(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエブ（Ｗ）を送給案内するベースロール（１）と、
ベースロール（１）の下部周面に近接配置したダイヘッド（２）と、
ダイヘッド（２）に塗液を送給する塗液ポンプ（４）と、
塗液ポンプ（４）から送給された塗液をダイヘッド（２）内の塗液ダム（Ｄ）に流下案内する塗液溜（２１）を備えており、
ダイヘッド（２）は、ウエブ幅方向に長い前後一対の前ブロック（８）および後ブロック（９）と、両ブロック（８・９）の側端に固定した端板（１０）とで構成されて、前後ブロック（８・９）および端板（１０）で塗液ダム（Ｄ）を区画しており、
後ブロック（９）の上部に設けた計量リップ（１１）が、塗液ダム（Ｄ）の底壁からベースロール（１）側へ向かって上り傾斜状に後傾する部分円弧状のリップ面（１２）と、リップ面（１２）の最上位部に設けられて、ベースロール（１）の周面の最下位部と上下に対向する閾部（１３）とを有し、
前ブロック（８）の前部上側には、前記閾部（１３）より上方へ突出する堤部（１４）と、堤部（１４）の上端に設けられて塗液ダム（Ｄ）へ向かって下り傾斜する塗液入口（１５）とが設けられて、塗液入口（１５）の傾斜下端縁が閾部（１３）より上方に位置させてあり、
塗液溜（２１）は、液溜室（２１ａ）と、液溜室（２１ａ）の周面から突設したくちばし状のノズル部（２１ｂ）を備えたウエブ幅方向に長い容器からなり、ノズル部（２１ｂ）が前記塗液入口（１５）の上面に臨む状態で、ダイヘッド（２）から分離した状態で支持されており、
ダイヘッド（２）は、支持機構（６）で上下位置調整可能に支持されて、ダイヘッド（２）の上部のウエブ出口側に設けた前記閾部（１３）とベースロール（１）との間の間隙量を調整でき、
支持機構（６）は、重量センサー（２２）を介してダイヘッド（２）を支持するセンサー台（１７）と、センサー台（１７）を上下摺動自在に案内支持するガイド部（１８）と、センサー台（１７）と重量センサー（２２）を介してダイヘッド（２）を上下操作する操作器（２０）とを備えており、
塗液ダム（Ｄ）内の液位を適正範囲に保持する液位制御手段が、ダイヘッド（２）と支持機構（６）との間に設けられて塗液ダム（Ｄ）内の塗液重量を検知する重量センサー（２２）と、ウエブ（Ｗ）の送給速度を検知する速度センサー（２３）と、塗液ポンプ（４）と塗液溜（２１）との間の塗液送給路（２４）に配置される流量センサー（２５）と、塗工後のウエブ送給経路に面して配置されて塗膜厚みを検知する膜厚センサー（２６）と、これらの各センサー（２２・２３・２５・２６）からの出力信号を受けて、塗液ポンプ（４）の運転状態を制御する制御装置（２７）とを含むコーティング装置。
【請求項２】
ガイド部（１８）の上端に、センサー台（１７）の上昇限界位置を規定して、閾部（１３）とベースロール（１）との上下隙間を規定するストッパー（３０）が設けられており、
前記流量センサー（２５）が瞬間流量信号を出力できる微少流量計からなる請求項１記載のコーティング装置。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗液ダムを備えたダイヘッドとベースロールとの間にウエブを通して塗工を行うコーティング装置に関する。ダイヘッドには、塗膜厚みを規定し、同時に塗膜を平滑化する計量リップが設けてあり、この計量リップでダム内の塗液をせき止めている。
【０００２】
【従来の技術】
この種のコーティング装置は、特公平５−６０９９１号公報および特公平６−２２３号公報に公知である。そこでは、ダイヘッドの上部のダム内に塗液を常時充満させて、ダム内圧を大気圧より高い基準圧に維持して塗工を行っている。ダイヘッドには、ダム内圧を検知する圧力計が設けてあり、塗液の消費に伴いダム内圧が変動するのに対応してポンプの送給圧を増減し、以てウエブ送給方向の塗膜厚みがばらつくのを防止するものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のコーティング装置では、基本的にベースロールと計量リップとの間の間隙値によってウエブに対する塗膜厚み（塗工量）を規定している。そのため、ダム内の塗液を加圧した状態で塗工を行うと、先の間隙値で規定された量を越える塗液がウエブに塗布されることになり、間隙値の設定や補正が難しくなる。多くの場合、ダム内で消費される塗液の補充は定量ポンプで行うが、ポンプによる塗液送給量の僅かなばらつきによるダム内圧の変動を避けられず、この点でも塗布むらを生じる余地がある。ウエブ送給速度の変動など、ポンプ以外の機器変動による瞬間的な塗工条件の変動も無視できない。
