JP7035325B2 - シート製造装置、シート、及び、シート製造方法 - Google Patents

シート製造装置、シート、及び、シート製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、シート製造装置、シート、及び、シート製造方法に関する。
従来、紙を製造する工程において紙厚を制御する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載の装置は、パルプ成分を含む白水から固液分離された原紙をプレスして乾燥した後、巻き取る抄紙プロセスにおいて、巻き取り前の紙厚測定値に基づいて、設定された紙厚との偏差が小さくなるように坪量を制御する。
特開平8-13376号公報
特許文献1に記載されたように、紙、或いは紙等のシートを製造するにあたっては、坪量が均一であることが好ましいとされた。このため、シートの面内において坪量の分布に差異を持たせる提案はなかった。
本発明は、シートを製造する際に、シートにおける坪量の分布を適切に制御することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明のシート製造装置は、複数の開口を有する篩部と、前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、前記ウェブの搬送方向に交差する方向において、前記堆積面に堆積する前記ウェブの坪量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、繊維を含む材料を堆積させてシートを製造するシート製造装置において、堆積するウェブの坪量を制御することにより、製造されるシートの坪量の分布を制御できる。これにより、シートにおいて所望の坪量の分布を実現することができる。例えば、シート面内の所定方向において中央部の坪量を端部よりも大きくすることにより、所定方向における腰が強く、プリンター等で搬送する際の搬送性が高いシートを製造できる。
また、上記構成において、前記篩部は、回転可能なドラム部を備え、前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給管が配設され、前記材料供給管は、第1供給管と、前記第1供給管から分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の一方側の端部に接続される第2供給管と、前記第1供給管から前記分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の他方側の端部に接続される第3供給管と、前記分岐部の近傍に設けられ、前記制御部の制御によって、前記第2供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量と前記第3供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量との比率を変更するための第1調整部と、を備える構成であってもよい。
この構成によれば、ドラム部に対して一方からの搬送気流による材料の搬送量と他方からの搬送気流による材料の搬送量との比率を変更することにより、ドラム部に供給される材料の比率を変更できる。このため、篩部の開口を通じて堆積する材料の分布を変更して、製造されるシートの坪量の分布を制御できる。
また、上記構成において、前記篩部は、回転可能なドラム部と、前記ドラム部の少なくとも前記開口が形成された部分を覆うハウジング部と、前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給口と、前記材料を含まない空気を、前記ハウジング部の外部から前記ドラム部の内部へ供給するための第1及び第2吸気口であって、前記ドラム部の回転軸方向に離れて設けられた前記第1及び前記第2吸気口と、前記制御部の制御により、前記第1及び前記第2吸気口から供給される空気の流量の比率を変更する第2調整部と、を備える構成であってもよい。
この構成によれば、ドラム部に流入する気流の比率を変更することにより、ドラム部から流出する気流の分布を変更できる。このため、篩部の開口を通じて堆積する材料の分布を変更して、製造されるシートの坪量の分布を制御できる。
また、上記構成において、前記篩部は、回転可能なドラム部と、前記ドラム部の少なくとも前記開口が形成された部分を覆うハウジング部と、前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給口と、前記材料を含まない空気を、前記ハウジング部の外部から前記ドラム部の内部へ供給するための第1及び第2吸気口であって、前記ドラム部の回転軸方向に離れて設けられた前記第1及び前記第2吸気口と、前記制御部の制御により、前記材料供給口に対する前記第1吸気口の位置、及び、前記材料供給口に対する前記第2吸気口の位置をそれぞれ変更する位置変更部と、を備える構成であってもよい。
この構成によれば、ドラム部に流入する気流の分布を変更することにより、ドラム部から流出する気流の分布を変更できる。このため、篩部の開口を通じて堆積する材料の分布を変更して、製造されるシートの坪量の分布を制御できる。
また、上記構成において、前記制御部は、前記搬送気流の流量を制御する構成であってもよい。
この構成によれば、ドラム部に供給される搬送気流の流量を制御することで、堆積する材料の分布をより効果的に制御することができる。
また、上記構成において、吸引気流により前記材料を前記堆積面に吸引する吸引部を有し、前記制御部は、前記吸引気流の流量を制御する構成であってもよい。
この構成によれば、材料を堆積面に吸引する吸引気流の流量を制御することで、堆積する材料の分布をより効果的に制御することができる。
また、上記課題を解決するため、本発明のシート製造装置は、繊維を含む材料を堆積面に堆積させてウェブを形成するウェブ形成部と、前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、前記シートの坪量分布の設定を受け付ける受付部と、前記受付部で受け付けた前記坪量分布に基づいて、前記ウェブ形成部の前記堆積面に堆積させるウェブの坪量を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、繊維を含む材料を堆積させてシートを製造する場合に、シートの坪量の設定に従ってウェブの坪量を制御することにより、設定された坪量のシートを製造できる。これにより、シートにおいて所望の坪量の分布を実現することができる。例えば、シート面内の所定方向において中央部の坪量を端部よりも大きくすることにより、所定方向における腰が強く、プリンター等で搬送する際の搬送性が高いシートを製造できる。
また、上記構成において、複数の開口が形成された篩部を有し、前記篩部の開口を通過した前記材料が前記堆積面に堆積するよう構成され、前記受付部は、前記シートの坪量分布として、前記ウェブの搬送方向に交差する所定方向における坪量分布を受け付ける構成であってもよい。
この構成によれば、ウェブの搬送方向に交差する所定方向における坪量分布が設定された場合に、この設定に従ってウェブの坪量分布を制御して、設定された坪量分布を有するシートを製造できる。
また、上記構成において、前記ウェブまたは前記シートの厚さまたは坪量を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記ウェブの搬送方向に交差する所定方向における前記ウェブの坪量分布を制御する構成であってもよい。
この構成によれば、ウェブまたはシートの厚さを検出することにより、より適切にウェブの坪量の分布を制御できる。
また、上記課題を解決するため、本発明のシートは、搬送ローラー対により挟持されて搬送されるシートであって、搬送方向に交差する所定方向における坪量の分布に差異が設けられ、前記所定方向の端部に比べて中央部の坪量が大きいことを特徴とする。
本発明によれば、シート全体の坪量が同程度のシートと比較して、ローラー対により搬送される場合の搬送方向における腰が強く、搬送性に優れたシートを実現できる。
また、上記構成において、前記所定方向における端部の厚さと前記中央部の厚さとが等しい構成であってもよい。
この構成によれば、坪量の分布により搬送方向における腰の強さと搬送性に優れ、厚さのむらのないシートを実現できる。
また、上記課題を解決するため、本発明のシートは、上記のいずれかに記載のシート製造装置により製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、ローラー対により搬送される場合の搬送方向における腰の強さ、搬送性等を所望の状態としたシートを容易に得ることができる。
また、上記課題を解決するため、本発明のシート製造方法は、繊維を含む材料を堆積面に堆積させてウェブを形成する第1工程と、前記ウェブを搬送する第2工程と、搬送された前記ウェブを処理してシートを形成する第3工程と、を含み、前記第1工程において、前記ウェブの搬送方向に交差する所定方向における坪量の分布に差異を生じさせ、前記所定方向の端部に比べて中央部の坪量を大きくすること、を特徴とする。
本発明によれば、繊維を含む材料を堆積させてシートを製造し、製造されるシートの坪量の分布を制御できる。これにより、シート全体の坪量が同程度のシートと比較して、ローラー対により搬送される場合の搬送方向における腰が強く、搬送性に優れたシートを実現できる。
第1実施形態に係るシート製造装置の構成を示す模式図。 シート製造装置の外観斜視図。 シート製造装置の要部斜視図。 シート製造装置の要部断面図。 シート製造装置の要部拡大図。 図5のA-A線における断面図。 シート製造装置による坪量の検出を示す説明図であり、厚みセンサーの配置状態を示す平面図。 シート製造装置による坪量の検出を示す説明図であり、第2ウェブの坪量の分布を示す図表。 シート製造装置の制御系の構成を示すブロック図。 制御部及び記憶部の機能的構成を示すブロック図。 シート製造装置の動作を示すフローチャート。 シート製造装置の表示例を示す図。 第2実施形態に係るシート製造装置の要部拡大図。 第3実施形態に係るシート製造装置の要部斜視図。 第4実施形態に係るシート製造装置の要部分解斜視図。 第4実施形態に係るシート製造装置の吸気口の第1吸気位置を示す図。 第4実施形態に係るシート製造装置の吸気口の第2吸気位置を示す図。 第4実施形態に係るシート製造装置の吸気口の第3吸気位置を示す図。 第4実施形態に係るシート製造装置の吸気口の第4吸気位置を示す図。 第4実施形態に係るシート製造装置が製造するシートの坪量分布を示す図表。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
[第1実施形態]
図1は、本発明を適用した第1実施形態に係るシート製造装置100の構成を示す模式図である。
本実施形態に記載のシート製造装置100は、例えば、原料としての機密紙などの使用済みの古紙を乾式で解繊して繊維化した後、加圧、加熱、切断することによって、新しい紙を製造するのに好適な装置である。繊維化された原料に、さまざまな添加物を混合することによって、用途に合わせて、紙製品の結合強度や白色度を向上したり、色、香り、難燃などの機能を付加したりしてもよい。また、紙の密度や厚さ、形状をコントロールして成形することで、A4やA3等の定型サイズのオフィス用紙、名刺用紙など、用途に合わせて、さまざまな厚さ・サイズの紙を製造することができる。
シート製造装置100は、供給部10、粗砕部12、解繊部20、選別部40、第1ウェブ形成部45、回転体49、混合部50、堆積部60、第2ウェブ形成部70、搬送部79、シート形成部80、及び、切断部90を備える。
また、シート製造装置100は、原料に対する加湿、及び/または原料が移動する空間を加湿する目的で、加湿部202、204、206、208、210、212を備える。これら加湿部202、204、206、208、210、212の具体的な構成は任意であり、スチーム式、気化式、温風気化式、超音波式等が挙げられる。
本実施形態では、加湿部202、204、206、208を、気化式または温風気化式の加湿器で構成する。すなわち、加湿部202、204、206、208は、水を湿潤させるフィルター(図示略)を有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を供給する。また、加湿部202、204、206、208は、加湿空気の湿度を効果的に高めるヒーター(図示略)を備えてもよい。
また、本実施形態では、加湿部210及び加湿部212を、超音波式加湿器で構成する。すなわち、加湿部210、212は、水を霧化する振動部(図示略)を有し、振動部により発生するミストを供給する。
供給部10は、粗砕部12に原料を供給する。シート製造装置100がシートを製造する原料は繊維を含むものであればよく、例えば、紙、パルプ、パルプシート、不織布を含む布、或いは織物等が挙げられる。本実施形態ではシート製造装置100が古紙を原料とする構成を例示する。供給部10は、例えば、古紙を重ねて蓄積するスタッカーと、スタッカーから古紙を粗砕部12に送り出す自動投入装置とを備える構成とすることができる。
粗砕部12は、供給部10によって供給された原料を粗砕刃14によって裁断(粗砕)して、粗砕片にする。粗砕刃14は、大気中(空気中)等の気中で原料を裁断する。粗砕部12は、例えば、原料を挟んで裁断する一対の粗砕刃14と、粗砕刃14を回転させる駆動部とを備え、いわゆるシュレッダーと同様の構成とすることができる。粗砕片の形状や大きさは任意であり、解繊部20における解繊処理に適していればよい。例えば、粗砕部12は、原料を、1~数cm四方またはそれ以下のサイズの紙片に裁断する。
粗砕部12は、粗砕刃14により裁断されて落下する粗砕片を受けるシュート(ホッパー)9を有する。シュート9は、例えば、粗砕片が流れる方向(進行する方向)において、徐々に幅が狭くなるテーパー形状を有する。そのため、シュート9は、多くの粗砕片を受けとめることができる。シュート9には、解繊部20に連通する管2が連結され、管2は粗砕刃14によって裁断された原料(粗砕片)を、解繊部20に搬送させるための搬送路を形成する。粗砕片はシュート9により集められ、管2を通って解繊部20に移送(搬送)される。
粗砕部12が有するシュート9、或いはシュート9の近傍には、加湿部202により加湿空気が供給される。これにより、粗砕刃14により裁断された粗砕物が、静電気によってシュート9や管2の内面に吸着する現象を抑制できる。また、粗砕刃14が裁断した粗砕物は、加湿された(高湿度の)空気とともに解繊部20に移送されるので、解繊部20の内部における解繊物の付着を抑制する効果も期待できる。また、加湿部202は、粗砕刃14に加湿空気を供給して、供給部10が供給する原料を除電する構成としてもよい。また、加湿部202とともにイオナイザーを用いて除電してもよい。
解繊部20は、粗砕部12で裁断された粗砕物を解繊する。より具体的には、解繊部20は、粗砕部12によって裁断された原料(粗砕片)を解繊処理し、解繊物を生成する。ここで、「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる原料(被解繊物)を、繊維1本1本に解きほぐすことをいう。解繊部20は、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、にじみ防止剤等の物質を、繊維から分離させる機能をも有する。
解繊部20を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物繊維の他に、繊維を解きほぐす際に繊維から分離した樹脂(複数の繊維同士を結着させるための樹脂)粒や、インク、トナーなどの色剤や、にじみ防止剤、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。解きほぐされた解繊物の形状は、ひも(string)状や平ひも(ribbon)状である。解きほぐされた解繊物は、他の解きほぐされた繊維と絡み合っていない状態(独立した状態)で存在してもよいし、他の解きほぐされた解繊物と絡み合って塊状となった状態(いわゆる「ダマ」を形成している状態)で存在してもよい。
