JP2021122789A - 基材搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロールツーロール搬送において低張力で搬送される基材の蛇行を問題無く修正することができる基材搬送装置を提供する。【解決手段】ロールツーロールで基材Ｗを搬送する基材搬送装置１であり、基材Ｗに垂れを形成させながら搬送する垂れ搬送部４と、基材Ｗの搬送経路において垂れ搬送部４のすぐ下流側にあり、基材Ｗの搬送に抵抗を与えることにより自身の上流側の基材Ｗの張力よりも下流側の基材Ｗの張力を大きくする張力付与部６と、基材Ｗの搬送経路において張力付与部６のすぐ下流側にあり、自身の上流側と下流側の基材Ｗの張力を縁切りし、かつ回転して基材Ｗを搬送するロール体であって、自ら変位することで基材Ｗの幅方向の搬送位置を調節する位置調節ロール５と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルムなどの長尺基材をロールツーロールで搬送する基材搬送装置に関するものである。

従来、回路パターンを形成するために、スパッタリング、ＣＶＤ、フォトリソグラフィー等の技術が知られていたが、近年、低コスト、省エネ、省資源に貢献するために、各種の印刷技術を用いた回路パターンの形成技術（プリンテッドエレクトロニクス）が注目されている。中でも、金属インクをインクジェットノズルから基材に滴下して回路パターンを形成した後、絶縁層をインクジェットノズルから基材に滴下し、さらにその上に金属インクをインクジェットノズルから基材に滴下して回路パターンを形成するようにして、多層の回路パターンを形成する技術が開発されている。

また、長尺フィルムに塗液を塗布するためには、生産効率の観点から長尺フィルムをロールツーロール搬送して連続的に塗布することがよく行われている。

特許文献１には、ロールツーロールで搬送されるフィルムへの塗布および乾燥を連続して実施する製造装置が記載されている。

特許文献１：特開２００５−０３０６８２号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成の製造装置では、フィルム上の塗液の乾燥後の熱変形に生じる蛇行が原因でフィルムをきれいに巻き取ることができない、または搬送ロールからフィルムが逸脱するという問題があった。ここで、フィルムの蛇行への対応では、たとえば蛇行によるフィルムの幅方向の位置ずれを検知して搬送ロールの位置を調節する、いわゆるＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の手法がとられることが多い。一方、フィルムの乾燥直後は、引っ張りによるフィルムの変形を回避するために垂れが生じるほどの低張力でフィルムは搬送され、そのような低張力状態のフィルムにＥＰＣを実施しても蛇行によるフィルムの傾斜までは矯正することができず、フィルムの位置ずれは継続して進行するというおそれがあった。

本発明は、上記問題点を鑑み、ロールツーロール搬送において低張力で搬送される基材の蛇行を問題無く修正することができる基材搬送装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の基材搬送装置は、ロールツーロールで基材を搬送する基材搬送装置であり、基材に垂れを形成させながら搬送する垂れ搬送部と、基材の搬送経路において前記垂れ搬送部のすぐ下流側にあり、基材の搬送に抵抗を与えることにより自身の上流側の基材の張力よりも下流側の基材の張力を大きくする張力付与部と、基材の搬送経路において前記張力付与部のすぐ下流側にあり、自身の上流側と下流側の基材の張力を縁切りし、かつ回転して基材を搬送するロール体であって、自ら変位することで基材の幅方向の搬送位置を調節する位置調節ロールと、を有することを特徴としている。

本発明の基材搬送装置によれば、低張力で搬送される基材の蛇行を問題無く修正することができる。具体的には、張力付与部を有することによって位置調節ロールの手前では基材の傾斜も修正しうる程度の張力を基材にかけることができる。

また、前記張力付与部は、基材を搬送方向にうねらせる複数本のロール体であると良い。

こうすることにより、簡単な構成で基材に張力を付与することができる。

また、基材は一方の面に処理が施された状態で前記張力付与部へ搬送され、前記張力付与部は、基材の搬送方向に沿って配置された３本のロール体であり、基材の搬送方向における１本目および３本目のロール体は処理が施された方の基材の面と接触し、２本目のロール体は処理が施された方と反対側の基材の面と接触するものであると、さらに好ましい。

