JP5828402B2 - 塗布量制御方法及びロールコータ部 - Google Patents

Description

本発明は、ピックアップロールとメタリングロールとを有し、ピックアップロールとメタリングロールとによって塗布液を貯留する貯留部が形成されるロールコータ部において、基材に塗布する塗布液の量を制御する塗布量制御方法と、このような塗布量制御方法を用いたロールコータ部に関する。

ロールコータ部による基材Ｍに対する塗布量は、図６に示す各ロール１０，２０，３０，４０，５０の周速やロール１０，２０，３０，４０，５０の加圧力によって調整される。具体的には、ゴム被膜されたピックアップロール１０の周速Ｖ_Ｐ及び加圧力Ｐ_Ｐ、スチールからなるメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍ及び加圧力Ｐ_Ｍ、ゴム被膜されたアプリケータロール３０の周速Ｖ_Ａ及び加圧力Ｐ_Ａ、スチールからなるコーティングロール４０の周速Ｖ_Ｃによって調整される。なお、ゴム被膜されたバックアップロール５０の周速Ｖ_Ｂは、基材Ｍの速度と同じ値になっている。このように数多くのパラメータが塗布量に影響するため、所望の塗布量を得るために、試行錯誤によりパラメータの調整を行う場合が多いが、自動でパラメータを調整する種々の制御方法も提案されている。

特許文献１では、実験により各パラメータを変化させた場合の塗布量に対する傾向を予め求め、これを近似式で表して制御部に登録し、所望の塗布量を得るためのパラメータ最適値を導出している。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、パラメータ毎に事前に実験を行わなければならず、資源と労力を要する。

特許文献２では、実験によらず、理論式をもとに各パラメータの最適値を繰り返し演算により求めているが、このような態様でロールコータ部を制御する場合には、最適パラメータを求めるまでロールコータ部を駆動することができず、時間的なロスが発生してしまう。

また、図７に示すように、膜圧を測定する膜厚測定部６０が設けられ、膜厚測定部６０の測定値をもとに制御部７０が、各ロール１０，２０，３０，４０，５０の周速及び加圧力をフィードバックして制御する方法も知られているが、膜厚測定部６０はロールコータ部の下流側に設置されており、塗布膜がコーティングされてから膜厚値が測定されるまでの遅れ時間が発生するため、十分な応答性が得難いという欠点がある。

特開平１０−３２３５９６号 特開２００７−２２２７２３号

以上のような点に鑑み、本発明は、応答性が早く、迅速に適切な膜厚からなる塗布膜を形成することができる塗布量制御方法及びロールコータ部を提供することを目的とする。

本発明による塗布量制御方法は、
ピックアップロールと、該ピックアップロールに隣接して設けられたメタリングロールとを有し、前記ピックアップロールと前記メタリングロールとによって塗布液を貯留する貯留部が形成されるロールコータ部において、基材に塗布する前記塗布液の量を制御する塗布量制御方法であって、
前記基材の移動する速度Ｖから算出される値に基づいて前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、前記基材に塗布する前記塗布液の量を制御する計算制御工程を備え、
前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍが、
理論式から、基材の移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布膜の膜厚又は塗布量ｈとの関係を導き、
速度を固定した上で理論式から導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式を導き、
前記多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、前記複数の速度毎のｈの各係数を導き、
前記ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式を導くことで、
前記Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式と前記係数の近似式とから導かれる。

本発明による塗布量制御方法において、
Ｖ_Ｍ／Ｖは、ｈの４次関数からなり、
Ｖ_Ｍ／Ｖ＝｛ａ（Ｖ）ｈ^４＋ｂ（Ｖ）ｈ^３＋ｃ（Ｖ）ｈ^２＋ｄ（Ｖ）ｈ｝
で示されてもよい。

本発明による塗布量制御方法において、
前記ｈの係数ａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、Ｖの２次関数からなってもよい。

本発明による塗布量制御方法は、
塗布膜の膜圧の値に基づいて前記メタリングロールの周速を制御することで、前記基材に塗布する前記塗布液の量を制御するフィードバック制御工程をさらに備え、
前記計算制御工程は、前記基材の移動する速度が昇速し始めたときに行われ、
前記フィードバック制御工程は、前記基材の移動する速度が所定の速度に達したときに行われてもよい。

