KR101429589B1 - 도포 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 막의 두께 정밀도가 높고, 또한 표면이 평활해서 도포 얼룩이 없는 도포막을 얻을 수 있는 도포 장치를 제공한다.

[해결 수단] 길이 방향으로 주행하는 장척 형상의 웹(16)을 외주면에서 지지하는 백업 롤(20)과, 백업 롤(20)과 일정 간격으로 이격되어서 대향 배치되어 도포액을 웹에 공급하는 도포 헤드(18)를 구비하는 도포 장치(10)로서, 도포 헤드(18)와 백업 롤(20)이 고정된 가대(30)와, 능동형 제진 장치(32)를 구비하고, 능동형 제진 장치(32)가 가대(30)를 지지하고 구동하기 위한 액츄에이터(33)와, 가대(30)의 진동을 검출하는 제 1 센서(34)와, 기초의 진동을 검출하는 제 2 센서(35)와, 웹의 진동을 검출하는 제 3 센서(36)와, 각 센서의 정보에 의거하여 진동을 없애기 위한 제어 입력이 작성되는 제어 수단을 구비한다.

도포 장치

Description

도포 장치{COATING APPARATUS}

본 발명은 도포 장치에 관한 것으로서, 특히 연속해서 주행하는 웹(띠상 지지체) 상에 도포액을 도포해서 균일한 두께의 도포막면을 형성하는 도포 장치에 관한 것이다.

사진 감광 재료나 자기 기록 매체 등의 분야에 있어서, 연속 주행하는 띠상의 가요성 지지체(이하,「웹」이라고 한다) 상에 소정의 도포액을 도포해서 도포막을 형성하는 도포 공정이 채용되어 있다. 최근 이들 분야에 있어서, 도포막의 두께 정밀도가 높고, 또한 표면이 평활해서 도포 얼룩이 없는 도포막을 얻을 수 있는 도포 기술이 요구되고 있다.

마찬가지로, 광학 보상 필름, 반사 방지 필름, 방현성 필름 등의 각종 기능을 갖는 광학 필름의 제조에 적용되는 도포공정에 있어서도, 상기와 같은 도포 기술이 요구되고 있다.

도포액을 웹면에 도포하는 도포 장치로서는, 예를 들면, 롤 코터형, 그라비어 코트형, 롤 코트 플러스닥터형, 리버스 롤 코터형, 익스트루젼형, 슬라이드 코트형 등이 있고, 용도에 따라서 구별해서 쓰여지고 있는 것이 현재의 상태이다.

이들 어느 도포 장치에 있어서나, 도포막의 두께 정밀도가 높고, 또한 표면이 평활해서 도포 얼룩이 없는 도포막을 얻기 위해 도포시의 진동을 제거하는 것이 중요하다.

도포시의 진동을 제거하는 방법으로서 특허문헌 1에는 능동형 제진(除振) 장치를 도포부에 적용하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 도포 헤드에 진동을 부여함으로써 웹과 도포 헤드의 거리를 일정하게 유지하는 도포 장치가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 2005-319385호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허공개 2004-89896호 공보

그런데, 도포부에 있어서는 도포 장치가 설치되어 있는 기초(基礎)로부터의 진동 이외에, 가이드 롤러의 변심이나 흔들림, 베어링의 진동, 구동계의 진동, 건조풍 등에 의해 웹의 반송 방향을 따른 장력 변동 및 반송 방향에 수직인 방향에서의 장력 변동이 코터 롤러와 일체로 되어 있는 도포 장치 전체로의 외란 진동을 야기하는 경우가 있었다. 외란 진동이 도포 장치에 발생하면 그 진동에 의해 도포액의 흐름에 변동이 생기고, 결과적으로 도포 얼룩 등의 고장이 일어나는 원인이 되고 있었다.

이러한 상황 하에 있어서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는 외란 진동의 제거에 대하여 충분하다고는 말할 수 없고, 도포 얼룩이 생길 우려가 있었다. 그 문제를 해결하기 위해 도포 헤드와 웹을 지지하는 백업 롤러를 고정하고, 도포 헤드와 백업 롤러의 거리를 일정하게 하여도 외란 진동의 영향에 의한 도포 얼룩을 방지하는 것은 곤란했다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 도포액 공급 수단으로부터 도포액을 공급하면서 이 도포액 공급 수단과 소정의 간격을 둔 위치에서 연속적으로 반송되는 웹에 소정 막 두께의 도포막을 형성하는 기술 분야에 있어서, 제어계의 안정성을 유지한 상태 그대로 도포 장치의 진동을 없앰으로써 막의 두께 정밀도가 높고, 또한 표면이 평활해서 도포 얼룩이 없는 도포막을 얻을 수 있는 도포 장치를 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 도포 장치는 길이 방향 으로 주행하는 긴 웹을 외주면에서 지지하는 백업 롤러와, 상기 백업 롤러와 일정 간격으로 이격되어서 대향 배치되어 도포액을 웹에 공급하는 도포액 공급부를 구비하는 도포 장치로서, 상기 도포액 공급부와 상기 백업 롤러가 고정된 가대와, 능동형 제진 장치를 구비하고, 상기 능동형 제진 장치가 상기 가대를 지지하고 구동하기 위한 액츄에이터와, 상기 가대의 진동을 검출하는 제 1 센서와, 상기 제 1 센서의 출력 신호를 기초로 가대의 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 피드백 제어 수단과, 상기 가대가 설치되는 기초의 진동을 검출하는 제 2 센서와, 상기 제 2 센서의 출력 신호를 기초로 기초 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 피드포워드 제어 수단과, 상기 가대의 스프링 상에 전해지는 외란 진동을 검출하는 상기 가대 이외의 부위에 부착된 제 3 센서와, 상기 제 3 센서의 출력 신호를 기초로 웹 기인의 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 피드포워드 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

