JP2004123247A

JP2004123247A - 多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法

Info

Publication number: JP2004123247A
Application number: JP2002285963A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shibazaki; 芝崎　雅則
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】複数の塗布ステーションから成る多層逐次塗布において、マスターステーション以外の塗布ステーションにおけるウエブの搬送速度変動率をマスターステーションなみのレベルまで小さくすることができる。
【解決手段】各塗布ステーション２６のダンサローラ３０の位置が中立位置で安定するまで対応するフィードローラ３２の回転速度を調整してその回転速度を各塗布ステーションにおけるフィードローラの基準回転速度とする。次に、ダンサローラ３０に変動が発生した場合には、短い周期の変動は無視して長い周期の変動が中立位置から次第に離れていく傾向にある場合のみ、ダンサローラ３０が中立位置に戻るように対応するフィードローラ３２の回転速度を微調整する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法に係り、特に、送出機から送り出されて搬送されるウエブに、該ウエブの搬送ラインに順次配置された複数の塗布ステーションで塗布液を逐次塗布して巻取機に巻き取ることにより製造される多層逐次塗布シートに塗布ムラが生じないようにするためのウエブ搬送制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエブに塗布液を複数回塗布することで多層塗布されたシートを形成する装置として、送出機から送り出されて搬送されるウエブに、該ウエブの搬送ラインに順次配置された複数の塗布ステーションで塗布液を逐次塗布して巻取機に巻き取る多層逐次塗布装置がある。このように、複数の塗布ステーションで塗布液を逐次塗布する多層逐次塗布装置では、塗布ムラが発生しないように、各塗布ステーションでのウエブの搬送速度変動率が小さくなるようにすることが重要である。
【０００３】
このことから、従来は、複数の塗布ステーションの１つを、ウエブ搬送速度の速度基準となるマスターステーションとし、マスターステーション以外の塗布ステーションのフィードローラを、マスターステーションのフィードローラの回転速度を基準としてＰ制御（比例制御）若しくはＰＩ制御（比例・積分制御）するようにしていた。また、各塗布ステーションの間にダンサローラ等のアキュムレータを設けて、大きな変動を吸収していた。例えば、特許文献１には、多段印刷において、ダンサローラを基準位置に復帰させるようにインフィードローラの回転速度を制御すると共に、シート材の張力変動を抑制するようにインフィードローラの回転速度を制御する回転速度制御手段を備え、少なくともダンサローラが基準位置に保持された不感帯領域で張力検出手段の検出信号に応じたインフィードローラの回転速度制御を実行するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１４５４９９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法の場合、マスターステーションは対応するフィードローラの回転速度を固定することでウエブの搬送速度変動率を小さく抑制できるが、マスターステーション以外の塗布ステーションでは少なからず外乱の影響を受けるので、対応するフィードローラの回転速度を頻繁に可変しなくてはならず、マスターステーションレベルまでウエブの搬送速度変動率は小さくすることができないという欠点がある。即ち、多層逐次塗布装置のウエブ搬送ラインには、ウエブを浮上させながら搬送させる浮上系パス装置でのウエブの振動、乾燥ステーションでの乾燥風によるウエブのバタツキや乾燥熱によるウエブの収縮、搬送中のウエブの蛇行等の様々な外乱要素があるため、マスターステーション以外の塗布ステーションでは、少なからず外乱の影響を前後の塗布ステーションから受けることになる。特に、マスターステーションから離れた塗布ステーションほど外乱要素が多くなると共に、種々の外乱が加算されて外乱量が大きくなるので、ウエブの搬送速度変動率を小さくすることが極めて難しい。
