(57)【要約】【課題】連続的に搬送される基材上に高粘度、あるいはフィラーやマイクロカプセル等の微粒子分散系の塗工液を脈動なく塗工装置に供給する高粘度用ポンプヘッドを提供する。【解決手段】  連続的に搬送する基材に塗工液を塗工する塗工装置に塗工液を供給する、中央にピストンを有するポンプ室と、ポンプ室の下側方向に塗工液を吸入する吸入弁座と吸入弁ボールと吸入弁ボール止めを有する吸入液室と、さらにポンプ室の上側方向に塗工液を吐出する吐出弁座と吐出弁ボールと吐出弁ボール止めを有する吐出液室を具備し、ピストンの往復運動で塗工液を吸入、吐出する手段を有する高粘度用ポンプヘッドであって、前記塗工液を吸入する吸入弁座と塗工液を吐出する吐出弁座に振動する手段が具備されている事を特徴とする高粘度用ポンプヘッドである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に搬送する基材に塗工液を塗工する塗工装置に塗工液を供給する、中央にピストンを有するポンプ室と、
ポンプ室の下側方向に塗工液を吸入する吸入弁座と吸入弁ボールと吸入弁ボール止めを有する吸入液室と、
さらにポンプ室の上側方向に塗工液を吐出する吐出弁座と吐出弁ボールと吐出弁ボール止めを有する吐出液室を具備し、
ピストンの往復運動で塗工液を吸入、吐出する手段を有する高粘度用ポンプヘッドであって、
前記塗工液を吸入する吸入弁座と塗工液を吐出する吐出弁座に振動する手段が具備されている事を特徴とする高粘度用ポンプヘッド。
【請求項２】
前記往復運動するピストンが、電動モーターとボールねじにより駆動される事を特徴とする請求項１に記載の高粘度用ポンプヘッド。
【請求項３】
前記往復運動するピストンが、電動モーターと、
電動モーターに取り付けられた偏心カムにより駆動される事を特徴とする請求項１に記載の高粘度用ポンプヘッド。
【請求項４】
前記往復運動するピストンが、電動モーターと、
電動モーターに取り付けられたクランク機構により駆動される事を特徴とする請求項１に記載の高粘度用ポンプヘッド。
【請求項５】
前記高粘度用ポンプヘッドを二つ有し、且つ、互いに１８０°の位相差を持ってピストンが往復運動を行う事を特徴とする高粘度用塗工液ポンプ。
【請求項６】
前記二つの高粘度用ポンプヘッドが、一つの電動モーターにより駆動される事を特徴とする請求項５に記載の高粘度用塗工液ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続的に搬送される基材上に塗工液を均一に塗工する塗工装置に塗工液を供給する塗工液供給ポンプに関する。特に、高粘度材料や、フィラーやマイクロカプセル等の微粒子分散系の塗工液を脈動無く供給する高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続的に搬送される基材上に塗工液を塗工する方法として、大別すると、塗工液を基材上に塗工し、塗工された基材上をロールやドクターを使って余分な塗工液を掻き落とす後計量方式と、予め計量しておいた塗工液を基材上に塗工する前計量方式に分けられている。
【０００３】
前記、後計量方式の塗工方法として、ブレード塗工方式あるいはロッド塗工方式等がある。また、前計量方式の塗工方式として、ダイコーティング方式あるいはスライドコーティング方式またはカーテンコーティング方式さらにスプレーコーティング方式等がある。
【０００４】
また、基材上に均一の塗工膜を形成することによって製造される製品として、電子部材に用いられるものや、光学フィルム等に用いられるものが近年多くなっている。このために、微少な点欠陥、スジ、ムラ等の塗工欠陥に対する品質要求が高まっている。このような事により、塗工液の循環や空気暴露がほとんど無く、クローズド化が容易な前計量方式の塗工方法が注目されている。特に、ダイコーティング方式は高粘度材料から低粘度材料まで広範囲の材料の塗工が可能であり、塗工液中にフィラーやマイクロカプセル等の微小粒子が入った材料であっても均一な塗工が可能な事から多くの分野において採用されている。
【０００５】