능동형 제진 장치를 구비한 도포 장치가 제 3 센서를 구비함으로써, 제 3 센서로부터의 진동 정보에 의거하여 가대의 스프링 상에 전해지는 외란 진동을 검출할 수 있다. 이 외란 진동의 신호에 의거하여 제어 입력을 작성함으로써 외란 진동을 억제할 수 있다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 상기 제 3 센서가 부착되는 부위가 도포액 공급부의 상류측에 배치되어 웹의 주행을 지지하는 가이드 롤러인 것이 바람직하고, 또한 제 3 센서가 가이드 롤러의 양 끝에 설치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 웹 반송 방향에 수직인 방향의 텐션차를 측정할 수 있고, 외란 진동 중에 가대 의 Z축 둘레의 회전 방향에 기여하는 힘을 검출할 수 있기 때문이다.

본 발명의 도포 장치에 있어서는, 제 3 센서가 부착되는 부위와 상기 백업 롤러의 거리가 10m 이하의 범위인 것이 바람직하다.

백업 롤러와 제 3 센서가 부착되는 부위가 지나치게 떨어지면, 부위와 가이드 롤러 사이에 제 3 센서로 검출한 진동 이외의 진동이 발생할 가능성이 있기 때문이다. 검출 진동 이외에 진동이 발생하면 정확한 제진력을 도포 장치에 부여할 수 없게 되기 때문이다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 상기 제 3 센서는 웹의 장력, 가속도, 속도, 변위의 변동 또는 가이드 롤러 지지부의 가속도, 속도, 변위 변동, 회전 가속도, 회전 속도 및 회전수 중 적어도 하나의 정보를 웹의 진동 정보로서 검출하는 것이 바람직하다.

가이드 롤러의 회전수를 포함해 웹의 어떠한 상태를 파악하면, 그로부터 웹 기인의 외란 진동을 예견할 수 있는 가능성이 있기 때문이다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 스프링 상의 외란 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 제어 수단은 웹의 상태 변동에 의해 발생하는 가대의 진동을 제어하는 웹 진동 제어 수단인 것이 바람직하다.

가대에 위로부터 직접 전해져 오는 외란 중에서 웹 기인의 것이 가장 크기 때문이다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 웹 진동 제어 수단은 웹의 상태 변동에 의해 가대에 발생하는 외란 진동을 없애도록 액츄에이터를 구동시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 상기 가대의 1차 고유 진동수가 80Hz 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 상기 도포 장치가 설치되는 바닥면의 1차 고유 진동수가 10Hz 이상인 것이 바람직하다.

(발명의 효과)

제 3 센서의 진동 정보에 의거하는 제어 수단을 구비함으로써, 웹에 기인하는 도포 장치의 진동을 없앨 수 있어 막의 두께 정밀도가 높고, 또한 표면이 평활해서 도포 얼룩이 없는 도포막을 얻을 수 있는 도포 장치를 실현할 수 있다.

이하 첨부 도면에 따라서 본 발명에 따른 도포 장치의 바람직한 실시형태를 설명한다.

〔광학 보상 시트의 제조 라인〕

도 1은 본 발명에 따른 도포 장치 및 도포 방법이 적용되는 광학 보상 시트의 제조 라인을 설명하는 설명도이다.

광학 보상 시트의 제조 라인은, 도 1에 나타내어지는 바와 같이 송출기(66)로부터 미리 배향막 형성용의 폴리머층이 형성된 투명 지지체인 웹(16)이 송출되도록 구성되어 있다. 웹(16)은 가이드 롤러(68)에 의해 가이드되서 러빙 처리 장치(70)에 보내진다. 러빙 롤러(72)는 폴리머층에 러빙 처리를 실시하기 위해서 설치되어 있다. 러빙 처리 장치(70)의 하류에는 제진기(74)가 설치되어 있다. 제진기(74)에 의해 웹(16)의 표면에 부착된 먼지를 제거할 수 있다.