解繊部20は、乾式で解繊を行う。ここで、液体中ではなく、大気中(空気中)等の気中において、解繊等の処理を行うことを乾式と称する。本実施形態では、解繊部20がインペラーミルを用いる構成とする。具体的には、解繊部20は、高速回転するローター(図示略)、及び、ローターの外周に位置するライナー(図示略)を備える。粗砕部12で裁断された原料の粗砕片は、解繊部20のローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。解繊部20は、ローターの回転により気流を発生させる。この気流により、解繊部20は、原料である粗砕片を管2から吸引し、解繊物を排出口24へと搬送できる。解繊物は排出口24から管3に送り出され、管3を介して選別部40に移送される。
このように、解繊部20で生成される解繊物は、解繊部20が発生する気流により解繊部20から選別部40に搬送される。さらに、本実施形態では、シート製造装置100が気流発生装置である解繊部ブロアー26を備え、解繊部ブロアー26が発生する気流により解繊物が選別部40に搬送される。解繊部ブロアー26は管3に取り付けられ、解繊部20から解繊物とともに空気を吸引し、選別部40に送風する。
選別部40は、管3から解繊部20により解繊された解繊物が気流とともに流入する導入口42を有する。選別部40は、導入口42に導入する解繊物を、繊維の長さによって選別する。詳細には、選別部40は、解繊部20により解繊された解繊物のうち、予め定められたサイズ以下の解繊物を第1選別物とし、第1選別物より大きい解繊物を第2選別物として、選別する。第1選別物は繊維または粒子等を含み、第2選別物は、例えば、大きい繊維、未解繊片(十分に解繊されていない粗砕片)、解繊された繊維が凝集し、或いは絡まったダマ等を含む。
本実施形態で、選別部40は、ドラム部41(篩部)と、ドラム部41を収容するハウジング部43と、を有する。
ドラム部41は、モーターによって回転駆動される円筒の篩部である。ドラム部41は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩部(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部41は、網の目開き(開口)の大きさより小さい第1選別物と、網の目開きより大きい第2選別物とを選別する。ドラム部41の網としては、例えば、金網、切れ目が入った金属板を引き伸ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いることができる。
導入口42に導入された解繊物は気流とともにドラム部41の内部に送り込まれ、ドラム部41の回転によって第1選別物がドラム部41の網の目から下方に落下する。ドラム部41の網の目を通過できない第2選別物は、導入口42からドラム部41に流入する気流により流されて排出口44に導かれ、管8に送り出される。
管8は、ドラム部41の内部と管2とを連結する。管8を通って流される第2選別物は、粗砕部12により裁断された粗砕片とともに管2を流れ、解繊部20の導入口22に導かれる。これにより、第2選別物は解繊部20に戻されて、解繊処理される。
また、ドラム部41により選別される第1選別物は、ドラム部41の網の目を通って空気中に分散し、ドラム部41の下方に位置する第1ウェブ形成部45のメッシュベルト46に向けて降下する。
第1ウェブ形成部45(分離部)は、メッシュベルト46(分離ベルト)と、ローラー47と、吸引部(サクション機構)48と、を含む。メッシュベルト46は無端形状のベルトであって、3つのローラー47に懸架され、ローラー47の動きにより、図中矢印で示す方向に搬送される。メッシュベルト46の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。選別部40から降下する第1選別物のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト46の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト46に堆積し、メッシュベルト46とともに矢印V1方向に搬送される。メッシュベルト46から落下する微粒子は、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色剤や添加剤など)を含み、シート製造装置100がシートSの製造に使用しない除去物である。
メッシュベルト46は、シートSを製造する通常動作中には、速度V1で移動する。速度V1は、予め設定された一定の速度であり、後述する制御部150(図5)により制御される。メッシュベルト46が移動する速度V1は、メッシュベルト46が第1ウェブW1を搬送する搬送速度、すなわち選別部40における第1ウェブW1の搬送速度と見なすことができる。
ここで、通常動作中とは、後述するシート製造装置100の起動制御、及び、停止制御の実行中を除く動作中であり、より詳細には、シート製造装置100が望ましい品質のシートSを製造している間を指す。
従って、解繊部20で解繊処理された解繊物は、選別部40で第1選別物と第2選別物とに選別され、第2選別物が解繊部20に戻される。また、第1選別物から、第1ウェブ形成部45によって除去物が除かれる。第1選別物から除去物を除いた残りは、シートSの製造に適した材料であり、この材料はメッシュベルト46に堆積して第1ウェブW1を形成する。
吸引部48は、メッシュベルト46の下方から空気を吸引する。吸引部48は、管23を介して集塵部27(集塵装置)に連結される。集塵部27は、微粒子を気流から分離する。集塵部27の下流には、捕集ブロアー28が設置され、捕集ブロアー28は、集塵部27から空気を吸引する集塵用吸引部として機能する。また、捕集ブロアー28が排出する空気は管29を経てシート製造装置100の外に排出される。
この構成では、捕集ブロアー28により、集塵部27を通じて吸引部48から空気が吸引される。吸引部48では、メッシュベルト46の網の目を通過する微粒子が、空気とともに吸引され、管23を通って集塵部27に送られる。集塵部27は、メッシュベルト46を通過した微粒子を気流から分離して蓄積する。
従って、メッシュベルト46の上には第1選別物から除去物を除去した繊維が堆積して第1ウェブW1が形成される。捕集ブロアー28が吸引を行うことで、メッシュベルト46上における第1ウェブW1の形成が促進され、かつ、除去物が速やかに除去される。
ドラム部41を含む空間には、加湿部204により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、選別部40の内部で第1選別物を加湿する。これにより、静電力による第1選別物のメッシュベルト46への付着を弱め、第1選別物をメッシュベルト46から剥離し易くすることができる。さらに、静電力により第1選別物が回転体49やハウジング部43の内壁に付着することを抑制することができる。また、吸引部48によって除去物を効率よく吸引できる。
なお、シート製造装置100において、第1解繊物と第2解繊物とを選別し、分離する構成は、ドラム部41を備える選別部40に限定されない。例えば、解繊部20で解繊処理された解繊物を、分級機によって分級する構成を採用してもよい。分級機としては、例えば、サイクロン分級機、エルボージェット分級機、エディクラシファイヤーを用いることができる。これらの分級機を用いれば、第1選別物と第2選別物とを選別し、分離することが可能である。さらに、上記の分級機により、解繊物の中で比較的小さいものや密度の低いもの(樹脂粒や色剤や添加剤など)を含む除去物を、分離して除去する構成を実現できる。例えば、第1選別物に含まれる微粒子を、分級機によって、第1選別物から除去する構成としてもよい。この場合、第2選別物は、例えば解繊部20に戻され、除去物は集塵部27により集塵され、除去物を除く第1選別物が管54に送られる構成とすることができる。
メッシュベルト46の搬送経路において、選別部40の下流側には、加湿部210によって、ミストを含む空気が供給される。加湿部210が生成する水の微粒子であるミストは、第1ウェブW1に向けて降下し、第1ウェブW1に水分を供給する。これにより、第1ウェブW1が含む水分量が調整され、静電気によるメッシュベルト46への繊維の吸着等を抑制できる。
シート製造装置100は、メッシュベルト46に堆積した第1ウェブW1を分断する回転体49を備える。第1ウェブW1は、メッシュベルト46がローラー47により折り返す位置で、メッシュベルト46から剥離して、回転体49により分断される。
第1ウェブW1は繊維が堆積してウェブ形状となった柔らかい材料であり、回転体49は、第1ウェブW1の繊維をほぐして、後述する混合部50で樹脂を混合しやすい状態に加工する。
回転体49の構成は任意であるが、本実施形態では、板状の羽根を有し回転する回転羽形状とすることができる。回転体49は、メッシュベルト46から剥離する第1ウェブW1と羽根とが接触する位置に配置される。回転体49の回転(例えば図中矢印Rで示す方向への回転)により、メッシュベルト46から剥離して搬送される第1ウェブW1に羽根が衝突して分断し、細分体Pを生成する。
なお、回転体49は、回転体49の羽根がメッシュベルト46に衝突しない位置に設置されることが好ましい。例えば、回転体49の羽根の先端とメッシュベルト46との間隔を、0.05mm以上0.5mm以下とすることができ、この場合、回転体49によって、メッシュベルト46に損傷を与えることなく第1ウェブW1を効率よく分断できる。
回転体49によって分断された細分体Pは、管7の内部を下降して、管7の内部を流れる気流によって混合部50へ移送(搬送)される。
また、回転体49を含む空間には、加湿部206により加湿空気が供給される。これにより、管7の内部や、回転体49の羽根に対し、静電気により繊維が吸着する現象を抑制できる。また、管7を通って、湿度の高い空気が混合部50に供給されるので、混合部50においても静電気による影響を抑制できる。
混合部50は、樹脂を含む添加物を供給する添加物供給部52、管7に連通し、細分体Pを含む気流が流れる管54、及び、混合ブロアー56を備える。細分体Pは、上述のように選別部40を通過した第1選別物から除去物を除去した繊維である。混合部50は、細分体Pを構成する繊維に、樹脂を含む添加物を混合する。
混合部50では、混合ブロアー56によって気流を発生させ、管54中において、細分体Pと添加物とを混合させながら、搬送する。また、細分体Pは、管7及び管54の内部を流れる過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
添加物供給部52は、添加物を蓄積する添加物カートリッジ(図示略)に接続され、添加物カートリッジ内部の添加物を管54に供給する。添加物カートリッジは、添加物供給部52に着脱可能な構成であってもよい。また、添加物カートリッジに添加物を補充する構成を備えてもよい。添加物供給部52は、添加物カートリッジ内部の微粉または微粒子からなる添加物をいったん貯留する。添加物供給部52は、いったん貯留した添加物を管54に送る排出部52aを有する。
排出部52aは、添加物供給部52に貯留された添加物を管54に送出するフィーダー(図示略)、及び、フィーダーと管54とを接続する管路を開閉するシャッター(図示略)を備える。このシャッターを閉じると、排出部52aと管54とを連結する管路或いは開口が閉鎖され、添加物供給部52から管54への添加物の供給が絶たれる。
排出部52aのフィーダーが動作していない状態では、排出部52aから管54に添加物が供給されないが、管54内に負圧が発生した場合等には、排出部52aのフィーダーが停止していても添加物が管54に流れる可能性がある。排出部52aを閉じることにより、このような添加物の流れを確実に遮断できる。
添加物供給部52が供給する添加物は、複数の繊維を結着させるための樹脂を含む。添加物に含まれる樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂であり、例えば、AS樹脂、ABS樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、などである。これらの樹脂は、単独または適宜混合して用いてもよい。すなわち、添加物は、単一の物質を含んでもよいし、混合物であってもよく、それぞれ単一または複数の物質で構成される、複数種類の粒子を含んでもよい。また、添加物は、繊維状であってもよく、粉末状であってもよい。
添加物に含まれる樹脂は、加熱により溶融して複数の繊維同士を結着させる。従って、樹脂を繊維と混合させた状態で、樹脂が溶融する温度まで加熱されていない状態では、繊維同士は結着されない。
また、添加物供給部52が供給する添加物は、繊維を結着させる樹脂の他、製造されるシートの種類に応じて、繊維を着色するための着色剤や、繊維の凝集や樹脂の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤を含んでもよい。また、着色剤を含まない添加物は、無色、或いは無色と見なせる程度に薄い色であってもよいし、白色であってもよい。
混合ブロアー56が発生する気流により、管7を降下する細分体P、及び、添加物供給部52により供給される添加物は、管54の内部に吸引され、混合ブロアー56内部を通過する。混合ブロアー56が発生する気流及び/または混合ブロアー56が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Pを構成した繊維と添加物とが混合され、この混合物(第1選別物と添加物との混合物)は管54を通って堆積部60に移送される。
なお、第1選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、高速回転する羽根により攪拌するものであってもよいし、V型ミキサーのように容器の回転を利用するものであってもよく、これらの機構を混合ブロアー56の前または後に設置してもよい。
堆積部60は、解繊部20で解繊された解繊物を堆積させる。より具合的には、堆積部60は、混合部50を通過した混合物を導入口62から導入し、絡み合った解繊物(繊維)をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。さらに、堆積部60は、添加物供給部52から供給される添加物の樹脂が繊維状である場合、絡み合った樹脂をほぐす。これにより、堆積部60は、第2ウェブ形成部70に、混合物を均一性よく堆積させることができる。
堆積部60は、ドラム部61と、ドラム部61を収容するハウジング部63と、を有する。ドラム部61は、モーターによって回転駆動される円筒の篩部である。ドラム部61は、網(フィルター、スクリーン)を有し、篩部(ふるい)として機能する。この網の目により、ドラム部61は、網の目開き(開口)のより小さい繊維や粒子を通過させ、ドラム部61から下降させる。ドラム部61の構成は、例えば、ドラム部41の構成と同じである。
なお、ドラム部61の「篩部」は、特定の対象物を選別する機能を有していなくてもよい。すなわち、ドラム部61として用いられる「篩部」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部61は、ドラム部61に導入された混合物の全てを降らしてもよい。
ドラム部61の下方には第2ウェブ形成部70が配置される。第2ウェブ形成部70は、堆積部60を通過した通過物を堆積して、第2ウェブW2を形成する。第2ウェブ形成部70は、例えば、メッシュベルト72と、ローラー74と、サクション機構76(吸引部)と、を有する。堆積部60、及び、第2ウェブ形成部70は、ウェブ形成部に相当する。また、ドラム部61は、篩部に相当する。
