向する部分である間隔１２を通過する際、第１リップ面３と第２リップ面４で計量してウェブ１１の全幅に対して所望の膜厚を得る。

貯液部９に貯留した塗液１０は、塗布により減っていくので貯液部９に塗液１０を供給するように、第１部材１および／または第２部材２に塗液供給口（図示せず）を設けたり、供給管を取り付けることで、貯液部９内の塗液１０の液量が略一定に保つよう構成されることが好ましい。

図３に、図１の塗布ヘッドの構成を示す概略分解図を示す。第１部材１の幅方向の両端には、第１リップ面３を幅方向に延長した面を含む基準面１３を有する第１測定部材５が設けられ、第２部材２の幅方向の両端には、第２リップ面４を幅方向に延長した面を含む測定面１４を有する第２測定部材６が設けられ、基準面１３と測定面１４の間隔を測定する測定手段７を備える。

第１測定部材５は、第１部材１と別部材としボルトにより締結する構成であってもよいし、第１部材１と第１測定部材５を一つの材料から加工して形成してもよい。第１測定部材５が、第１リップ面３を幅方向に延長した面を含む基準面１３を有するよう、第１リップ面３と基準面１３は、高精度に面一加工ができることから研削による同時加工とすることが好ましい。

第２測定部材６も、第２部材２と別部材としボルトにより締結する構成であってもよいし、第２部材２と第２測定部材６を一つの材料から加工して形成してもよい。第２測定部材６が、第２リップ面４を幅方向に延長した面を含む測定面１４を有するよう、第２リップ面４と測定面１４は、高精度に面一加工ができることから研削による同時加工とすることが好ましい。

このよう高精度に面一加工することで、基準面１３と測定面１４の間隔を測定することで、塗膜の厚みを決定する第１リップ面３と第２リップ面４の間隔を知ることが可能となる。

また、塗布ヘッド１００の幅方向の両端で測定することにより、それぞれの測定値を基に第１部材１および／または第２部材２の位置や幅方向での傾きを調整することで、幅方向に渡って間隔を一定とすることが可能となる。

測定手段７は、その測定対象までの距離を測定する部分が基準面１３内にあり、その測定方向が基準面１３に対して略直角かつ測定面１４に向くように第一測定部材５に設けられる。ここで、「測定対象までの距離を測定する部分」とは、測定手段７の構成部分のうちで、実際に測定対象までの距離を測定している部分のことであり、例えば、レーザー変位計であればレーザーを照射している部分であり、接触式変位計であれば接触子である。「略直角」とは、測定手段７の測定方向と基準面１３とのなす角度（鋭角）が８５°〜９０°の範囲であることを意味する。例えば、基準面１３から測定面１４までの最短距離が１００．００μｍの場合、測定手段７の測定方向と基準面１３とのなす角度（鋭角）が８５°であっても、測定値は１００．３８μｍであり、サブミクロンの測定精度を満足するので、角度（鋭角）が８５°〜９０°の範囲であれば高精度な測定を行うことができる。

測定手段７の測定方向が基準面１３に対して略直角でない場合、測定手段７の測定する部分から測定面１４までの最短距離に対して測定値の誤差が大きくなってしまう。

測定手段７は、接触式センサおよびレーザーセンサや渦電流式センサなどを含む非接触式センサなどいかなるものを用いることができ、要求する精度により適宜選定すればよいが、高精度な測定を行えることから光学式、磁気式のリニアスケール方式や差動トランス式の接触式センサを用いることが好ましい。

図４に、図３の塗布ヘッドの第１測定部材５と第２測定部材６の拡大図を示す。測定手段７は、その測定対象までの距離を測定する部分が基準面１３内の第１リップ面３を幅方向に延長した面３’の範囲内にあり、その測定方向が測定面１４内の第２リップ面４を幅方向に延長した面４’の範囲内に向いていることが好ましい。

このようにすることで、第１部材１と第２部材２を例えば塗布ヘッド移動台（図示せず）に載置したとき、断面方向から見て第１部材１と第２部材２がウェブ搬送方向に対して傾きが生じていても、塗膜の厚みを決定づける第１リップ面３と第２リップ面４の間隔をずれなく高精度に測定することが可能となる。

測定手段７に接触式センサを用いる場合は、センサが塗液と接触しないようにすることが好ましく、例えば微粒子を含む塗液の場合、センサ先端と測定面１４の間に微粒子が挟まり、正確な測定ができないことがあるため、塗液の付着が無い場所で測定することが好ましい。また、腐食性の塗液を用いてセンサの破損が起こる場合も同様であり、塗液の付着が無い場所で測定することが好ましい。具体的には、図１や図３に示すように、幅方向において側板８の外側に第１測定部材５および第２測定部材６を設け、基準面１３、測定面１４および測定手段７に塗液が付着しないようにすればよい。

