(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、前記複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、前記フィルムの幅方向に前記複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサとを含むフィルム製造装置における、アクチュエータと厚みセンサとの間の対応関係のずれを検出するための方法であって、
前記複数個の厚みセンサを用いて、フィルムの厚みをそれぞれ測定するステップと、
前記複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応の前記アクチュエータの操作量をそれぞれ算出するステップと、
前記複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布に対してウェーブレット解析を行なって、前記複数個のアクチュエータと前記複数個の厚みセンサとの対応のずれを検出するステップとを含む、フィルム製造装置における、アクチュエータと厚みセンサとの間の対応関係のずれを検出するための方法。
【請求項２】
前記ウェーブレット解析は、Ｈａａｒ関数をウェーブレット母関数とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェーブレット解析は、第１段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ウェーブレット解析は、ウェーブレット多重解析である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記ウェーブレット解析は、第２段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、前記複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、前記フィルムの幅方向に前記複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサとを含むフィルム製造装置において、前記複数個のアクチュエータを制御して、フィルムの幅方向におけるフィルムの厚みを均一とするためのフィルムの厚み制御方法であって、
前記複数個の厚みセンサを用いて、フィルムの厚みをそれぞれ測定するステップと、
前記複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応の前記アクチュエータの操作量をそれぞれ算出するステップと、
前記複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なって前記フィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分を抽出するステップと、
前記ウェーブレット成分を用いて前記複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって前記複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御するステップとを含む、フィルムの厚み制御方法。
【請求項７】
前記ウェーブレット解析は、Ｈａａｒ関数をウェーブレット母関数とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ウェーブレット解析は、第１段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析である、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記樹脂の流延量を制御するステップに先だって、前記ウェーブレット成分の値が予め定められた上限および下限内となるように前記ウェーブレット成分を補正するステップをさらに含む、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記上限または下限またはその双方を予め定められた初期値に設定するステップと、
前記複数個の厚みセンサの出力に応答して、前記上限または下限またはその双方の値を調整するステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、前記複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、前記フィルムの幅方向に前記複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサとを含むフィルム製造装置において、前記複数個のアクチュエータを制御して、フィルムの幅方向におけるフィルムの厚みを均一とするようにコンピュータを動作させるフィルムの厚み制御プログラムであって、
前記複数個の厚みセンサが、フィルムの厚みをそれぞれ測定した値を取得するように前記コンピュータを制御するルーチンと、
前記複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応の前記アクチュエータの操作量をそれぞれ算出するように前記コンピュータを制御するルーチンと、
前記複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なって前記フィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分を抽出するルーチンと、
前記ウェーブレット成分を用いて前記複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって前記複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御するルーチンとを含む、フィルムの厚み制御プログラム。
【請求項１２】
前記ウェーブレット解析は、Ｈａａｒ関数をウェーブレット母関数とする、請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１３】