本発明による塗布量制御方法において、
前記ピックアップロールは、ゴム被膜され、
前記メタリングロールは、金属からなってもよい。

本発明による塗布量制御方法において、
前記メタリングロールに隣接してアプリケータロールが設けられてもよい。

本発明による塗布量制御方法において、
前記アプリケータロールは、ゴム被膜されてもよい。

本発明による塗布量制御方法において、
コーティングロールと、該コーティングロールに隣接したバックアップロールとが設けられ、
前記コーティングロールと前記バックアップロールとの間で、基材が配置されて搬送されてもよい。

本発明による塗布量制御方法において、
前記コーティングロールは、金属からなり、
前記バックアップロールは、ゴム被膜されてもよい。

本発明によるロールコータ部は、
ピックアップロールと、
前記ピックアップロールに隣接して設けられたメタリングロールと、
基材の移動する速度に基づいて前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、前記基材に塗布する塗布液の量を制御する制御部と、
を備え、
前記ピックアップロールと前記メタリングロールとによって塗布液を貯留する貯留部が形成され、
前記制御部が、前記基材の移動する速度から算出される値に基づいて前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、前記基材に塗布する前記塗布液の量を制御し、
前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍが、
理論式から、基材の移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布膜の膜厚又は塗布量ｈとの関係を導き、
速度を固定した上で理論式から導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式を導き、
前記多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、前記複数の速度毎のｈの各係数を導き、
前記ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式を導くことで、
前記Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式と前記係数の近似式とから導かれる。

本発明によれば、基材の移動する速度Ｖから算出される値に基づいてメタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、基材に塗布する塗布液の量が制御される。

メタリングロールの周速Ｖ_Ｍは、Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式と塗布膜の膜厚又は塗布量ｈの係数の近似式とから導かれ、具体的には、(1)理論式から、基材の移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖとｈとの関係を導き、(2)速度を固定した上で理論式から導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式を導き、(3)多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、上述した複数の速度毎のｈの各係数を導き、(4)ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式を導くことで、基材の移動する速度Ｖに基づいて決定されるメタリングロールの周速Ｖ_Ｍが導かれる。

そして、本発明によれば、上述のようにして導かれた近似式によって、適切な膜厚からなる塗布膜を形成することができる。また、メタリングロールの周速Ｖ_Ｍは基材の移動する速度Ｖが決定されると即座に決定されることから、応答性が早く、迅速に膜圧を制御することができる。

本発明の実施の形態で用いられる塗布装置の構成を示した概略図。 理論式による計算値及び実測値における、メタリングロールの周速と膜厚との関係を示したグラフ。 ライン速度Ｖが１００ｍ／分、１５０ｍ／分、２００ｍ／分及び２５０ｍ／分の各々における、Ｖ_Ｍ／Ｖ×１００とライン速度Ｖとの関係を示したグラフ。 式（４）で示した近似式の係数ａ、ｂ、ｃ及びｄの値とライン速度Ｖとの関係を示したグラフ。 フィードバック制御のみを用いた場合の実験結果を示したグラフと、本発明の実施の形態による制御を用いた場合の実験結果を示したグラフ。 従来技術による塗布装置の構成を示した概略図。 従来技術による別の塗布装置の構成を示した概略図。

実施の形態
《構成》
以下、本発明に係る塗布量制御方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図５は本発明の実施の形態を説明するための図である。

図１に示すように、本実施の形態のロールコータ部は、ゴム被膜されたロール１０，３０，５０と、スチールからなるロール２０，４０が交互に組み合わされた５本のロール１０，２０，３０，４０，５０から構成される。具体的には、本実施の形態のロールコータ部は、ゴム被膜されたピックアップロール１０と、ピックアップロール１０に隣接して設けられ、スチール等の金属からなるメタリングロール２０と、メタリングロール２０の上方に隣接して設けられ、ゴム被膜されたアプリケータロール３０と、アプリケータロール３０の上方に隣接して設けられ、スチールからなり、基材Ｍに塗布液を塗布するコーティングロール４０と、コーティングロール４０の上方に隣接するとともに基材Ｍを挟んで設けられ、基材Ｍを上方から加圧するバックアップロール５０と、を備えている。なお、ピックアップロール１０とメタリングロール２０の上方には、塗布液が貯留されており液溜まりＩが形成されている。