[塗布装置]
図５に、本発明の一実施態様による塗布装置の概略断面図を示す。図５を用いて、図３に示した本発明の塗布ヘッドを備えた塗布装置について説明する。

第１部材１と第２部材２は、第１リップ面３と第２リップ面４が相対するよう移動台２１、２１’に載置される。

第１部材１と第２部材２は、それぞれの位置をサーボモータ２５、２５’などによるアクチュエータとボールネジ２８やガイド部材２４を用いて移動台２１、２１’を操作して第１リップ面３と第２リップ面４の間隔１２を調整する。

移動台２１、２１’には、その位置を検出するための検出手段（図示せず）が設けられていることが好ましく、例えば光学式や磁気式のリニアスケールを用いることで高精度に位置を検出することができ、サーボモータ２５、２５’と組み合わせることで、ミクロンオーダーで移動台２１、２１’を位置決めさせることが可能となる。

間隔を設定するときは、本発明の塗布ヘッド１００が備える測定手段に７よって、第１リップ３と第２リップ面４の間隔を測定し、所望の間隔１２となるよう移動台２１、２１’を操作する。

この場合、人が測定値を目視確認しながら移動台２１、２１’を手動操作してもよいし、測定値をサーボモータ２５、２５’の制御部に取込み、予め設定した間隔１２になるよう自動制御するようにしてもよい。

[リップ面間隔の調整方法]
図６に本発明の塗布ヘッドの幅方向両端部の概略上面図を示す。図７に本発明の塗布ヘッドの第１測定部材の概略斜視図を示す。図６と図７を用いて本発明のリップ面間隔の調整方法について、第１測定部材５に設けられる測定手段７として接触式センサを用いた場合をもとに説明する。

接触式センサの先端は、センサ測定範囲内で伸縮するようになっており、その位置をセンサに内蔵されるリニアスケールにより検出することで位置を高精度に測定する。

間隔１２の測定の前準備として、第１部材１と第２部材２の距離を離しておき、接触式センサに何も接触していない状態（センサ初期位置）にする。

次に、図７に示す板状部材１５を基準面１３に密着させ、センサの測定値を読み取り、これを基準値とする。これにより、接触式センサで基準面１３の位置を把握する。

次に、板状部材１５を基準面１３から取外し、第１部材１と第２部材２の少なくとも一方を移動させて互いの距離を縮める。

そして、接触式センサが測定面１４に接触した状態での測定値を測定する。この測定値と先ほどの基準値との差が、基準面１３と測定面１４との間隔となる。

基準面１３と第１リップ面３は同時研削加工により同一面であり、測定面１４と第２リップ面４も同時研削加工により同一面であることから、基準面１３と測定面１４の間隔１２を測定することで、第１リップ面３と第２リップ面４間の間隔１２を測定できることになる。

なお、板状部材１５を密着させて基準面１３の位置を測定した時に、センサの測定値をゼロに置き換えることが好ましい。こうすることで、基準値がゼロとなり、接触式センサが測定面１４に接触した状態での測定値が、そのままリップ面間の間隔１２となるので分かりやすい。

そして、リップ面間の間隔１２を測定しながら第１部材１と第２部材２の少なくとも一方の位置を移動させてリップ面間が所望の間隔１２となるよう調整することで、ウェブ１１へ塗布される塗液１０の塗布量を第１リップ面３と第２リップ面４の間隔１２によって計量し、所望の塗膜の膜厚が得られる。

なお、接触式センサは、アブソリュート型（絶対値型）のリニアスケールを内蔵したセンサを用いることが好ましい。なぜなら、位置を絶対値として測定するので、基準面１３に対してセンサの位置が変わらない限り、基準面１３に板状部材１５を密着させたときの測定値はいつも同じ値を示す。したがって、板状部材１５を密着させて基準面１３の位置を測定する手順は、センサ取付直後の最初に一度だけ実施しておけばよい。

また、板状部材１５の基準面１３との接触面は加工によるツールマークの無い滑らかな仕上げ、例えば表面粗さＲａ０．２以下が好ましく、またその平面度も基準面１３と同等以上とすることで高精度に基準面１３の位置を測定できることから好ましい。

また、板状部材１５は基準面１３に密着させるとき、荷重を付与して密着させてもよいが、基準面１３にタップ穴１６を加工しておき複数のボルト１７で固定して密着させたり、磁石を用いて密着させることで確実に面同士が当たようにする方が好ましい。

