(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1のピストンが、前記弁体を開放する方向に駆動する駆動力が、前記第2のピストンが、前記弁体を閉鎖する方向に駆動する駆動力よりも大きくなるように、前記第1のエアシリンダ及び前記第2のエアシリンダに入力される圧力空気の圧力が、それぞれ設定されている、請求項1に記載の間欠塗布装置。
前記第1のエアシリンダにおいて、前記弁体を開放する方向に駆動するときに入力される圧力空気の圧力と、前記弁体を閉鎖する方向に駆動するときに入力される圧力空気の圧力とは、同じ値に設定されている、請求項1に記載の間欠塗布装置。
前記ピストンが、前記弁体を開放する方向に駆動する駆動力は、前記弁体と連動して動作する前記ロッドに付与される摩擦力よりも大きくなるように設定されている、請求項7に記載の間欠塗布装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施形態を説明する前に、従来の間欠塗布装置における問題点を説明する。
【0012】
図7は、従来の間欠塗布装置100の一般的な構成を示した図である。
【0013】
図7に示すように、塗液タンク110に収容された塗液120は、供給路121の途中に設けられたポンプ111によって送液されて、塗布ダイ115内のマニホールド116に供給される。そして、マニホールド116に供給された塗液120は、塗布ダイ115のスリットから吐出されて、基材130の表面に塗布膜131が形成される。
【0014】
ポンプ111と塗布ダイ115との間の供給路121には、供給路121を開閉する弁体を有する供給バルブ112が設けられている。また、供給路121の途中から、塗液タンク110に接続された回収路122が分岐し、回収路122には、回収路122の開閉する弁体を有する回収バルブ117が設けられている。また、供給バルブ112及び回収バルブ117の弁体は、それぞれ、エアシリンダ113、118によって駆動され、その駆動は、制御部119によって制御される。
【0015】
図8は、エアシリンダ113によって、供給バルブ112の開閉を駆動する動作を示した図で、
図8(a)は、供給バルブ112を閉鎖する動作を示し、
図8(b)は、供給バルブ112を開放する動作を示している。
【0016】
供給バルブ112は、弁体142と、弁座143を挟んで、供給路121から塗液120が入る液溜室141、及び供給路121から塗液120が出る液溜室140を有している。また、エアシリンダ113は、ピストン152を挟んで、圧空室150、151を有し、ピストン152は、ロッド153を介して、弁体142に連結されている。
【0017】
図8(a)に示すように、圧空室151に、圧力Pの圧力空気を供給することによって、ピストン152が弁体142と反対方向に移動する。これにより、ピストン152と一体的に弁体142が移動して、弁座143と当接することにより、供給バルブ112が閉じ、塗液120の供給が停止する。
【0018】
次に、
図8(b)に示すように、圧空室150に、圧力Pの圧力空気を供給することによって、ピストン152が弁体142の方向に移動する。これにより、ピストン152と一体的に弁体142が移動して、弁座143から離れることにより、供給バルブ112が開き、塗液120の供給が開始する。
【0019】
なお、圧空室150、151への圧力空気の供給、及び大気開放(若しくは排気)は、例えば、ソレノイドバルブを用いて行うことができる。また、ピストン152の移動を精度よく制御するためには、圧空室150、151へ供給する圧力空気の圧力Pは、同じ大きさにすることが好ましい。
【0020】
なお、エアシリンダ118によって、回収バルブ117の開閉を駆動する動作も、供給バルブ112の動作と同じであるので、説明を省略する。
【0021】
図9は、間欠塗布における供給バルブ112及び回収バルブ117の開閉動作と、間欠塗布により塗布領域/未塗布領域を形成したときの塗布膜の膜厚を示した図である。
【0022】
図9に示すように、塗布領域を形成するときは、供給バルブ112を開き、回収バルブ117を閉じて、塗布ダイ115から塗液120を基材130の表面に塗布して、塗布領域を形成する。また、未塗布領域を形成するときは、供給バルブ112を閉じて、回収バルブ117を開けて、回収路122を介して、塗液120を塗液タンク110に回収する。