제진기(74)의 하류에는 능동형 제진 장치(32)에 설치된 도포 장치(10)가 배치되어 있다. 디스코네마틱 액정을 함유하는 도포액이 웹(16)에 도포될 수 있도록 되어 있다. 이 하류에는, 건조 존(76), 가열 존(78)이 순차적으로 설치되어 있고, 웹(16) 상에 액정층이 형성될 수 있도록 되어 있다. 또한, 이 하류에는 자외선 램프(80)가 설치되어 있고, 자외선 조사에 의해 액정을 가교시켜 원하는 폴리머를 형성할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 이 하류에 설치된 권취기(82)에 의해 폴리머가 형성된 웹(16)이 권취되도록 되어 있다.

〔도포 장치〕

도 2에 나타내어지는 바와 같이, 도포 장치(10)는 도포액 탱크로부터 펌프 등에 의해 송액(送液)된 도포액을 웹(16)에 도포하는 도포 헤드(18)와, 도포 헤드(18)에 대향해서 설치되어 도포시의 웹(16)을 외주면에서 지지하는 원통상의 백업 롤러(20)와, 백업 롤러(20)의 회전축을 유지하는 지주(15)와, 백업 롤러(20)에 주행중의 웹(16)을 도입하기 위해서 도포 헤드(18) 및 백업 롤러(20)로부터 소정 간격을 두고 배치된 가이드 롤러(14)에 의해 구성되어 있다. 도포 장치(10)의 도포 헤드(18)와 백업 롤러(20)의 회전축을 유지하는 지주(15)가 후술하는 능동형 제진 장치(32)의 액츄에이터(33)에 의해 지지되는 가대(30)에 고정되어 있다. 또한, 도포 헤드(18)는 도포 헤드 가대(31)를 통해서 가대(30)에 고정되어 있다.

웹(16)에 도포하는 도포액의 종류, 또 도포액의 막 두께를 최적으로 조정할 수 있도록 하기 위해 백업 롤러(20)와 도포 헤드(18)는 양자의 간격을 조정할 수 있도록 이동할 수 있는 구성으로 되어 있다. 따라서, 가대(30)에 고정이라는 것은, 웹(16)에의 도포 중에 있어서 백업 롤러(20)와 도포 헤드(18)가 소정 간격을 유지하도록 가대(30)에 설치되어 있는 것을 의미한다.

이어서 도포 장치(10)에 의한 도포 방법에 대하여 설명한다. 웹(16)은 송출기로부터 송출되어 가이드 롤러(14)를 통해서 백업 롤러(20)에 도입된다. 도입된 웹(16)은 백업 롤러(20)의 외주면 일부를 둘러싸고 있다. 웹(16)은 도면에 나타낸 화살표 방향으로 일정 속도로 연속적으로 주행된다. 이때 백업 롤러(20)는 회전하면서 웹(16)의 비도막면을 지지한다.

백업 롤러(20)의 상류측에 가이드 롤러(14)가 배치되어 있다. 가이드 롤러(14)의 회전축은 지주(17)에 의해 지지된다. 지주(17)는 액츄에이터(33)에 의해 지지되어 있는 가대(30)와는 다른 바닥면(F)이나 별도의 가대 상에 설치된다.

가이드 롤러(14)는 웹의 주행을 지지하기 위해서 설치되어 있다. 웹(16)의 주행 중, 가이드 롤러(14)는 회전하면서 웹(16)을 지지하고, 백업 롤러(20)에 웹(16)이 도입되도록 기능한다.

도포 헤드(18)는 도포 헤드 선단이 연속 주행하는 웹(16)과 근접되어 비접촉 상태에서 대향 배치된다. 상술한 바와 같이 도포 헤드(18)와 웹(16)의 간격을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 도포 헤드(18)는 도포액 탱크로부터 펌프에 의해 송액된다. 도면에는 나타내지 않았지만, 펌프로서는 도포액의 공급 유량이 안정화되는 점에서 정량 펌프를 사용하는 것이 바람직하다. 정량 펌프로서는 예를 들면, 기어 펌프, 롤러 펌프 등, 각종 펌프를 사용할 수 있지만, 본 발명의 도포에는 특히 기어 펌프를 적합하게 사용할 수 있다.

도포 헤드(18) 내에는, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 통 형상의 포켓부(18B)가 웹(16)의 폭 방향으로 평행하게 형성된다. 그 도포용 포켓부(18B)는 공급 라인(18A)에 접속된다. 또한, 도포 헤드(18) 내에는 도포 헤드 선단에 토출구를 갖는 도포용 슬릿(18C)이 형성된다. 도포용 슬릿(18C)이 도포용 포켓부(18B)에 연통된다.

도포용 슬릿(18C)은, 포켓부(18B)와 도포 헤드 선단을 연결하는 좁은 유로이고, 웹(16)의 폭 방향으로 연장된다. 그리고, 공급 라인(18A)으로부터 웹(16)에 도포하는 원하는 도포량의 도포액이 도포 헤드(18)의 도포용 포켓부(18B)에 공급되어 웹(16)에 도포막이 형성된다.