前記ウェーブレット解析は、第１段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析である、請求項１１または１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
前記樹脂の流延量を制御するルーチンの動作に先だって、前記ウェーブレット成分の値が予め定められた上限および下限内となるように前記ウェーブレット成分を補正するように前記コンピュータを制御するルーチンをさらに含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載のプログラム。
【請求項１５】
前記上限または下限またはその双方を予め定められた初期値に設定するルーチンと、
前記複数個の厚みセンサの出力に応答して、前記上限または下限またはその双方の値を調整するルーチンとをさらに含む、請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、
流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、
前記複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、前記フィルムの幅方向に前記複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサと、
前記複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応の前記アクチュエータの操作量をそれぞれ算出するための操作量算出手段と、
前記複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なって前記フィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分を抽出するためのウェーブレット解析手段と、
前記ウェーブレット成分を用いて前記複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって前記複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御するための操作量補正手段とを含む、フィルムの厚み制御装置。
【請求項１７】
前記ウェーブレット解析は、Ｈａａｒ関数をウェーブレット母関数とする、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ウェーブレット解析は、第１段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析である、請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記操作量補正手段に入力される前記ウェーブレット成分の値が予め定められた上限および下限内となるように前記ウェーブレット成分を補正するための手段をさらに含む、請求項１６〜１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記上限または下限またはその双方を予め定められた初期値に設定するための手段と、
前記複数個の厚みセンサの出力に応答して、前記上限または下限またはその双方の値を調整するための手段とをさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルム厚み自動制御装置を有するダイより樹脂材料を流延し、薄いシート状に形成するフィルム製造工程において、フィルムの厚みの分布を均一にするためのフィルムの厚み制御方法および装置に関し、特に、フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、フィルムの厚みを検出するための厚みセンサとの対応のずれを検出するための方法と、それによる性能劣化を防ぐことができるフィルムの厚み制御装置および方法ならびにそのためのプログラムに関する。なお、本発明はポリイミドからなるフィルムをはじめとして、材料を問わずフィルム一般に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的にフィルム製造プロセスは、図２４に示されるように、流延、乾燥、焼成、観測、巻取という５つのプロセスに分割できる。まず流延工程では、ダイ１５０より樹脂溶液を流延する。次に、乾燥工程においては流延された液膜１５２を乾燥させることにより、自己支持性を有するフィルム４０に成形する。焼成工程ではフィルム４０に熱処理を施す。観測工程ではフィルム４０の厚みを非接触式の厚みセンサ４２で測定することで品質を検査し、巻取工程でロール１５４状に巻き取られる。
【０００３】
図２５を参照して、フィルムの幅方向の厚み制御は、吐出量を微小に変化させることのできるアクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎを幅方向に数個から数百個有するダイを用い、観測工程で複数個の非接触式厚みセンサ４２Ａ〜４２Ｎによって測定された厚み測定値にしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように対応のアクチュエータの操作量をそれぞれ算出するための複数個のＰＩＤ（Proportional plus Integral plus Derivative action）コントローラ４４Ａ〜４４Ｎの制御によってアクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎをフィードバック制御することにより厚みの均一なフィルムを生産する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、製造されたフィルムの厚みは、樹脂材料溶液がダイから吐出され、乾燥や熱処理などの後処理を施された後に測定される。そのため、測定位置と操作位置の対応にずれが生じることが多い。ずれが生じた場合、ずれによる制御性能の悪化により厳密な厚み制御が行なえないという問題がある。