【0023】
塗布領域を形成する際、塗液120の供給開始時には、供給バルブ112の弁体142の移動によって、塗布ダイ115に通じる供給路121内の塗液120は圧力が上昇するため、塗布ダイ115からの塗液120の吐出量が一瞬多くなる。そのため、
図9に示すように、塗布開始端部において、塗布膜の盛り上がりが発生する。
【0024】
そこで、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりを解消するために、
図10に示すように、回収バルブ117を閉鎖するタイミングを、少し遅らせる方法がある。これにり、塗液120の供給開始時に上昇した供給路121内の塗液120の圧力を、回収路122側に逃がすことができるため、
図10に示すように、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりを解消することができる。
【0025】
しかしながら、生産性を向上させるために、塗布ダイ115からの塗液120の単位時間当たりの吐出量を上げると、上記の方法だけでは、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりを解消することが難しくなる。また、生産性を向上させるために、基材130の搬送速度を上げると、未塗布領域を形成する時間(供給バルブ112が閉じている時間)が非常に短くなる。例えば、基材130の搬送速度を60m/分にした場合、未塗布領域の長さを10mmとすると、供給バルブ112が閉じている時間は、10msecと、非常に短くなる。そのため、回収バルブ117を閉鎖するタイミングを、供給バルブ112を開放するタイミングに同期して制御することが難しくなる。
【0026】
そこで、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりを解消する方法として、塗液120の供給開始時に、塗布ダイ115に通じる供給路121内の塗液120の圧力上昇を押さえるために、供給バルブ112を開放する際のエアシリンダ113のピストン152の移動速度を下げることが考えられる。そのためには、圧空室150に供給する圧力空気の圧力Pを下げる必要がある。
【0027】
しかしながら、この場合、供給バルブ112を閉める際に圧空室151に供給する圧力空気の圧力P
1と、供給バルブ112を開ける際に圧空室150に供給する圧力空気の圧力P
2とが、異なる大きさ(P
1>P
2)になってしまう。そのため、圧空室150、151への圧力空気の供給/大気開放の切り替えを続けて行った場合、圧空室150、151に供給される圧力空気の圧力P
1、P
2に圧力差が生じるため、ピストン152の往復動作が不安定になる。例えば、切り替え時の圧空室150、151内の残圧や、ソレノイドバルブから圧空室150、151までの配管における圧力損失等の要因によって、ピストン152の往復動作が不安定にある。
【0028】
そのため、供給バルブ112を開放する際のエアシリンダ113のピストン152の移動速度を下げた場合、
図11に示すように、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりは解消されるが、塗布膜の膜厚形状が不安定になる。その結果、塗布領域の長さL
1、L
2、L
3にバラツキが発生してしまう。
【0029】
そこで、本願発明者(等)は、供給バルブを開放する際のエアシリンダのピストンの移動速度を下げる手段として、供給バルブの弁体を駆動するエアシリンダに、エアシリンダのピストンの移動方向に逆らう方向に荷重をかけるエアシンダを、ブレーキシリンダとして付加することを思いつき、本発明を想到するに至った。
【0030】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
【0031】
図1は、本発明の一実施形態における間欠塗布装置の構成を模式的に示した図である。なお、本実施形態における間欠塗布装置は、連続的に搬送される基材の表面に、塗液を間欠的に塗布して、塗布領域と未塗布領域とを断続的に形成する装置である。
【0032】