도포액이 도포된 웹(16)은 하류에 형성된 건조 존, 가열 존에 송출되어 웹(16) 상에 액정층이 형성된다. 또한, 도면에 나타내는 것은 생략했지만 웹(16)의 텐션을 컨트롤하는 텐션 롤러나, 웹(16)의 반송을 제어하는 구동 롤러가 광학 보상 시트의 제조 라인에 설치된다.

〔능동형 제진 장치〕

다음에, 상술의 도포 장치(10)가 설치되는 능동형 제진 장치(32)에 관한 구성에 대해서 도 2에 의해 설명한다. 이 구성에 있어서, 도포 헤드(18) 및 지주(15)가 가대(30) 상에 고정된다. 상술한 바와 같이, 도포 헤드(18)는 도포 헤드 가대(31)를 통해서 가대(30)에 고정되어 있다. 가대(30), 도포 헤드 가대(31) 및 지주(l5)는 도면에 나타내는 바와 같이 별도 부재라도 좋고, 이들을 일체적으로 형성해도 좋다.

능동형 제진 장치(32)는 적어도 액츄에이터(33), 제 1 센서(34), 제 2 센서(35), 제 3 센서(36), 계산기(38), 구동 장치(39)로 구성된다.

가대(30) 하면의 4모퉁이에는 액츄에이터(33,33…)가 배치되어 있다. 가대(30)는 액츄에이터(33,33…)를 통해서 바닥면(설치 기초면)(F) 상에 설치된다.

또한, 가대(30)의 진동을 검출하기 위한 제 1 센서(34)가 가대(30)에 설치되고, 가대(30)가 설치되는 기초의 진동을 검출하기 위한 제 2 센서(35)가 바닥면(F) 상에 설치된다. 또한, 본 발명에 있어서는 웹의 진동을 검출하기 위한 제 3 센서(36)가 가이드 롤러(14)에 설치되어 있다. 제 3 센서(36)에서 웹의 장력, 가속도, 속도, 변위의 변동 또는 가이드 롤러 지지부의 가속도, 속도, 변위 변동 등의 정보를 웹의 진동 정보로서 검출한다.

가대에 설치되는 제 1 센서(34)는 가대(30)에 설치되는 가속도 센서와 위치 검출 센서로 구성된다. 제 1 센서(34)는 가대의 X축, Y축, Z축 및 회전 방향을 검출하기 위해 각 액츄에이터(33,33…)에 설치되어 있다. 바닥면(F) 상에 설치되는 제 2 센서(35)는 가속도 센서로 구성된다. 가이드 롤러에 설치되는 제 3 센서는 변위 센서로 구성된다.

다만, 센서의 종류 및 수량은 검출하는 대상에 따라서 적당하게 설치되고, 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

다음에, 제 3 센서(36)를 설치한 이유를 설명한다.

종래의 능동형 제진 장치에 관해서, 제진 장치가 설치된 기초의 진동의 제진 및 가대 상에 설치된 기기의 가동에 의한 진동의 제진에 관한 제어 기술은 일반적 으로 알려져 있다.

그러나, 본 발명의 도포 장치(10)에 보여지는 연속 반송되는 웹(16)의 상태 변동에 의해 가대에 외란 진동이 들어오는 특이한 환경에 있어서의 제진 장치의 제어 방법에 관한 예가 없고, 웹(16)으로부터 가대(30)에 전달되는 진동을 적절히 없애는 것은 검토되어 있지 않았다.

보다 구체적으로는, 종래의 능동형 제진 장치 상에 정밀 기기, 예를 들면 전자 현미경이나 반도체 노광 장치 등에서는 가대의 진동 정보를 피드백(이하, FB) 제어해 가대의 진동을 제어하는 것이 행하여지고 있다. 또한, FB제어에 더해서 이들 정밀 기기에서는 정밀 기기가 설치되는 기초의 진동 정보를 피드포워드(이하, FF) 제어해 가대의 진동을 제어하는 것도 동시에 행하여지고 있다. 모두 가공의 대상물, 일 현미경에 있어서의 시료나, 반도체 노광 장치에 있어서의 웨이퍼는 그것 자신으로 가대에 진동을 부여하는 것은 아니다.

한편, 가공의 대상물이 연속해서 주행하는 웹과 같은 경우, 웹의 주행이 기인이 되는 진동이 도포가 행하여지는 가이드 롤러나 도포액 공급부에 외란 진동으로서 전해진다.

도포 장치에 있어서 웹의 주행이 기인이 되는 외란 진동으로서, 가이드 롤러의 변심이나 흔들림, 베어링의 진동, 구동계의 진동, 건조풍 등에 의한 웹의 반송 방향을 따른 장력 변동 및 반송 방향에 수직인 방향에서의 장력 변동이 발생하고 있었다.