【０００４】
上記のようなダム内の圧力変動による塗布むらを避けるために、先の従来装置では圧力計でダム内圧を検出し、この検出信号に基づいてポンプの送給量を制御しているが、それでも塗布むらを十分に解消できない。その最大の原因は、圧力変動が検出されてから、ダム内圧を適正状態へ補正するまでのタイムラグにあり、タイムラグの分だけ塗布むらを避けられない。塗液が非圧縮性であるうえ、ダム内の基準圧が比較的低く変動値自体がごく小さいため、塗液の僅かな圧力変動を圧力計で適確に検知できないことも、圧力制御を難しくしている。
【０００５】
先の従来装置の発展改良型として、塗液ダムの圧力制御に加えて、計量リップとベースロールとの間の隙間を制御するコーティング装置が提案されている（特開平７−３１３９１７号公報）。そこではダイヘッド全体をモータ動力で上下調整して計量リップとベースロールとの間の間隙値を補正し、ダム内圧を適正範囲内に維持する。しかし、この場合には、ダイヘッドの上下調整によって計量リップとベースロールとの間の間隙値が変化し、その結果ウエブに対する塗膜厚みが変動するので、塗膜厚みのばらつきを解消できない。
【０００６】
以上のように、ダム内圧を制御して塗工量を正確に計量することには数々の困難がある。そこで本出願人は、塗液ダム内の塗液量を塗液の消費量に応じて常に適正に維持することを目的として、研究開発を行った結果、本発明を提案するに至った。なお、本発明では塗液の消費度合を検知する手段として、ダイヘッドの塗液ダム内に貯留された塗液の重量を重量センサーで検知するが、類似する先行技術に特開平１−２４５８７６号公報がある。但し、この場合には、グラビアロールの補修や交換の時期を的確に知るためのパラメータのひとつとして、塗液とこれを受ける塗液パンの合計重量をロードセルで検知しているに過ぎない。
【０００７】
本発明の目的は、塗液ダム内の塗液量を制御対象にして、ダムへの塗液供給状態を制御することにより、タイムラグや塗液ポンプの送給量のばらつき等に影響されることなく、所定量の塗液を常に正確に塗布でき、従ってウエブの送給方向に均一な厚みの塗膜を形成できるコーティング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明のコーティング装置は、  ウエブＷを送給案内するベースロール１と、ベースロール１の下部周面に近接配置したダイヘッド２と、ダイヘッド２に塗液を送給する塗液ポンプ４と、ダイヘッド２とは分離した状態で支持されて、塗液ポンプ４から送給された塗液をダイヘッド２内の塗液ダムＤに流下案内する塗液溜２１を備えている。ダイヘッド２は、ウエブ幅方向に長い前後一対の前ブロック８および後ブロック９と、両ブロック８・９の側端に固定した端板１０とで構成されて、前後ブロック８・９および端板１０で塗液ダムＤを区画している。後ブロック９の上部に設けた計量リップ１１は、塗液ダムＤの底壁からベースロール１側へ向かって上り傾斜状に後傾する部分円弧状のリップ面１２と、リップ面１２の最上位部に設けられて、ベースロール１の周面の最下位部と上下に対向する閾部１３とを有する。前ブロック８の前部上側には、前記閾部１３より上方へ突出する堤部１４と、堤部１４の上端に設けられて塗液ダムＤへ向かって下り傾斜する塗液入口１５とが設けられて、塗液入口１５の傾斜下端縁が閾部１３より上方に位置させてある。塗液溜２１は、液溜室２１ａと、液溜室２１ａの周面から突設したくちばし状のノズル部２１ｂを備えたウエブ幅方向に長い容器からなり、ノズル部２１ｂが前記塗液入口１５の上面に臨む状態で、ダイヘッド２から分離した状態で支持されている。ダイヘッド２は、支持機構６で上下位置調整可能に支持されて、ダイヘッド２の上部のウエブ出口側に設けた前記閾部１３とベースロール１との間の間隙量を調整できる。