(57)【要約】【課題】スリット内面に傷を付けることなく、そのスリットの隙間寸法を高精度で測定することを可能とする。【解決手段】二つの部材２、３の間に形成されるスリット６に、厚みが既知であるフィルム１１をはさみ込んだ状態で二つの部材２、３を組み立て、次いで、そのフィルム１１をワイヤ１３に連結しているフィルム固定治具１２でつかみ、そのフィルム固定治具１２を巻上軸１６で引き上げることでフィルム１１をスリット６から引抜き、その際の引抜き力をワイヤ１３の途中に設けているフォースゲージ１４で測定し、フィルムの厚みと引抜き力から隙間寸法を求める構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの部材を組み立てることで二つの部材間に形成されるスリットの隙間寸法を測定する方法であって、厚みが既知であるフィルムを前記スリットに挟み込んで前記二つの部材を組み立て、次いで、前記フィルムを引き抜き、その際の引抜き力を検出し、その引抜き力と前記フィルムの厚みから隙間寸法を求めることを特徴とするスリットの隙間寸法測定方法。
【請求項２】
二つの部材を組み立てることで二つの部材間に塗布液を膜状に吐出するスリットを形成する構成の吐出ヘッドの、前記スリットの隙間寸法を測定する方法であって、厚みが既知であるフィルムを前記スリットに挟み込んで前記二つの部材を組み立て、次いで、前記フィルムを引き抜き、その際の引抜き力を検出し、その引抜き力と前記フィルムの厚みから隙間寸法を求めることを特徴とするスリットの隙間寸法測定方法。
【請求項３】
前記スリットに挟み込んだフィルムを引き抜いて引抜き力を検出する操作を、前記スリットの長手方向の複数箇所について行うことで、前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを求めることを特徴とする請求項１又は２記載のスリットの隙間寸法測定方法。
【請求項４】
二つの部材を、該部材の長手方向に間隔をあけて配置した複数の締結手段で組み立てることで二つの部材間に塗布液を膜状に吐出するスリットを形成する構成の吐出ヘッドにおいて、所定厚みのフィルムを前記スリットの長手方向の複数箇所に挟み込んで前記二つの部材を前記締結手段によって組み立て、次いで、前記フィルムを引き抜いてその際の引抜き力を検出し、その引抜き力とフィルムの厚みから前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを求め、得られたばらつきが所定の許容範囲を外れていた場合には、再度、前記スリットの、少なくともばらつきが許容範囲を外れていた領域にフィルムをはさみ込んで前記二つの部材を前記締結手段によって組み立て且つその際の前記締結手段による締付け力を調整しておき、その後、前記フィルムを引き抜いてその際の引抜き力を検出し、その引抜き力とフィルムの厚みから前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを求めるという操作を繰り返すことで、前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきが許容範囲内になるように、複数の締結手段の締付力を調整することを特徴とするスリットの隙間寸法調整方法。
【請求項５】
二つの部材を組み立てることで二つの部材間に形成されるスリットの隙間寸法を測定する装置であって、前記スリットに挟み込むための厚みが既知のフィルムと、前記スリットに挟み込んだフィルムをつかむためのフィルム固定治具と、該フィルム固定治具を前記スリットから離れる方向に引くための駆動手段と、前記フィルム固定治具でフィルムを前記スリットから引き抜くのに要する引抜き力を検出する力検出手段とを有するスリットの隙間寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェブや板材等の基材に対して塗布液を帯状に塗布するためのダイヘッドやスライドヘッドなどのように、二つの部材を組み立てることで二つの部材間にスリットを形成する構成の構造物において、前記スリットの隙間寸法を測定する方法、装置並びにその隙間寸法を調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ウェブや板材等の基材に対する塗工の手段として、塗布液を膜状に吐出するスリットを備えたダイヘッド、スライドヘッドなど（本明細書では吐出ヘッドと総称する）が用いられている。