【０００５】
図２５に示す通り、フィルム厚み制御はアクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎの個数と等しい数の厚みセンサ４２Ａ〜４２ＮとシングルループＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎとを用いて行なっている。厚みセンサ４２Ａ〜４２Ｎが厚みを検出するフィルム部分が、アクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎのうち予め対応付けられたものから吐出された部分に相当するものであれば、フィルム４０の厚みにはそれほどの問題は生じない。
【０００６】
ところが、図２６に示すとおり、厚みセンサ４２Ａ〜４２Ｎが厚みを検出するフィルム部分が、アクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎのうち厚みセンサ４２Ａ〜４２Ｎと予め対応付けられたもの以外のものである場合には、横方向に操作量および被制御量とも振動が生じ、この振動が増幅する現象が生ずる。
【０００７】
例えば図２６において、アクチュエータ４８Ａ、４８Ｃから吐出された樹脂により形成されたフィルム部分の厚みはプラス方向（増加方向）、アクチュエータ４８Ｂから吐出された樹脂により形成されたフィルム部分の厚みはマイナス方向（減少方向）であったものとする。そして図２６に示すように、本来はアクチュエータ４８Ａとペアリングされるべき厚みセンサ４２Ａが、フィルム製造時にはアクチュエータ４８Ｂから吐出されたフィルム部分の厚みを図るような位置となる場合を想定する。この場合、センサ４２Ａは「厚みが減少している。」という信号を出力する。この信号にしたがってＰＩＤコントローラ４４Ａが、アクチュエータ４８Ａに対して厚みを増やすべく吐出量を増加させるような制御を行なう。その結果、アクチュエータ４８Ａは、本来は樹脂の吐出量を少なくすべきであるのに、実際にはさらに樹脂の吐出量を増加させてしまう。
【０００８】
一方、センサ４２Ｂはアクチュエータ４８Ｃから吐出された樹脂により形成されたフィルム部分の厚みを検知する。したがってこの場合、センサ４２Bが検知するフィルム部分の厚みは目標値よりも大きくなる。したがって、ＰＩＤコントローラ４４Ｂは、センサ４２Ｂの出力にしたがってアクチュエータ４８Ｂから吐出される樹脂の量を減少させる制御を行なう。その結果、アクチュエータ４８Ｂから吐出される樹脂の量はもともと過少であったのにもかかわらず、さらに少なく制御されてしまう。
【０００９】
このように、たとえばとなりあうアクチュエータと厚みセンサとの位置がずれると、操作量、被制御量ともＰＩＤ制御が正しい働きをせず、横方向に振動を増幅する現象が生じる。この振動は時間が経過するにしたがってさらに大きくなる傾向がある。こうした問題は、図２４に示すように流延工程と観測工程との位置が離れており、あるアクチュエータから吐出された樹脂により形成されるフィルム位置が必ずしも一定しないようなフィルム製造工程ではどうしても発生する問題である。特に表面の平滑性、厚みの均一性を要求されるフィルムの製造工程においてはこれは重要な課題となっている。
【００１０】
したがって、フィルムの幅方向の厚みの振動が発生するような、アクチュエータと厚みセンサとのペアリングのずれが生じたらそれを正しく検出することができれば好ましい。また、そうした振動を打ち消すように各アクチュエータを制御することにより、フィルムの厚みを長時間にわたり均一に保つことができればさらに好ましい。
【００１１】
本発明の一つの目的は、アクチュエータとフィルム厚み測定位置におけるずれを確実に検出するための方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、アクチュエータとフィルム厚み測定位置におけるずれが生じても、幅方向の厚みの振動が生じないようにアクチュエータからの樹脂の吐出量を制御し、厚み均一性に優れたフィルムを長期間連続的に製造することができるフィルムの厚み制御装置および方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題に関し鋭意検討した結果、アクチュエータの操作量をウェーブレット解析することにより、その位置ずれを検出できることを見出し、さらに、ウェーブレット解析した成分に対して飽和をかけた上で元に戻すことにより、ずれによる制御性能の悪化を防ぐ方法を見出した。また、ずれていない部分の飽和の制約を緩和することで、ずれていない部分は高い制御性能が確保できるようなアルゴリズムを提案した。その結果、厚み均一性に優れたフィルムを長期間連続的に製造可能であることを見出したため、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、請求項１にかかる方法は、フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、フィルムの幅方向に複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサとを含むフィルム製造装置における、アクチュエータと厚みセンサとの間の対応関係のずれを検出するための方法であって、複数個の厚みセンサを用いて、フィルムの厚みをそれぞれ測定するステップと、複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応のアクチュエータの操作量をそれぞれ算出するステップと、複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布に対してウェーブレット解析を行なって、複数個のアクチュエータと複数個の厚みセンサとの対応のずれを検出するステップとを含む。
【００１５】