メッシュベルト72は無端形状のベルトであって、複数のローラー74に懸架され、ローラー74の動きにより、図中矢印V2で示す方向に搬送される。メッシュベルト72は、例えば、金属製、樹脂製、布製、あるいは不織布等である。メッシュベルト72の表面は所定サイズの開口が並ぶ網で構成される。ドラム部61から降下する繊維や粒子のうち、網の目を通過するサイズの微粒子はメッシュベルト72の下方に落下し、網の目を通過できないサイズの繊維がメッシュベルト72に堆積し、メッシュベルト72とともに矢印方向に搬送される。メッシュベルト72は、シートSを製造する通常動作中には、一定の速度V2で移動する。通常動作中については上述した通りである。
メッシュベルト72の移動速度V2は、第2ウェブW2を搬送する速度と見なすことができ、速度V2は、メッシュベルト72における第2ウェブW2の搬送速度ということができる。
メッシュベルト72の網の目は微細であり、ドラム部61から降下する繊維や粒子の大半を通過させないサイズとすることができる。
サクション機構76は、メッシュベルト72の下方(堆積部60側とは反対側)に設けられる。サクション機構76は、サクションブロアー77を備え、サクションブロアー77の吸引力によって、サクション機構76に下方に向く気流(堆積部60からメッシュベルト72に向く気流)を発生させることができる。
サクション機構76によって、堆積部60により空気中に分散された混合物をメッシュベルト72上に吸引する。これにより、メッシュベルト72上における第2ウェブW2の形成を促進し、堆積部60からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構76によって、混合物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを防ぐことができる。
サクションブロアー77は、サクション機構76から吸引した空気を、図示しない捕集フィルターを通じて、シート製造装置100の外に排出してもよい。或いは、サクションブロアー77が吸引した空気を集塵部27に送り込み、サクション機構76が吸引した空気に含まれる除去物を捕集してもよい。
ドラム部61を含む空間には、加湿部208により加湿空気が供給される。この加湿空気によって、堆積部60の内部を加湿することができ、静電力によるハウジング部63への繊維や粒子の付着を抑え、繊維や粒子をメッシュベルト72に速やかに降下させ、好ましい形状の第2ウェブW2を形成させることができる。
以上のように、堆積部60及び第2ウェブ形成部70においてメッシュベルト72に材料を堆積させる工程(第1工程)を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態の第2ウェブW2が形成される。メッシュベルト72に堆積された第2ウェブW2は、シート形成部80へと搬送される。
メッシュベルト72の搬送経路において、堆積部60の下流側には、加湿部212によって、ミストを含む空気が供給される。これにより、加湿部212が生成するミストが第2ウェブW2に供給され、第2ウェブW2が含む水分量が調整される。これにより、静電気によるメッシュベルト72への繊維の吸着等を抑制できる。
シート製造装置100には、メッシュベルト72上の第2ウェブW2を、シート形成部80に搬送する搬送部79が設けられる。搬送部79は、例えば、メッシュベルト79aと、ローラー79bと、サクション機構79cと、を有する。
サクション機構79cは、ブロアー(図示略)を備え、ブロアーの吸引力によってメッシュベルト79aに上向きの気流を発生させる。この気流は第2ウェブW2を吸引し、第2ウェブW2は、メッシュベルト72から離れてメッシュベルト79aに吸着される。メッシュベルト79aは、ローラー79bの自転により移動し、第2ウェブW2をシート形成部80に搬送する。
このように、搬送部79は、メッシュベルト72に形成された第2ウェブW2を、メッシュベルト72から剥がして搬送する搬送工程(第2工程)を実現する。
シート形成部80は、堆積部60で堆積させた堆積物からシートSを形成する。より具体的には、シート形成部80は、メッシュベルト72に堆積し搬送部79により搬送された第2ウェブW2(堆積物)を処理してシートSを成形する(第3工程)。シート形成部80による処理は、第2ウェブW2に対する加圧、及び、加熱を含む。シート形成部80では、第2ウェブW2に対して荷重を与えることにより、第2ウェブW2を圧縮して厚みを均質化させ、第2ウェブW2が含む繊維同士及び繊維と添加物との密着性を高める。さらに、シート形成部80は、第2ウェブW2が含む解繊物の繊維、及び添加物に対して熱を加えることにより、混合物中の複数の繊維を、互いに添加物(樹脂)を介して結着させる。
シート形成部80は、第2ウェブW2を加圧する加圧部82、及び、加圧部82により加圧された第2ウェブW2を加熱する加熱部84を備える。
加圧部82は、一対のカレンダーローラー85(加圧ローラー)で構成され、第2ウェブW2を所定のニップ圧で挟んで加圧する。第2ウェブW2は、加圧されることによりその厚さが小さくなり、第2ウェブW2の密度が高められる。一対のカレンダーローラー85の一方は、モーター(図示略)により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。カレンダーローラー85は、モーター(図示略)の駆動力により回転して、加圧により高密度になった第2ウェブW2を、加熱部84に向けて搬送する。
加熱部84は、例えば、加熱ローラー(ヒーターローラー)、熱プレス成形機、ホットプレート、温風ブロアー、赤外線加熱器、フラッシュ定着器を用いて構成できる。本実施形態では、加熱部84は、一対の加熱ローラー86を備える。加熱ローラー86は、内部または外部に設置されるヒーターによって、予め設定された温度に加温される。一対の加熱ローラー86の一方は、モーター(図示略)により駆動される駆動ローラーであり、他方は従動ローラーである。加熱ローラー86は、カレンダーローラー85によって加圧されたシートSを挟んで熱を与え、シートSを形成する。加熱ローラー86は、モーター(図示略)の駆動力により回転して、シートSを切断部90に向けて搬送する。
なお、加圧部82が備えるカレンダーローラー85の数、及び、加熱部84が備える加熱ローラー86の数は、特に限定されない。
また、シート製造装置100がシートSを製造する工程において、第2ウェブW2とシートSとの境界は任意である。本実施形態では、第2ウェブW2を処理してシートSに形成するシート形成部80において、加圧部82により第2ウェブW2を加圧し、加圧部82により加圧された第2ウェブを、さらに加熱部84により加熱したものをシートSと呼ぶ。すなわち、繊維同士が添加剤により結着したものをシートSと呼ぶ。シートSは、切断部90に搬送される。
切断部90は、シート形成部80によって成形されたシートSを切断する。本実施形態では、切断部90は、シートSの搬送方向(図中F)と交差する方向にシートSを切断する第1切断部92と、搬送方向Fに平行な方向にシートSを切断する第2切断部94と、を有する。第2切断部94は、例えば、第1切断部92を通過したシートSを切断する。
以上により、所定のサイズの単票のシートSが成形される。切断された単票のシートSは、排出部96へと排出される。排出部96は、所定サイズのシートSを載せるトレイ或いはスタッカーを備える。
上記構成において、加湿部202、204、206、208を1台の気化式加湿器で構成してもよい。この場合、1台の加湿器が生成する加湿空気が、粗砕部12、ハウジング部43、管7、及びハウジング部63に分岐して供給される構成とすればよい。この構成は、加湿空気を供給するダクト(図示略)を分岐して設置することにより、容易に実現できる。また、2台、或いは3台の気化式加湿器によって加湿部202、204、206、208を構成することも勿論可能である。
また、上記構成において、加湿部210、212を1台の超音波式加湿器で構成してもよいし、2台の超音波式加湿器で構成してもよい。例えば、1台の加湿器が生成するミストを含む空気が、加湿部210、及び加湿部212に分岐して供給される構成とすることができる。
また、上述したシート製造装置100が備えるブロアーは、解繊部ブロアー26、捕集ブロアー28、混合ブロアー56、サクションブロアー77、及び、中間ブロアーに限定されない。例えば、上述した各ブロアーを補助する送風機をダクトに設けることも、勿論可能である。
また、上記構成では、最初に粗砕部12が原料を粗砕し、粗砕された原料からシートSを製造するものとしたが、例えば、原料として繊維を用いてシートSを製造する構成とすることも可能である。
例えば、解繊部20が解繊処理した解繊物と同等の繊維を原料として、ドラム部41に投入可能な構成であってもよい。また、解繊物から分離された第1選別物と同等の繊維を原料として、管54に投入可能な構成とすればよい。この場合、古紙やパルプ等を加工した繊維をシート製造装置100に供給することで、シートSを製造できる。
図2は、シート製造装置100の外観斜視図である。
シート製造装置100は、上述した各構成部を収容する筐体220を有する。筐体220は、正面を構成する正面部221、左右の側面を構成する側面部222、背面を構成する背面部223、及び、上面を構成する上面部224からなる略箱形である。
正面部221には、供給部10が一部を露出して設けられるとともに、各種情報を表示する表示部160、及び、開閉扉230が設けられる。
表示部160は、各種情報を表示可能な表示パネル116(図8)と、表示パネル116に重ねて配置されるタッチセンサー117(図8)とを有する。表示部160は、操作用のアイコン等が配置された画像を表示し、表示部160に対するユーザーのタッチ操作を検出することにより、シート製造装置100のユーザーインターフェースとして機能する。開閉扉230は、添加物を収容したカートリッジを露出可能に開閉する扉である。
図3は、シート製造装置100の要部斜視図であり、図4はシート製造装置100の要部断面図である。図3及び図4には、堆積部60及び第2ウェブ形成部70の構成を詳細に示す。
図3及び図4に示すように、ドラム部61は、中空の円筒形状を有し、回転軸Q(図4)を中心に回転可能である。ドラム部61の外周面61bには、複数の開口61aが形成され、ドラム部61の回転に伴い、開口61aを通過した繊維が降下して、メッシュベルト72上に堆積して、ウェブWを形成する。ここで、ドラム部61に形成される開口61aの大きさ、形状、および数は、特に限定されない。なお、便宜上、図3及び図4では、ドラム部61に対して開口61aを大きく図示している。
ハウジング部63は、ドラム部61の少なくとも開口61aが形成された部分(開口61aが形成されている外周面61b)を、空隙を介して覆っている。図3および図4に示す例では、ハウジング部63は、外周面60bと対向する内面を有する対向壁部66と、右側壁64及び左側壁65と、を有し、ドラム部61を収容する。ハウジング部63の右側壁64及び左側壁65は、対向壁部66に接続され回転軸Q方向(回転軸Qが延びている方向)からドラム部61を覆う。
ここで、堆積部60及び第2ウェブ形成部70の構成については、回転軸Q方向を左右方向とし、右方向を符号Rで、左方向を符号Lで示す。搬送方向F、右方向R、及び左方向Lは、第2ウェブW2の面内または第2ウェブW2の面に平行な面内の方向である。回転軸Q方向、すなわちR-L方向は、搬送方向Fに対し直交する方向であり、第2ウェブW2及びシートSの幅方向に相当する。このため、R-L方向を、以下の説明では幅方向WDと呼ぶ。
また、幅方向WD及び搬送方向Fを含む面に対して直交する方向を上下方向と呼び、上方向を符号Uで、下方向を符号Dで図示する。
ハウジング部63の右側壁64及び左側壁65の内面には、図3に示すように、凹部68が設けられている。凹部68には、パイルシール69aが設けられている。ドラム部61は、パイルシール69aを介してハウジング部63と所定の間隔で回転可能に支持されている。パイルシール69aは、例えば、ベース部の表面に密に細毛が植えつけられたブラシ(刷毛)で構成されている。
一方、堆積部60には材料を含む空気が管54(材料供給管)により供給される。管54は、混合ブロアー56に繋がる1本の主管54aが、分岐部54bにおいて分岐管54c、54dに分岐する構成を有する。分岐管54cは送気管57aに接続され、分岐管54dは送気管57bに接続される。主管54aは第1供給管に相当し、分岐管54cは第2供給管に相当し、分岐管54dは第3供給管に相当する。
混合ブロアー56は、主管54aを通じて材料を含む空気である搬送気流M1を送る。搬送気流M1は、分岐部54bにおいて、分岐管54cを流れる搬送気流M2と分岐管54dを流れる搬送気流M3とに分流される。ここで、材料とは、上述したように選別部40により分離された繊維(第1選別物)と添加物供給部52で供給された添加物(樹脂)とを含み、繊維と樹脂との混合物である。
また、ハウジング部63の右側壁64、及び、左側壁65には、材料を含む空気をドラム部61の内部に供給する送気管57a、57bがそれぞれ接続される。送気管57aは、右側壁64を貫通し、ドラム部61の内部に連通する。すなわち、ハウジング部63の内部には、ドラム部61の内部空間に面して開口する材料供給口64aが設けられる。同様に、送気管57bは左側壁65を貫通して、ドラム部61の内部に連通する。左側壁65には、ドラム部61の内部空間に面して開口する材料供給口65aが設けられる。
搬送気流M2は、分岐管54cから送気管57aを通りドラム部61の内部に流入する。また、搬送気流M3は、分岐管54dから送気管57bを通りドラム部61の内部に流入する。搬送気流M2、M3に含まれる材料は、加湿部206から供給される加湿空気により加湿された状態で、ドラム部61に流入する。
送気管57a、57bは、それぞれ、右側壁64、左側壁65を貫通する。ドラム部61の内部には、送気管57a、57bの各々から材料供給口64a、65aを通して、回転軸Q方向に、材料を含む気流(搬送気流M2、M3)が流入する。図4に示すように回転軸Q方向からみて、材料供給口64aは、回転軸Qと重なる位置に設けられている。材料供給口65aも同様に、回転軸Qと重なる位置に設けられる。
また、ハウジング部63には、材料を含まない空気(例えばハウジング部63の外部の空気)を、ドラム部61の回転軸Q方向からドラム部61の内部へ供給するための吸気口501、502が設けられている。吸気口501は、回転軸Q方向に延在する貫通孔であり、右側壁64を貫通して形成される。吸気口502は、回転軸Q方向に延在する貫通孔であり、左側壁65を貫通して形成される。従って、吸気口501、502により、ハウジング部63の内部の空間は、ハウジング部63の外部と連通する。吸気口501、502の一方は第1吸気口に、他方は第2吸気口に相当する。
堆積部60の周囲を仕切壁(図示略)により囲い、仕切壁により囲われた空間(堆積部60が存在する空間)に加湿空気A1を供給して当該空間を加湿空間としてもよい。加湿空気A1は、材料を含まない空気である。加湿空気A1は、加湿部208が備えるブロアーまたは加湿部208に接続して設けられるブロアーにより送風され、加湿空間に供給される。
吸気口501は材料供給口64aとは離間して設けられ、吸気口502は材料供給口65aとは離間して設けられる。また、図4に示すように、回転軸Q方向からみて、吸気口501、502は、ドラム部61の内部と重なる位置に設けられる。
図3及び図4に示す構成例では、吸気口501、502は、例えば、材料供給口64a、65aよりも、メッシュベルト72側(メッシュベルト72から近い位置)に設けられている。すなわち、吸気口501、502とメッシュベルト72との間の距離は、材料供給口64a、65aとメッシュベルト72との間の距離よりも小さい。
一方、ハウジング部63の下方には、メッシュベルト72が配置される。メッシュベルト72は、ハウジング部63の下面を構成し、ハウジング部63の下部に形成される開口63aを通ってハウジング部63の外部に突出する。メッシュベルト72の上面である堆積面72aには、ドラム部61から降下する材料が堆積する。
上述のように、メッシュベルト72の下方にはサクション機構76が配置され、メッシュベルト72を通じて下向きに吸気を行う。すなわち、サクション機構76が備えるサクションブロアー77によって吸引気流M4を発生させる。これにより、ハウジング部63の内部には下方向Dに向けて流れるダウンフローDFが発生する。