그 때문에, 가이드 롤러나 도포액 공급부에 부여되는 외란 진동을 제거하는 것이 도포 장치에 있어서 중요해 진다.

종래의 능동형 제진 장치에 설치된 도포 장치의 경우, 상기 웹 기인의 진동이나 치우침, 소위 외란 진동을 제거하기 위해서 능동형 제진 장치 내의 FB제어 루프의 게인을 상승시킴으로써 무리하게 진동을 없앨 수도 있다. 그러나, 제어계의 여유가 적어지고, 최악의 경우 능동형 제진 장치가 발진하는 등의 하이게인 문제를 일으킬 우려가 있다.

한편, 발진을 방지하기 위해 FB제어 루프의 게인을 떨어뜨려 버리면 충분한 제진 성능이 소실될 뿐만 아니라, 본래의 바닥 진동의 제진 성능도 유지할 수 없게 되어버릴 우려가 있다.

그래서 본 발명은, 도포 장치 상류의 가이드 롤러에 웹의 장력 센서, 또는 변위 센서, 또는 속도 센서, 또는 가속도 센서를 구비함으로써 웹의 반송 방향 및 반송과 수직인 방향의 장력 또는 변위 또는 속도 또는 가속도 등의 변동을 검출하고, 이것을 기초로 웹 기인의 진동을 제어하는 웹 진동 제어 루프를 구비하고 있다.

이 웹 진동 제어 루프는, 예를 들면 가이드 롤러 양 끝에 부착된 변위 센서의 출력 신호를 이용하여 웹을 가이드 롤러와 도포 장치에 연결된 탄성체로 보았을 경우에 도포 장치에 외란으로서 가해져 오는 힘을 연산으로 구하고, 이 외란력의 부호를 반전시킨 제어 입력 신호를 만들어 외란력을 없애도록 액츄에이터를 구동시키는 것이다.

이것에 의해, 하이게인 문제를 야기하는 일 없이 제어계의 안정성을 유지한 채, 능동형 제진 장치의 제진 성능을 향상시킬 수 있다.

다음에, 제 1 센서(34), 제 2 센서(35) 및 제 3 센서(36)로부터 검출된 진동 정보가 계산기(38)에 입력된다. 계산기(38)에서는, 검출된 진동 정보에 의거하여 1) 가대의 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 FB 제어 수단, 2) 기초 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 FF 제어 수단, 3) 웹 기인의 진동을 없애기 위한 FF 제어 입력을 만드는 제어 수단이 실현된다. 제어 수단은 소프트웨어적인 처리, 하드웨어적인 처리 모두에서 실현된다.

계산기(38)로 처리된 제어 입력은 구동 장치(39)에 입력된다. 구동 장치(39)는 제어 입력에 의거하여 가대(30)를 지지하는 액츄에이터(33)를 구동해 진동을 없애는 제진력이 도포 장치에 부여된다. 이에 따라 도포 장치(10)의 제진이 실현된다.

도 4는 능동 제진 장치(32)의 제어 모델을 설명하는 개념도이다. 능동 제진 장치(32)의 기초(40) 상에 액츄에이터(42)를 통해서 하중 수용부(44)가 지지되어 있다. 이 하중 수용부(44) 상에는 가대의 진동 검출 가능한 가속도 센서(46) 및 가대의 변위를 검출할 수 있는 변위 센서(48)가 고정되어 있다. 기초(40) 상에도 기초 진동의 진동 검출 가능한 가속도 센서(50)가 고정되어 있다. 또한, 웹의 진동을 검출할 수 있는 변위 센서(52)가 가이드 롤러에 고정되어 있다. 센서(46), 센서(48), 센서(50) 및 가이드 롤러의 양끝에 설치된 2개의 센서(52)로부터의 진동 정보가 제어부(54)에 부여된다. 제어부(54)는 그 데이터에 의거하여 액츄에이터(42)를 제어한다.

여기에서 하중 수용부(44)의 m은 질량을 의미하고 있고, 질량(m)에는 도 2에 있어서의 가대(30), 도포 헤드 가대(31), 도포 헤드(18), 백업 롤러(20) 등의 질량이 포함된다. 또한, K는 스프링 정수를 의미하고, 위치에 대한 저항력의 계수를 나타내고 있다. 또한, C는 감쇠를 의미하고, 속도에 대한 저항력의 계수를 나타내고 있다. 또한, 웹을 가이드 롤러와 도포 장치에 연결된 탄성체로 간주할 수 있다. 즉, Kw는 웹에 기인하는 진동에 대한 스프링 정수를 의미하고, 위치에 대한 저항력의 계수를 나타내게 된다.

다음에 도 4를 모델로 한, 본 발명의 제어계를 도 5에 의해 설명한다.