さらに、ダイコーティング方式は、予め塗工液を計量し、送液する為の塗工液供給ポンプが必要であり、その送液精度が塗工膜厚の均一性に大きく影響されるために、塗工液供給ポンプの高い定量送液性が求められている。
【０００６】
前記、定量送液性の高い塗工液供給ポンプとして、例えば、容積回転式ポンプであるギヤーポンプやスネークポンプ、容積往復運動式ポンプであるダイヤフラムポンプやプランジャーポンプ等がある。
【０００７】
また、容積回転式ポンプは逆止弁を必要とせず、且つ、自吸能力が高い等のメリットがある反面、ポンプ内に摺動部がある為に、フィラーやマイクロカプセル等の微粒子分散系の材料を送液する場合に、塗工液にダメージを与たり、あるいは塗工液供給ポンプを損傷する等の問題がある。
【０００８】
さらに、ＵＶ硬化材料やＥＢ硬化材料を送液する場合に、摩擦等により塗工液供給ポンプ内でＵＶ硬化材料やＥＢ硬化材料等が硬化し始める等の問題がある。このためにフィラーやマイクロカプセルを含まない材料や、ＵＶ硬化材料やＥＢ硬化材料ではない材料の塗工においては非常に多くの分野で利用されている。
【０００９】
しかし、最近フィラーやマイクロカプセルによって高機能性を持たせたフィルムが増加してきている。さらに環境問題等から溶剤を用いないＵＶ加工やＥＢ加工等の要望が高まっている。
【００１０】
このために、内部に摺動部を持たない図４あるいは図５に示すような容積往復運動式ポンプの要望がより一層高まっている。
【００１１】
図４あるいは図５に示す容積往復運動式ポンプ１００の動作および原理は、通常、図４に示すようにポンプ室１０２の容積の増大または減少はピストン１０１の往復運動によって変化し、塗工液が吸入・吐出されている。ポンプ室１０２の容積が増大する際には、吐出液室１０４内部の吐出弁ボール１０８はポンプ室１０２内部の圧力低下によって吐出弁座１０６に着座し、吐出側の塗工液が逆流しないように働く。そして、吸入液室１０３内部の吸入弁ボール１０７はポンプ室１０２内部の圧力低下によって吸入弁座１０５から離脱し、吸入側の塗工液がポンプ室１０２内部に吸入される（吸入工程）。また、図５に示すようにポンプ室１０２の容積が減少する際には、吸入側液室１０３内部の吸入弁ボール１０７はポンプ室１０２内部の圧力上昇によって吸入弁座１０５に着座し、ポンプ室１０２内部の塗工液が逆流しないように働く。そして、吐出液室１０４内部の吐出弁ボール１０８がポンプ室１０２内部の圧力上昇によって吐出弁座１０６から離脱し、ポンプ室１０２内部の塗工液が吐出側に吐出される（吐出行程）。このように容積往復運動式ポンプは吸入行程と吐出行程を繰り返す事により、所望量の塗工液を供給する事ができる。
【００１２】
さらに、図６に示すような往復運動を行うプランジャ１２６を設けたオイル作動室１２９と、搬送流路に介在されるポンプ室１２０と、オイル作動室１２９とポンプ室１２０とを区画するダイヤフラム１２７とを備えたダイヤフラムポンプ２００（例えば、特許文献１参照。）も知られている。このダイヤフラムポンプ２００はプランジャ１２６の変位にともなうオイル作動室１２９のオイルの流動によりダイヤフラムをたわませることによって流体の吸入および吐出が行われる。
【００１３】
また、上記容積往復運動式ポンプにおける短所として、吐出行程中では非常に安定した一定流量を制御することができるが、必ず吸入行程が存在する。この為に、どんなに吸入行程を急いだとしても一定時間吐出しない時間が存在する。この対策として、容積往復運動式ポンプを二つ並列に配置している。そして一方の容積往復運動式ポンプが吐出行程にある場合には他方の容積往復運動式ポンプは吸入行程になるように１８０°の位相差をもって動作させる事により、間欠の無い一定した吐出を実現する方法が取られている。
【００１４】