このように、ハウジング部63の内部空間には、ドラム部61内に搬送気流M2、M3が流入する一方、サクション機構76が下方から吸引を行う。このため、ドラム部61の内部からメッシュベルト72に向かうダウンフローDFが発生し、このダウンフローDFに乗って、材料が開口61aを通過して堆積面72aに向けて降下する。
また、材料供給口64a、65aからドラム部61に流入する風量よりも、サクション機構76が吸引する風量が大きい場合、この風量の差により、吸気口501、502から外気O1、O2がそれぞれ流入する。外気O1、O2は、図4に矢印で示すようにドラム部61の内部に流入し、ダウンフローDFの一部となる。また、上述したように、堆積部60を含む空間が加湿されている場合は、ドラム部61の内部に流入する外気O1,O2は加湿空気A1となる。
サクション機構76が吸引する風量を第1風量とし、ドラム部61に流入する搬送気流M2、M3の風量を第2風量とすると、吸気口501、502は、第1風量と第2風量との差分に対応して、外気O1、O2を通過させる。従って、吸気口501、502が形成されたことにより、第1風量と第2風量とをそれぞれ独立して調整あるいは制御することが可能である。また、第1風量が第2風量を上回る状態であれば、吸気口501、502から外部に材料が漏れるおそれはない。
また、ハウジング部63とメッシュベルト72との間にはパイルシール69bが配設される。パイルシール69bは、例えば直方体(略直方体)の形状を有し、例えば、ベース部の表面に密に細毛が植えつけられたブラシ(刷毛)で構成される。右側壁64及び左側壁65と、メッシュベルト72との間にパイルシール69bが配置されることで、解繊物が、ハウジング部63とメッシュベルト72との間の隙間から漏出することを抑制できる。
さらに、本実施形態のシート製造装置100は、吸気口501に吸気規制部511を配置し、吸気口502に吸気規制部512を配置する。吸気規制部511、512は共通の構造を有するため、図3を参照して吸気規制部512について説明する。吸気規制部512は、左側壁65の外面に、左側壁65に沿ってスライド可能に配置される規制板512aと、規制板512aを移動させる板駆動部512bとを有する。規制板512aは、左側壁65に開口する吸気口502を塞ぐ位置と、吸気口502を塞がない位置との間でスライド移動可能である。このため、規制板512aを移動させることによって、ハウジング部63の外部における吸気口502の開口面積を変化させることができる。板駆動部512bは、アクチュエーター等を備え、制御装置110の制御に従って動作し、規制板512aを移動させる。制御装置110は、板駆動部512bを制御することにより規制板512aの位置を調整することが可能であり、吸気口502の開口面積を調整できる。吸気規制部511、512は第2調整部に対応する。
吸気口501に配置される吸気規制部511は、吸気口501の開口面積を変化させるように、吸気口501を閉塞する位置と吸気口501を開放する位置との間でスライド移動する規制板511a、及び、規制板511aを移動させる板駆動部511bを備える。板駆動部511bは、板駆動部512bと同様に、アクチュエーター等を備え、制御装置110の制御に従って動作して規制板511aを移動させる。制御装置110は、板駆動部511bを制御することによって、右側壁64の外部に開口する吸気口501の開口面積を調整できる。
吸気口501、502から流入する外気の風量は、上述した第1風量と第2風量との差により決まる。このため、右側壁64に位置する吸気口501の開口面積を規制板511aにより減少させた場合、吸気口501から流入する外気O1に対する通風抵抗が増す。これに伴い、吸気口501からドラム部61に流入する外気O1の風量が減少し、その分だけ吸気口502から流入する外気O2の風量が増す。反対に、左側壁65に位置する吸気口502の開口面積を規制板512aにより減少させた場合、吸気口502から流入する外気O2に対する通風抵抗が増す。これに伴い、吸気口502からドラム部61に流入する外気O2の風量が減少し、その分だけ吸気口501から流入する外気O1の風量が増す。また、吸気口501、502の開口面積が等しい状態では、外気O1の風量および外気O2の風量は均衡する。制御装置110は、板駆動部511b、512bの動作をそれぞれ制御することが可能である。このため、制御装置110の制御により、ドラム部61に流入する外気O1、O2の風量のバランスを変化させることができる。なお、吸気口501、502の開口面積が極端に小さく、サクション機構76の吸引力が弱い場合には、規制板511a、512aの位置により外気O1及び外気O2を合計した風量全体が減少することもあり得る。
図5は、シート製造装置100の要部拡大図であり、特に、管54及び気流規制部401を示す拡大正面図である。図6は図5のA-A線における断面図である。
上述のように、管54には分岐部54bの上方に気流規制部401が配置される。気流規制部401は、図中符号SDで示す方向にスライド可能な気流規制板402と、気流規制板402を移動させる板駆動部403とを備える。
気流規制部401の位置は、分岐部54bの近傍であることが好ましく、分岐部54bで分岐する前の状態すなわち主管54aに設けることが、より好ましい。また、主管54aにおいて、気流規制部401は、分岐部54bに近いことが、最も好ましい。
気流規制板402は、主管54aを横切るように(断面に沿って)スライドし、主管54aの一部または全部が気流規制板402によって遮られる構成である。主管54aの内部において搬送気流M1が通過可能な断面積は、気流規制板402の位置により変化する。板駆動部403は、アクチュエーター等を備え、制御装置110の制御に従って気流規制板402をスライド移動させる。
気流規制板402がスライド移動する範囲と主管54aの断面との関係を図6に示す。気流規制板402が移動範囲SDの右方向R側の端部に位置する場合、及び、左方向L側の端部に位置する場合のいずれも、気流規制板402は主管54aの断面開口に重ならない。この位置において、気流規制板402は主管54aを流れる搬送気流M1に影響を与えない。
気流規制板402を移動範囲SDにおいて移動させると、気流規制板402の位置により、主管54aの断面の右方向R側または左方向L側が気流規制板402により塞がれる。このため、主管54aを流れる搬送気流M1に対し、気流規制板402によって影響を与えることができる。
具体的には、気流規制板402を、主管54aの断面における右方向R側の一部に重ねた状態とした場合、主管54aの中央(図6に示す分岐部54bの位置)よりも右方向R側で、搬送気流M1の流路が狭くなる。つまり、主管54aの内部で、右方向R側に通風抵抗が発生する。この状態で、搬送気流M1は気流規制板402に衝突し、気流規制板402を回り込むように流れるので、搬送気流M1に含まれる材料が左方向L側に偏って流れる。主管54aの内部で、左方向L側に材料が偏って移送されることにより、分岐部54bにおいて、搬送気流M2よりも搬送気流M3に多くの材料が流れる。従って、ドラム部61には、左方向L側から、右方向R側よりも多くの材料が流入する。これに対し、気流規制板402を主管54aの断面の左方向L側に位置させた場合、主管54aの左方向L側の断面積(開口面積)が減少するので、搬送気流M1に含まれる材料は右方向R側に偏って流れる。このため、搬送気流M2が搬送気流M3より多くの材料を搬送し、ドラム部61においては右側壁64側から左側壁65側よりも多くの材料が流入する。また、気流規制板402が主管54aの断面開口を完全に閉塞する場合を除き、気流規制板402は搬送気流M1の流速に影響を与えるが、風量に与える影響は軽微であり、ドラム部61に流入する搬送気流M2、M3の風量の和はほぼ変化しない。但し、搬送気流M1を発生する混合ブロアー56の風力が弱く、主管54aの断面積のうち気流規制板402により減少する面積の割合が大きい場合に、風量の減少が発生し得る。
堆積部60においては、吸気規制部511、512の板駆動部511b、512bを制御することにより、ドラム部61に流入する外気O1、O2のバランス(左右バランス)を変化させ、調整できる。また、気流規制部401における板駆動部403を制御することにより、ドラム部61への搬送気流M2による材料の搬送量と、ドラム部61への搬送気流M3による材料の搬送量のバランス(左右バランス)を変化させ、調整できる。
シート製造装置100は、シート製造装置100により製造されるシートSの坪量を、幅方向WDにおいて不均一にすることが可能である。通常、オフィスで使用されるPPC用紙等を含む各種の紙、シートでは、品質の基準として坪量が用いられる。坪量とは、紙やシートの性状を示す指標あるいは基準の一種であり、製紙業界や印刷業界では一般的に用いられる。坪量は、紙やシートの単位面積あたりの重量であり、一般には、g(グラム)/m(平方メートル)を単位とする。通常、紙やシートの全体において坪量が均一であることを前提として、1種類の紙やシートに対して1つの坪量が示される。
これに対し、シート製造装置100は、面内において坪量の差異を持たせたシートSを製造することが可能であり、本実施形態では、シートSの幅方向WDにおいて坪量に差異を生じさせる例を説明する。搬送方向Fに交差する方向(例えば、幅方向WD)が、切断部90でカットされた後のシートSの短手方向となるようにする場合、カット後のシートSは、長さ方向においては坪量がほぼ一定であり、幅方向において坪量に差異(むら)を有する。例えば、幅方向において中央部の坪量を大きくし、中央部に比べて端部の坪量を小さくした場合、このシートSは中央部において腰、ハリが強いという特性を有する。例えば、このシートSを、プリンター等の印刷装置やスキャナーにおいて搬送する際に、腰、ハリが強いためにジャム(詰まり)等の搬送不良を生じ難く、搬送性が良好であるとの好ましい特性が得られる。
シート製造装置100は、坪量の分布を制御するため、坪量センサー309を備える。坪量センサー309は、第2ウェブW2またはシートSの坪量を検出するセンサーである。坪量センサー309は、第2ウェブ形成部70で第2ウェブW2が形成された工程以後のどこに設置してもよいが、本実施形態では、シート形成部80と切断部90の間においてシートSの搬送経路に設置する。
図7A及び図7Bはシート製造装置100による坪量の検出を示す説明図である。図7Aは厚みセンサーの配置状態を示す平面図、図7Bは第2ウェブの坪量の分布を示す図表である。
図7Aに示すように、本実施形態では、坪量センサー309(検出部)は、第1検出部309a、第2検出部309b、第3検出部309cを備える。第1検出部309a、第2検出部309b、及び第3検出部309cは、シートSの搬送経路に対して幅方向WDに並べて配置され、直下におけるシートSの坪量を検出する。
第1検出部309a、第2検出部309b、及び第3検出部309cは、例えば、反射型の光センサーであり、シートSに対して光を発する光源と、シートSの反射光を受光する受光部とを備え、受光量に対応する出力値を出力する。
第1検出部309aは、シートSの幅方向WDにおける中央部に配置され、第2検出部309bはシートSの左方向L側の端部に配置され、第3検出部309cは、幅方向WDにおける右方向R側の端部に配置される。ここで、シートSの幅方向WDにおける中央部を符号WS1で示し、左方向L側の端部を符号WS2で示し、右方向R側の端部を符号WS3で示す。第1検出部309aの出力値は中央部WS1の坪量を示し、第2検出部309bの出力値は端部WS2の坪量を示し、第3検出部309cの出力値は端部WS3の坪量を示す。坪量センサー309に接続される制御装置110は、坪量センサー309の出力値に基づき、シートSの中央部WS1及び端部WS2、WS3の坪量を求めることができる。
坪量センサー309は、第1検出部309a、第2検出部309b、及び第3検出部309cと同様の位置でシートSの坪量を検出する構成であればよく、例えば、透過型の光センサーを用いてもよい。また、幅方向WDにおける検出部位の数は、3箇所に限定されず、より多数の箇所で坪量を検出してもよい。
また、シート形成部80で加圧及び加熱される前の状態、すなわち第2ウェブW2に対して検出を行う場合には、坪量を検出するセンサーに代えて、厚みを検出するセンサーを用いることもできる。例えば、第2ウェブW2に当接して厚みを検出するセンサーを配置し、このセンサーによって、幅方向WDにおける複数箇所で検出を行う構成とすることができる。第2ウェブW2の坪量は、メッシュベルト72に堆積した材料の厚さにより決定されるため、第2ウェブW2の厚みを測定した場合には、測定した厚みを坪量に換算することができる。また、第2ウェブW2が加圧及び加熱されてシートSの形状となった場合には、坪量と厚みとが十分な相関を有さないこともある。このため、シート形成部80より下流、より詳細には加圧部82よりも下流において坪量を検出する場合、坪量センサー309のように、光センサー等を用いて坪量を検出する構成とすることが好ましい。
図7Bは、制御装置110が坪量センサー309の出力値に基づいて検出するシートSの坪量の分布の例を示す。図7Bの図表において横軸は幅方向WDにおける位置を示し、縦軸は坪量を示す。なお、坪量センサー309に代えて第2ウェブW2の厚みを検出する場合には、縦軸を厚みに置き換えても良い。
制御装置110の制御により、シート製造装置100は、例えば図7Bに示すように、幅方向WDにおける中央部の坪量が大きく、これに比べて右方向R側及び左方向L側の端部の坪量が小さい分布となるシートSを製造できる。ここで、シートSの坪量分布に差異を生じる方向は、第2ウェブW2及びシートSの搬送方向Fと交差する所定方向であればよく、搬送方向Fを直交する幅方向WDに限らない。
この種のシートSを製造する場合の利点について説明する。
上記のシートSは、プリンターやスキャナーなど、シートSを搬送する装置に利用できる。特に、搬送ローラー対によりシートSを挟持して搬送する機構を有する装置において、当該装置がシートSを搬送する搬送方向が、シートSにおける所定方向(本実施形態では幅方向WD)と交差する方向である場合に有用である。このような場合、シートSは、当該装置の搬送方向における腰が強く、搬送性に優れている。また、このシートSは、中央部の坪量に対応して腰の強さを発揮するが、端部においては中央部よりも坪量が小さいので、シートSの全体の坪量は抑えられている。つまり、シートSは、中央部においては、シートSの全体の坪量よりも坪量が大きい既製品のシート(紙等)に匹敵する腰の強さや搬送性を有する一方、シートSの全体としては坪量が大きくない。従って、シートSは、腰の強さや搬送性に比べて、坪量が小さいために軽量であるという利点がある。また、シートSの全体の坪量を大きくする場合に比べて、シートSの製造に要する材料の量が少なくて済むという利点がある。
また、シートSは、所定方向における坪量の分布に差異があるが、シート形成部80で加圧及び加熱されることで、所定方向における端部の厚さと前記中央部の厚さとが等しい構成であってもよい。この場合、シートSは、坪量の分布により搬送方向における腰の強さと搬送性に優れ、厚さのむらがないという利点がある。なお、厚さが等しいとは、同一の場合に限定されず、誤差を含む場合を含み実質的に同一であればよい。
図8は、シート製造装置100の制御系の構成を示すブロック図である。
シート製造装置100は、シート製造装置100の各部を制御するメインプロセッサー111を有する制御装置110を備える。
制御装置110は、メインプロセッサー111、ROM(Read Only Memory)112、及びRAM(Random Access Memory)113を備える。メインプロセッサー111は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置であり、ROM112が記憶する基本制御プログラムを実行することにより、シート製造装置100の各部を制御する。メインプロセッサー111は、ROM112、RAM113等の周辺回路や他のIPコアを含むシステムチップとして構成されてもよい。