本発明の他の局面によれば、フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、フィルムの幅方向に複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサとを含むフィルム製造装置において、複数個のアクチュエータを制御して、フィルムの幅方向におけるフィルムの厚みを均一とするためのフィルムの厚み制御方法は、複数個の厚みセンサを用いて、フィルムの厚みをそれぞれ測定するステップと、複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応のアクチュエータの操作量をそれぞれ算出するステップと、複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なってフィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分を抽出するステップと、ウェーブレット成分を用いて複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御するステップとを含む。
【００１６】
この発明の他の局面によれば、フィルムの原料となる樹脂の流延量を制御するために、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、フィルムの幅方向に複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサとを含むフィルム製造装置において、複数個のアクチュエータを制御して、フィルムの幅方向におけるフィルムの厚みを均一とするようにコンピュータを動作させるフィルムの厚み制御プログラムは、複数個の厚みセンサが、フィルムの厚みをそれぞれ測定した値を取得するようにコンピュータを制御するルーチンと、複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応のアクチュエータの操作量をそれぞれ算出するようにコンピュータを制御するルーチンと、複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なってフィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分を抽出するルーチンと、ウェーブレット成分を用いて複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御するルーチンとを含む。
【００１７】
この発明のさらに他の局面にかかるフィルムの厚み制御装置は、流延工程に配置された複数個のアクチュエータと、複数個のアクチュエータにより制御される流延量で流延される樹脂により生成されるフィルムの厚みを検出するための、フィルムの幅方向に複数個のアクチュエータに対応して配置された複数個の厚みセンサと、複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルムの厚みが予め定められた目標値となるように、対応のアクチュエータの操作量をそれぞれ算出するための操作量算出手段と、複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なってフィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分を抽出するためのウェーブレット解析手段と、ウェーブレット成分を用いて複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御するための操作量補正手段とを含む。
【００１８】
好ましくは、ウェーブレット解析は、Ｈａａｒ関数をウェーブレット母関数とする。
【００１９】
好ましくは、ウェーブレット解析は、第１段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析である。
【００２０】
またはウェーブレット解析は、ウェーブレット多重解析である。ウェーブレット解析は、第２段階ウェーブレット成分に対するウェーブレット解析でもよい。
【００２１】
樹脂の流延量を制御するのに先だって、ウェーブレット成分の値が予め定められた上限および下限内となるように前記ウェーブレット成分を補正してもよい。
その上限または下限またはその双方を予め定められた初期値に設定し、複数個の厚みセンサの出力に応答して、上限または下限またはその双方の値を調整するようにするとさらに好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るフィルム厚み制御方法について実施の形態の一例を説明する。
【００２３】
［第１の実施の形態］
図２６を参照して説明したフィルムの厚みの振動はフィルムの幅方向への増幅であり、流れ方向の変化ではない。このずれがフィルムの全体で生じた場合、振動が増幅し続け、発散してしまうことになるが、正しくセンサとアクチュエータが組み合わされる部分も存在し、その部分のコントローラが良好な制御性能を示すと、この幅方向の振動はその部分で吸収され、全体としては発散しない可能性もある。部分的にずれている場合、ずれている部分では振動の増幅が起こるが、うまくペアリングされている部分では安定した制御ができているという現象が起こりうる。このペアリングが不適切な部分を検出し、振動が増大することを防ぐことで、できるだけ良好な制御性能を達成することができる。
【００２４】
図２６に示したずれによる幅方向の厚みの振動は、振幅の増加の方向が交互になる、すなわちあるアクチュエータから吐出された樹脂により形成されるフィルム部分においては厚みが過大になるのに対し、それに隣接したアクチュエータから吐出された樹脂により形成されるフィルム部分においては厚みが過小になる、という特徴がある。そのため、本願発明の発明者たちは、アクチュエータの操作量について、隣接するアクチュエータとの差が増幅しているか否かを検出することにより、上記厚みの振動を検出しようと考えた。その結果本願発明の発明者たちは、幅方向にフィルムの厚みをプロットしてできる曲線（以下「厚み曲線」と呼ぶ。）において、場所毎に曲線の周波数成分を分析することができるウェーブレット解析を用いることに思い至った。
【００２５】