図1に示すように、本実施形態における間欠塗布装置1は、塗液20を供給する塗液タンク(供給部)10と、塗液タンク10から供給された塗液20を、供給路21を介して、基材30の表面に塗布する塗布ダイ(塗布部)15と、供給路21を開閉する弁体を有する供給バルブ12と、弁体を駆動する駆動部とを備えている。なお、本実施形態における駆動部は、第1のエアシリンダ13と、第2のエアシリンダ14とで構成されている。また、第1のエアシリンダ13の駆動は、制御部19によって制御される。
【0033】
塗液タンク10に収容された塗液20は、供給路21の途中に設けられたポンプ11によって送液されて、塗布ダイ15内のマニホールド16に供給される。そして、マニホールド16に供給された塗液20は、塗布ダイ15のスリットから吐出されて、基材30の表面に塗布膜31が形成される。
【0034】
また、供給路21の途中から、塗液タンク10に接続された回収路22が分岐され、回収路22には、回収路122の開閉する弁体を有する回収バルブ17が設けられている。回収バルブ17の弁体は、エアシリンダ18によって駆動され、その駆動は、制御部19によって制御される。
【0035】
図2は、第1及び第2のエアシリンダ13、14によって、供給バルブ12の開閉を駆動する動作を示した図で、
図2(a)は、供給バルブ12を閉鎖する動作を示し、
図2(b)は、供給バルブ12を開放する動作を示している。
【0036】
供給バルブ12は、弁体42と、弁座43を挟んで、供給路21から塗液20が入る液溜室41、及び供給路21から塗液20が出る液溜室40を有している。
【0037】
第1のエアシリンダ13は、第1のピストン52を挟んで、圧空室50、51を有し、第1のピストン52は、ロッド53を介して、弁体42に連結されている。ここで、第1のエアシリンダ13は、弁体42に連結された第1のピストン52の往復動作により、弁体42の開閉を制御するものである。
【0038】
また、第2のエアシリンダ14が、供給バルブ12に対して、第1のエアシリンダ13と同じ側に配置されている。ここでは、第1のエアシリンダ13の両側に、同じ構造からなる2個の第2のエアシリンダ14が、並列に配置されている。
【0039】
第2のエアシリンダ14は、第2のピストン62を挟んで、圧空室60、61を有し、第2のピストン62は、ロッド63を介して、弁体42に連結されている。ここでは、ロッド63を、第1のエアシリンダ13のロッド53に連結することにより、ロッド53と一体となって、弁体42に連結53されている。
【0040】
図2(a)に示すように、第1のエアシリンダ13の圧空室51に、圧力Pの圧力空気を供給することによって、第1のピストン52が弁体42と反対方向に移動する。これにより、第1のピストン52と一体的に弁体42が移動して、弁座43と当接することにより、供給バルブ12が閉じ、塗液20の供給が停止する。
【0041】
一方、第2のエアシリンダ14の圧空室61には、常に、一定の圧力Pの圧力空気が供給されている。そのため、第2のエアシリンダ14において、弁体42に連結された第2のピストン62は、常に、第1のピストン52が弁体42を閉鎖する方向に駆動されている。
【0042】
ここで、ピストンによる駆動力Fは、圧空室に供給される圧力空気の圧力Pと、ピストンの表面積との積で決まるが、本実施形態では、第1のエアシリンダ13における第1のピストン52の駆動力F
1が、第2のエアシリンダ14における第2のピストンの駆動力F
2の和(2F
2)より大きくなるように設定されている。
【0043】
例えば、第1のエアシリンダ13の圧空室51に供給する圧力空気の圧力Pと、第2のエアシリンダ14の圧空室61に供給する圧力空気の圧力Pとを、同じ大きさに設定した場合、第1のピストン52の表面積に対する第2のピストン62の表面積を規定することによって、F
1>2F
2の関係を満たすことができる。
【0044】
次に、
図2(b)に示すように、第1のエアシリンダ13の圧空室50に、圧力Pの圧力空気を供給することによって、第1のピストン52が、駆動力F
1によって、弁体42の方向に移動する。これにより、ピストン52と一体的に弁体42が移動して、弁座43から離れることにより、供給バルブ12が開き、塗液20の供給が開始する。
【0045】
本実施形態では、第1のピストン52の駆動力F
1によって、弁体42を開放する方向に駆動している間、第2のピストン62によって、弁体42を閉鎖する方向に駆動力F