【０００６】
この為、従来のウエブ搬送制御方法では、外乱量やダンサローラの移動周期に応じてウエブ搬送の速度基準が支配されるため、特許文献１のようにダンサローラ、フィードローラ、張力検出手段等の構成で制御ゲインを小さくする不感帯を設ける等の工夫を凝らしたとしても、マスターステーション以外の塗布ステーションにおけるウエブの搬送速度変動率をマスターステーションレベルまで小さくすることは不可能である。
【０００７】
従って、マスターステーション以外の塗布ステーションでの塗布ムラをある程度無視できる多層逐次塗布シートであれば、従来のウエブ搬送制御方法でも採用可能であるが、昨今のように塗布面状に高い品質が要求され且つ塗布厚みが薄く各層の塗布ムラが塗布表面の面質に影響し易い場合には、全ての塗布ステーションでの塗布ムラをなくすことが必要であり、従来のウエブ搬送制御方法は採用できないという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、複数の塗布ステーションから成る多層逐次塗布において、マスターステーション以外の塗布ステーションにおけるウエブの搬送速度変動率をマスターステーションなみのレベルまで小さくすることができるので、ウエブの走行方向に経時的な塗布ムラのない良好な多層逐次塗布シートを得ることのできる多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、送出機から送り出されて巻取機に巻き取られるウエブの搬送ラインに順次配置された複数の塗布ステーションで、搬送されるウエブに塗布液を逐次塗布する多層逐次塗布装置であって、前記各塗布ステーションのうちの１つをウエブの搬送速度基準となるマスターステーションとして前記各塗布ステーションに対応して設けられたフィードローラとダンサローラとで前記搬送されるウエブの搬送速度を制御するウエブ搬送制御方法において、前記各塗布ステーションのダンサローラの位置が中立位置で安定するまで対応するフィードローラの回転速度を調整してその回転速度を各塗布ステーションにおけるフィードローラの基準回転速度とする第１の制御と、前記各塗布ステーションのフィードローラの回転速度を前記基準回転速度に固定すると共に、固定することによりダンサローラに変動が発生した場合には、短い周期の変動は無視して長い周期の変動が前記中立位置から次第に離れていく傾向にある場合のみ、ダンサローラが前記中立位置に戻るように対応するフィードローラの回転速度を微調整する第２の制御と、から成ることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、各塗布ステーションのうちの１つをウエブ搬送速度の基準となるマスターステーションとして各塗布ステーションごとに設けられたフィードローラとダンサローラとでウエブの搬送速度を制御するウエブ搬送制御方法において、先ず、各塗布ステーションのダンサローラの位置が中立位置で安定するまで対応するフィードローラの回転速度を調整してその回転速度を各塗布ステーションにおけるフィードローラの基準回転速度とする第１の制御を行う。
【００１１】
これにより、各塗布ステーションごとに、外乱の影響を加味した上でウエブの搬送速度を安定させるためのフィードローラの基準回転速度を得ることができる。この場合、マスターステーションから離れた塗布ステーションほど外乱の影響が大きくなるが、各塗布ステーションごとにダンサローラが中立位置に安定するようにフィードローラを調整することで、塗布ステーションごとに異なる外乱の種類や大きさをも考慮した基準回転速度を得ることができる。
【００１２】