以下、ダイヘッドを例にとって説明する。図５（ａ）、（ｂ）はダイヘッドの１例を示すもので、このダイヘッド１は二つの部材、すなわち、第一ヘッド部材２と第二ヘッド部材３を複数のボルト４等の締結手段で組み立てることで、塗布液供給用のマニホールド５に通じる所定の隙間寸法のスリット６を形成する構成となっている。このダイヘッド１は高精度に加工された構造物である。すなわち、塗布液を吐出するスリット６の加工精度は塗布精度に影響するため、高精度に加工されている。ところが、第一ヘッド部材２、第二ヘッド部材３をそれぞれ、高精度に加工していても、両者を組み立てた時にボルト４等の締結手段によって加える外力により弾性変形が生じる可能性があり、変形がスリット６の隙間寸法に影響し、加工精度から想定される隙間精度と実際の隙間精度との間に誤差が生じるため、所望の塗布精度を著しく低下させることがあった。そのため、第一ヘッド部材２、第二ヘッド部材３単体での測定の他、組み立てた後、実際に使用する状態での隙間寸法を測定する必要があり、スキマゲージを用いる方法、或いはスリットに成形用のペーストを挟み込み、スリットの型を取った後、成形物の厚みを測定するなどの方法により隙間寸法を測定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スキマゲージによる測定は、１０μｍ程度の測定精度であり、最近要望されるようになってきた高精度塗布に要求される分解能（１μｍ程度）を満たしておらず、しかも、スキマゲージは金属製であるため、測定の際にダイヘッドのスリット内面に傷を付けてしまうなどの問題があった。また、ペーストによってスリットの型を取る方法では、成形後得られる成形物の厚みが薄すぎる場合、取り出す際に破損してしまうとか、ペーストの材質によっては成形後の収縮などの理由により、数μｍ単位の正確な厚みの型を得ることが難しいなどの問題があり、安定して測定できないという問題があった。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、ダイヘッド、スライドヘッド等の吐出ヘッドのように、二つの部材を組み立てることで二つの部材間にスリットを形成する構成の構造物において、スリット内面に傷を付けることなく、そのスリットの隙間寸法を高精度で測定することを可能とする方法及び装置、並びにその方法を利用して隙間寸法を調整する方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二つの部材を組み立てることで二つの部材間に形成されるスリットの隙間寸法を、スリット内面を傷つけることなく高精度で測定するため、厚みが既知であるフィルムを前記スリットに挟み込んで前記二つの部材を組み立て、次いで、そのフィルムを引き抜き、その際の引抜き力を検出し、その引抜き力と前記フィルムの厚みから隙間寸法を求めるという構成としたものである。近年、種々な厚みのフィルムが製造されており、例えば、１μｍ程度といったきわめて薄いフィルムも入手可能であるので、測定しようとする隙間寸法に適した厚みのフィルムを用意し（必要なら複数枚を重ね合わせてもよい）、これをスリットに挟み込んで二つの部材を組み立てた後、これを引き抜き、その際の引抜き力が過大でも過少でもなければ、フィルムを挟み込んだ領域の隙間寸法はそのフィルムの厚みにほぼ等しいと判断できる。かくして、この方法を採用し且つフィルム厚みの選定によって１μｍ程度の分解能での隙間寸法測定が可能となる。また、スリットに挟み込むものはフィルムであるので、スリットを傷つけることがない。
【０００６】