こうすることにより、処理が施された方の基材の面が傷つくことを防ぎつつ、基材に適度な張力を付与することができる。

また、基材は一方の面に処理が施された状態で前記張力付与部へ搬送され、処理が施された方と反対側の基材の面と接触するロール体の回転抵抗は、処理が施された方の基材の面と接触するロール体の回転抵抗よりも大きいものであると、さらに好ましい。

こうすることにより、処理が施された方の基材の面が傷つくことを防ぎつつ、基材に適度な張力を付与することができる。

また、前記垂れ搬送部は、ヒータにより加熱された直後の基材を低張力で搬送するものであると良い。

ヒータで加熱された基材を低張力で搬送すると大きく蛇行する可能性が高いため、本発明の搬送形態が大きく効力を発揮する。

本発明の基材搬送装置により、ロールツーロール搬送において低張力で搬送される基材の蛇行を問題無く修正することができる。

本発明の一実施形態における基材搬送装置を備える塗布装置を説明する図である。 本実施形態における基材搬送装置の一部を表す図である。 本発明の他の実施形態における基材搬送装置の一部を表す図である。 本発明の他の実施形態における基材搬送装置の一部を表す図である。

本発明の一実施形態における基材搬送装置を備える塗布装置について、図１を用いて説明する。

塗布装置１００は、基材ＷにＴＦＴ回路パターンなどの印刷を行うものであり、基材搬送装置１による基材Ｗの搬送経路上に塗布部１０および乾燥部２０が配置される。基材搬送装置１は、ロールツーロール方式により帯状の基材Ｗを所定の方向に搬送するものであり、送り出しロール２、巻き取りロール３を有し、送り出しロール２から送り出された基材Ｗが巻き取りロール３で巻き取られることにより搬送される。この塗布装置１００では、送り出しロール２から送り出された基材Ｗが巻き取りロール３で巻き取られるまでに塗布部１０における塗液の塗布および乾燥部２０による塗液の乾燥が実施される。これにより、所定の回路パターンが印刷された基材Ｗを得ることができるようになっている。

また、基材Ｗの搬送経路における乾燥部２０の下流側において基材搬送装置１は位置調節ロール５を備えており、蛇行による基材Ｗの幅方向（短手方向）における基材Ｗの位置ずれを検知して修正する。

また、乾燥部２０のすぐ下流側には基材Ｗに垂れを形成して搬送する垂れ搬送部４が設けられており、垂れ搬送部４のすぐ下流側であり位置調節ロール５のすぐ上流側には自身の下流側の基材Ｗの張力を上流側よりも大きくする張力付与部６が設けられている。

なお、本説明では、鉛直方向をＺ軸方向、水平方向のうち基材Ｗの幅方向をＹ軸方向と呼び、水平方向においてＹ軸方向と直交する方向、すなわち基材Ｗの搬送方向をＸ軸方向と呼ぶ。

塗布部１０は、送り出しロール２と巻き取りロール３による基材Ｗの搬送経路上に位置し、基材Ｗに塗液を塗布するものであり、本実施形態では、インクジェット法によって所定のパターンの形状（たとえばＴＦＴ回路パターンの形状）にしたがって塗液の液滴が吐出されることにより、基材Ｗの上面（塗布面）に所定の塗布パターンが形成される。

塗布部１０は、吸着ステージ１１、塗布ヘッド１２、および撮像部１３とを有している。

吸着ステージ１１は基材Ｗを吸着固定するものであり、基材Ｗと対向する面は、略平坦であり複数の吸引孔の開口部を有している。この吸引孔は、真空ポンプなどの図示しない減圧手段と接続されている。この減圧手段が動作することにより、吸引孔から気体が吸引され、基材Ｗが吸着固定される。

塗布ヘッド１２は、インクジェット法により塗液を吐出するものであり、基材Ｗと対向する面は、略平坦であり複数の吐出孔の開口部を有している。この吐出孔は、塗液が貯蔵された図示しないタンクと配管を経由して接続されており、各吐出孔に塗液が充填される。

また、各吐出孔にはピエゾアクチュエータから構成される駆動隔壁が備えられており、図示しない制御部からの命令によって駆動隔壁が動作することによって、吐出孔の開口部から液滴が吐出される。

そして、吸着ステージ１１によって固定された基材Ｗの上方を図示しない移動手段によって塗布ヘッド１２がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動しながら液滴の吐出を行うことにより、塗布パターンが基材Ｗ上に形成される。