また、板状部材１５の密着面の面積に対し、基準面１３の面積が小さすぎると板状部材１５を密着させる際、板状部材１５が基準面に平行に当らないことがあるので、基準面１３の面積は、板状部材１５の面積と同等以上であることが好ましい。

また、測定手段７が密着面の中心近傍であることが好ましく、板状部材１５が基準面に片当たりすることを抑制できる上に、例えば板状部材１５をボルト１７で固定して密着させる場合、均等に荷重が加わり、より安定して高精度に測定することが可能となる。

これらを満足するよう、第１測定部材５を貫通孔でくり抜き、測定手段７を第１測定部材５に内蔵する構成とすることが好ましい。

また、他の測定方法として、測定対象までの距離を測定する部分を基準面１３内に設けないで、第１測定部材５と第２測定部材６の外側に測定手段を設置し、基準面１３と測定面１４との距離を測定してもよい。例えば、間隔１２の上面方向から間隔１２に対して垂直にレーザーを照射するように測定手段を設置し、間隔１２から透過するレーザーの量を検出して間隔１２を測定する方法を用いてもよい。この場合、板状部材１５が不要となるが、間隔１２に対して垂直にレーザーを透過させないと高精度な間隔を測定できないので、垂直に調整するための治具（図示せず）を準備することが望ましい。

上記の通り、本発明にかかる塗布ヘッド、塗布装置および塗布ヘッドのリップ面間隔の調整方法を用いれば、ウェブの両面同時に塗液を高精度に均一な膜厚で塗布することができる。

本発明は、両面に同時に塗膜を付けた紙や金属薄膜、フィルム、布などのウェブの製造に適用できるが、これに限られるものではない。

１ 第１部材
２ 第２部材
３ 第１リップ面
３’ 第１リップ面３を幅方向に延長した面
４ 第２リップ面
４’ 第２リップ面４を幅方向に延長した面
５ 第１測定部材
６ 第２測定部材
７ 測定手段
８ 側板
９ 貯液部
１０ 塗液
１１ ウェブ
１２ 間隔
１３ 基準面
１４ 測定面
１５ 板状部材
１６ タップ穴
１７ ボルト
１００ 塗布ヘッド

Claims (6)

1. 第１リップ面を有する第１部材と第２リップ面を有する第２部材とを備え、第１リップ面と第２リップ面が所定の間隔をあけて相対するように、第１部材と第２部材が配された塗布ヘッドであって、
   前記第１部材の幅方向の両端には、前記第１リップ面を幅方向に延長した面を含む基準面を有する第１測定部材が設けられ、
   前記第２部材の幅方向の両端には、前記第２リップ面を幅方向に延長した面を含む測定面を有する第２測定部材が設けられ、
   前記基準面と前記測定面の間隔を測定する測定手段を備えた、塗布ヘッド。
2. 前記測定手段が、その測定対象までの距離を測定する部分が前記基準面内にあり、その測定方向が前記基準面に対して略直角かつ前記測定面に向くように前記第１測定部材に設けられた、請求項１の塗布ヘッド。
3. 前記測定手段が、その測定対象までの距離を測定する部分が前記基準面内の前記第１リップ面を幅方向に延長した面の範囲内にあり、その測定方向が前記測定面内の前記第２リップ面を幅方向に延長した面の範囲内に向いている、請求項２の塗布ヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれかの塗布ヘッドを備え、前記第１リップ面と前記第２リップ面との間を通過するウェブの両面に塗布液を塗布する塗布装置。
5. 請求項１の塗布ヘッドの相対するリップ面間の間隔の調整方法であって、
   前記測定手段で測定した前記基準面の位置から前記測定面の位置までの距離を、前記第１リップ面と前記第２リップ面のリップ面間の間隔とし、
   前記測定手段で前記基準面の位置および前記測定面の位置を測定しながら、前記第１部材と前記第２部材の少なくとも一方の位置を移動させて、前記リップ面間が所望の間隔となるよう調整する、
   塗布ヘッドのリップ面間隔の調整方法。
6. 請求項２または３の塗布ヘッドの相対するリップ面間の間隔の調整方法であって、
   前記基準面に板状部材を密着させて、この状態での前記測定手段の測定値を基準値とし、
   前記板状部材を前記基準面から外して、前記測定手段により前記測定面の位置を測定し、この測定値と前記基準値との差を、前記第１リップ面と前記第２リップ面のリップ面間の間隔とし、
   前記測定手段で前記測定面の位置を測定しながら、前記第１部材と前記第２部材の少なくとも一方の位置を移動させて、前記リップ面間が所望の間隔となるよう調整する、
   塗布ヘッドのリップ面間隔の調整方法。

Images