図１に、本発明の第１の実施の形態にかかるフィルム厚み制御装置の概略ブロック図を示す。図１を参照して、この装置３０は、図２５に示す従来の装置の構成要素に加えて、ＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎとアクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎの間に接続され、ＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎの出力する操作量に対して後述するウェーブレット解析を行ない、その結果によって操作量を補正して各アクチュエータ４８A〜４８Ｎに与えるための制御用コンピュータ４６を含む。
【００２６】
アクチュエータとして一般的なものは、リップヒータ、ヒートボルトなどを含むが、それらに限定されるわけではなく、フィルムの原料となる樹脂の流量を制御できるものであればどのようなものでもよい。また本実施の形態では非接触の厚みセンサを用いるが、接触型のものでもよい。
【００２７】
図２を参照して、制御用コンピュータ４６は、コンピュータ５０と、コンピュータ５０に接続された操作卓７２、マウス７４およびモニタ７６を含む。
【００２８】
コンピュータ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ＣＰＵ６０に接続されたバス６２と、いずれもバス６２に接続されたＲＯＭ（Read-Only Memory）６４、ＲＡＭ（Random Access Memory）６６と、ＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭドライブ６８と、ＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎおよびアクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎとのデータの入出力を行なう入出力部７０とを含む。
【００２９】
ＲＯＭ６４には、本実施の形態の装置を実現するためのプログラムが格納される。または、当該プログラムを格納したＣＤ−ＲＯＭ７８をＣＤ−ＲＯＭ６８に装着し、ＲＡＭ６６にロードしてＣＰＵ６０で実行させてもよい。
【００３０】
制御用コンピュータ４６の構成および動作自体は周知である。したがってここではそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３１】
以下、ＣＰＵ６０により実行されるウェーブレット解析処理の概略について説明する。以下のウェーブレット解析処理では、入力波形の解析に特に適し、解析処理が容易となるたＨａａｒ関数をウェーブレットの母関数として使用するが、他の母関数、たとえばメキシカンハット、フレンチハット、シャノン、ガボールなどの母関数を用いてもよい。一般的にウェーブレット母関数は、（−∞、∞）の区間で積分したときの値が０であり、かつ値が０以外となる領域が有限区間に限られる。したがってその有限区間でのウェーブレット母関数の値の平均値は０となる。
【００３２】
図４に示すように、Ｈａａｒ関数は階段状で、有限区間でのみ０以外の値をとり、かつ平均ゼロのウェーブレット関数である。このＨａａｒ関数を用い、図４（Ａ）に示されるような、ＰＩＤコントローラからの出力をフィルムの幅方向に並べたデータ列から、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示されるように、隣り合ったデータの差として切り出していく。
【００３３】
図４（Ｂ）の場合には、隣あう二つのデータ列の組合わせのうち、（奇数データ、偶数データ）の組合わせから差をＨａａｒ関数として切出す。図４（Ｃ）の場合には、（偶数データ、奇数データ）の組合わせから差をＨａａｒ関数として切出す。図４（Ｂ）（Ｃ）において、点線は、隣あう二つのデータの平均を示す。その平均を中心としたＨａａｒのウェーブレット波形に合致する波形が、二つのデータの差を表わす。なお図４（Ｃ）の場合、先頭のデータおよび最後のデータについては、ペアとなるデータが存在しないので、自分自身と同じデータがペアとなるものとして差を計算する。
【００３４】
図４（Ｂ）に示した切出し処理の結果、図４（Ａ）に示されるデータ列は、図４（Ｄ１）に示される差データ列と、図４（Ｄ２）に示される、その差を取り除いた残余のデータ列とに分解される。同様に、図４（Ｃ）に示した切出し処理の結果、図４（Ａ）に示されるデータ列は、図４（Ｅ１）に示される差データ列と、図４（Ｅ２）に示される、その差を取り除いた残余のデータ列とに分解される。残余のデータ列は、変動の幅の単位が図４（Ａ）に示されるもとのデータ列の変動の幅の単位の２倍に広がったものである。この手順で各場所での振動の強さを解析するのがウェーブレット解析である。
【００３５】
なお、後述するようにその残余をさらに幅が２倍のＨａａｒ関数で切り出して、幅が２倍の残余を求めることにより、第２段階の差データ列を求め、その残余をさらに幅がもとの４倍のＨａａｒ関数で、幅が４倍の残余を求めることにより、第３段階の差データ列を求め、以下同様にして幅がもとの２nの第ｎ段階の差データ列を求めることができる。この手順で各場所での変動幅の異なる振動の強さを解析するのがウェーブレット多重解析である。本実施の形態では、第１段階の差データ列のみを用いる。
【００３６】
本実施の形態では、図４（Ｄ１）および図４（Ｅ１）に示されるウェーブレット成分を図４（Ｆ）に示されるように重ね合わせ、図４（Ｇ）に示されるようにそれらの平均をとる。アクチュエータの操作位置とフィルムの厚み測定位置とがずれた場所では、厚みの幅方向への変動の増幅が発生する。したがって、このウェーブレット解析をアクチュエータの出力に適用することにより、アクチュエータの操作位置とフィルムの厚み測定位置のずれを検出できる。
【００３７】
アクチュエータ操作量の幅方向凹凸の増大が、幅方向のフィルムの厚み凹凸を生み出している。したがってアクチュエータ操作量の幅方向の凹凸が大きくなることを防止することが、幅方向のフィルムの厚みの凹凸の発生を防止する上で有効である。そこで、本実施の形態では、シングルループＰＩＤコントローラから出力されるアクチュエータ操作量をウェーブレット分解した結果の第１段階のウェーブレット成分（図４（Ｇ））に対して上限８０および下限８２を設け、上下限を越えるものは限界値に補正してから図４（Ｈ）に示されるアクチュエータ操作量に戻すようにした。