하중 수용부(44)가 피제어부이고, 가대를 나타내고 있는 부분이며, 능동형 제진 장치(32)에 의해 제어된다. 그리고, 사각의 점선으로 둘러싸여진 부분(14,40)은 스프링 상의 외란 진동과 기초 진동을 나타내고 있는 부분이다.

하중 수용부(44)의 내부 신호의 흐름에 대하여 설명한다. 하중 수용부(44)에 외부로부터 어떠한 힘이 가해지면, 하중 수용부(44)에 가속도가 생긴다. 하중 수용부(44)의 가속도 신호는 적분 요소(132)로 적분되어 속도의 신호로 되고, 속도에 대한 저항력이 생기는 감쇠부(감쇠 계수(C))에 전달된다. 이어서, 속도의 신호는 또한 적분 요소(134)로 적분되어 변위 신호(위치 신호)가 된다. 이 변위 신호는 위치에 대한 저항력이 생기는 스프링부(스프링 정수(K))에 전달된다.

하중 수용부(44)의 가속도의 정보는 가속도 센서(46)에서 검출된다. 검출된 가속도 신호는 밴드 패스 필터(이하, BPF)(98)를 통해서 감산기(122)에 전해진다. 감산기에서는 목표값 부여부(102)로부터의 목표값과 가속도 신호의 차가 검출되어 편차 신호가 가속도 FB 제어기(112)에 전달된다.

하중 수용부(44)의 변위 신호는 변위 센서(48)에 의해 검출된다. 검출된 변위 신호는 BPF(96)를 통해서 2개의 감산기(124,126)에 전해진다. 감산기(124)에는 유사 미분기(120)로 유사 미분되어 속도 신호로서 전달된다. 감산기(124)에서는 목표값 부여부(104)의 목표값과 속도 신호의 차가 검출되고, 편차 신호가 속도(FB) 제어기(114)에 전달된다. 변위 신호를 유사 미분기(120)로 유사 미분한 것은 변위 신호의 관측 잡음이 속도 신호에 실리지 않도록 하기 위해서이고, 단지 미분하면 잡음을 증폭시켜버리기 때문이다.

다른 한쪽의 변위 신호는 감산기(126)에 전해지고, 감산기(126)에서는 목표값 부여부(106)로부터의 목표값과 변위 신호의 차가 검출되어 그 편차 신호가 변위 FB 위치 결정 제어기(116)에 전달된다.

이렇게 해서, 제어기(112,114,116)에 있어서 제어 입력에 대하여 피드백 제어를 행함으로써 도포 장치의 실제 진동 상태에 따라서 이 진동을 억제하도록 제진력이 도포 장치에 부여된다.

제어기(112,114,116) 안의 구체적인 제어 법칙으로서는, PID 제어 법칙이라든가, 로버스트 제어 법칙, 적응 제어 법칙 등을 사용할 수 있다.

기초(40)에 있어서, 가속도 센서(50)에 의해 바닥 진동에 대한 진동이 가속도의 신호로서 검출된다. 검출된 가속도 신호는 BPF(94)를 통해서 감산기(128)에 전달되고, 감산기(128)에서는 목표값 부여부(108)로부터의 목표값과 가속도 신호의 차가 검출된다. 그리고, 그 편차 신호가 기초 신호 제어기(118)에 전달된다.

이어서, 가이드 롤러(14)에 있어서, 가이드 롤러(14)에 설치된 변위 센서(52)에서 앞 패스 변위로서 검출된 변위 신호는 BPF(90)를 통해서 감산기(130)에 전달된다. 감산기(130)에서는 목표값 부여부(100)로부터의 목표값과 변위 신호의 차가 검출되고, 편차 신호로서 웹 신호 제어기(110)에 전달된다. 이렇게 해서, 가이드 롤러(14)에 있어서, 웹에 기인하는 진동의 제어 입력에 대하여 피드포워드 제어를 행함으로써 웹으로부터의 외란 진동의 상태에 따라서 이 진동을 억제하는 제진력이 도포 장치에 부여된다. 가이드 롤러(14)의 진동은 스프링 정수(Kw)의 외란 진동으로서 파악된다.

본 발명에 있어서는, 하중 수용부(44)와 기초(40)의 진동 신호에 더해서, 가이드 롤러(14)에 있어서의 진동 신호를 검출하고, 피드포워드 제어의 제어 입력을 작성함으로써 웹의 주행에 기인하는 진동을 억지하는 제진력을 도포 장치에 부여하는 것을 특징으로 하고 있다.

웹 신호 제어기(110), 가속도 FB 제어기(112), 속도 FB 제어기(114), 변위 FB 위치 결정 제어기(116) 및 기초 신호 제어기(118)의 제어 입력을 모두 더해서 합성 제어 입력이 합성된다.

최종적으로는 합성 제어 입력과, 웹에 기인하는 진동의 힘 외란과, 기초 진동의 힘 외란과, 감쇠(C)에 의한 힘과, 스프링(K)에 의한 힘이 모두 합성되어 가대에 가해지는 힘이 된다. 이때에 합성 제어 입력이 이것 이외의 힘의 합을 없애도록 작용하므로 가대에 가해지는 힘의 총합은 제로 또는 대단히 작은 값이 되어 가대를 정지시킬 수 있다.