次に、各塗布ステーションごとのフィードローラの回転速度を前記基準回転速度に固定する。これにより、マスターステーションのみならず、マスターステーション以外の塗布ステーションのウエブ搬送速度も安定する。しかし、フィードローラの回転速度を固定したまま長時間運転していると各塗布ステーションにおけるダンサローラの位置が徐々に変わって、ウエブテンションに影響を及ぼす恐れがある。そこで、ダンサローラに変動が発生した場合には、ウエブテンションに殆ど影響のない短い周期の変動は無視して長い周期の変動が中立位置から次第に離れていく傾向にある場合のみ、ダンサローラが中立位置に戻るように、対応するフィードローラの回転速度を微調整するようにした。これにより、フィードローラの回転速度を固定することによるウエブのテンション変動も防止できる。
【００１３】
従って、本発明の多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法を行うことによって、複数の塗布ステーションから成る多層逐次塗布において、マスターステーション以外の塗布ステーションにおけるウエブの搬送速度変動率を、マスターステーションレベルまで小さくすることができる。各塗布ステーションでの搬送速度変動率としては、ウエブ搬送速度の平均値をＶ（ｍ／分）、ウエブの搬送速度の変動量をΔｖ（ｍ／分）としたときに、搬送速度変動率（Δｖ／Ｖ）×１００を０．５％以下に、好ましくは０．３％以下、更に好ましくは０．２％以下にすることが好ましく、本発明を実施することで達成できる。これにより、ウエブの走行方向に経時的な塗布ムラのない良好な多層逐次塗布シートを得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項２は、請求項１において、ダンサローラの制御有効ストロークが１．５ｍ以上あることを特徴とするもので、ダンサローラの長周期の変動を包含できることが必要なためである。
【００１５】
本発明の請求項３は、請求項１又は２において、前記ダンサローラ近傍のウエブテンションを検出し、検出結果に応じて前記ウエブのテンションが一定に維持されるように、前記ダンサローラに加える荷重を制御することを特徴とする。これにより、ウエブテンションを一定に維持することができるので、フィードローラの微調整の程度を一層小さくすることができ、ウエブの搬送速度変動率の低減に寄与する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明を適用する多層逐次塗布装置１０を模式的に図示したものであり、３つの塗布ステーションで３層逐次塗布する一例である。尚、塗布ステーションの数は３つに限定されるものではなく、複数以上であればよい。
【００１８】
図１に示すように、３層逐次塗布を行う多層逐次塗布装置１０は、ウエブ１２を搬送ラインに送り出す送出機１４と、塗布・乾燥されたウエブ１２を巻き取る巻取機１６との間に、送出機１４側から順に、第１の塗布・乾燥工程１８、第２の塗布・乾燥工程２０、及び第３の塗布・乾燥工程２２の３つの塗布・乾燥工程を設けて構成される。そして、送出機１４から送り出されたウエブ１２は、第１の塗布・乾燥工程１８で第１層目の塗布層の塗布・乾燥が行われ、第２の塗布・乾燥工程２０で第２層目の塗布層の塗布・乾燥が行われ、第３の塗布・乾燥工程２２で第３層目の塗布層の塗布・乾燥が行われ、巻取機１６に巻き取られる。これにより、図２に示す３層逐次塗布シート２４が製造される。
【００１９】
第１及び第２の塗布・乾燥工程１８、２０の構成は同じであり、塗布ステーション２６と塗布されたウエブ１２を乾燥する乾燥ステーション２８が設けられ、乾燥ステーション２８のウエブ搬送方向から見た下流側にアキューム量の大きな、即ち制御変動ストロークの許容量が大きなダンサローラ装置３１が配置され、塗布ステーション２６の上流側にウエブ１２を確実に保持して搬送することのできるフィードローラ３２が配置される。また、乾燥ステーション２８とダンサローラ装置３１との間には、浮上系パス装置３４が設けられる。
【００２０】
第３の塗布・乾燥工程２２は、浮上系パス装置３４を有しない他は第１及び第２の塗布・乾燥工程１８、２０と同様であり、説明は省略する。
【００２１】
尚、多層逐次塗布装置１０は、上記構成に限定されるものでははく、例えば、送出機１４と第１の塗布・乾燥工程１８との間に、更にダンサローラ装置３１やフィードローラ３２を設けてもよく、第３の塗布・乾燥工程２２と巻取機１６との間に、更にダンサローラ装置３１やフィードローラ３２を設けてもよい。また、搬送ラインには複数のパスローラ３６が随意配置される。