しかし、二つの容積往復運動式ポンプを用いて吸入行程と吐出行程を切りかえる際に、弁ボールが所望のタイミングで弁座に着座しないことがあり、逆流が発生する問題がある。この場合に、二つの容積往復運動式ポンプの吐出切り替えタイミングで吐出流量の減少が生じ定量性を欠く問題がある。特に高粘度材料を送液する場合には弁ボールに対する塗工液の粘性抵抗が大きい為にその現象が顕著になってくる。このような問題を解決するために、図７に示すような弁ボール１３１を弁座１３２に強制的に着座させる為のスプリング１３３を設けた粘着性液体用逆止弁３００も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１５】
以下に先行技術文献を示す。
【特許文献１】特開平０５−２６３７６４号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献２の粘着性液体用逆止弁はスプリングによって強制的に弁ボールを弁座に押し付けることによって、弁を開放にする為の抵抗が生じ、吸入行程時にキャビテーション現象が発生し、ポンプ能力が低下する問題がある。
【００１７】
さらに、ポンプ始動時に、ポンプ室内を塗工液で充満させなければならないために、一度他のポンプを使って呼び液を注入する必要があるなど、作業が非常に煩雑であるという問題がある。
【００１８】
また、スプリングによって弁ボールが弁座に押し付けられる為に、弁ボールや弁座が局所的に磨耗するという問題がある。
【００１９】
また、フィラーやマイクロカプセルを含んだ塗工液を送液する場合に、弁ボールが弁座に着座する瞬間に塗工液中の微粒子を傷つけたり、あるいは、弁ボールや弁座を傷つけるなどの問題がある。
【００２０】
さらに、特許文献１に記載のダイヤフラムポンプは高粘度材料を吸入・吐出する際のエネルギー消費が非常に大きく、さらに脈動する問題がある。
【００２１】
本発明は上記した従来の問題点を鑑みてなされたものであり、連続的に搬送される基材上に塗工液を均一に塗工する塗工装置に高粘度材料やフィラー、マイクロカプセル等の微粒子分散系の塗工液を脈動無く供給することのできる高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は上記の課題を解決するために、まず発明の請求項１に係る発明は、
連続的に搬送する基材に塗工液を塗工する塗工装置に塗工液を供給する、中央にピストンを有するポンプ室と、
ポンプ室の下側方向に塗工液を吸入する吸入弁座と吸入弁ボールと吸入弁ボール止めを有する吸入液室と、
さらにポンプ室の上側方向に塗工液を吐出する吐出弁座と吐出弁ボールと吐出弁ボール止めを有する吐出液室を具備し、
ピストンの往復運動で塗工液を吸入、吐出する手段を有する高粘度用ポンプヘッドであって、
前記塗工液を吸入する吸入弁座と塗工液を吐出する吐出弁座に振動する手段が具備されている事を特徴とする高粘度用ポンプヘッドである。
【００２３】
次ぎに、本発明の請求項２に係る発明は、
前記往復運動するピストンが、電動モーターとボールねじにより駆動される事を特徴とする請求項１に記載の高粘度用ポンプヘッドである。
【００２４】
また、本発明の請求項３に係る発明は、
前記往復運動するピストンが、電動モーターと、電動モーターに取り付けられた偏心カムにより駆動される事を特徴とする請求項１に記載の高粘度用ポンプヘッドである。
【００２５】
次ぎに、本発明の請求項４に係る発明は、
前記往復運動するピストンが、電動モーターと、電動モーターに取り付けられたクランク機構により駆動される事を特徴とする請求項１に記載の高粘度用ポンプヘッドである。
【００２６】
また、本発明の請求項５に係る発明は、
前記高粘度用ポンプヘッドを二つ有し、且つ、互いに１８０°の位相差を持って往復運動を行う事を特徴とする高粘度用塗工液ポンプである。
【００２７】
次ぎに本発明の請求項６に係る発明は、
前記二つの高粘度用ポンプヘッドが、一つの電動モーターにより駆動される事を特徴と
する請求項５に記載の高粘度用塗工液ポンプである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプは連続的に搬送される基材上に、塗工液を塗工する塗工装置に高粘度材料やフィラーやマイクロカプセル等の微粒子分散系の塗工液を脈動無く供給することができる。そして、フィーラーやマイクロカプセルと言った微粒子を含んだ塗工液においても、微粒子を傷つける事が無い。