【００３８】
このようにすることにより、隣接するアクチュエータの間の操作量の差が大きくなることが抑えられ、フィルムの厚みの幅方向凹凸の増大を防止できる。また、ウェーブレットの残余成分はそのままであるので、全体の大きな動きを遮ることはなく、ペアリングにずれがあっても平均の厚みを目標値に近づけることができる。
【００３９】
なお、ウェーブレットの上下限を小さくすると安定性は増すが、隣の操作量との差が小さくなるので外乱によるフィルム厚みのムラを消すことができなくなる。よって、本実施の形態では、後述するように、ずれがない場合にはこの上下限値を大きく取ることにより外乱を打ち消す操作を行ない、ずれがある場合にはこの上下限値を小さくして安定性を増すようにする。
【００４０】
ずれがない部分では制御誤差はＰＩＤコントローラにより減衰する方向に動き、ずれている部分では発散する方向に動く。そのため、操作量のウェーブレット成分の限界値を緩めながら被制御量の挙動を監視し、ずれていない部分の限界値は大きく、ずれている部分の限界値は小さく、それぞれ限界値を調整する。
【００４１】
図５に、ＣＰＵ６０が厚み制御のために行なう処理のフローチャートを示す。
まず、ステップ９０でその時点での各ＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎの出力するデータ列を取得する。このデータ列は、複数個の厚みセンサを用いて、フィルムの厚みをそれぞれ測定し、複数個の厚みセンサによりそれぞれ測定された厚みにしたがって、フィルム４０の厚みが予め定められた値となるように、ＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎにより算出された各アクチュエータの操作量に相当する。したがってＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎは操作量算出手段に相当する。
【００４２】
続いて、奇数番目の各データについて、右隣との差をとる（９２）。この処理は図４（Ｂ）に示す処理に相当する。さらに、奇数番目の各データについて左隣との差をとる（９４）。この処理は図４（Ｃ）に示す処理に相当する。続いてステップ９６で、ステップ９２、９４で計算された差データ列の平均を計算する。
この処理は図４（Ｆ）から図４（Ｇ）に示した処理に相当する。こうして第１段階ウェーブレット成分が計算される。すなわち、ステップ９２、９４によって、複数個のアクチュエータの操作量の、フィルムの幅方向における分布の波形に対してウェーブレット解析を行なってフィルムの幅方向におけるアクチュエータの操作量の分布の波形のウェーブレット成分が抽出される。
【００４３】
計算された第１段階ウェーブレット成分のうち、上限値を越えた値、または下限値を下回った値があるか否かを判定し（９８）、そうした成分があればそれぞれ上限値、下限値と置きかえる（１００）。こうして補正された第１段階ウェーブレット成分を元のデータ列に戻してアクチュエータ４８Ａ〜４８Ｎを制御するための操作量として出力し、この処理を終了する。すなわち、ステップ９８および１００によって、ウェーブレット成分を用いて複数個のアクチュエータの操作量を補正し、補正した操作量によって複数個のアクチュエータによる樹脂の流延量を制御する。
【００４４】
上に示したステップ９０〜１０２の処理を所定時間を単位として繰返し行なうことにより、アクチュエータと厚み測定位置とのずれが生じても、フィルムの厚みを均一に制御できる。
【００４５】
次に、ずれがない場合にはこの上下限値を大きく取ることにより外乱を打ち消す操作を行ない、ずれがある場合にはこの上下限値を小さくして安定性を増すようにするための制御方法につき図６を参照して説明する。図６の処理は、図５に示す処理とは別プロセスとして、図５のステップ９８で参照される上限値および加減値を制御するためのものである。
【００４６】
このプロセスは、起動されると、最初に予め定められた適当な初期値を飽和値（上限値、または下限値）として設定する（１１２）。この初期値は、予め種々の実験またはシミュレーションにより、フィルムの厚みを安定的に制御することができる値として定めることができる。
【００４７】
続いて、この飽和値を設定した後一定時間が経過したか否かを判定する（１１４）。この時間については設計事項であり、システム要件に応じ、前もって実験またはシミュレーションにより設定することができる。
【００４８】
ステップ１１４で一定時間が経過したと判定されると、一旦飽和値を緩和してその絶対値を大きくする（１１６）。また、このときの制御応答ＰＶの絶対値を変数ＰＶｓｔｏｃｋに記憶する。
【００４９】
さらに、一定時間が経過したか否かを判定する（１１８）。一定時間が経過した後、そのときの制御応答ＰＶの絶対値がＰＶｓｔｏｃｋの値より大きいか否かを判定する（１２０）。制御応答ＰＶの絶対値がＰＶｓｔｏｃｋの値より大きければ、飽和値を最初の値に戻し（１２２）、制御はステップ１１４に戻る。制御応答ＰＶの絶対値がＰＶｓｔｏｃｋの値以下であれば、飽和値をそのままとして制御はステップ１１８に戻る。
【００５０】
この処理により、アクチュエータと厚み測定位置との間にずれがない場合には、制御量の変動に対する応答を早くして、外乱を打ち消す操作を行なうことができ、ずれがある場合には応答が遅くなるようにして厚み制御の安定性を増すことができる。なお、後述するように必ずしもこのような上下限の制御を行なわなければならないわけではない。しかし、この制御を行なうことにより厚み制御をより安定して行なうことができる。
【００５１】
以下、具体的なシミュレーション結果について説明する。以下のシミュレーションでは、ダイの幅方向に１３個のリップヒータを有するモデルを作成し、図７に示す形状で一定の外乱が存在する条件下で、幅方向の厚み偏差を０にしようとする制御を行なった。
【００５２】