【００２２】
各塗布ステーション２６に設けられる塗布装置としては、薄膜塗布層を高速塗布可能なエクストルージョン型の塗布装置が好適であるが、特に限定するものではなく、ロールコータ、キスコータ、グラビアコータ、スライドビードコータ等の各種の塗布機を使用することができる。エクストルージョン型の塗布装置３８は、図３に示すように、塗布ヘッド４０と、ウエブ１２を支持するコーティングローラ４２とで構成される。塗布ヘッド４０内には、塗布液が供給されて塗布幅方向に拡流されるポケット部４４と、ポケット部４４に連通されるスリット４６とから構成され、コーティングローラ４２に支持されて搬送されるウエブ１２にスリット４６先端から吐出された塗布液がビードを介して塗布される。コーティングローラ４２の回転速度は、各塗布ステーション２６に対応するフィードローラ３２の回転速度に連動して回転駆動する。
【００２３】
各乾燥ステーション２８に設けられるドライヤーとしては、図示しないが、乾燥風が供給されるトンネル状の乾燥ドーム内でウエブ１２をロール搬送しながら乾燥するタイプのドライヤーや、ウエブ１２の上側と下側にウエブの搬送ラインに沿って設けた複数の吹出器から乾燥風を吹き出すことで、ウエブ１２を浮上搬送させながら乾燥するタイプのドライヤー等を使用することができ、ドライヤーの種類には特に限定されない。
【００２４】
ダンサローラ３０は、その変動ストロークが従来のＰ制御（比例制御）若しくはＰＩ制御（比例・積分制御）の場合よりも大きいことが必要であり、１．５ｍ以上、好ましくは２ｍ以上あることが好ましい。また、フィードローラ３２としては、ウエブ１２の保持搬送力を十分に有することが必要であり、ウエブ１２を吸引保持して搬送するサクションドラム又はウエブを挟持して搬送するニップローラを好適に使用できる。
【００２５】
ダンサローラ装置３１は、図４に示すように、固定支持された一対のパスローラ３６の下方に、軸４８を中心にＡ−Ｂ方向に揺動可能なアーム５０の先端部にダンサローラ３０が設けられ、ウエブ１２がダンサローラ３０を介して一対のパスローラ３６に掛け渡される。これにより、ウエブ１２の搬送速度変動やテンション変動があると、アーム５０がＡ−Ｂ方向に揺動してダンサローラ３０が上下動することで、変動を吸収する。また、ダンサローラ装置３１には、ダンサローラ３０に加わる荷重を制御する荷重制御手段が設けられると共に、ダンサローラ装置３１の近傍のウエブ位置には、ウエブテンションを検出するテンション検出器５４が設けられる。そして、テンション検出器５４で検出されたウエブテンションが一定に維持されるように、ダンサローラ３０に加わる荷重が荷重制御手段により制御される。荷重制御手段としては、例えば、エアシリンダ装置５６を使用することができ、エアシリンダ装置５６のピストンロッド５８の先端孔が、アーム５０に固定されたピン６０に回動自在に連結される。そして、テンション検出器５４で検出された検出結果に応じてウエブ１２のテンションが一定に維持されるように、エアシリンダ装置５６のエア圧が制御される。更に、アーム５０の軸４８部分には、揺動角度検出器６２が設けられ、中立位置（水平位置）に対するアーム５０の揺動角度が検出される。
【００２６】
そして、ダンサローラ装置３１の揺動角度検出器６２の検出値やテンション検出器５４の検出値は、多層逐次塗布装置１０を制御するコントローラ（図示せず）に逐次入力され、それに基づいて各塗布・乾燥工程１８、２０、２２のフィードローラ３２、ダンサローラ装置３１及びエアシリンダ装置５６等が制御される。
【００２７】
次に、上記の如く構成された多層逐次塗布装置１０を使用してウエブ１２の搬送制御方法を説明する。尚、第１から第３の塗布・乾燥工程１８、２０、２２の塗布ステーション２６の１つをウエブ１２の搬送速度の基準となるマスターステーションとする。
【００２８】