이것에 의해, 이 도포액 공급 수단과 소정의 간격을 둔 위치에서 연속적으로 반송되는 웹에 소정 막 두께의 도포막을 형성하는 기술 분야에 있어서, 종래에 비해서 도포 장치의 진동을 없앨 수 있고, 막의 두께 정밀도가 높으며, 또한 표면이 평활해서 도포 얼룩이 없는 도포막을 얻을 수 있는 도포 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 도포 장치에 있어서, 제 3 센서가 부착되는 부위와 백업 롤러의 거리가 10m 이하의 범위인 것이 바람직한 이유에 대하여 설명한다.

지나치게 떨어지면 제 3 센서가 부착되는 부위와 백업 롤러 사이에 제 3 센서에서 검출한 진동 이외의 진동이 발생할 가능성이 있어 정확한 제진력을 도포 장치에 부여할 수 없게 되기 때문이다.

그런 의미에서, 제 3 센서와 가대의 거리는 10m 이하가 바람직하고, 5m 이하가 보다 바람직하다.

가대(30)의 1차 고유 진동수가 80Hz 이상으로 되어 있는 것이 바람직한 이유에 대하여 설명한다. 외란 진동 중 문제가 되는 것은 저주파 진동이고, 고주파 진동은 제진 장치로 제거하기 쉽다. 그 때문에 가대(30)의 1차 고유 진동수를 높은 쪽으로 가지고 가면 외란 진동과의 공진을 피할 수 있다. 또한, 고주파 진동 상태에서는 웹 도포막의 두께 편차가 눈에 띄지 않는다는 점에서도 가대(30)의 1차 고유 진동수는 높을수록 바람직하다.

그런 의미에서는, 가대(30)의 1차 고유 진동수가 100Hz 이상으로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 120Hz 이상으로 되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

도포 장치(10)가 설치되는 바닥면의 1차 고유 진동수를 10Hz 이상으로 하는 것이 바람직한 이유는, 기초의 1차 고유 진동수가 10Hz 이하의 강도가 낮은 상태에서는 10Hz 이하의 진동에 대한 제진 장치의 성능을 유지할 수 없기 때문이다. 또한, 가대(30)의 1차 고유 진동수는 높을수록 바람직한 것과 같은 이유도 있다. 그런 의미에서는, 도포 장치(10)가 설치되는 바닥면의 1차 고유 진동수가 20Hz 이상으로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 30Hz 이상으로 되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

도포 장치(10)를 사용한 도포막의 형성에 대하여 설명한다. 도포액으로서는, 유기용제가 함유된 것을 사용할 수 있다. 다만, 이것 이외의 점도의 것, 유기용제가 함유되지 않은 것도 사용할 수 있다.

웹(16)으로서는, 일반적으로 소정 폭, 소정 길이고, 두께가 2~200㎛ 정도의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌―2,6-나프탈레이트, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드 등의 플라스틱 필름, 종이, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌부텐 공중합체 등의 탄소수가 2~10인 α-폴리올레핀류를 도포 또는 라미네이트한 종이, 금속판 등으로 이루어지는 가요성 띠상물 또는 상기 띠상물을 기재로 해서 그 표면에 가공층을 형성한 띠상물을 사용할 수 있다.

도 1의 광학 보상 시트의 제조 라인에 있어서, 송출기(66)로부터 웹(16)을 풀어내면서, 도포 장치(10)의 도포 헤드(18)의 슬릿(18C) 중에 있어서의 도포액 또한, 도포 직후의 도포막(28)의 막 두께가 일정하게 되도록 웹(16)의 반송 속도를 제어해서 도포를 행한다.

도포 후의 건조 등에 있어서, 도포막의 두께 정밀도가 높고, 또한 표면이 평활한 도포막(28)이 얻어지도록 건조 존(76), 가열 존(78), 자외선 램프(80) 등의 설정을 행한다. 도포, 건조 후의 웹(16)은 권취기(82)에 의해 권취된다.

상기 일련의 공정은, 양호한 무진도(無塵度) 및 최적의 온습도 환경 하에서 실시되는 것이 바람직하다. 따라서, 클린룸 내에서 행하여지는 것이 바람직하고, 특히, 도포 장치(10)는 클린도가 높은 환경 하에 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 다운플로우의 클린룸 또는 클린 벤치를 병용하는 형태를 채용할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 도포 장치 및 도포 방법의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 각종 형태를 채용할 수 있다.