（シミュレーション１）
表１の通りに測定端と操作端の対応が一部ずれた条件でシミュレーションを行なった。結果は図８〜図１３に示す通りである。図８〜図１０はそれぞれｔ＝０、５００、１０００の時点での被制御量を示す。図１１〜図１３はそれぞれｔ＝０、５００、１０００の時点での操作量を示す。
【００５３】
この例では中央の６〜８番のＰＩＤコントローラが正常に働くため、中央部の制御はできていたが、端の方は被制御量も操作量も大きくなった。
【００５４】
【表１】
0004571345.tif 000002
【００５５】
ここで、各時刻における１３個のリップヒータの操作量をウェーブレット解析し、そのｔ＝０、５００、１０００の時点での値を図１４〜図１６に示す。図１４〜図１６では時間的に１〜４および１０〜１３番のウェーブレット成分が大きく増加しており、ずれに起因するフィルムの厚みの幅方向の変化が増幅していることがわかる。すなわち、ウェーブレット成分を調べることにより、アクチュエータと厚み測定位置との対応にずれが生じていることが分かる。
【００５６】
このシミュレーションにおいてウェーブレット解析を行なわなかった場合、図８〜図１０および図１１〜図１３にそれぞれ示した被制御量と操作量の時間応答からずれを検知しなければならない。しかし図８〜図１０および図１１〜図１３からでは隣との差がわかりにくく、ずれを検知するまでに時間を要することがわかる。
【００５７】
（シミュレーション２）
表１の通りに測定端と操作端の対応が一部ずれた条件で、さらに図６の処理を導入して飽和値を変動させてシミュレーションを行なった。結果は図１７〜図２２に示す通りである。図１７〜図１９はそれぞれｔ＝０、５００、１０００の時点での被制御量を示す。図２０〜図２２はそれぞれｔ＝０、５００、１０００の時点での操作量を示す。
【００５８】
図２２に示されるように、測定端と操作端のペアリングが適切な部分（中央の６〜８番）では隣との操作量の差は相対的に大きくなっており、操作量がうまく制御できている。また、ずれている部分では隣との操作量の差が抑えられ、ずれによる厚みの悪化を抑制できている。
【００５９】
シミュレーション１ではウェーブレット成分の飽和や緩和といったアルゴリズムを使用していない。そのため、シミュレーション１の結果をシミュレーション２の結果と比較すると、以下のようなことが分かる。すなわち、図８〜図１０では、ずれによる影響を受け続けた結果、端部の厚みが悪化しているのに対して、図１７〜図１９では、ずれによる影響が少なく、端部の厚みも比較的安定していることがわかる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態にかかるずれ検知方法およびフィルムの厚み制御方法を使用すると、アクチュエータと測定位置との対応のずれを検出できる。また、さらにずれによる制御性能の悪化を防ぐことができ、ずれていない部分は高い制御性能が確保できる。その結果、厚み均一性に優れたフィルムを長期間連続的に製造可能となる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、第１段階ウェーブレット成分のみを用いてアクチュエータと測定位置との対応のずれを検出し、さらにフィルムの厚み制御を行なっている。しかし、ウェーブレット成分としては、第１段階だけではなくさらに上位のウェーブレット成分を用いることもできる。以下に説明する第２の実施の形態の装置は、第２段階のウェーブレット成分を用いるものである。
【００６２】
第２段階のウェーブレット成分を用いる場合、図４（Ｄ２）および図４（Ｅ２）に示したように、第１段階ウェーブレット成分を抽出した残余のデータ列を用い、第１段階ウェーブレット成分を抽出するのと同様にウェーブレット成分を抽出する。その結果得られるのが第２段階ウェーブレット成分である。
【００６３】
図４（Ｄ２）に示した残余のデータ列は、既に述べたようにもとのデータ列のうち、奇数番目のデータとその右隣のデータとの平均からなる。その幅はもとのデータ列の幅の２倍である。図４（Ｅ２）に示した残余のデータ列は、もとのデータ列のうち、奇数番目のデータとその左隣のデータとの平均からなる。その幅はもとのデータ列の２倍である。
【００６４】
こうして得られた残余のデータ列に対し、第１の実施例と同様にしてウェーブレット成分を抽出することができる。そうして得られたウェーブレット成分が第２段階ウェーブレット成分であり、この第２段階ウェーブレット成分を用いても、アクチュエータと厚み測定位置との対応のずれを検出し、フィルムの厚みを均一に制御することができる。
【００６５】
図２３に、このときのウェーブレット成分の抽出を実現するプログラムの概略フローチャートを示す。図２３を参照して、最初に第１の実施の形態の場合と同様にその時点でのＰＩＤコントローラ４４Ａ〜４４Ｎから出力される操作量をデータ列として取得する。
【００６６】
続いて、そのデータ列の奇数番目のデータについて、右隣のデータとの平均を計算する（１３４）。得られた平均データ列の各奇数番目のデータについて、右隣との差、左隣との差をそれぞれとることにより二通りのウェーブレット成分を抽出する（１３６）。このときのウェーブレット母関数の幅は第１の実施の形態で用いられるものの２倍である。
【００６７】
さらに、データ列の奇数番目のデータについて、左隣のデータとの平均を計算する（１３８）。得られた平均データ列の各奇数番目のデータについて、右隣との差、左隣との差をそれぞれとることにより二通りのウェーブレット成分を抽出する（１４０）。このときのウェーブレット母関数の幅も第１の実施の形態で用いられるものの２倍である。
【００６８】
ステップ１３６で得られた二通りのウェーブレット成分と、ステップ１４０で得られた二通りのウェーブレット成分との平均を計算する（１４２）。これにより、第２段階ウェーブレット成分が得られたことになる。
【００６９】
こうして得られたウェーブレット成分について、予め定められた上下限値を超えた成分があるか否かを判定し（１４４）、あればその値を上下限と置換する（１４６）。
【００７０】