支持機構６は、ダイヘッド２の幅方向下面に沿って配置した複数個のロードセルからなる重量センサー２２と、重量センサー２２を介してダイヘッド２を支持するセンサー台１７と、センサー台１７を上下摺動自在に案内支持するガイド部１８と、センサー台１７と重量センサー２２を介してダイヘッド２を上下操作する操作器２０とを備えている。塗液ダムＤ内の液位を適正範囲に保持する液位制御手段は、ダイヘッド２と支持機構６との間に設けられて塗液ダムＤ内の塗液重量を検知する重量センサー２２と、ウエブＷの送給速度を検知する速度センサー２３と、塗液ポンプ４と塗液溜２１との間の塗液送給路２４に配置される流量センサー２５と、塗工後のウエブ送給経路に面して配置されて塗膜厚みを検知する膜厚センサー２６と、これらの各センサー２２・２３・２５・２６からの出力信号を受けて、塗液ポンプ４の運転状態を制御する制御装置２７とからなる。
【０００９】
ガイド部１８の上端に、センサー台１７の上昇限界位置を規定して、閾部１３とベースロール１との上下隙間を規定するストッパー３０を設ける。流量センサー２５は瞬間流量信号を出力できる微少流量計からなる。
【００１１】
【作用】
運転状態における塗液ダムＤ内の塗液量は、ウエブＷの送給速度の違いと、塗液ポンプ４からの塗液補充量の違いとによって、様々に増減変化する。速度センサー２３はウエブＷの送給速度を検知して、塗液消費量を予測するための基本データを制御装置２７に与える。この基本データに従って塗液ポンプ４で塗液を補充することにより、塗液ダムＤ内の塗液量は一定状態に維持できるはずである。しかし、実際には塗液タンクの液位（ヘッド）の違いや、塗液送給路２４の通路抵抗や塗液粘度の違い等によって、塗液ポンプ４の送給量に僅かなばらつきを生じ、補充する塗液量に僅かな過不足を生じる。この過不足が累積すると、塗液が塗液ダムＤから溢れ出し、あるいは逆に塗液不足に陥ってしまう。
【００１２】
上記のような塗液送給量のばらつきの蓄積を避けるために、塗液ダムＤ内の塗液量を重量センサー２２で検知して、制御装置２７が塗液量の変化傾向を把握し、塗液量を補正できるようにしている。例えば、塗液全量が徐々に減少する場合には、制御装置２７は塗液ポンプ４による塗液送給量を増加して、塗液ダムＤ内の塗液量を適正化する。重量センサー２２からの出力信号は、塗液ポンプ４の送給量を増加し、あるいは減少させるための限界値を判定する信号としても利用することができる。例えば、塗液量が増加傾向にあるとき、塗液量が予め設定した限界値に達した時点で、塗液ポンプ４による送給量を減少させて、塗液量の増加を阻止する。塗液量が減少傾向にあるときも、同様の制御を行って塗液量の減少を阻止できる。
【００１３】
塗液ダムＤ内の塗液量を重量センサー２２でより正確に検知するために、塗液送給路２４の端部に塗液溜２１を設け、これをダイヘッド２とは分離した状態で支持している。これにより、重量センサー２２は、塗液溜２１や塗液送給路２４の影響を受けることなく、ダム内の液位重量を知ることができる。重量センサー２２は、ダイヘッド２と塗液ダムＤ内の塗液との合計重量から塗液重量を検知することができる。
【００１４】
上記のように塗液ポンプ４の送給量は、定常運転状態においても極く僅かながらばらつくうえ、塗液の消費量が急増し、あるいは急減するような場合には、送給量の変動幅がさらに増加する。こうした、塗液ポンプ４の送給特性の変動を補償して、実際の塗液送給量を正確に検知するために、塗液送給路２４に流量センサー２５が設けられている。膜厚センサー２６は、塗工後の塗膜の実際の厚みを検知して、塗液の実際の消費量を補正するために設けてあり、これらのセンサー２５・２６からの出力信号を加味して塗液ポンプ４の運転状態を制御することにより、塗液ダムＤ内における塗液量の変動をさらに抑止し、塗液の種類や特性の違いにも広く対応できる。
【００１５】
【実施例】
図１ないし図３は本発明に係るコーティング装置の実施例を示す。図１においてコーティング装置は、ウエブＷを送給案内する鋼合金製のベースロール１と、ベースロール１の下部周面に近接配置したダイヘッド２と、塗液タンク３内の塗液をダイヘッド２へ供給する塗液ポンプ４およびモータ５と、ダイヘッド２を支持する支持機構６と、塗液の供給状態を制御する液位制御手段などで構成する。