【００２９】
さらに、塗工液供給過程でのキャビテーション現象を起こすことがなく、また、塗工液供給始動時の呼び液を使用する必要がない。さらに、弁ボールや弁座の局所的な磨耗や傷が生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプを実施の形態に沿って以下に図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の高粘度用ポンプヘッドが形成されている構成の一実施例の概略を示す概略図である。また、図２は本発明の高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプが使用される一実施例の概略を示す概略図である。
【００３１】
図２に示すように本発明の高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプは配管パイプを介してタンク２３に連設され、さらに配管パイプを介してダイコーター２０に連設されている。また、タンク２３に貯液されている塗工液は巻き出し部２４から繰り出されて、連続的に搬送している基材２１上にダイコーター２０で均一な厚さに塗工される。そして、乾燥硬化装置２５を通り、巻取り部２６で所望の機能を付加したフィルムとして巻き取られる。また、本発明の高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプは上記ダイコーターに限らず、前計量を必要とするスライドコーティング方式、カーテンコーティング方式、スプレーコーティング方式等の前計量塗工方式であればいずれの方式にも用いることができる。
【００３２】
また、図１に示すように本発明の高粘度用ポンプヘッド２２は中央にピストン１を有するポンプ室２と、ポンプ室２の下側方向にピストン１の往復運動によって塗工液を吸入する吸入液室３と、さらに、ポンプ室２の上側方向に吐出する吐出液室４が形成されている。
【００３３】
また、吸入液室３に塗工液を吸入・停止する吸入弁座５が塗工液吸入側方向に形成されて、吸入液室３内に吸入弁座５を開封・密封する吸入弁ボール７が設けられている。さらに、ポンプ室２方向に吸入弁ボール７を止める吸入弁ボール止１０が形成されている。
【００３４】
さらに、塗工液を吐出する吐出液室４はポンプ室２方向に吐出弁座６が形成されて、吐出液室４内に吐出弁座６を開封・密封する吐出弁ボール８が設けられている。さらに、塗工液が吐出される方向に吐出弁ボール８を止める吐出弁ボール止１１が形成されている。
【００３５】
前記、吸入弁座５と吐出弁座６はアンプ１２を介してコントローラー１３からの電気信号によって適宜の振動が発生される用に施されている。また、発生させる振動は必ずしもアンプ１２を介してコントローラー１３からの電気信号に限られるものでなく、例えば、圧電素子を使った振動子あるいは動電式振動機でも良い。
【００３６】
また、ポンプ室２に吸入あるいは吐出する塗工液は必ず吸入液室３あるいは吐出液室４を通るために、振動している吸入弁座あるいは吐出弁座６部分も必ず通る。このことにより、粒子が分散されているような塗工液の多くは、せん断力がかかると粘度が変化する非ニュートン流体である。特に力を加えると内部構造が破壊し、軟化して流動性が増すいわ
ゆるチキソトロピー性を示すものが多いことから、振動によって与えられたせん断力により、粘度が低下する。
【００３７】
また、吐出行程に入った際には、ポンプ室２内の圧力の上昇に伴って吸入弁ボール７が吸入弁座５に瞬間的に着座する事が理想的には望ましい。また、粘度が高い場合には粘性抵抗により着座の遅れを引き起こす事がある。この為に塗工液に振動を与える事によってその粘性抵抗を低くする事が出来、高粘度材料であっても瞬間的に着座させることが可能となり、逆流を防ぐ事が出来る。また、吸入行程に入った際も同様に、吐出弁座６の振動効果によって、吐出弁ボール８が粘性抵抗による着座の遅れを起こす事が無く、逆流が生じない。