2が働いている。すなわち、第2のピストン62の駆動力F
2によって、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に移動するのを逆らう方向に、一定のブレーキがかけられた状態になっている。これにより、弁体42を開放する際の第1のピストン52の移動速度を下げることができる。その結果、
図3に示すように、塗液20の供給開始時に、塗布ダイ15に通じる供給路21内の塗液20の圧力上昇を押さえことができるため、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりを解消することができる。
【0046】
また、本実施形態では、供給バルブ12を閉める際に圧空室51に供給する圧力空気の圧力Pと、供給バルブ12を開放する際に圧空室50に供給する圧力空気の圧力Pとが、同じ値に設定されているため、圧空室50、51への圧力空気の供給/大気開放の切り替えを続けて行っても、第1のピストン52の往復動作を安定して行うことができる。そのため、
図3に示すように、塗布領域の長さLを、安定して形成することができる。
【0047】
なお、本実施形態では、
図3(a)に示すように、第1のピストン52の駆動力F
1によって、弁体42を閉鎖する方向に駆動している間、第2のピストン62にも、弁体42を閉鎖する方向に駆動力F
2が働いている。そのため、弁体42を閉鎖する際、第1のピストン52の移動速度は上がるが、これは、塗布ダイ15への塗液20の供給を素早く停止する方向に作用するため、塗布膜の膜厚変動に影響を及ぼすことはない。
【0048】
また、本実施形態では、第2のエアシリンダ14の圧空室61には、常に、一定の圧力Pの圧力空気が供給されるため、第1のピストン52の往復動作を安定して行うことができる。
【0049】
図4は、本発明の他の実施形態における第2のエアシリンダ14の配置を示した図で、
図4(a)は、供給バルブ12を閉鎖する動作を示し、
図4(b)は、供給バルブ12を開放する動作を示している。
【0050】
図4に示すように、本実施形態における第2のエアシリンダ14は、供給バルブ12に対して、第1のエアシリンダ13と反対側に配置されている。また、第2のピストン62は、ロッド63を介して、弁体42に直接連結されている。なお、ロッド63は、第1のエアシリンダ13のロッド53と、軸心が一致していることが好ましい。
【0051】
第2のエアシリンダ14の圧空室61には、常に、一定の圧力Pの圧力空気が供給されている。そのため、第2のエアシリンダ14において、弁体42に連結された第2のピストン62は、常に、第1のピストン52が弁体42を閉鎖する方向に駆動されている。従って、
図4(b)に示すように、第2のピストン62の駆動力F
2によって、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に移動するのを逆らう方向に、一定のブレーキがかけられた状態になっている。これにより、弁体42を開放する際の第1のピストン52の移動速度を下げることができる。その結果、塗液20の供給開始時に、塗布ダイ15に通じる供給路21内の塗液20の圧力上昇を押さえことができるため、塗布開始端部における塗布膜の盛り上がりを解消することができる。
【0052】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、
図1に示したように、第2のエアシリンダ14を、第1のエアシリンダ13の両側に、2個、並列して配置したが、第1のエアシリンダ13の片側に、1個の第2のエアシリンダ14を並列に配置してもよい。この場合、第1のエアシリンダ13のロッド53と、第2のエアシリンダ14のロッド63の剛性を高めておくことが好ましい。
【0053】
また、上記実施形態では、第1のエアシリンダ13の圧空室50、51に供給する圧力空気の圧力Pと、第2のエアシリンダ14の圧空室61に供給する圧力空気の圧力Pとを、同じ値にしたが、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に駆動する駆動力F
1が、第2のピストン62が、弁体42を閉鎖する方向に駆動する駆動力F
2よりも大きくなるように、第1のエアシリンダ13の圧空室50、51に供給する圧力空気の圧力と、第2のエアシリンダ14の圧空室61に供給する圧力空気の圧力とを、それぞれ設定してもよい。