【００１６】
塗工対象となるウエブＷは紙、フィルム、金属箔等の広幅の軟質ウエブからなり、図外の送給ローラで矢印の方向へ所定速度で送給される。塗液は例えば粘着剤、接着剤、感光材などであって、溶剤で所定の粘度に調整してある。ホットメルト樹脂や水溶性の塗材等を塗液とすることもある。
【００１７】
図３においてダイヘッド２は、それぞれウエブ幅方向に長い前後一対の前ブロック８および後ブロック９と、両ブロック８・９の側端に固定した一対の端板１０とからなり、前ブロック８、後ブロック９および一対の端板１０で塗液ダムＤを区画形成する。前ブロック８と後ブロック９とはボルトで締結して一体化してある。ベースロール１の周面最下端と対向する後ブロック９の上部には、塗工厚みを規定する計量リップ１１を設ける。
【００１８】
図２において計量リップ１１は、塗液ダムＤのウエブ出口側に位置してダム内の塗液をせき止め、ウエブＷに付着した余分な塗液を掻き落として塗膜厚みを一定にし、同時に塗膜を平滑化する。そのために、塗液ダムＤの底壁からベースロール１側へ向かって上り傾斜状に後傾する部分円弧状のリップ面１２を設け、リップ面１２の最上位部の閾（しきい）部１３を、ベースロール１の周面の最下位部と上下に対向させる。閾部１３とベースロール１との間の間隙値は、ウエブＷの厚み寸法と塗膜の厚み寸法との合計値に一致させる。
【００１９】
前ブロック８は異形断面状の金属ブロックからなり、その前部上側に閾部１３より上方へ突出する堤部１４を備えている。堤部１４の上端には、塗液ポンプ４から送給される塗液を受け入れる塗液入口１５が、ウエブＷの幅方向に沿って凹み形成してある。塗液入口１５は塗液ダムＤへ向かって下り傾斜しており、その傾斜下端縁は閾部１３よりも上方に位置する。従って、塗液ダムＤ内に収容される塗液は、塗液入口１５の傾斜下端縁の近傍にまで溜めることができる。
【００２０】
図１において支持機構６は、後述する重量センサー２２とセンサー台１７とを介してダイヘッド２を支持しており、センサー台１７を上下摺動自在に案内支持するガイド部１８と、センサー台１７とベース１９との間に配置されて、センサー台１７と重量センサー２２を介してダイヘッド２を上下操作する操作器２０などで構成する。なお、図１においては、支持機構６の理解を容易化するために、ガイド部１８と操作器２０をセンサー台１７の幅方向両端に配置したが、実際には、図３に示すように、センサー台１７の両端を一対のガイド部１８で支持し、その間に操作器２０を配置する。操作器２０としてはエアーシリンダー、液圧シリンダー、モータシリンダー等を適用できる。操作器２０でセンサー台１７を上下操作することによって、ダイヘッド２の上下位置を調整し、閾部１３とベースロール１との上下隙間を所定値に設定できる。
【００２１】
ガイド部１８の上端には、センサー台１７の上昇限界位置を規定して、閾部１３とベースロール１との上下隙間を規定するストッパー３０が設けてある。このストッパー３０は、図示していない上下調整機構で上下に微量調整されて、ウエブＷの厚み寸法や塗液の厚み寸法に応じた隙間を正確に設定できる。上下調整機構の微量送り機構としては、ウォームとウォームホイール、およびウォームで送り操作されるねじ軸を用いた微動機構、ガイド部１８の中心線と交差する斜面に沿って、くさび状のスライド台を送りねじ軸で往復操作する微動機構、あるいは偏心カムを用いた微動機構などを適用できる。
【００２２】
液位ポンプ４から送給される塗液は、塗液送給路２４とその終端に設けた塗液溜２１を介して、塗液ダムＤへと供給される。図２に示すように塗液溜２１は、断面円形の液溜室２１ａと、液溜室２１ａの周面から突設したくちばし状のノズル部２１ｂとを備えた、ウエブ幅方向に長い容器からなり、ノズル部２１ｂが前ブロック８の塗液入口１５の上面に臨む状態で、ダイヘッド２から分離した状態で支持する。塗液は液溜室２１ａ内に充満した後、ノズル部２１ｂを通過する間に膜状に整形されて、塗液ダムＤ内へと流下案内される。塗液溜２１をダイヘッド２に対して非接触状態で分離支持するのは、塗液溜２１や塗液送給路２４の重量がダイヘッド２に加わるのを避けて、重量センサー２２による塗液量の計測をより正確に行うためである。