こうして上限および下限の範囲内に納められた第２段階ウェーブレット成分をもとのデータ列に戻して、アクチュエータ４８Ａ〜４８Nに対する操作量として出力する（１４８）。
【００７１】
このように第２段階ウェーブレットを用いても、第１の実施の形態と同様にして、幅方向の厚みの操作量の分布波形中の変動の大きさを検出し、アクチュエータと厚み測定位置との対応のずれを検出すること、およびフィルムの厚みを均一に制御することができる。
【００７２】
ただし、第２の実施の形態では用いられるウェーブレット母関数の幅が第１の実施の形態の場合と比較して２倍になるために、外乱に対する応答は小さくなる。逆にフィルムの厚みの安定性は第２の実施の形態の方が高い。
【００７３】
この第２の実施の形態と同様に、第ｎ次のウェーブレット成分を用いてアクチュエータと厚み測定位置との対応のずれを検出すること、およびフィルムの厚みを制御することができる。その方法については、上の第１の実施の形態および第２の実施の形態の説明から当業者には明らかであろう。このように第ｎ次のウェーブレット成分を用いたウェーブレット解析を一般にウェーブレット多重解析と呼ぶ。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００７５】
【発明の効果】
本発明にかかる厚み制御方法により、アクチュエータと厚み測定位置との対応のずれを検出できる。さらにずれによる制御性能の悪化を防ぐことができ、アクチュエータと厚み測定位置との対応がずれていない部分では高い制御性能が確保できる。その結果、厚み均一性に優れたフィルムを長期間連続的に製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態にかかるフィルム厚み制御装置の概略ブロック図である。
【図２】  図１に示す制御用コンピュータのブロック図である。
【図３】  Ｈａａｒ関数を説明するための模式図である。
【図４】  Ｈａａｒ関数をウェーブレット母関数としたウェーブレット分解の概略図である。
【図５】  図４に示す処理を実現するプログラムのフローチャートである。
【図６】  操作量のウェーブレット成分の限界値を調整するプログラムのフローチャートである。
【図７】  シミュレーションにおける一定外乱を示す図である。
【図８】  実施例１におけるｔ＝０の時点での被制御量を示す図である。
【図９】  実施例１におけるｔ＝５００の時点での被制御量を示す図である。
【図１０】  実施例１におけるｔ＝１０００の時点での被制御量を示す図である。
【図１１】  実施例１におけるｔ＝０の時点での操作量を示す図である。
【図１２】  実施例１におけるｔ＝５００の時点での操作量を示す図である。
【図１３】  実施例１におけるｔ＝１０００の時点での操作量を示す図である。
【図１４】  実施例１におけるｔ＝０の時点での第１段階ウェーブレット成分を示す図である。
【図１５】  実施例１におけるｔ＝５００の時点での第１段階ウェーブレット成分を示す図である。
【図１６】  実施例１におけるｔ＝１０００の時点での第１段階ウェーブレット成分を示す図である。
【図１７】  実施例２のアルゴリズムを適用した場合のｔ＝０の時点での被制御量を示す図である。
【図１８】  実施例２のアルゴリズムを適用した場合のｔ＝５００の時点での被制御量を示す図である。
【図１９】  実施例２のアルゴリズムを適用した場合のｔ＝１０００の時点での操作量を示す図である。
【図２０】  実施例２のアルゴリズムを適用した場合のｔ＝０の時点での操作量を示す図である。
【図２１】  実施例２のアルゴリズムを適用した場合のｔ＝５００の時点での操作量を示す図である。
【図２２】  実施例２のアルゴリズムを適用した場合のｔ＝１０００の時点での被制御量を示す図である。
【図２３】  第２段階ウェーブレット成分を求める処理を実現するプログラムのフローチャートである。
【図２４】  一般的なフィルム製造プロセスの工程図である。
【図２５】  操作量と測定端との間の制御のために想定される互いの関係を説明するための図である。
【図２６】  操作量と測定端の位置がずれた場合の問題点を説明するための模式図である。
【符号の説明】
４０  フィルム、４２，４２Ａ〜４２Ｎ  厚みセンサ、４４Ａ〜４４Ｎ  ＰＩＤコントローラ、４６  制御用コンピュータ、４８Ａ〜４８Ｎ  アクチュエータ、５０  コンピュータ、６０  ＣＰＵ、６２  バス、６４  ＲＯＭ、６６  ＲＡＭ、６８  ＣＤ−ＲＯＭドライブ、７０  入出力部、７８  ＣＤ−ＲＯＭ、１５０  ダイ、１５２  樹脂。
【図１】
0004571345.tif 000003
【図２】
0004571345.tif 000004
【図３】
0004571345.tif 000005
【図４】
0004571345.tif 000006
【図５】
0004571345.tif 000007
【図６】
0004571345.tif 000008
【図７】
0004571345.tif 000009
【図８】
0004571345.tif 000010
【図９】
0004571345.tif 000011
【図１０】
0004571345.tif 000012
【図１１】
0004571345.tif 000013
【図１２】
0004571345.tif 000014
【図１３】
0004571345.tif 000015
【図１４】
0004571345.tif 000016
【図１５】
0004571345.tif 000017
【図１６】
0004571345.tif 000018
【図１７】
0004571345.tif 000019
【図１８】
0004571345.tif 000020
【図１９】
0004571345.tif 000021
【図２０】
0004571345.tif 000022
【図２１】
0004571345.tif 000023
【図２２】
0004571345.tif 000024
【図２３】
0004571345.tif 000025
【図２４】
0004571345.tif 000026
【図２５】
0004571345.tif 000027
【図２６】
0004571345.tif 000028