また、コーティングロール４０の周速を１００％とした場合には、バックアップロール５０の周速は１００％からなり、アプリケータロール３０の周速は例えば７０％からなり、メタリングロール２０の周速は例えば１０〜２０％からなり、ピックアップロール１０の周速は例えば３％からなる。

図１に示すように、本実施の形態の塗布装置は、上述したロールコータ部と、ロールコータ部の下流側に設けられ、基材Ｍに塗布された塗布膜の膜厚を測定する膜厚測定部６０と、基材Ｍの移動する速度Ｖ（以下、「ライン速度Ｖ」ともいう。）から算出される値及び膜厚測定部６０によって測定された塗布膜の膜圧の値の両方に基づいてメタリングロール２０の周速を制御する制御部７０と、を備えている。

そして、制御部７０は、基材Ｍの移動する速度Ｖが昇速し始めたとき（過渡状態のとき）には、基材Ｍの移動する速度Ｖから算出される値に基づいてメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを制御することで、基材Ｍに塗布する塗布液の量を制御する（計算制御工程）。他方、基材Ｍの移動する速度Ｖが所定の速度まで上がり、過渡状態が終了すると、制御部７０は、膜厚測定部６０によって測定された塗布膜の膜厚の値に基づいてメタリングロール２０の周速を制御する（フィードバック制御工程）。

なお、制御部７０は、膜厚測定部６０で測定された塗布膜の膜厚に関する情報及びライン速度Ｖに関する情報を受信し、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを制御するための情報を送信するように構成されている。

本実施の形態のメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍは、
Ｖ_Ｍ＝｛ａ（Ｖ）ｈ^４＋ｂ（Ｖ）ｈ^３＋ｃ（Ｖ）ｈ^２＋ｄ（Ｖ）ｈ｝×Ｖ
で示される。ｈは、基材Ｍに塗布される塗布膜の膜厚である。

上述した式のｈの係数である、ａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、基材Ｍの移動する速度Ｖに応じて変化し、本実施の形態のｈの係数ａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、Ｖの２次関数からなっている。以下に、これらの係数ａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の一例を示す。但し、以下に示す数式は一例に過ぎず、当然、これらに限られることはない。

本実施の形態のａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、具体的には（有効数字２桁で示すと）、
ａ（Ｖ）＝−０．００００１４Ｖ^２＋０．００８６Ｖ−３．６
ｂ（Ｖ）＝０．００００７９Ｖ^２−０．０４８Ｖ＋１７
ｃ（Ｖ）＝０．０００１４Ｖ^２−０．０８３Ｖ＋２８
ｄ（Ｖ）＝０．０００２３Ｖ^２−０．１３Ｖ＋３５
からなる。

本実施の形態のａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、より具体的には（有効数字３桁で示すと）、
ａ（Ｖ）＝−０．００００１４Ｖ^２＋０．００８６Ｖ−３．６１
ｂ（Ｖ）＝０．００００７９Ｖ^２−０．０４７５Ｖ＋１７．４
ｃ（Ｖ）＝０．０００１３８Ｖ^２−０．０８２５Ｖ＋２８．８
ｄ（Ｖ）＝０．０００２２８Ｖ^２−０．１３１Ｖ＋３５．３
からなる。

本実施の形態のａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、さらにより具体的には、
ａ（Ｖ）＝−０．００００１４Ｖ^２＋０．００８６０１Ｖ−３．６０５８４
ｂ（Ｖ）＝０．００００７９Ｖ^２−０．０４７５４６Ｖ＋１７．４１７３
ｃ（Ｖ）＝０．０００１３８Ｖ^２−０．０８２５２７Ｖ＋２８．７６２８５
ｄ（Ｖ）＝０．０００２２８Ｖ^２−０．１３０７６Ｖ＋３５．２９
からなる。

《メタリングロールの周速Ｖ_Ｍの算出方法の概略》
概念的に、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを、Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式とｈの係数の近似式から導く方法について説明する。