예를 들면, 본 실시형태에서는 도포 장치(10)로서 익스트루젼형의 코터가 채용되어 있지만, 이것 이외의 코터, 예를 들면 바 코터(「로드 코터」라고도 칭해지고, 메이어 바 코터도 포함한다), 그라비어 코터(다이렉트 그라비어 코터, 그라비어키스 코터 등), 롤 코터(트랜스퍼롤 코터, 리버스롤 코터 등), 다이 코터, 파운틴 코터, 슬라이드 호퍼 등에도 적합하게 적용할 수 있다.

또한, 도포 장치(10)의 용도로서도 광학 보상 필름 등의 광학 필름뿐만아니라 각종의 도포에 적용할 수 있다.

마지막으로 본 발명의 효과를 나타내기 위해서 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬 레이션에서는, 가대와 설치면의 진동을 검출해 액츄에이터로 제어하는 능동형 제진 장치에 탑재된 도포 장치(액티브), 또한 본 발명의 가이드 롤러에도 센서를 설치한 능동형 제진 장치에 탑재된 도포 장치(본 발명)를 모델로 시뮬레이션을 행하고, 가속도 정상 편차 및 변위 정상 편차를 산출했다. 이때의 조건은, 비제어부의 질량 m=5,000㎏, 스프링 정수 K=2.0×10⁶, 탄성 계수 C=5.0×10², 목표값(가속도,속도)=0, 목표값(변위)=일정값, 스프링상 외란=1~100Hz의 주파수 성분을 포함하는 크기 10N의 힘, 기초 진동 외란=1~100Hz의 주파수 성분을 포함하는 크기 1N의 힘으로 했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

이 결과로 분명해지듯이, 본 발명의 도포 장치는 종래의 액티브에 탑재된 도포 장치에 비해 그 진동의 영향을 대폭으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 도포 방법 및 도포 장치가 적용되는 광학 보상 시트의 제조 라인을 설명하는 설명도이다.

도 2는 도포 장치가 설치된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 3은 도포 헤드의 일부를 잘라낸 사시도이다.

도 4는 능동형 제진 장치의 시스템 구성을 설명하는 개념도이다.

도 5는 도 4의 시스템 구성에 있어서의 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도포 장치 14 : 가이드 롤러

15 : 지주 16 : 웹

17 : 지주 18 : 도포 헤드

20 : 백업 롤러 28 : 도포막

30 : 가대 31 : 도포 헤드 가대

32 : 능동 제진 장치 33,42 : 액츄에이터

34 : 제 1 센서 35 : 제 2 센서

36 : 제 3 센서 38 : 계산기

39 : 구동 장치

Claims (9)

1. 길이 방향으로 주행하는 긴 웹을 외주면에서 지지하는 백업 롤러와, 상기 백업 롤러와 일정 간격을 떨어져서 대향 배치되어 도포액을 웹에 공급하는 도포액 공급부를 구비하는 도포 장치로서,

   상기 도포액 공급부와 상기 백업 롤러가 지지된 받침대와,

   능동형 제진 장치를 구비하고, 상기 능동형 제진 장치가 상기 받침대를 지지하고 구동하기 위한 액츄에이터와, 상기 받침대의 진동을 검출하는 제 1 센서와, 상기 제 1 센서의 출력 신호를 기초로 받침대의 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 피드백 제어 수단과, 상기 받침대가 설치되는 기초의 진동을 검출하는 제 2 센서와, 상기 제 2 센서의 출력 신호를 기초로 기초 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 피드포워드 제어 수단과, 상기 받침대의 스프링 상으로 전해지는 외란 진동을 검출하는 상기 받침대 이외의 부위에 부착된 제 3 센서와, 상기 제 3 센서의 출력 신호를 기초로 외란 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 피드포워드 제어 수단을 구비하며,

   상기 제 3 센서는 웹의 장력, 또는 가이드 롤러 지지부의 가속도, 속도, 및 변위 변동 중 적어도 하나의 정보를 웹의 진동 정보로서 검출하고,

   상기 제 3 센서가 부착되는 부위는 상기 도포액 공급부의 상류측에 배치되어 웹의 주행을 지지하는 가이드 롤러인 것을 특징으로 하는 도포 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 센서는 가이드 롤러의 양끝에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 센서가 부착되는 부위와 상기 백업 롤러의 거리가 10m 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 도포 장치.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 외란 진동을 없애기 위한 제어 입력을 만드는 제어 수단은 웹의 상태 변동에 의해 발생하는 상기 받침대의 진동을 제어하는 웹 진동 제어 수단인 것을 특징으로 하는 도포 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 웹 진동 제어 수단은 상기 웹의 상태 변동에 의해 상기 받침대에 발생하는 외란 진동을 없애도록 상기 액츄에이터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 도포 장치.
7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 받침대의 1차 고유 진동수가 80Hz 이상인 것을 특징으로 하는 도포 장치.
8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 도포 장치가 설치되는 바닥면의 1차 고유 진동수가 10Hz 이상인 것을 특징으로 하는 도포 장치.
9. 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 도포 장치를 사용하여 도포하는 것을 특징으로 하는 도포 방법.

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