本発明において、隙間寸法測定の対象とする構造物は、二つの部材を組み立てることで二つの部材間にスリットを形成する構成の構造物であれば任意であるが、特に好ましいものとして、ダイヘッド、スライドヘッドなどの、二つの部材を組み立てることで二つの部材間に塗布液を膜状に吐出するスリットを形成する構成の吐出ヘッドを挙げることができる。近年、吐出ヘッドによる高精度塗布が要望されており、１μｍ程度の分解能での隙間寸法測定が望まれる場合があるが、本発明の測定方法を適用することで、その要望に答えることができる。
【０００７】
上記した本発明を実施する際、スリットに挟み込んだフィルムを引き抜いて引抜き力を検出する操作を、前記スリットの長手方向の複数箇所について行うことで、前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを測定することができる。
【０００８】
本発明の隙間寸法調整方法は、二つの部材を、該部材の長手方向に間隔をあけて配置した複数の締結手段で組み立てることで二つの部材間に塗布液を膜状に吐出するスリットを形成する構成の吐出ヘッドにおいて、所定厚みのフィルムを前記スリットの長手方向の複数箇所に挟み込んで前記二つの部材を前記締結手段によって組み立て、次いで、前記フィルムを引き抜いてその際の引抜き力を検出し、その引抜き力とフィルムの厚みから前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを求め、得られたばらつきが所定の許容範囲を外れていた場合には、再度、前記スリットの、少なくともばらつきが許容範囲を外れていた領域にフィルムをはさみ込んで前記二つの部材を前記締結手段によって組み立て且つその際の前記締結手段による締付け力を調整しておき、その後、前記フィルムを引き抜いてその際の引抜き力を検出し、その引抜き力とフィルムの厚みから前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを求めるという操作を繰り返すことで、前記スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきが許容範囲内になるように、複数の締結手段の締付力を調整するという構成としたものであり、これによりスリット長手方向における隙間寸法のばらつきがきわめて小さくなるように、隙間寸法調整を行うことができる。
【０００９】
本発明の隙間寸法測定装置は、二つの部材を組み立てることで二つの部材間に形成されるスリットの隙間寸法を測定する装置であって、前記スリットに挟み込むための厚みが既知のフィルムと、前記スリットに挟み込んだフィルムをつかむためのフィルム固定治具と、該フィルム固定治具を前記スリットから離れる方向に引くための駆動手段と、前記フィルム固定治具でフィルムを前記スリットから引き抜くのに要する引抜き力を検出する力検出手段とを有する構成としたものである。この構成により、上記した本発明の隙間寸法測定方法を実施でき、隙間寸法を高精度で測定できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図５に示すダイヘッド１のスリット６の隙間寸法測定に適用した場合を例にとって本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の好適な実施の形態に係る隙間寸法測定装置を、ダイヘッド１のスリット６の隙間寸法を測定中の状態で示す概略斜視図、図２はダイヘッド１及びそのスリット６に挟み込んだフィルムを引き抜くためのフィルム固定治具を示す概略断面図である。なお、ダイヘッド１を構成する部品については、図５に示すダイヘッド１と同一の符号を付している。図１において、１０は隙間寸法測定装置、１１はダイヘッド１のスリット６にはさみ込んだフィルム、１２はフィルム１１をつかむためのフィルム固定治具、１３はフィルム固定治具１２に連結されたワイヤ、１４はワイヤ１３の途中に設けられ、ワイヤ１３に作用する張力を検出するフォースゲージであり、フィルム１１をスリット６から引き抜くのに要する引抜き力を検出する力検出手段を構成する。１６はワイヤ１３を巻き上げるための巻上軸、１７、１８は巻上軸１６を回転駆動するための電磁モータ及び減速機であり、これらの巻上軸１６、電磁モータ１７、減速機１８は、フィルム固定治具１２をスリット６から離れる方向に引くための駆動手段を構成する。１９はワイヤ１３を巻き上げる際の巻き上げ力の管理を行うためのトルク計、２０はフレームである。