【００３８】
さらに、吸入弁座と吐出弁座６が振動する事による効果として、フィラーやマイクロカプセルのような微小な粒子を含んだ塗工液の場合に、吸入または吐出弁ボールが吸入または吐出弁座に着座する瞬間に振動によって接触面から粒子がすり抜ける。この為に、粒子を痛めたり、あるいは吸入または吐出弁ボールや吸入または吐出弁座を痛めたりすることがない。
【００３９】
さらに本発明の高粘度用ポンプヘッドに使用される塗工液は、例えば、１００ＭＰａ・ｓ〜１０００ＭＰａ・ｓの粘度で、フィラーあるいはマイクロカプセルの粒径が１μｍ〜５０μｍ程度が好ましい。さらに、振動の周波数は、１ＫＨｚ〜２０ＫＨｚが望ましいが特に限定されるものではない。
【００４０】
また、本発明における往復運動部は図には示していないがダイヤフラム膜を使ったものでも良く、またそのダイヤフラム膜を駆動するのは油圧でも良く、さらにその油圧をコントロールするのは往復運動するピストンであっても良い。
【００４１】
また、前記ピストンの駆動が、電動モーターとボールねじであっても良く、電動モーターと電動モーターに取り付けられた偏心カムであっても良い。さらに、電動モーターと電動モーターに取り付けられたクランク機構であっても良い。
【００４２】
さらに、高粘度用塗工液ポンプは図３に示すように二つの高粘度用ポンプヘッドを、互いに１８０°の位相差を持って設けられている。
【００４３】
また、図３に示すように二つの高粘度用ポンプヘッド２２を設けた構成にする事によって、一方の高粘度用ポンプヘッド２２が吸入行程（Ａ）にある際に、他方の高粘度用ポンプヘッド２２が吐出行程（Ｂ）となるよう設けることにより、連続的に一定流量の塗工液を吐出することができる高粘度用塗工液ポンプとして使用できる。
【００４４】
さらに、吸入弁座と吐出弁座が振動することにより、吸入行程と吐出行程の切り替わりの際に逆流が生じないために、ほぼ完全に一定流量の塗工液を無脈動で塗工装置に供給することができる。
【００４５】
また、図には示していないが本発明の高粘度用ポンプヘッドを、互いに１８０°の位相差を持ってピストンを往復運動させる場合には、一つの電動モーターを駆動源として、駆動軸を対向に配置する事によって二つの高粘度用ポンプヘッドが駆動され、完全に１８０°の位相差を持ってピストンを往復運動させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の高粘度用ポンプヘッドおよび高粘度用塗工液ポンプは塗工装置に使用できることはもとより、高粘度素材、例えば湿布剤等の医療部材を製造する製造機あるいは菓子用
生地等を製造する食品機械等、広い分野に利用できる素晴らしい発明である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の高粘度用ポンプヘッドが形成されている構成の一実施例の概略を示す概略図である。
【図２】本発明の高粘度用ポンプヘッドが使用される一実施例の概略を示す概略図である。
【図３】本発明の高粘度用塗工液ポンプが形成されている構成の一実施例の概略を示す概略図である。
【図４】従来の容積往復運動式ポンプの概略を示す断面図である。
【図５】従来の容積往復運動式ポンプの概略を示す断面図である。
【図６】従来の容積往復運動式ポンプの概略を示す断面図である。
【図７】従来の容積往復運動式ポンプの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ピストン
２…ポンプ室
３…吸入液室
４…吐出液室
５…吸入弁座
６…吐出弁座
７…吸入弁ボール
８…吐出弁ボール
１０…吸入弁ボール止
１１…吐出弁ボール止
１２…アンプ
１３…コントローラ
２０…ダイコーター
２１…基材
２２…高粘度用ポンプヘッド
２３…タンク
２４…巻出し部
２５…乾燥硬化装置
２６…巻取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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