多層逐次塗布装置１０の運転を開始して送出機１４からウエブ１２を送り出し始めたら、コントローラは、各塗布ステーション２６に対応するダンサローラ３０が中立位置、即ちダンサローラ装置３１に取り付けた揺動角度検出器６２の揺動角度がゼロ（アーム５０が水平状態）又はゼロ近傍の所定振れ幅内で安定するまで対応するフィードローラ３２の回転速度を調整する。この調整を行うための制御としてはダンサローラ３０の位置偏差に基づくＰ制御若しくはＰＩ制御を使用することができる。これにより、各塗布ステーション２６ごとに、外乱の影響を加味した上でウエブ１２の搬送速度を安定させるためのフィードローラ３２の基準回転速度を得ることができる。
【００２９】
この場合、各乾燥ステーション２８での温湿度や、搬送されるウエブ１２の搬送が安定するまでは、温湿度や搬送が不安定なことによる外乱も含まれて、外乱内容が複雑になるだけでなく、このような状態で塗布を行っても良好な製品が得られない。従って、各乾燥ステーション２８での温湿度や、搬送されるウエブ１２の搬送が安定するまでは、各塗布ステーション２６での塗布を行わないでダンサローラ３０が中立位置になるようにフィードローラ３２の回転速度をＰ制御若しくはＰＩ制御しておいて、ダンサローラ３０が安定したら塗布を開始して再度ダンサローラ３０が中立位置になるようにフィードローラ３２の回転速度をＰ制御補正若しくはＰＩ制御補正することが好ましい。
【００３０】
通常は、各塗布ステーション２６の塗布を開始した状態で、送出機１４から送り出されたウエブ１２の送り出し開始部分が巻取機１６に到着した時点で、搬送ライン全体に発生する全ての外乱を加味したフィードローラ３２の基準回転速度が得られる。従って、ウエブが巻取機１６に到着した時点でのＰ制御補正値若しくはＰＩ制御補正値をコントローラに記憶して、塗布のない状態でのＰ制御若しくはＰＩ制御に補正を加えるようにすればよい。この場合、コントローラに記憶される前のＰ制御補正値若しくはＰＩ制御補正値にフィルタをかけて平均化しておくことが好ましい。
【００３１】
次に、コントローラは、各塗布ステーション２６ごとのフィードローラ３２の回転速度を前記基準回転速度に固定する。即ち、ダンサローラ３０に位置偏差が生じてもフィードローラ３２の回転速度に補正は加えずに基準回転速度に固定する。このように各塗布ステーション２６ごとのダンサローラ３０を中立位置に維持可能なフィードローラ３２の基準回転速度で固定することにより、ウエブ搬送速度の基準となるマスターステーションのみならず、マスターステーション以外の塗布ステーション２６のウエブ搬送速度も安定する。
【００３２】
しかし、フィードローラ３２の回転速度を基準回転速度に固定したままでダンサローラ３０の位置をフィードローラ３２で制御しないため、特にマスターステーション以外の塗布ステーション２６に対応するダンサローラ３０は、長時間運転の間にウエブ１２の伸縮等によりダンサローラ３０の位置が徐々に変わって、中立位置から大きく離れてしまう場合がある。そして、ダンサローラ３０の位置が中立位置から離れるほど、ダンサローラ３０の荷重がウエブ１２に寄与しにくくなるため、ウエブ１２のテンションが変動し易くなり、ウエブ１２の搬送速度の安定に悪影響を及ぼす虞がある。そこで、本発明では、フィードローラ３２の回転速度を固定することによりマスターステーション以外の塗布ステーション２６のダンサローラ３０に変動が発生した場合には、ウエブ１２のテンションに殆ど影響のない短い周期の変動は無視して、例えば数分〜数十分の長い周期でダンサローラ３０が中立位置から次第に離れていく傾向にある場合のみ、ダンサローラ３０が徐々に中立位置に戻るように対応するフィードローラ３２の回転速度を微調整するようにした。ダンサローラ３０の位置が長い周期で中立位置から離れていく変動は、フィードローラ３２の回転速度を微調整することで、中立位置に戻すことができる。また、長い周期の変動が次第に中立位置に戻る傾向にある場合には、フィードローラ３２の回転速度を調整する必要はないので、そのままにする。これにより、フィードローラ３２の回転速度を固定することによるウエブ１２のテンション変動も防止できる。この場合、ダンサローラ３０の制御有効ストロークの許容量が小さいと、長周期の振れ幅が許容量の許容限界に達したときにウエブ１２の搬送速度に急激な変動が生じてしまうので、本発明で使用するダンサローラ３０の制御有効ストロークは、１．５ｍ以上、好ましくは２ｍ以上あることが好ましい。