まず、理論式（具体的には後述する式（３））から、基材Ｍの移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布膜の膜厚ｈとの関係が導かれる（図３（ａ）−（ｄ）の「破線」参照）。なお、本実施の形態では、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布膜の膜厚との関係が導かれる態様を用いて説明するが、これに限られることはなく、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布量との関係が導かれる態様を用いてもよい。

次に、速度を固定した上で理論式をもとに導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式が導かれる（図３（ａ）−（ｄ）の「実線」参照）。なお、この多項式は、本実施の形態では｛ａ（Ｖ）ｈ^４＋ｂ（Ｖ）ｈ^３＋ｃ（Ｖ）ｈ^２＋ｄ（Ｖ）ｈ｝となっている。

次に、多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、上述した複数の速度毎のｈの各係数が導かれる（図４（ａ）−（ｄ）の「プロット」参照）。

そして、ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式が導かれる（図４（ａ）−（ｄ）の「実線」参照）。

《メタリングロールの周速Ｖ_Ｍの算出方法の詳細》
以下に、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを、Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式と係数の近似式とから導く方法について、詳細に説明する。

《塗布量予測の理論式》
所望の塗布量を得るために、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍの最適値を求める必要があるが、以下に示す理論式をもとにこれを導出する。

ピックアップロール１０及びメタリングロール２０の間のバンクで生じるロールギャップｇ１は、弾性潤滑理論により、式（１）で示される。
ｇ１＝α・Ｖ_ＰＭ ^０．７×Ｗ_ＰＭ ^{−０．１３}×Ｒ_ＰＭ ^０．４３・・・・・・（１）
ここで、αは実験値、Ｖ_ＰＭはピックアップロール１０の周速Ｖ_Ｐ、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍの平均周速であり、（Ｖ_Ｐ＋Ｖ_Ｍ）／２で示される。Ｗ_ＰＭはピックアップロール１０とメタリングロール２０との間の圧力であり、Ｒ_ＰＭはピックアップロール１０の半径Ｒ_Ｐとメタリングロール２０の半径Ｒ_Ｍの平均半径であり、１／（１／Ｒ_Ｐ＋１／Ｒ_Ｍ）で示される。

各ロール間の膜厚***モデルは、周速のべき乗モデルを使用する。例えばピックアップロール１０上の膜厚ｈ_Ｐ１とメタリングロール２０上の膜厚ｈ_Ｍ１との関係は、式（２）で示される。
ｈ_Ｐ１／ｈ_Ｍ１＝（Ｖ_Ｐ／Ｖ_Ｍ）^２／３・・・・・・（２）

これらの式より、各ロール間の塗布液流量収支の条件を踏まえると、基材Ｍに塗布される塗布膜の膜厚ｈは、式（３）で示される。
ｈ＝（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ｐ）^５／３（Ｖ_Ｐ＋Ｖ_Ｍ）ｇ１／［２Ｖ（１＋（Ｖ_Ｍ／Ｖ_Ｐ）^５／３｛（１＋（Ｖ_Ａ／Ｖ_Ｍ）^５／３）（１＋（Ｖ_Ｂ／Ｖ_ｃ）^５／３＋（Ｖ_Ｃ／Ｖ_Ａ）^５／３＋（Ｖ_Ｂ／Ｖ_Ａ）^５／３−（Ｖ_Ｃ／Ｖ_Ａ）^５／３｝−（Ｖ_Ａ／Ｖ_Ｍ）^５／３（１＋（Ｖ_Ｂ／Ｖ_ｃ）^５／３］・・・・・・（３）

式（３）に関して、膜厚の計算値と実測値の比較を行った結果例を図２に示す。図２の「プロット」が実測値であり、「実線」が式（３）で計算された計算値であり、計算値と実測値がよく一致していることが理解される。

《理論式を用いた最適制御パラメータの導出方法》
ロールコータ部の膜厚に関する理論式は、前述の式（３）のように非常に複雑な式となっており、所望の塗布量を得るためのメタジングロールの周速Ｖ_Ｍに関し、「Ｖ_Ｍ＝」の形で解析的に解くことは困難である。そこで式（３）をもとに、各パラメータを変化させた場合のグラフを作成し、本グラフから曲線の近似式を求め、本近似式から所望のパラメータの最適値を求めることとする。