【００１１】
次に、上記構成の隙間寸法測定装置１０を用いてダイヘッド１のスリット６の隙間寸法を測定する方法の原理を説明する。図１、図２に示すように、ダイヘッド１のスリット６に、隙間寸法相当の厚みのフィルム１１をはさみ込み、その状態で、ダイヘッド１の第一ヘッド部材２と第二ヘッド部材３を組み立て、複数のボルト４を締め込んで固定する。例えば、ダイヘッド１を組み立てた状態でのスリット６の隙間寸法の設定値が５０μｍとすると、厚みが５０μｍのフィルムを挟み込む。次に、そのフィルム１１の上端をフィルム固定治具１２でつかみ、電磁モータ１７で巻上軸１６を回転駆動して、ワイヤ１３を巻き上げ、フィルム１１をスリット６から引き抜くと共に、その際に要した引抜き力をフォースゲージ１４によって測定する。
【００１２】
ここで、フィルム１１を引き抜くのに要する引抜き力と隙間寸法との間には一定の関係がある。本発明者らが、スリットの隙間寸法の設定値を５０μｍとして加工したダイヘッド１のスリットに、幅２５ｍｍのＰＥＴフィルムをはさみ込み、引き抜いた際の引抜き力を測定する実験を、厚み４９．５μｍ、５０μｍ、５０．５μｍ、５１μｍ、５１．５μｍのフィルムについて行ったところ、図３に点ａ、ｂ、ｃ、ｄで示すように、厚み４９．５μｍ、５０μｍ、５０．５μｍ、５１μｍのフィルムでは１．３ｋｇｆ以下の引抜き力で引き抜くことができたが、５１．５μｍのフィルムでは引き抜けないという結果を得た。これは、スリットの真の隙間寸法が、５１．５μｍより小さく、このため、厚み５１．５μｍのフィルムをスリットにはさみ込んでダイヘッドを組み立てた時には、そのフィルムの全面が圧縮されて、フィルムとスリット内面との間に大きい接触圧が生じ、このため摩擦抵抗が急激に大きくなってフィルムが引き抜けなくなったものと推定される。従って、スリットの真の隙間寸法は５１μｍから５１．５μｍの間にあるものと推定される。図３（ａ）に示す実験結果から、一定の隙間寸法のスリットについてのフィルム厚みと引抜き力との関係として、特性曲線２５が得られる。この特性曲線２５を基にして、厚み５１μｍのフィルムを異なる隙間寸法のスリットにはさみ込んで引き抜いたと想定した際の隙間寸法と引抜き力との関係を推定すると、図３（ｂ）のグラフに示す特性曲線２６のようになる。従って、この特性曲線２６から、±０．５μｍ程度の誤差が許容されるとすれば、引抜き力が１〜２ｋｇｆの範囲内であれば、隙間寸法はフィルムの厚みに等しい５１μｍであると判断できる。また、厚みの異なるフィルムを用いた場合の特性は、図３（ｂ）のグラフに示す特性曲線２７（フィルム厚み５２μｍ）、特性曲線２８（フィルム厚み５０μｍ）のようになり、これらの特性曲線２７、２８からも、±０．５μｍ程度の誤差が許容されるとすれば、引抜き力が１〜２ｋｇｆの範囲内であれば、隙間寸法は５２μｍ（フィルム厚み５２μｍの場合）、５０μｍ（フィルム厚み５０μｍの場合）であると判断できる。以下、隙間寸法がフィルムの厚みに等しいと判断するための引抜き力の範囲（例えば、前記した１〜２ｋｇｆ）を基準範囲と称する。なお、基準範囲は許容される誤差に応じて異なってくる。
【００１３】