ROM112は、メインプロセッサー111が実行するプログラムを不揮発的に記憶する。RAM113は、メインプロセッサー111が使用するワークエリアを形成して、メインプロセッサー111が実行するプログラムや処理対象のデータを一時的に記憶する。
不揮発性記憶部120はメインプロセッサー111が実行するプログラムや、メインプロセッサー111が処理するデータを記憶する。
表示パネル116は、液晶ディスプレイ等の表示用のパネルであり、例えば、シート製造装置100の正面に設置される。表示パネル116は、メインプロセッサー111の制御に従って、シート製造装置100の動作状態、各種設定値、警告表示等を表示する。
タッチセンサー117は、タッチ(接触)操作や押圧操作を検出する。タッチセンサー117は、例えば、透明電極を有する圧力感知式あるいは静電容量式のセンサーで構成され、表示パネル116の表示面に重ねて配置される。タッチセンサー117は、操作を検出した場合、操作位置や操作位置の数を含む操作データをメインプロセッサー111に出力する。メインプロセッサー111は、タッチセンサー117の出力により、表示パネル116に対する操作を検出し、操作位置を取得する。メインプロセッサー111は、タッチセンサー117により検出した操作位置と、表示パネル116に表示中の表示データ122とに基づき、GUI(Graphical User Interface)操作を実現する。
制御装置110はセンサーI/F(Interface)114を介して、シート製造装置100の各部に設置されたセンサーに接続される。センサーI/F114は、センサーが出力する検出値を取得してメインプロセッサー111に入力するインターフェイスである。センサーI/F114は、センサーが出力するアナログ信号をデジタルデータに変換するA/D(Analogue/Digital)コンバーターを備えてもよい。また、センサーI/F114は、各センサーに駆動電流を供給してもよい。また、センサーI/F114は、各々のセンサーの出力値を、メインプロセッサー111が指定するサンプリング周波数に従って取得し、メインプロセッサー111に出力する回路を備えてもよい。
センサーI/F114には、古紙残量センサー301、排紙センサー303、及び、坪量センサー309が接続される。
古紙残量センサー301は、供給部10が収容する古紙の残量を検出する。制御部150は、例えば、古紙残量センサー301が検出する古紙の残量が設定値を下回った場合に、古紙の不足を報知する。
排紙センサー303は、排出部96が有するトレイ或いはスタッカーに蓄積されたシートSの量を検出する。制御部150は、排紙センサー303が検出するシートSの量が設定値以上となった場合に、報知を行う。
坪量センサー309は、上述したようにシートSの搬送経路に沿って配置され、シートSに対する光学的な読取りを行うことにより、シートSの坪量を検出するセンサーであり、光学検出の検出値を制御装置110に出力する。坪量センサー309は、シートSの搬送方向に交差する所定方向(本実施形態では幅方向WD)における複数の位置において坪量を検出する。制御装置110は、坪量センサー309の検出結果(出力値)に基づき、シートSの所定方向における坪量の分布を検出できる。坪量センサー309は、上述のように、シートSの搬送経路に限らず、第2ウェブW2の搬送経路に設置され、第2ウェブW2に対する検出を行うものであってもよい。
図8の構成は一例であり、例えば、シート製造装置100がその他のセンサーを有し、これらのセンサーの検出値を制御装置110が取得可能であってもよい。例えば、シート製造装置100は、添加物供給部52における添加物の残量を検出するセンサー、シート製造装置100が加湿用の水を貯留するタンク(図示略)の水量を検出するセンサー等を備えてもよい。また、シート製造装置100が、シート製造装置100の内部を流れる空気の温度、風量、風速を検出するセンサーを備えてもよい。
制御装置110は、駆動部I/F(Interface)115を介して、シート製造装置100が備える各駆動部に接続される。シート製造装置100が備える駆動部は、モーター、ポンプ、ヒーター等である。
駆動部I/F115には、制御装置110の制御対象として、粗砕部311、解繊部312、給紙モーター313、添加物供給部314、ブロアー315、加湿部316、ドラム部駆動部317、及び、分断部319が接続される。
粗砕部311は、粗砕部12において原料である古紙を裁断する裁断刃(図示略)を回転させるモーター等の駆動部を含む。解繊部312は、解繊部20が備えるローター(図示略)を回転させるモーター等の駆動部を含む。給紙モーター313は、供給部10から古紙を供給するモーターである。添加物供給部314は、排出部52aにおいて添加物を送り出すスクリューフィーダーを駆動するモーター、排出部52aを開閉するモーターやアクチュエーター等の駆動部を含む。ブロアー315は、解繊部ブロアー26、捕集ブロアー28、混合ブロアー56、サクションブロアー77等を含む。これらの各ブロアーは個別に駆動部I/F115に接続されてもよい。
加湿部316は、気化式または温風気化式の加湿器で構成される加湿部202、204、206、208、及び、ミストを発生する超音波式加湿器で構成される加湿部210、212を含む。
ドラム部駆動部317は、ドラム部41を回転させるモーター、ドラム部61を回転させるモーター等の駆動部を含む。
ベルト駆動部318は、メッシュベルト46を駆動するモーター、メッシュベルト72を駆動するモーター、及び、メッシュベルト79aを駆動するモーター等の駆動部を含む。また。ベルト駆動部318は、上記の各モーターの回転速度、回転量、回転角等を検出するロータリーエンコーダーや回転角センサー等の検出部を備えてもよい。
分断部319は、回転体49を回転させるモーター等の駆動部を含む。
坪量調整部341は、制御装置110の制御に従って動作する駆動部であって、堆積部60に流入する材料の搬送気流M1、M2、M3に対し、風向、風量、風速、及びこれらの左右バランスの少なくともいずれかを変更あるいは調整する。本実施形態では、気流規制部401を駆動する板駆動部403が、坪量調整部341に相当する。
吸気調整部342は、制御装置110の制御に従って動作する駆動部であって、堆積部60が吸入する、材料を含まない空気に対し、風向、風量、風速、及びこれらの左右バランスの少なくともいずれかを変更あるいは調整する。本実施形態では、吸気規制部511、512が吸気調整部342に相当し、より詳細には、板駆動部511b、512bが吸気調整部342に相当する。板駆動部511b、512bはそれぞれ独立して制御装置110の制御により動作できる構成であってもよいし、互いに連動して動作してもよい。
図9は、シート製造装置100の機能ブロック図であり、記憶部140、及び、制御部150の機能的構成を示す。記憶部140は、不揮発性記憶部120(図8)により構成される論理的な記憶部である。
制御部150、及び、制御部150が有する各種の機能部は、メインプロセッサー111がプログラムを実行することによって、ソフトウェアとハードウェアとの協働により形成される。これらの機能部を構成するハードウェアは、例えば、メインプロセッサー111、及び不揮発性記憶部120が挙げられる。
記憶部140は、例えば、設定データ121、表示データ122、及び、坪量設定データ123を記憶する。設定データ121は、シート製造装置100の動作を設定するデータを含む。例えば、設定データ121は、シート製造装置100が備える各種センサーの特性や、各種センサーの検出値に基づきメインプロセッサー111が異常を検出する処理で使用される閾値等のデータを含む。表示データ122は、メインプロセッサー111が表示パネル116に表示させる画面のデータである。表示データ122は、固定的な画像データであってもよいし、メインプロセッサー111が生成或いは取得するデータを表示する画面表示を設定するデータであってもよい。
坪量設定データ123は、シート製造装置100が製造するシートSの坪量の分布と、シート製造装置100の動作条件等とを対応付けるデータである。
シート製造装置100は、坪量調整部341及び/または吸気調整部342を制御装置110によって制御することで、様々な状態のシートSを製造できる。すなわち、坪量調整部341及び/または吸気調整部342の動作により、シートSの所定方向における坪量の分布を変化させることができる。このため、シートSの所定方向における坪量分布を所望の状態とするために、坪量調整部341及び/または吸気調整部342の駆動量等を微調整(チューニング)することが可能である。
さらに、本実施形態のシート製造装置100では、シートSの所定方向における坪量分布について、予め、1以上の坪量分布が選択可能にプリセットされている。具体的には、1以上の坪量分布と、各坪量分布を実現するための坪量調整部341及び/または吸気調整部342の動作を規定するパラメーターとを、対応付けて記憶部140に記憶する。このデータが坪量設定データ123に相当する。この構成によれば、選択可能な坪量分布から1の坪量分布が選択されると、選択された坪量分布に対応する坪量調整部341及び/または吸気調整部342の駆動パラメーターが坪量設定データ123から取得される。そして、取得された駆動パラメーターに従ってシート製造装置100が動作する。これにより、坪量調整部341及び/または吸気調整部342の動作量等を調整する作業をせずに、選択された坪量分布を有するシートSを速やかに製造でき、シートSの坪量分布を変更することもできる。
制御部150は、オペレーティングシステム(OS)151、表示制御部152、操作検出部153、検出制御部154、駆動制御部155、及び、坪量調整制御部157の機能を有する。
オペレーティングシステム151の機能は、記憶部140が記憶する制御プログラムの機能であり、その他の制御部150の各部は、オペレーティングシステム151上で実行されるアプリケーションプログラムの機能である。
表示制御部152は、表示データ122に基づいて表示パネル116に画像を表示させる。
操作検出部153は、タッチセンサー117に対する操作を検出する。操作検出部153は、タッチセンサー117において検出した操作の操作位置に対応するGUI操作の内容を特定する。
検出制御部154は、センサーI/F114に接続される各種センサーの検出値を取得する。また、検出制御部154は、センサーI/F114に接続されるセンサーの検出値について、予め設定された閾値(設定値)と比較して判定を行う。検出制御部154は、判定結果が、報知を行う条件に該当する場合には、表示制御部152に報知内容を出力して、表示制御部152によって画像やテキストによる報知を行わせる。
駆動制御部155は、駆動部I/F115を介して接続される各駆動部の起動(始動)及び停止を制御する。また、駆動制御部155は、解繊部ブロアー26や混合ブロアー56等に対して、回転数の制御を行う構成であってもよい。
坪量調整制御部157は、また、駆動制御部155は、操作検出部153が検出した操作によって坪量分布に関する設定がなされた場合に、坪量設定データ123を参照する。坪量調整制御部157は、坪量設定データ123から、設定に対応する坪量調整部341及び/または吸気調整部342の駆動パラメーターを取得する。坪量調整制御部157は、取得した駆動パラメーターに従って、坪量調整部341、及び吸気調整部342の駆動量を決定し、坪量調整部341及び吸気調整部342を動作させる。
また、坪量調整制御部157は、坪量センサー309により検出を実行させ、坪量センサー309の出力値を取得し、取得した出力値に基づいて、シートSの坪量分布を求める。坪量調整制御部157は、操作検出部153が検出した操作によって設定されたシートSの坪量分布と、坪量センサー309の出力値から求めた坪量分布とを比較し、坪量分布が目標の状態であるか否かを判定する。坪量分布が目標の状態とみなせる範囲を逸脱している場合、坪量調整制御部157は、坪量調整部341及び吸気調整部342の駆動パラメーターを調整して、シートSの坪量分布が目標の状態となるよう制御を行う。
図10は、シート製造装置100の動作を示すフローチャートである。
制御部150は、シート製造装置100の電源がオンにされると(ステップST1)、シート製造装置100の動作の設定を開始する(ステップST2)。シート製造装置100の動作の設定は、例えば、表示部160により設定用の画面を表示し、この設定用の画面に対するユーザーの入力操作によって行われる。シート製造装置100が製造するシートSのサイズや数等が設定された後、制御部150は、表示部160によって目標分布選択画面160aを表示させる(ステップST3)。
図11は、シート製造装置100の表示例を示す模式図であり、目標分布選択画面160aの例を示す。図11に例示する目標分布選択画面160aには、画面の名称が表示され、坪量分布選択画像162と、選択状態表示部163とが配置される。
坪量分布選択画像162は、ユーザーがシートSの坪量分布を指示するための操作用の画像である。坪量分布選択画像162は、シート製造装置100で設定可能なシートSの坪量分布の種類に対応する画像162a、162b、162cを含む。画像162a、162b、162cの各々には、シートSの坪量分布を形容する画像が含まれる。画像162a、162b、162cのいずれかがタッチ操作されると、タッチ操作された画像に対応する坪量分布が選択される。また、画像162a、162b、162cは、シートSの坪量分布を言語表現で表す文字を含んでも良いし、シートSの坪量分布に対し予め付与された番号を含んでもよい。
選択状態表示部163は、坪量分布選択画像162の画像162a、162b、162cへのタッチ操作が検出されたことを示す画像である。すなわち、画像162a、162b、162cのうちタッチ操作により選択された坪量分布を示す画像である。
このように、ユーザーは、目標分布選択画面160aを利用して、複数の坪量分布の状態から、シート製造装置100により製造させるシートSの坪量分布を容易に選択できる。
制御部150は、表示部160に対するタッチ操作によって坪量分布が選択され、設定が完了したか否かを判定する(ステップST4)。設定が完了しない間は(ステップST4;No)、選択されるまで待機する。設定が完了した場合(ステップST4;Yes)、制御部150は、坪量設定データ123のデータに基づいて坪量調整部341及び/または吸気調整部342の駆動パラメーターを取得し、設定する(ステップST5)。
続いて、制御部150は、設定した駆動パラメーターに従って、坪量調整部341及び吸気調整部342の駆動状態を調整する(ステップST6)。
制御部150は、シート製造装置100の各部を初期化する起動シーケンスを開始し(ステップST6)、シートSの製造が可能な状態に移行する。起動シーケンスでは、駆動制御部155が制御する各種のモーターやブロアー等が適切な順序で適宜起動される。また、起動シーケンスにおいては、坪量調整部341、吸気調整部342を含む各部が設定値に従って動作する。
制御部150は、起動シーケンスの進行中または実行後に坪量センサー309による検出を開始し、サンプリング周期で坪量センサー309による検出を実行させる(ステップST9)。制御部150は、坪量センサー309の出力値に基づき、シートSの所定方向における坪量分布を検出し(ステップST10)、算出した坪量分布が、ステップST4で選択された状態に該当するか否かを判定する(ステップST11)。ステップST11で、制御部150は、坪量センサー309の出力値から求めた坪量分布が、ステップST4で設定された坪量分布と完全に一致しなくても、許容される範囲内であれば肯定判定する。例えば、制御部150に、予め、許容可能な坪量分布の差異の範囲が設定されてもよい。或いは、坪量設定データ123に、シートSの坪量分布と、この坪量分布とみなすことが可能な範囲とが設定されてもよい。
坪量分布が目標の状態または目標の状態と見なせる範囲内である場合(ステップST11;Yes)、制御部150は、表示部160の表示等により、シートSの坪量分布が、ユーザーが選択した状態となったことを報知する(ステップST12)。