以下にライン速度Ｖを変化させた場合に、所望の膜厚ｈを得るためのメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを求めるための具体的な手順を示す。

〈手順１〉
式（３）をもとに、塗布膜の膜厚ｈとメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍとの関係を示すグラフ（図３（ａ）−（ｄ）では「破線」で示されている。）を数種類のライン速度Ｖについて作成する。図３（ａ）−（ｄ）に、塗布膜の膜厚ｈと、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍ及びライン速度Ｖの比であるＶ_Ｍ／Ｖとの関係に関し、速度を４種類変化させた場合のグラフを示す。具体的には、図３（ａ）にはライン速度Ｖ＝１００ｍ／分のときのグラフを示し、図３（ｂ）にはライン速度Ｖ＝１５０ｍ／分のときのグラフを示し、図３（ｃ）にはライン速度Ｖ＝２００ｍ／分のときのグラフを示し、図３（ｄ）にはライン速度Ｖ＝２５０ｍ／分のときのグラフを示す。

〈手順２〉
手順１で作成したグラフに関し、近似式を各々作成する（図３（ａ）−（ｄ）では「実線」で示されている。）。

図３（ａ）−（ｄ）には、４種類のライン速度Ｖに対し、塗布膜の膜厚ｈと、メタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍ及びライン速度Ｖの比であるＶ_Ｍ／Ｖとの関係を示した４次関数からなる近似式が示されている。なお、図３（ａ）−（ｄ）に示された近似式では、「ｘ」が膜厚ｈを示し、「ｙ」がＶ_Ｍ／Ｖ×１００を示している。

〈手順３〉
手順２で求めた近似式（Ｖ_Ｍ／Ｖ＝ａｈ^４＋ｂｈ^３＋ｃｈ^２＋ｄｈ）に関し、ｈの係数ａ、ｂ、ｃ及びｄとライン速度Ｖとの関係をグラフに表す（図４（ａ）−（ｄ）では「プロット」で示されている。）。具体的には、図４（ａ）にはライン速度Ｖと係数ａとの関係が示され、図４（ｂ）にはライン速度Ｖと係数ｂとの関係が示され、図４（ｃ）にはライン速度Ｖと係数ｃとの関係が示され、図４（ｄ）にはライン速度Ｖと係数ｄとの関係が示される。

そして、ライン速度Ｖ毎（図４（ａ）では１００ｍ／分、１５０ｍ／分、２００ｍ／分、２５０ｍ／分）で導き出された係数ａから、ライン速度Ｖを変数とする２次関数からなる近似式が導かれる。図４（ａ）では、近似式のグラフが「実線」で示されている。同様に、ライン速度Ｖ毎で導き出された係数ｂから、ライン速度Ｖを変数とする２次関数からなる近似式が導かれ、ライン速度Ｖ毎で導き出された係数ｃから、ライン速度Ｖを変数とする２次関数からなる近似式が導かれ、ライン速度Ｖ毎で導き出された係数ｄから、ライン速度Ｖを変数とする２次関数からなる近似式が導かれる。そして、図４（ｂ）−（ｄ）でも、図４（ａ）と同様に、近似式が「実線」で示されている。

導かれた近似式は、図４（ａ）−（ｄ）に示されている。図４（ａ）−（ｄ）に示された近似式では、「ｘ」がライン速度Ｖを示し、「ｙ」が係数の値を示している。

図４（ａ）−（ｄ）より、各係数ａ、ｂ、ｃ及びｄとライン速度Ｖとの間には明確な関係があることが理解される。

そして、Ｖ_Ｍ／Ｖは、ライン速度Ｖに応じて変化する係数ａ、ｂ、ｃ及びｄを含む近似式で近似され、Ｖ_Ｍ／Ｖを以下の式（４）のように表すことができる。
Ｖ_Ｍ／Ｖ＝ａ（Ｖ）ｈ^４＋ｂ（Ｖ）ｈ^３＋ｃ（Ｖ）ｈ^２＋ｄ（Ｖ）ｈ・・・・・・（４）