かくして、ダイヘッド１にはさみ込むフィルム１１について、図３（ｂ）の特性曲線２６、２７、２８等と同様の特性曲線をあらかじめ求め、許容される誤差に応じて引抜き力の基準範囲を設定しておくことで、フィルム１１をスリット６から引き抜く際の引抜き力と使用したフィルムの厚みからスリット６の隙間寸法を測定できる。例えば、図３（ｂ）の特性曲線２６で示す特性を持った厚み５１μｍのフィルム１１を用い且つ引抜き力の基準範囲を１〜２ｋｇｆに設定した場合には、そのフィルム１１をスリット６に挟み込み、引き抜いた際の引抜き力が１〜２ｋｇｆの範囲内であれば、隙間寸法は５１μｍであると判断でき。また、この時、フィルム１１を引き抜くことができなかった場合には、隙間寸法はフィルム厚み５１μｍより狭いこととなるので、５１μｍより薄い、例えば厚み５０μｍのフィルムを用いて同様に引抜き力を測定し、その引抜き力が１〜２ｋｇｆの範囲内であれば、隙間寸法は５０μｍであると判断できる。逆に、厚み５１μｍのフィルムを用いた時の引抜き力が１ｋｇｆよりも小さい場合には、隙間寸法が５１μｍよりかなり大きいと想定されるので、厚みの厚い、例えば厚み５２μｍのフィルムを用いて同様に引抜き力を測定し、その引抜き力が１〜２ｋｇｆの範囲内であれば、隙間寸法は５２μｍであると判断できる。以上のようにして、隙間寸法を高精度で測定できる。なお、図３（ｂ）に示す特性曲線２６、２７、２８等が分かっておれば、引抜き力が１ｋｇｆよりも小さい場合でも、その引抜き力から隙間寸法を推定することは可能であるが、実際には引抜き力が小さくなると、誤差が大きくなって測定精度が低下するので、厚さの厚いフィルムを用いて再度引抜きテストを行うことが好ましい。
【００１４】
次に、隙間寸法測定装置１０を用いてダイヘッド１のスリット６の隙間寸法をスリットの全長に渡って測定する方法及びその隙間寸法を調整する方法を説明する。まず、図４に示すように、ダイヘッド１のスリット６（図２参照）の長手方向（塗布幅方向）の複数箇所にフィルム１１をはさみ込み、その状態で、ダイヘッド１の第一ヘッド部材２と第二ヘッド部材３を組み立て、複数のボルト４を所定のトルクで締め込んで固定する。ここで用いる各フィルム１１は、スリットの隙間寸法相当の厚みのものを用いる。例えば、ダイヘッド１を組み立てた状態でのスリット６の隙間寸法の設定値が５０μｍとすると、厚みが５０μｍのフィルムを用いる。フィルム１１としては、ダイヘッド１のスリット内面を傷つけることがないように樹脂製ものが使用される。また、このフィルム１１はスリット６にはさみ込んで第一ヘッド部材２と第二ヘッド部材３を組み立てた際に、あまり圧縮変形しないように、且つ引き抜く際に簡単に千切れないように、適度な剛性、強度を備えたものを用いるものであり、好ましい例としては、ＰＥＴフィルムを挙げることができる。スリットにはさみ込むフィルム１１は、隙間寸法相当の厚みの１枚のフィルムでも良いし、複数枚をフィルムを重ね合わせることで隙間寸法相当の厚みとしたものでもよい。なお、フィルム１１として複数枚のフィルムを用いる際には、すべてを樹脂製とする必要はなく、スリット内面に接するフィルムのみを樹脂製とし、その内側に積層されるフィルムを他の材料、例えば金属製としてもよい。
【００１５】
スリット６に挟み込むフィルム１１の幅及び個数（又はピッチ）は、スリットの塗布幅方向の隙間寸法のばらつきの測定精度に影響するので、必要な測定精度に応じて適宜設定すればよく、例えば、フィルム１１の幅は、１０〜５０ｍｍ程度に、好ましくは、２０〜４０ｍｍ程度に選定し、ピッチはフィルム幅の１〜５倍程度に、好ましくは２〜３倍程度に選定すればよい。なお、使用するフィルム１１についての、図３（ｂ）に示すような特性曲線はあらかじめ求めておく。すなわち、図３（ｂ）に示す特性曲線は、フィルムの厚み、フィルム及びスリット内面の摩擦係数、フィルムのヤング率、挟み込んでいる面積などによって異なるので、あらかじめこれを実験などによって求めておき、かつ、引抜き力の基準範囲も設定しておく。
【００１６】
次に、図１、図２に示すように、フィルム１１をフィルム固定治具１２でつかみ、電磁モータ１７で巻上軸１６を回転駆動して、ワイヤ１３を巻き上げ、フィルム１１をスリット６から引き抜くと共に、その際に要した引き抜き力をフォースゲージ１４によって測定するという動作を、各フィルム１１について次々と行ってゆく。これにより、スリットの隙間寸法の塗布幅方向におけるばらつきを測定できる。例えば、引抜き力が先に設定した基準範囲内に入っている領域では、スリットの隙間寸法が所望の値となっており、引抜き力が小さい領域では隙間寸法が大きくすぎ、引抜き力が大きいか或いは引き抜けない領域では隙間寸法が小さすぎる値となっている。