【００３３】
また、本発明では、ダンサローラ近傍のウエブテンションをテンション検出器５４で検出し、検出結果に応じてウエブテンションが一定に維持されるようにエアシリンダ装置５６のエア圧が制御されるようにした。これにより、ダンサローラ３０が長周期で変動してもウエブテンションが変動しにくいので、前記したフィードローラ３２の微調整を一層小さくすることができる。
【００３４】
上記したように、本発明によれば、マスターステーション以外の塗布ステーション２６についても、マスターステーションのフィードローラ３２と同様に回転速度を極力固定した状態で制御できるので、マスターステーションにおけるウエブ１２の搬送速度変動率と同等まで小さくすることができる。従って、コーティングローラ４２を有するエクストルージョン型の塗布装置３８の場合、フィードローラ３２に基づいて回転駆動するコーティングローラ４２の回転速度変動率を小さくでき、塗布時におけるウエブ搬送変動率が小さくなるので、塗布ムラのない安定した塗布を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法によれば、マスターステーション以外の塗布ステーションにおけるウエブの搬送速度変動率をマスターステーションなみのレベルまで小さくすることができる。これにより、昨今のように塗布面状に高い品質が要求され且つ塗布厚みが薄く各層の塗布ムラが塗布表面の面質に影響し易い場合でも、全ての塗布ステーションでの塗布ムラをなくすことができるので、高品質の多層逐次塗布シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多層逐次塗布装置の全体構成を示す模式図
【図２】３層逐次塗布シートの説明図
【図３】エクストルージョン型の塗布装置の構成を説明する部分断面図
【図４】ダンサローラの説明図
【符号の説明】
１０…多層逐次塗布装置、１２…ウエブ、１４…送出機、１６…巻取機、１８…第１の塗布・乾燥工程、２０…第２の塗布・乾燥工程、２２…第３の塗布・乾燥工程、２４…３層逐次塗布シート、２６…塗布ステーション、２８…乾燥ステーション、３０…ダンサローラ、３１…ダンサローラ装置、３２…フィードローラ、３６…パスローラ、３８…エクストルージョン型の塗布装置、４０…塗布ヘッド、４２…コーティングローラ、５０…アーム、５２…移動ローラ、５４…テンション検出器、５６…エアシリンダ装置、６２…揺動角度検出器

Claims

送出機から送り出されて巻取機に巻き取られるウエブの搬送ラインに順次配置された複数の塗布ステーションで、搬送されるウエブに塗布液を逐次塗布する多層逐次塗布装置であって、前記各塗布ステーションのうちの１つをウエブの搬送速度基準となるマスターステーションとして前記各塗布ステーションに対応して設けられたフィードローラとダンサローラとで前記搬送されるウエブの搬送速度を制御するウエブ搬送制御方法において、
前記各塗布ステーションのダンサローラの位置が中立位置で安定するまで対応するフィードローラの回転速度を調整してその回転速度を各塗布ステーションにおけるフィードローラの基準回転速度とする第１の制御と、
前記各塗布ステーションのフィードローラの回転速度を前記基準回転速度に固定すると共に、固定することによりダンサローラに変動が発生した場合には、短い周期の変動は無視して長い周期の変動が前記中立位置から次第に離れていく傾向にある場合のみ、ダンサローラが前記中立位置に戻るように対応するフィードローラの回転速度を微調整する第２の制御と、
から成ることを特徴とする多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法。
前記ダンサローラの制御有効ストロークが１．５ｍ以上あることを特徴とする請求項１の多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法。
前記ダンサローラ近傍のウエブテンションを検出し、検出結果に応じて前記ウエブのテンションが一定に維持されるように、前記ダンサローラに加える荷重を制御することを特徴とする請求項１又は２の多層逐次塗布装置のウエブ搬送制御方法。