制御部150は、シート製造装置100の運転を終了するか否かを判定する(ステップST13)。運転を終了するトリガーが成立しない間は(ステップST13;No)、制御部150は運転を継続する。運転停止の指示など、運転を停止するトリガーが発生した場合(ステップST13;Yes)、制御部150は、停止シーケンスを実行する(ステップST14)。
一方、坪量分布が、目標の状態と見なせる範囲内でない場合(ステップST11;No)、制御部150は、シート製造装置100の駆動パラメーターを変更して(ステップST15)、ステップST9に戻る。より詳細には、制御部150は、坪量センサー309の出力値に基づき求めたシートSの坪量分布が目標の状態に近づくように、坪量調整部341及び吸気調整部342の駆動パラメーターを変更する。制御部150は、ステップST15で変更した駆動パラメーターに従って坪量調整部341及び吸気調整部342の動作状態の調整を実行し(ステップST16)、ステップST9に戻る。
以上、説明したように、第1実施形態のシート製造装置100は、複数の開口61aを有するドラム部61を備える。また、開口61aを通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面72aを有し、堆積面72aに第2ウェブW2を形成させる第2ウェブ形成部70と、第2ウェブW2を処理してシートSを形成するシート形成部80とを備える。また、シート製造装置100は、第2ウェブW2の搬送方向に交差する方向において、堆積面72aに堆積する第2ウェブW2の坪量を制御する制御部150を備える。
本発明を適用したシート製造装置100、シート製造装置100の制御方法、及び、シート製造方法によれば、第2ウェブW2の坪量を制御することにより、製造されるシートSの坪量の分布を制御できる。これにより、シートSにおいて所望の坪量の分布を実現することができる。例えば、シートSの面内の所定方向(例えば、幅方向WD)において中央部の坪量を端部よりも大きくすることにより、所定方向における腰が強く、プリンター等で搬送する際の搬送性が高いシートSを製造できる。
ドラム部61は回転可能に構成され、ドラム部61には、材料を含む搬送気流M1をドラム部61の内部へ供給するための管54が配設される。管54は、主管54aと、分岐管54cと、分岐管54dとを有する。分岐管54cは、主管54aから分岐部54bにおいて分岐し、ドラム部61の回転軸方向の一方側の端部に接続される。分岐管54dは、主管54aから分岐部54bにおいて分岐し、ドラム部61の回転軸方向の他方側の端部に接続される。また、分岐部54bの近傍に設けられ、制御部150の制御により、分岐管54cを流れる搬送気流M2による材料の搬送量と分岐管54dを流れる搬送気流M3による材料の搬送量との比率を変更するための気流規制部401を備える。これにより、ドラム部61に対して一方から材料を供給する搬送気流M2による材料の搬送量と他方から材料を供給する搬送気流M3による材料の搬送量との比率を変更することにより、ドラム部61に供給される材料の比率を変更できる。このため、ドラム部61の開口61aを通じて堆積する材料の分布を変更して、製造されるシートSの坪量の分布を制御できる。
また、ドラム部61は、ドラム部61の少なくとも開口61aが形成された部分を覆うハウジング部63と、材料を含む搬送気流M1をドラム部61の内部へ供給するための材料供給口64a、65aとを備える。ドラム部61は、材料を含まない空気である外気O1、O2を、ハウジング部63の外部からドラム部61の内部へ供給するための吸気口であって、ドラム部61の回転軸方向に離れて設けられた吸気口501及び吸気口502を備える。また、制御部150の制御により、吸気口501、502から供給される空気の流量の比率を変更する吸気規制部511、512を備える。この構成によれば、ドラム部61に流入する外気O1と外気O2の比率を変更することにより、ドラム部61から流出する気流の分布を変更できる。このため、ドラム部61の開口61aを通じて堆積する材料の幅方向WDにおける分布を変更して、製造されるシートSの坪量の分布を制御できる。
また、制御部150は、搬送気流M1の流量を制御してもよい。例えば、制御部150は、混合ブロアー56の送風量を制御して、搬送気流M1、M2、M3の風量を制御してもよい。この場合、堆積面72aに堆積する材料の分布をより効果的に制御することができる。
また、制御部150は、吸引気流M4の流量を制御してもよい。例えば、制御部150は、サクションブロアー77の送風量を制御して、吸引気流M4の風量を制御してもよい。この場合、堆積面72aに堆積する材料の分布をより効果的に制御することができる。
シート製造装置100は、繊維を含む材料を堆積面72aに堆積させて第2ウェブW2を形成する第2ウェブ形成部70と、第2ウェブW2を処理してシートSを形成するシート形成部80とを備える。また、シートSの坪量分布の設定を受け付ける受付部としての操作検出部153と、操作検出部153で受け付けた坪量分布に基づいて、第2ウェブ形成部70の堆積面72aに堆積させる第2ウェブW2の坪量を制御する制御部150と、を有する。
この構成によれば、繊維を含む材料を堆積させてシートSを製造する場合に、シートSの坪量の設定に従って第2ウェブW2の坪量を制御することにより、設定された坪量のシートSを製造できる。これにより、シートSにおいて所望の坪量の分布を(オンデマンドで)実現することができる。例えば、シートSの面内の所定方向において中央部の坪量を端部よりも大きくすることにより、所定方向における腰が強く、プリンター等で搬送する際の搬送性が高いシートSを製造できる。
シート製造装置100は、複数の開口61aが形成されたドラム部61を有し、ドラム部61の開口61aを通過した材料が堆積面72aに堆積するよう構成される。操作検出部153は、例えば目標分布選択画面160aを用いて、シートSの坪量分布として、第2ウェブW2の搬送方向Fに交差する所定方向(幅方向WD)における坪量分布を受け付ける。これにより、第2ウェブW2の搬送方向に交差する所定方向における坪量分布が設定された場合に、この設定に従って第2ウェブW2の坪量分布を制御して、設定された坪量分布を有するシートSを製造できる。
また、シート製造装置100は、第2ウェブW2またはシートSの厚さまたは坪量を検出する坪量センサー309を備える。本実施形態の坪量センサー309はシートSの坪量を検出する。制御部150は、坪量センサー309の検出結果に基づいて、搬送方向Fに交差する所定方向における第2ウェブW2の坪量分布を制御する。この場合、より適切にシートSの坪量の分布を制御できる。
また、上記のシート製造装置100、及び、シート製造装置100によるシート製造方法で製造されたシートSは、搬送ローラー対により挟持されて搬送される場合の搬送方向に交差する所定方向における坪量の分布に差異が設けられる。シートSは、所定方向の端部に比べて中央部の坪量が大きい。これにより、シートSは、シート全体の坪量が同程度のシートと比較して、ローラー対により搬送される場合の搬送方向における腰が強く、搬送性に優れたシートSを実現できる。また、シートSは、所定方向における端部の厚さと中央部の厚さとが等しくなるよう製造されてもよい。この場合、坪量の分布により搬送方向における腰の強さと搬送性に優れ、厚さのむらのないシートSを実現できる。
[第2実施形態]
図12は、本発明を適用した第2実施形態に係るシート製造装置101の要部拡大図であり、特に、管54及び気流規制部411を示す拡大正面図である。
シート製造装置101は、以下に説明する気流規制部411を除き、シート製造装置100(図1)と同様に構成されるので、共通の構成については同符号を付して説明を省略する。
図12に示す気流規制部411は、管54の分岐部54bの上方(上流側)に配置される。気流規制部411は、主管54aの側壁側から軸中心に向けて配置される板状の気流規制回動板412と、気流規制回動板412を図中に矢印RDで示す方向に回動させる回動部413とを有する。図12の例では、一対の気流規制回動板412が、主管54aの右方向R側と左方向L側とに1個ずつ配置された構成とする。各々の気流規制回動板412は、回動部413によって、それぞれ独立して制御装置110の制御により回動する。
一対の気流規制回動板412の位置は、分岐部54bが搬送気流M1を分流する分流位置54eを基準として、分岐管54c側の位置、及び、分岐管54d側の位置に相当する。
気流規制部411は、第1実施形態で説明した気流規制部401(図5)に代えて設置される。つまり、シート製造装置101は、シート製造装置100の気流規制部401を、気流規制部411に代えた構成である。
気流規制部411は、一対の気流規制回動板412、及び、一対の気流規制回動板412を移動させる回動部413を備える。
気流規制部411の位置は、分岐部54bの近傍であることが好ましく、分岐部54bで分岐する前の状態すなわち主管54aに設けることが、より好ましい。また、主管54aにおいて、気流規制部411は、分岐部54bに近いことが、最も好ましい。
気流規制回動板412は、回動部413によって回動され、主管54aの断面開口を横切る位置と、主管54aの軸方向に沿った位置との間で変位する。気流規制回動板412が主管54aの断面方向に張り出す面積は、回動部413の回動量により決まる。従って、回動部413の動作により、主管54aの内部において搬送気流M1が通過可能な断面積が変化する。回動部413は、坪量調整部341に相当し、回動部413の動作のオンオフ及び、回動部413の回動量を、制御装置110により制御可能である。制御装置110は、一対の回動部413をそれぞれ独立して制御する構成であってもよいし、一対の回動部413を連動させる制御を行うものであってもよい。また、図12に示すように、回動部413よりも下流側で気流規制回動板412を回動させることが好ましい。これにより、気流規制部411における材料の滞留を抑えることができる。
気流規制回動板412が回動すると、主管54aの断面の右方向R側または左方向L側において、搬送気流M1の流れが気流規制回動板412により妨げられる。つまり、主管54aを流れる搬送気流M1に対し、気流規制回動板412によって影響を与えることができる。
例えば、右方向R側に位置する気流規制回動板412を、主管54aの中央方向に張り出させた場合、主管54aの中央である分流位置54eよりも右方向R側で、搬送気流M1の流路が狭くなる。このため、主管54aの内部で、右方向R側に通風抵抗が発生する。この状態で、搬送気流M1は気流規制回動板412に衝突し、気流規制回動板412を回り込むように流れるので、搬送気流M1に含まれる材料が左方向L側に偏って流れる。主管54aの内部で、左方向L側に材料が偏って移送されることにより、分岐部54bにおいて、搬送気流M2よりも搬送気流M3に多くの材料が流れる。従って、ドラム部61には、左方向L側から、右方向R側よりも多くの材料が流入する。
これに対し、左方向L側に位置する気流規制回動板412を、主管54aの中央方向に張り出させた場合、主管54aの中央である分流位置54eよりも左方向L側で、搬送気流M1の流路が狭くなる。このため、主管54aの内部で、左方向L側に通風抵抗が発生する。この状態で、搬送気流M1は気流規制回動板412に衝突し、気流規制回動板412を回り込むように流れるので、搬送気流M1に含まれる材料が右方向R側に偏って流れる。主管54aの内部で、右方向R側に材料が偏って移送されることにより、分岐部54bにおいて、搬送気流M3よりも搬送気流M2に多くの材料が流れる。従って、ドラム部61には、右方向R側から、左方向L側よりも多くの材料が流入する。
また、気流規制回動板412は搬送気流M1の流速に影響を与えるが、風量に与える影響は軽微であり、ドラム部61に流入する搬送気流M2、M3の風量の和はほぼ変化しない。但し、搬送気流M1を発生する混合ブロアー56の風力が弱く、主管54aの断面積のうち気流規制回動板412により減少する面積の割合が大きい場合に、風量の減少が発生し得る。
第2実施形態のシート製造装置101によれば、気流規制部411を坪量調整制御部157によって制御することにより、管54からドラム部61に流入する材料の左右のバランスを変化させることができる。この効果は、第1実施形態で気流規制部401を坪量調整制御部157が制御することによる効果と同様である。
従って、第2実施形態のシート製造装置101は、シート製造装置100と同様の効果を奏する。また、気流規制部401(図5)が備える気流規制板402に比べ、気流規制部411を構成する気流規制回動板412は小さいサイズで実現可能である。このため、主管54aの外部に空間の余裕が小さい場合には、気流規制部411が、より有利な構成となる。
なお、上記第2実施形態において、管54を、断面円形の筒とする構成に限らず、管54を、断面が矩形の筒としてもよい。すなわち、少なくとも気流規制部411を設ける位置において、主管54aを、断面が矩形(角形)の筒で構成する。この場合、気流規制回動板412を矩形の板とすることで、より効果的に、搬送気流M1の流れに対し一対の吸気規制部512による影響を与えることができ、ドラム部61における材料の分布を効率よく調整できる。
[第3実施形態]
図13は、第3実施形態に係るシート製造装置102の要部斜視図であり、特に、堆積部60及び第2ウェブ形成部70の構成を示す。
シート製造装置102は、以下に説明する堆積部60aを除き、シート製造装置100(図1)と同様に構成されるので、共通の構成については同符号を付して説明を省略する。シート製造装置102は、シート製造装置100の堆積部60(図3)を堆積部60aに代え、給気管522a、522b、給気装置523a、523bを設けた構成である。
堆積部60aは、右側壁64(図3)に代えて右側壁64bを備え、左側壁65(図3)に代えて左側壁65bを備える。右側壁64bには、右側壁64と同様に送気管57aが連結され、送気管57aから材料を含む搬送気流M2がドラム部61の内部に供給される。右側壁64bは、ドラム部61の内側に相当する位置に開口し、搬送気流M2が流入する材料供給口64aを有する。
左側壁65bには、左側壁65と同様に送気管57bが連結され、送気管57bから搬送気流M3がドラム部61の内部に供給される。左側壁65bは、ドラム部61の内側に相当する位置に開口し、搬送気流M3が流入する材料供給口65aを有する。
また、右側壁64bには、材料を含まない空気が供給される給気口521aが形成される。給気口521aは、右側壁64bに連結される給気管522aにより供給される空気をドラム部61の内部に供給する開口である。給気口521aは、ドラム部61の回転軸Q(図4)方向に延在して右側壁64bを貫通し、ドラム部61の内部と重なる位置に開口する。ドラム部61の径方向において、給気口521aは材料供給口64aとは異なる位置に開口する。
同様に、左側壁65bには、材料を含まない空気が供給される給気口521bが形成される。給気口521bは、左側壁65bに連結される給気管522bにより供給される空気をドラム部61の内部に供給する開口である。給気口521bは、ドラム部61の回転軸Q方向に左側壁65bを貫通し、ドラム部61の内部と重なる位置に開口する。ドラム部61の径方向において、給気口521bは材料供給口65aとは異なる位置に開口する。
給気管522aは、制御装置110の制御により動作する給気装置523aに接続される。給気管522bは、制御装置110の制御により動作する給気装置523bに接続される。給気装置523a、523bは、ブロアー(図示略)等を有し、それぞれ給気管522a、522bに空気を送り込む装置である。給気装置523a、523bは、例えば、加湿部208(図1)等により加湿された加湿空気を給気管522a、522bに送気するものであってもよい。或いは、堆積部60aの周辺などシート製造装置102内部の空気(外気)を給気管522a、522bに送気するものであってもよい。これらのいずれの場合についても、給気装置523a、523bがドラム部61に供給する、材料を含まない空気を、外気と呼ぶ。