【００１７】
そこで、多数のフィルム１１について測定した引抜き力が基準範囲に入っていない領域があった場合には、再度、同じ厚みのフィルム１１を、図４に示すように挟み込んでダイヘッド１を組み立て、その際にボルト４の締付けトルクを、隙間寸法の狭い領域では小さくし、隙間寸法の広い領域では大きくするという調整操作を行う。そして、再度フィルム１１を引き抜いて引抜き力を測定する。その結果、全てのフィルム１１についても引抜き力が基準範囲内に入っていれば、隙間寸法の塗布幅方向におけるばらつきが許容範囲内に入ったこととなるので、隙間寸法の調整作業を終了し、その際に用いたボルト４の締付けトルクを、そのダイヘッドにおける設定締付けトルクとして残しておく。その後は、ダイヘッド１を清掃等のために分解した後などの、再組み立て時に、ボルト４を前記の設定締付けトルクで締め付けることにより、隙間寸法の塗布幅方向のばらつきを許容範囲内に保つことができる。
【００１８】
なお、以上に説明した隙間寸法調整方法では、全長を同じ隙間寸法（５０μｍ）となるように調整しているが、場合によってはラフな調整が許容される場合もある。例えば、隙間寸法が４９〜５１μｍでも良い場合がある。この場合には、最初の隙間寸法測定において、隙間が小さかった領域と隙間寸法が大きかった領域には、次回の隙間寸法測定時には厚みの薄いフィルム（厚み４９μｍ）と厚みの厚いフィルム（厚み５１μｍ）をはさみ込むと共に締付けトルク調整を行って、隙間寸法を測定し、隙間寸法のばらつきが許容範囲内に入るまで、同様の動作を繰り返して締付けトルク調整を行う。これによって、隙間寸法のばらつきを許容範囲内に調整することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、ダイヘッド、スライドヘッドなどの吐出ヘッドのように、二つの部材を組み立てることで二つの部材間にスリットを形成する構成の構造物において、厚みが既知であるフィルムを前記スリットに挟み込んだ状態で前記二つの部材を組み立て、次いで、前記フィルムを引き抜き、その際の引抜き力を検出するという簡単な操作を行うことで、スリット内面を傷つけることなく、スリットの隙間寸法を高精度で測定することができるという効果を有している。また、この操作をスリットの長手方向の複数箇所に適用することで、スリットの長手方向における隙間寸法のばらつきを測定することができ、更に、そのばらつきに応じて二つの部材間の締付け力を調整することで、隙間寸法の長手方向のばらつきが小さくなるように調整できるといった効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る隙間寸法測定装置を、ダイヘッド１のスリット６の隙間寸法を測定中の状態で示す概略斜視図
【図２】ダイヘッド１及びそのスリット６に挟み込んだフィルムを引き抜くためのフィルム固定治具を示す概略断面図
【図３】（ａ）は、同一隙間寸法のスリットに異なる厚さのフィルムをはさみ込んだ後、引き抜いた際の引抜き力とフィルム厚さの関係を示すグラフ
（ｂ）は、同一厚さのフィルムを異なる隙間寸法のスリットにはさみ込んだ後、引き抜いた際の引抜き力と隙間寸法の関係を示すグラフ
【図４】ダイヘッドのスリットに、複数のフィルムをはさみ込んだ状態を示す概略側面図
【図５】（ａ）はダイヘッドの概略断面図
（ｂ）はダイヘッドの概略側面図
【符号の説明】
１  ダイヘッド
２  第一ヘッド部材
３  第二ヘッド部材
４  ボルト
５  マニホールド
６  スリット
１０  隙間寸法測定装置
１１  フィルム
１２  フィルム固定治具
１３  ワイヤ
１４  フォースゲージ
１６  巻上軸
１７  電磁モータ
１８  減速機
１９  トルク計
２０  フレーム
【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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