図４（ａ）−（ｄ）より、各係数ａ、ｂ、ｃ及びｄは式（５）で表される。
ａ（Ｖ）＝−０．００００１４Ｖ^２＋０．００８６０１Ｖ−３．６０５８４
ｂ（Ｖ）＝０．００００７９Ｖ^２−０．０４７５４６Ｖ＋１７．４１７３
ｃ（Ｖ）＝０．０００１３８Ｖ^２−０．０８２５２７Ｖ＋２８．７６２８５
ｄ（Ｖ）＝０．０００２２８Ｖ^２−０．１３０７６Ｖ＋３５．２９
・・・・・・（５）

以上のような手順１−３を通じ、式（４）及び式（５）を予め求めることで、ライン速度Ｖの場合に所望の膜厚ｈを得るためのメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを求めることができる。

《具体的な塗布量の制御方法》
次に、具体的な塗布量の制御方法について説明する。

運転開始時の昇速時には、時々刻々変化するライン速度Ｖに対して、所望の膜厚ｈを得るためのメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを式（４）及び式（５）をもとに制御部７０で演算し、メタリングロール２０の周速の制御を行う。

そして、所望のライン速度Ｖに近接したら（例えば所望のライン速度が２００ｍ／ｍｉｎの場合であれば、ライン速度Ｖが１９０ｍ／ｍｉｎ等になったら）、式（４）及び式（５）に基づくメタリングロール２０の周速の制御をやめ、膜厚測定部６０の膜厚測定値をもとにフィードバック制御を行い最終的に所望の膜厚を得るためのメタリングロール２０の周速に微調整する。

このように制御を切り替える理由は、理論式から求めたメタリングロール２０の周速のみでは理論式に含まれない様々な外乱による誤差を吸収できず、高精度に膜厚を合わせ込むことが困難な場合があるためである。

昇速時において、本実施の形態による制御を用いた場合の膜厚安定性の効果を示すために、本実施の形態による制御を用いた場合の実験結果を図５（ｂ）に示し、膜厚測定部６０のフィードバック制御のみを用いた場合の実験結果を図５（ａ）に示す。所望の塗布量１．０ｇ±０．１ｇの範囲に収束するまでのロス量は、膜厚測定部６０のフィードバック制御のみの場合では３３０ｍとなったのに対し、本実施の形態による制御を用いた場合には３９ｍとなり、８８％削減されていることが理解される。

《作用・効果》
本実施の形態によれば、(1)理論式から、基材の移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖとｈとの関係を導き、(2)速度を固定した上で理論式から導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式を導き、(3)多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、上述した複数の速度毎のｈの各係数を導き、(4)ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式を導くことで、基材の移動する速度Ｖに基づいて決定されるメタリングロールの周速Ｖ_Ｍが導かれる。このため、適切な膜厚からなる塗布膜を形成することができる。

一例としては、
Ｖ_Ｍ＝｛ａ（Ｖ）ｈ^４＋ｂ（Ｖ）ｈ^３＋ｃ（Ｖ）ｈ^２＋ｄ（Ｖ）ｈ｝×Ｖ
ａ（Ｖ）＝−０．００００１４Ｖ^２＋０．００８６０１Ｖ−３．６０５８４
ｂ（Ｖ）＝０．００００７９Ｖ^２−０．０４７５４６Ｖ＋１７．４１７３
ｃ（Ｖ）＝０．０００１３８Ｖ^２−０．０８２５２７Ｖ＋２８．７６２８５
ｄ（Ｖ）＝０．０００２２８Ｖ^２−０．１３０７６Ｖ＋３５．２９
からなる式を、制御部７０に登録し、ライン速度Ｖに応じてメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを自動的に導き出すようにすることで、適切な膜圧を得るためのメタリングロール２０の周速Ｖ_Ｍを、ライン速度Ｖから迅速に導き出すことができる。

また、本実施の形態によれば、メタリングロールの周速Ｖ_Ｍが基材Ｍの移動する速度（ライン速度）Ｖが決定されると即座に決定されることから、応答性が早く、迅速に膜圧を制御することができる。

また、昇速中などの過渡状態においては、応答性の速い上述した近似式による膜厚制御を行うが、過渡状態が終了した後は理論式に含まれない外乱誤差を補正するために、膜厚測定部６０で測定された塗布膜の膜厚の値によりフィードバック制御し、微調整を行うので、より適切な膜厚で塗布膜を形成することができる。