給気装置523a、523bは、材料供給口64a、65aからドラム部61に流入する風量と、サクション機構76が吸引する風量との差に対応する風量で、外気を供給する。給気管522a、522bにより供給される外気は、外気O1、O2(図3)に対応する。
給気装置523a、523bは、吸気調整部342(図8)に相当する。制御部150は、坪量調整制御部157によって、給気装置523a、523bの各々が給気管522a、522bに送気する外気の風量を調整できる。坪量調整制御部157による給気装置523a、523bの制御は、図3及び図4に示した吸気規制部511、512の制御と同様である。坪量調整制御部157は、給気装置523aの送気量、及び、給気装置523bの送気量を制御することにより、ドラム部61に右方向R側の給気口521aから流入する外気と、左方向L側の給気口521bから流入する外気との左右バランスを変更できる。このように、坪量調整制御部157は、第1実施形態で吸気口501、502の開口面積を調整する制御と同様に、給気装置523a、523bを制御して、同様の効果を得ることができる。このように、第3実施形態のシート製造装置102によれば、給気装置523a、523bを制御することで、ドラム部61の内部における材料の分布を制御し、搬送方向Fに交差する所定方向(例えば、幅方向WD)におけるシートSの坪量分布を調整できる。
なお、給気装置523a、523bは、一つの給気装置として構成することもできる。この場合、給気装置から給気管522aに送気される送気量(風量)、及び、給気装置から給気管522bに送気される送気量(風量)を変更し、調整する機構を備えることが好ましい。例えば、給気装置が送気する気流を給気管522aと給気管522bとに分岐する分岐部を設けた構成を想定する。この分岐部に、気流を給気管522aと給気管522bとに分流させる割合を調整するダンパー(図示略)を配置し、このダンパーの位置や駆動状態を制御装置110により制御可能な構成を採用できる。
また、図13に示すように、シート製造装置102は、主管54aに気流規制部401を設けた構成として示しているが、シート製造装置102が備える気流規制部401に代えて、気流規制部411(図12)を設けることも可能である。
[第4実施形態]
図14A~図14Eは、第4実施形態に係るシート製造装置103の説明図である。図14Aはシート製造装置103の要部分解斜視図であり、特に、吸気位置変更部530(位置変更部)を示す。図14Bは吸気口の第1吸気位置を示す図である。図14Cは吸気口の第2吸気位置を示す図であり、図14Dは吸気口の第3吸気位置を示す図であり、図14Eは吸気口の第4吸気位置を示す図である。
シート製造装置103は、第1実施形態に係るシート製造装置100において、吸気口501、502の位置を変更可能とした構成に該当する。シート製造装置100と共通の構成については同符号を付して説明を省略する。
図14Aの吸気位置変更部530は、開口位置変更板532と、開口位置変更板532を回転させる駆動部531と、開口位置変更板532に重ねて配置される壁板533と、を備える。開口位置変更板532及び壁板533は円形の板であり、軸中心を一致させるように重ねられ、右側壁64(図3)、及び、左側壁65(図3)として用いることができる。
開口位置変更板532は、中心に中央開口532aが形成され、開口位置変更板532の中心から外れた位置に外周開口532bが形成される。外周開口532bは、吸気位置変更部530を右側壁64または左側壁65として配置した場合に、ドラム部61の断面に重なる位置に開口することが望ましい。この場合において、中央開口532aは材料供給口64aまたは材料供給口65aとして機能し、外周開口532bは吸気口501または吸気口502として機能する。
壁板533の中心には中央開口533aが形成される。中央開口533aの位置、形状及びサイズは、開口位置変更板532と壁板533とを重ねた状態において中央開口532aと重なるよう設定される。
壁板533には、中央開口533aから離れた位置に、外周開口534a、534b、534c、534dが形成される。外周開口534a、534b、534c、534dは、いずれも、開口位置変更板532と重ねることが可能なサイズの開口であり、例えば、壁板533の円周方向に均等に配置される。
吸気位置変更部530は、開口位置変更板532と壁板533とを、中央開口532aと中央開口533aとが一致するように重ねて構成される。このため、中央開口532a、533aは一つの貫通孔を形成し、材料供給口64a、65aとして、搬送気流M2、M3を通過させる。
駆動部531は、開口位置変更板532を回転させて、壁板533に対する開口位置変更板532の角度を変更できる。壁板533は、駆動部531により回転しない構成とすることができるが、駆動部531が壁板533と開口位置変更板532との相対角度を変更できればよい。
開口位置変更板532が壁板533に対して回転すると、その回転位置により、外周開口532bは、外周開口534a、534b、534c、534dのいずれかに重なる。また、外周開口532bが外周開口534a、534b、534c、534dのいずれにも重ならない状態となることがある。外周開口532bが外周開口534aに重なる場合、外周開口532b、及び外周開口534aは一つの貫通孔を形成し、吸気口501または吸気口502として機能し、外気を流通させる。外周開口534b、534c、534dについても同様である。
従って、531が開口位置変更板532を回転させ、壁板533に対する開口位置変更板532の回転位置を変更することで、ドラム部61に外気が流入する開口を、外周開口534a、534b、534c、534dから選択できる。右側壁64側の外周開口534a、534b、534c、534dのいずれかは第1吸気口に対応し、左側壁65側の外周開口534a、534b、534c、534dのいずれかは第2吸気口に対応する。また、中央開口532a及び中央開口533aは材料供給口に相当する。つまり、右側壁64側で開口するいずれかの外周開口が第1吸気口に対応する場合、左側壁65側で開口するいずれかの外周開口が第2吸気口に対応する。右側壁64側と左側壁65側とは逆であってもよい。
図14Bに示す第1吸気位置は、外周開口532bが外周開口534aに重なる状態を示す。外周開口534aは、中央開口533aに比べて上方に位置するので、第1吸気位置では、ドラム部61には、材料供給口64a、65aよりも上方から外気が流入する。
図14Cに示す第2吸気位置は、外周開口532bが外周開口534bに重なる状態を示す。外周開口534bは、中央開口533aと同じ高さ位置にあり、搬送方向Fにおいて下流側に位置する。第2吸気位置では、ドラム部61には、材料供給口64a、65aと同じ高さ位置で、下流側から外気が流入する。
図14Dに示す第3吸気位置は、外周開口532bが外周開口534cに重なる状態を示す。外周開口534cは、中央開口533aの下方に位置する。第3吸気位置では、ドラム部61には、材料供給口64a、65aの下方から外気が流入する。
図14Eに示す第4吸気位置は、外周開口532bが外周開口534dに重なる状態を示す。外周開口534dは、中央開口533aと同じ高さ位置にあり、搬送方向Fにおいて上流側に位置する。第4吸気位置では、ドラム部61には、材料供給口64a、65aと同じ高さ位置で、上流側から外気が流入する。
このように、制御装置110が駆動部531を動作させて、開口位置変更板532を回転させることで、ドラム部61に外気が流入する位置を、変更できる。この構成において、吸気位置変更部530は、吸気調整部342に相当する。
第4実施形態のシート製造装置103は、ドラム部61に材料を含まない空気をハウジング部63の外部から供給するための吸気口の位置を変更する位置変更部としての吸気位置変更部530を備える。これにより、ドラム部61に流入する気流の分布を変更することにより、ドラム部61から流出する気流の分布を変更できる。このため、ドラム部61の開口61aを通じて堆積する材料の分布を変更して、製造されるシートSの坪量の分布を制御できる。
また、第1、第2、第3及び第4吸気位置では、外周開口532bを、外周開口534a、534b、534c、534dのいずれかに完全に重ねて、開口面積を最大とした状態を示した。シート製造装置103の制御は、この限りではなく、例えば、外周開口532bを、外周開口534a、534b、534c、534dのいずれかに一部のみ重ねる状態とすることも可能である。この場合、外気の流入に対し通風抵抗を与えることができる。例えば、ドラム部61の右方向R側と左方向L側における外気の吸入量のバランスを変更できる。
図15は、シート製造装置103が製造するシートSの坪量分布を示す図表であり、シート製造装置103の駆動条件を変更した場合のシートSの坪量分布の例を示す。より詳細には、図15は、シート製造装置103においてシートSの坪量分布を制御した結果を図表にまとめたものである。図15には、本発明を適用した実施例1~7、及び、比較のための比較例の結果を示す。
実施例1~7及び比較例では、シート製造装置103の駆動条件として、給材制御、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合、左右吸気比率、吸気位置を設定した。給材制御は、気流規制部401によって搬送気流M1の流れを規制する制御を指し、右方向R側における気流を規制する制御、左方向L側における気流を規制する制御、及び、規制を行わない制御を切り替えた。吸引気流風量に対する搬送気流風量割合は、ドラム部61に供給する搬送気流M1と吸引気流M4の比率に対する制御であり、通常のシート製造装置100~103の動作状態における量を「大」とし、混合ブロアー56の制御により比率を減少させた状態を「小」とした。左右吸気比率は、ドラム部61に流入する外気の流入量(吸気量)のバランスを指し、左方向L側の吸気量=右方向R側の吸気量とする制御、左方向L側の吸気量を右方向R側より多くする制御、及び、左方向L側の吸気量を右方向R側より少なくする制御を切り替えた。吸気位置1~4は各々図14B~図14Eに示した吸気位置である。
図15には、各駆動条件に対応する結果としてシートSの幅方向WDにおける坪量分布を示す。シートSの坪量分布は、縦軸を坪量、横方向を幅方向WDとしたプロット(○)で示し、幅方向WDにおける左右方向は符号R,Lで示す通りである。
実施例1では、給材制御を行わず、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を減少させ、左右吸気比率を左方向L=右方向Rとし、第2吸気位置を設定した例を示す。実施例1でシート製造装置103が動作した場合、図15に示すように、幅方向WDにおける中央部の坪量が、端部の坪量より大きい坪量分布のシートSが得られた。
実施例2では、給材制御を行わず、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とし、左右吸気比率を左方向L=右方向Rとし、第3吸気位置を設定した例を示す。実施例2でシート製造装置103が動作した場合、図15に示すように、幅方向WDにおける中央部の坪量が、端部の坪量より大きい坪量分布のシートSが得られた。
実施例3では、給材制御を行わず、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とし、左右吸気比率を左方向L=右方向Rとし、第1吸気位置を設定した例を示す。実施例3でシート製造装置103が動作した場合、図15に示すように、幅方向WDにおける中央部の坪量が、端部の坪量より小さい坪量分布のシートSが得られた。実施例2との比較において、吸気位置の相違によって異なる坪量分布が得られた。
実施例4では、気流規制部401によって主管54aの断面における右方向R側に気流規制板402を張り出させた。その他の駆動条件については、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とし、左右吸気比率を左方向L=右方向Rとし、第2吸気位置を設定した。
実施例5では、気流規制部401によって主管54aの断面における左方向L側に気流規制板402を張り出させた。その他の駆動条件については、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とし、左右吸気比率を左方向L=右方向Rとし、第2吸気位置を設定した。
実施例4及び5は、気流規制部401における規制の状態を除き、駆動条件が共通するので、シートSの坪量分布は気流規制部401における制御の差異を反映している。実施例4では左方向L側の端部が右方向R側の端部より坪量が大きくなる分布が得られ、実施例5では反対に、右方向R側の端部が左方向L側の端部よりも坪量が大きくなる分布が得られた。
実施例6では、給材制御を行わず、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とした。左右吸気比率を、左方向Lが右方向Rより吸気量が大きくなるよう制御し、第2吸気位置を設定した。
実施例7では、給材制御を行わず、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とした。左右吸気比率を、左方向Lが右方向Rより吸気量が小さくなるよう制御し、第2吸気位置を設定した。
実施例6及び7は、吸気量の左右バランスを除き、駆動条件が共通するので、シートSの坪量分布は吸気量の左右バランスの差異を反映している。実施例6では右方向R側の端部が左方向L側の端部より坪量が大きくなる分布が得られ、実施例7では反対に、左方向L側の端部が右方向R側の端部よりも坪量が大きくなる分布が得られた。
また、比較例では、給材制御を行わず、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合を通常(大)とし、左右吸気比率の制御を行わず、第2吸気位置を設定した。比較例ではシートSの坪量分布は、幅方向WDにおいてほぼ一定であった。
また、図示はしないが、第4吸気位置は、第2吸気位置を採用した場合と同様の結果をもたらした。
図15の各実施例によれば、比較例との比較から、気流規制部401による気流の制御、吸引気流風量に対する搬送気流風量割合、吸気位置変更部530による吸気口の位置の変更、外気の左右吸気比率のいずれかを制御し、シートSの幅方向WDにおける坪量分布を変更できることが明らかである。
給材制御は、第2実施形態で説明した気流規制部411を用いる構成でも同様の制御を行える。左右吸気比率は、第1~第3実施形態の構成においても変更可能である。従って、第1~第4実施形態で説明したシート製造装置100、101、102、103によれば、装置の駆動条件を制御部150が制御することにより、シートSの幅方向WDにおける坪量分布を制御できる。従って、所望の坪量分布を有するシートSを製造できる。
なお、上記実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する具体的態様に過ぎず、本発明を限定するものではなく、上記実施形態で説明した構成の全てが本発明の必須構成要件であることも限定されない。また、この発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、坪量センサー309をシート形成部80と切断部90との間に配置して、シートSの坪量を検出する構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。坪量センサー309を切断部90の下流に配置して、切断されたシートSを坪量センサー309で検出してもよい。また、坪量センサー309をシート形成部80よりも上流側に設置して、第2ウェブW2の坪量を検出してもよい。
また、シート製造装置100は、シートSに限らず、硬質のシート或いは積層したシートで構成されるボード状、或いは、ウェブ状の製造物を製造する構成であってもよい。また、シートSは、紙は、パルプや古紙を原料とする紙であってもよく、天然繊維または合成樹脂製の繊維を含む不織布であってもよい。また、シートSの性状は特に限定されず、筆記や印刷を目的とした記録紙(例えば、いわゆるPPC用紙)として使用可能な紙であってもよいし、壁紙、包装紙、色紙、画用紙、ケント紙等であってもよい。また、シートSが不織布である場合、一般的な不織布のほか、繊維ボード、ティッシュペーパー、キッチンペーパー、クリーナー、フィルター、液体吸収材、吸音体、緩衝材、マット等としてもよい。