【００２３】
図１において液位制御手段は、ダイヘッド２とセンサー台１７との間に配置した重量センサー２２と、ベースロール１の駆動回転数を検知して、ウエブＷの送給速度を知るための速度センサー２３と、液位ポンプ４の塗液送給路２４に配置した流量センサー２５と、塗工後のウエブ送給路に面して配置されて、塗膜厚みを検知する膜厚センサー２６と、これらの各センサー２２・２３・２５・２６からの出力信号を受けて、塗液ポンプ４のモータ５の運転状態を制御する制御装置２７とで構成する。重量センサー２２はロードセルからなり、その複数個をダイヘッド２の幅方向に沿って等間隔置きに配置してそのロードボタンでダイヘッド２を支持する。複数個のロードセルでダイヘッド２と塗液ダムＤ内の塗液重量を検知することにより、検知精度を向上できる。
【００２４】
流量センサー２５は、瞬間流量信号を出力できる微少流量計からなり、塗液送給路２４を通過する塗液の量を高精度に計測できる。この種の流量計としては、例えば日東精工株式会社製のフローエース（商品名）を適用できる。制御装置２７は、コンピュータに代表される演算機からなり、速度センサー２３から出力される信号を基に塗液消費量を演算し、この演算結果に基づいてモータ５を制御し塗液送給量を変更する。さらに、重量センサー２２と、流量センサー２５と、膜厚センサー２６の各センサーからの信号を取り込んで制御情報を補正し、きめ細にモータ５の運転状態を制御する。
【００２５】
重量センサー２２は、塗液ダムＤ内に収容される塗液量の変化を重量の変化として検知する。従って、この検知信号から塗液量の増加傾向や減少傾向を知ることができる。後二者の検知信号を受けた制御装置２７は、それ以上に塗液量が増え、あるいは減少するのを阻止するようにモータ５を制御することになる。もちろん、塗液量の増減傾向を基にして将来値を予測し、この予測結果に従ってモータ５の状態を制御することができる。
【００２６】
以上のように、塗液ダムＤ内の液位を適正液位範囲に維持した状態で塗工を行うと、ウエブに付着する塗膜の厚みを計量リップ１１の閾部１３で常に一定に規定することができるので、ウエブ送給方向の塗膜厚みが均一化する。塗液ポンプ４の送給量がばらつき、あるいは制御に伴う僅かなタイムラグによって、ダム内の塗液量が大小に変わる場合にも、これらの影響を受けることなく適正に塗工を行える。ダム内の塗液量と、塗液の実際送給量等を検出対象にして、塗液ポンプ４の送給量を制御するので、ダム内の圧力を検出対象とする場合に比べて、塗液供給量の変化を明確に検知でき、より精確に塗液供給量を制御できる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明のコーティング装置では、塗液ダムＤ内に収容した塗液量を重量センサー２２で検知し、この検知信号に基づいて塗液ポンプ４の運転状態を制御装置２７で補正するので、塗液ポンプ４から塗液ダムＤへ送給される塗液量を適正範囲内に維持して、ウエブＷに塗布される塗膜の厚みを常に一定にでき、ウエブ送給方向に均一な厚みの塗膜を形成できる。塗液ダムＤへ到達した塗液量を重量センサー２２で検知するので、塗液ポンプ４の送給量の僅かな変動や、液量補償時のタイムラグに伴う塗液量の変動等の悪影響を排除でき、常に適量の塗液をウエブＷに塗工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コーティング装置を概念的に説明する縦断側面図である。
【図２】ダイヘッドの塗液ダムの要部を拡大して示す縦断側面図である。
【図３】ダイヘッドの斜視図である。
【符号の説明】
１  ベースロール
２  ダイヘッド
４  塗液ポンプ
６  支持機構
２１  塗液溜
２２  重量センサー
２３  速度センサー
２４  塗液送給路
２５  流量センサー
２６  膜厚センサー
２７  制御装置
Ｄ  塗液ダム
Ｗ  ウエブ
【図１】
0004098878.tif 000002
【図２】
0004098878.tif 000003
【図３】
0004098878.tif 000004