そして、以上のことから、所望の膜厚の範囲に収束するまでの塗布液のロス量を格段に減らすことができる。

１０ ピックアップロール
２０ メタリングロール
３０ アプリケータロール
４０ コーティングロール
５０ バックアップロール
６０ 膜厚測定部
７０ 制御部
Ｉ 液溜まり
Ｍ 基材

Claims (10)

1. ピックアップロールと、該ピックアップロールに隣接して設けられたメタリングロールとを有し、前記ピックアップロールと前記メタリングロールとによって塗布液を貯留する貯留部が形成されるロールコータ部において、基材に塗布する前記塗布液の量を制御する塗布量制御方法であって、
   前記基材の移動する速度Ｖから算出される値に基づいて前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、前記基材に塗布する前記塗布液の量を制御する計算制御工程を備え、
   前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍは、
   理論式から、基材の移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布膜の膜厚又は塗布量ｈとの関係を導き、
   速度を固定した上で理論式から導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式を導き、
   前記多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、前記複数の速度毎のｈの各係数を導き、
   前記ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式を導くことで、
   前記Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式と前記係数の近似式とから導かれることを特徴とする塗布量制御方法。
2. Ｖ_Ｍ／Ｖは、ｈの４次関数からなり、
   Ｖ_Ｍ／Ｖ＝｛ａ（Ｖ）ｈ^４＋ｂ（Ｖ）ｈ^３＋ｃ（Ｖ）ｈ^２＋ｄ（Ｖ）ｈ｝
   で示されることを特徴とする請求項１に記載の塗布量制御方法。
3. 前記ｈの係数ａ（Ｖ）、ｂ（Ｖ）、ｃ（Ｖ）及びｄ（Ｖ）の各々は、Ｖの２次関数からなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の塗布量制御方法。
4. 塗布膜の膜圧の値に基づいて前記メタリングロールの周速を制御することで、前記基材に塗布する前記塗布液の量を制御するフィードバック制御工程をさらに備え、
   前記計算制御工程は、前記基材の移動する速度が昇速し始めたときに行われ、
   前記フィードバック制御工程は、前記基材の移動する速度が所定の速度に達したときに行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗布量制御方法。
5. 前記ピックアップロールは、ゴム被膜され、
   前記メタリングロールは、金属からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の塗布量制御方法。
6. 前記メタリングロールに隣接してアプリケータロールが設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の塗布量制御方法。
7. 前記アプリケータロールは、ゴム被膜されることを特徴とする請求項６に記載の塗布量制御方法。
8. コーティングロールと、該コーティングロールに隣接したバックアップロールとが設けられ、
   前記コーティングロールと前記バックアップロールとの間で、基材が配置されて搬送されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の塗布量制御方法。
9. 前記コーティングロールは、金属からなり、
   前記バックアップロールは、ゴム被膜されていることを特徴とする請求項８に記載の塗布量制御方法。
10. ピックアップロールと、
    前記ピックアップロールに隣接して設けられたメタリングロールと、
    基材の移動する速度に基づいて前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、前記基材に塗布する塗布液の量を制御する制御部と、
    を備え、
    前記ピックアップロールと前記メタリングロールとによって塗布液を貯留する貯留部が形成され、
    前記制御部は、前記基材の移動する速度から算出される値に基づいて前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍを制御することで、前記基材に塗布する前記塗布液の量を制御し、
    前記メタリングロールの周速Ｖ_Ｍは、
    理論式から、基材の移動する速度Ｖを複数の速度で固定した上で、Ｖ_Ｍ／Ｖと塗布膜の膜厚又は塗布量ｈとの関係を導き、
    速度を固定した上で理論式から導かれたＶ_Ｍ／Ｖとｈとの関係に合致するように、ｈを変数とする多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式を導き、
    前記多項式からなるＶ_Ｍ／Ｖの近似式から、前記複数の速度毎のｈの各係数を導き、
    前記ｈの各係数とＶとの関係に合致するように、Ｖを変数とする多項式からなる係数の近似式を導くことで、
    前記Ｖ_Ｍ／Ｖの近似式と前記係数の近似式とから導かれる
    ことを特徴とするロールコータ部。

Images