10…供給部、12…粗砕部、14…粗砕刃、20…解繊部、22…導入口、24…排出口、26…解繊部ブロアー、27…集塵部、28…捕集ブロアー、40…選別部、41…ドラム部、42…導入口、43…ハウジング部、44…排出口、45…第1ウェブ形成部、46…メッシュベルト、47…ローラー、48…吸引部、49…回転体、50…混合部、52…添加物供給部、52a…排出部、54…管(材料供給管)、54a…主管(第1供給管)、54b…分岐部、54c…分岐管(第2供給管)、54d…分岐管(第3供給管)、56…混合ブロアー、57a、57b…送気管、60…堆積部、61…ドラム部(篩部)、61a…開口、62…導入口、63…ハウジング部、63a…開口、64…右側壁、64a…材料供給口、64b…右側壁、65…左側壁、65a…材料供給口、65b…左側壁、66…対向壁部、68…凹部、69a…パイルシール、69b…パイルシール、70…第2ウェブ形成部(ウェブ形成部)、72…メッシュベルト、72a…堆積面、74…ローラー、76…サクション機構(吸引部)、77…サクションブロアー、79…搬送部、79a…メッシュベルト、79b…張架ローラー、79c…サクション機構、80…シート形成部、82…加圧部、84…加熱部、90…切断部、96…排出部、100、101、102、103…シート製造装置、110…制御装置、111…メインプロセッサー、114…センサーI/F、115…駆動部I/F、120…不揮発性記憶部、123…坪量設定データ、140…記憶部、150…制御部、151…オペレーティングシステム、153…操作検出部(受付部)、154…検出制御部、155…駆動制御部、157…坪量調整制御部、160…表示部、202、204、206、208、210、212…加湿部、341…坪量調整部、342…吸気調整部、A1…加湿空気、DF…ダウンフロー、M1、M2、M3…搬送気流、M4…吸引気流、搬送方向、501、502…吸気口(第1吸気口、第2吸気口)、511、512…吸気規制部(第2調整部)、511a、512a…規制板、511b、512b…板駆動部、521a、521b…給気口(材料供給口)、522a、522b…給気管、523a、523b…給気装置(第2調整部)、530…吸気位置変更部(位置変更部)、531…駆動部、532…開口位置変更板、532a…中央開口(材料供給口)、532b…開口位置変更板、532b…外周開口、533…壁板、533a…中央開口(材料供給口)、534a、534b、534c、534d…外周開口(第1吸気口、第2吸気口)、O1、O2…外気、Q…回転軸、S…シート、W1…第1ウェブ、W2…第2ウェブ(ウェブ)。

Claims (10)

  1. 複数の開口を有する篩部と、
    前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、
    前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、
    前記シート形成部が形成したシートを搬送する搬送路に設けられ、前記搬送路の幅方向に並べて配置された複数の坪量センサーと、
    前記ウェブの搬送方向に交差する方向において、前記堆積面に堆積する前記ウェブの坪量を制御する制御部と、を備え、
    前記篩部は、回転可能なドラム部を備え、
    前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給管が配設され、
    前記材料供給管は、
    第1供給管と、
    前記第1供給管から分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の一方側の端部に接続される第2供給管と、
    前記第1供給管から前記分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の他方側の端部に接続される第3供給管と、
    前記分岐部の近傍に設けられ、前記制御部の制御によって、前記第2供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量と前記第3供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量との比率を変更する第1調整部と、を備え
    前記制御部は、前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記第1調整部を制御することを特徴とするシート製造装置。
  2. 複数の開口を有する篩部と、
    前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、
    前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、
    前記シート形成部が形成したシートを搬送する搬送路に設けられ、前記搬送路の幅方向に並べて配置された複数の坪量センサーと、
    前記ウェブの搬送方向に交差する方向において、前記堆積面に堆積する前記ウェブの坪量を制御する制御部と、を備え、
    前記篩部は、
    回転可能なドラム部と、
    前記ドラム部の少なくとも前記開口が形成された部分を覆うハウジング部と、
    前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給口と、
    前記材料を含まない空気を、前記ハウジング部の外部から前記ドラム部の内部へ供給するための第1吸気口及び第2吸気口であって、前記ドラム部の回転軸方向に離れて設けられた前記第1吸気口及び前記第2吸気口と、
    前記制御部の制御により、前記第1吸気口及び前記第2吸気口から供給される空気の流量の比率を変更する第2調整部と、を備え
    前記制御部は、前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記第2調整部を制御することを特徴とするシート製造装置。
  3. 前記篩部は、前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給管が配設され、
    前記材料供給管は、
    第1供給管と、
    前記第1供給管から分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の一方側の端部に接続される第2供給管と、
    前記第1供給管から前記分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の他方側の端部に接続される第3供給管と、
    前記分岐部の近傍に設けられ、前記制御部の制御によって、前記第2供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量と前記第3供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量との比率を変更する第1調整部と、を備え、
    前記制御部は、前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記第1調整部及び前記第2調整部を制御することを特徴とする請求項2記載のシート製造装置。
  4. 複数の開口を有する篩部と、
    前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、
    前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、
    前記シート形成部が形成したシートを搬送する搬送路に設けられ、前記搬送路の幅方向に並べて配置された複数の坪量センサーと、
    前記ウェブの搬送方向に交差する方向において、前記堆積面に堆積する前記ウェブの坪量を制御する制御部と、を備え、
    前記篩部は、
    回転可能なドラム部と、
    前記ドラム部の少なくとも前記開口が形成された部分を覆うハウジング部と、
    前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給口と、
    前記材料を含まない空気を、前記ハウジング部の外部から前記ドラム部の内部へ供給するための第1吸気口及び第2吸気口であって、前記ドラム部の回転軸方向に離れて設けられた前記第1吸気口及び前記第2吸気口と、
    前記制御部の制御により、前記材料供給口に対する前記第1吸気口の位置、及び、前記材料供給口に対する前記第2吸気口の位置をそれぞれ変更する位置変更部と、を備え
    前記制御部は、前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記位置変更部を制御することを特徴とするシート製造装置。
  5. 前記制御部は、前記搬送気流の流量を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のシート製造装置。
  6. 吸引気流により前記材料を前記堆積面に吸引する吸引部を有し、
    前記制御部は、前記吸引気流の流量を制御することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のシート製造装置。
  7. 複数の開口を有する篩部と、
    前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、
    前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、
    前記シート形成部が形成したシートを搬送する搬送路に設けられ、前記搬送路の幅方向に並べて配置された複数の坪量センサーと、を備え、
    前記篩部は、回転可能なドラム部を備え、
    前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給管が配設され、
    前記材料供給管は、
    第1供給管と、
    前記第1供給管から分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の一方側の端部に接続される第2供給管と、
    前記第1供給管から前記分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の他方側の端部に接続される第3供給管と、
    前記分岐部の近傍に設けられ、前記第2供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量と前記第3供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量との比率を変更する第1調整部と、を備えるシート製造装置のシート製造方法であって、
    前記材料を前記堆積面に堆積させてウェブを形成する第1工程と、
    前記シート形成部により、前記ウェブを処理してシートを形成する第2工程と、
    前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記第1調整部を制御する第3工程と、
    を含むことを特徴とするシート製造方法。
  8. 複数の開口を有する篩部と、
    前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、
    前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、
    前記シート形成部が形成したシートを搬送する搬送路に設けられ、前記搬送路の幅方向に並べて配置された複数の坪量センサーと、を備え、
    前記篩部は、
    回転可能なドラム部と、
    前記ドラム部の少なくとも前記開口が形成された部分を覆うハウジング部と、
    前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給口と、
    前記材料を含まない空気を、前記ハウジング部の外部から前記ドラム部の内部へ供給するための第1吸気口及び第2吸気口であって、前記ドラム部の回転軸方向に離れて設けられた前記第1吸気口及び前記第2吸気口と、
    前記第1吸気口及び前記第2吸気口から供給される空気の流量の比率を変更する第2調整部と、を備えるシート製造装置のシート製造方法であって、
    前記材料を前記堆積面に堆積させてウェブを形成する第1工程と、
    前記シート形成部により、前記ウェブを処理してシートを形成する第2工程と、
    前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記第2調整部を制御する第3工程と、
    を含むことを特徴とするシート製造方法。
  9. 前記篩部は、前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給管が配設され、
    前記材料供給管は、
    第1供給管と、
    前記第1供給管から分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の一方側の端部に接続される第2供給管と、
    前記第1供給管から前記分岐部において分岐し、前記ドラム部の回転軸方向の他方側の端部に接続される第3供給管と、
    前記分岐部の近傍に設けられ、前記第2供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量と前記第3供給管を流れる前記搬送気流による前記材料の搬送量との比率を変更する第1調整部と、を備え、
    前記第3工程は、前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記第1調整部及び前記第2調整部を制御することを特徴とする請求項8記載のシート製造方法。
  10. 複数の開口を有する篩部と、
    前記開口を通過した繊維を含む材料が堆積する堆積面を有し、前記堆積面にウェブを形成するウェブ形成部と、
    前記ウェブを処理してシートを形成するシート形成部と、
    前記シート形成部が形成したシートを搬送する搬送路に設けられ、前記搬送路の幅方向に並べて配置された複数の坪量センサーと、
    前記ウェブの搬送方向に交差する方向において、前記堆積面に堆積する前記ウェブの坪量を制御する制御部と、を備え、
    前記篩部は、
    回転可能なドラム部と、
    前記ドラム部の少なくとも前記開口が形成された部分を覆うハウジング部と、
    前記材料を含む搬送気流を前記ドラム部の内部へ供給するための材料供給口と、
    前記材料を含まない空気を、前記ハウジング部の外部から前記ドラム部の内部へ供給するための第1吸気口及び第2吸気口であって、前記ドラム部の回転軸方向に離れて設けられた前記第1吸気口及び前記第2吸気口と、
    前記制御部の制御により、前記材料供給口に対する前記第1吸気口の位置、及び、前記材料供給口に対する前記第2吸気口の位置をそれぞれ変更する位置変更部と、を備えるシート製造装置のシート製造方法であって、
    前記材料を前記堆積面に堆積させてウェブを形成する第1工程と、
    前記シート形成部により、前記ウェブを処理してシートを形成する第2工程と、
    前記複数の坪量センサーの検出値に基づいてシートの坪量分布を算出し、前記ウェブの搬送方向に交差する方向における坪量の分布に差異が生じるように設定された目標の坪量分布と、算出した前記シートの坪量分布とに基づき、前記シートの坪量分布が前記目標の坪量分布となるように前記位置変更部を制御する第3工程と、
    を含むことを特徴とするシート製造方法。
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