【0054】
また、上記実施形態では、第2のエアシリンダ14の圧空室61には、常に、一定の圧力Pの圧力空気が供給されている構成を例示した。そうすることで、駆動力F
2を一定に保つことができるため好ましい。しかし、本発明を具体化する上では、第2のエアシリンダ14の圧空室61への圧力空気の供給が、圧空室50,51への圧力空気の供給(つまり、第1のエアシリンダ13の駆動)と連動して行われる構成としても良い。この場合でも、第1のエアシリンダ13を駆動している間、第2のエアシリンダ14が弁体42を閉鎖する方向に駆動されることとなる。
【0055】
あるいは、第2のエアシリンダ14の圧空室61への圧力空気の供給が、圧空室50への圧力空気の供給と連動して行われる構成としても良い。この場合、第1のエアシリンダ13が弁体42を開放する方向に駆動している間、第2のエアシリンダ14が弁体42を閉鎖する方向に駆動され、一定のブレーキがかけられた状態となる。
【0056】
また、上記実施形態では、供給バルブ12を開放する際の第1のピストン52の移動速度を下げる手段として、供給バルブ12の弁体42を駆動する第1のエアシリンダ13に、第1のピストン52の移動方向に逆らう方向に荷重をかける第2のエアシリンダ14を、ブレーキシリンダとして付加したが、例えば、
図5(a)、(b)に示すように、弁体42と連動して動作するロッド53に、第1のエアシリンダ13に対して両側にロッド63を連結し、このロッド63に、一定の反力を付与するブレーキ機構70を設けてもよい。具体的には、一対のロッド63の先端にプレート71を取り付け、そのプレート71を挟み込む位置に、摩擦パッド72を配置することによって、ブレーキ機構70を構成することができる。
【0057】
図5(a)に示すように、第1のピストン52が、弁体42を閉鎖する方向に駆動するときは、摩擦パッド72はプレート71から離れているため、ロッド63に対して摩擦力(ブレーキ)はかからない。
【0058】
一方、
図5(b)に示すように、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に駆動するときは、プレート71を摩擦パッド72で押圧することによって、ロッド63に対して、弁体42を開放する方向に移動するのを逆らう方向に摩擦力Rが加わる。
【0059】
この場合、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に駆動する駆動力F
1は、弁体42と連動して動作するロッド63に付与される摩擦力Rよりも大きくなるように設定されている。これにより、ロッド63に付与された摩擦力Rによって、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に移動するのを逆らう方向に、一定のブレーキがかけられた状態になる。これにより、弁体42を開放する際の第1のピストン52の移動速度を下げることができる。
【0060】
このようなブレーキ機構70による摩擦力Rは、弁体42の変位(ロッド63の移動距離)によって変化しないため、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に移動するのを逆らう方向に、一定のブレーキをかけることができる。
【0061】
図6(a)、(b)は、ブレーキ機構の他の例を示した図で、
図6(a)は、供給バルブ12を閉鎖する動作を示し、
図6(b)は、供給バルブ12を開放する動作を示している。
【0062】
図6(a)、(b)に示すように、弁体42に、第1のエアシリンダ13とは反対側に、弁体42と連動して往復動作するロッド81を連結し、このロッド81の先端に、緩衝材80を設けることによって、ブレーキ機構を構成することができる。
【0063】
図6(b)に示すように、第1のピストン52が、弁体42を開放する方向に駆動したとき、ロッド81で緩衝材80を圧縮することによって、ロッド81に対して、弁体42を開放する方向に移動するのを逆らう方向に反力Rが加わる。なお、
図6(a)に示すように、第1のピストン52が、弁体42を閉鎖する方向に駆動するときは、緩衝材80はロッド81によって圧縮されないため、ロッド81に対してブレーキはかからない。