撮像部１３は、本実施形態では１つもしくは複数のＣＣＤカメラであり、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に撮像部１３を移動させる図示しない移動手段に取り付けられている。

この撮像部１３によって、吸着ステージ１１によって固定された基材Ｗの塗布面に形成されている特徴的なマーク（アライメントマーク）を撮像し、図示しない制御部がこのアライメントマークの座標を解析する。たとえば、吸着ステージ１１によって固定された基材Ｗ上の４つのアライメントマークの座標が解析されることによって、制御部は基材Ｗの位置を把握することができる。

ロールツーロールで搬送される基材Ｗは必ずしも所定の方向に精度良く搬送されるとは限らず、少なからず蛇行をともなって搬送される。そのため、基材Ｗは吸着ステージ１１によって固定された際に所定の位置からずれて固定される可能性もあるが、撮像部１３による撮像結果をもとにアライメントマークの座標が解析されることによって、基材Ｗの固定位置のずれを把握することができる。

そして、塗布ヘッド１２が塗液を塗布する前に基材Ｗの固定位置のずれが把握され、たとえば塗布座標が補正されるといったように塗布動作に反映されることにより、仮に基材Ｗが蛇行していても基材Ｗの塗布面に位置精度良く塗布パターンが形成される。

乾燥部２０は、基材Ｗの搬送経路において塗布部１０よりも下流側に位置し、熱風により基材Ｗ上の塗布パターンを加熱乾燥するものであり、乾燥炉２１、およびコンベア２２を有する。

乾燥炉２１は、基材Ｗが通過する空間を内部に備え、また、基材Ｗの入口および出口となる開口を有する箱状の装置である。乾燥炉２１の内部空間を形成する面であり基材Ｗの上面と対向する面には、熱風を吹き出す複数の通風孔が設けられており、基材Ｗの塗布パターンが形成されている塗布面に対し、図１乃至４に矢印で示すように熱風を吹きつける。これにより塗布パターン内の溶剤の揮発が促進され、塗布パターンが乾燥、硬化する。

ここで、基材Ｗの長尺方向にわたって乾燥炉２１による乾燥および熱によるフィルムの変形ムラが生じることを防止するために、乾燥炉２１内は基材Ｗは一定速度で搬送されている。これにより、基材Ｗの全体にわたって熱風が当たる時間は均一となる。

また、塗布部１０では上記の通り基材Ｗを吸着固定して塗液の塗布を行うのに対し、乾燥部２０では基材Ｗを一定速度で搬送する必要があるため、塗布部１０と乾燥部２０との間には基材Ｗによるバッファ２３が形成されている。そして、塗布部１０側で基材Ｗの搬送が停止されている際は、このバッファ２３を形成している基材Ｗが乾燥部２０側へ一定速度で送られる。

なお、本実施形態では乾燥炉２１では基材Ｗに熱風を当てているが、熱風により基材Ｗのばたつきが生じる場合には、熱風に代え、赤外線を基材Ｗに照射する乾燥手段であっても良い。

なお、このように基材Ｗを加熱した際、基材Ｗは熱変形により大きく蛇行する可能性がある。

コンベア２２は、乾燥炉２１内で基材Ｗを支持して水平方向に低張力で搬送するものである。

基材Ｗが張った（過度の張力がかかった）状態で加熱されると、基材Ｗの軟化にともなって伸びるように変形する。そこで、乾燥炉２１内では可能な限り低張力で基材Ｗを保持する必要があり、本実施形態では図１に示すように基材Ｗの下面をコンベア２２で支持することにより基材Ｗを低張力の状態で搬送する。なお、空冷、自然冷却などによって乾燥部２０の下流側で基材Ｗの温度が所定の温度まで下がりきるまでは、基材Ｗが変形するおそれがある状態は続く。

基材搬送装置１は、前述の通り送り出しロール２、巻き取りロール３、垂れ搬送部４、位置調節ロール５、および張力付与部６とを有している。

送り出しロール２は、基材Ｗを下流側に供給するためのものである。送り出しロール２は、図示しない制御装置により回転を駆動制御されることにより、基材Ｗを所定の速度で送り出すことができるようになっている。

ここで、基材Ｗは、帯状に形成されたワークであり、例えば、透明のＰＥＴフィルムなどが用いられる。

巻き取りロール３は、供給された基材Ｗを巻き取るものである。巻き取りロール３は、送り出しロール２と同様に、図示しない制御装置により回転を駆動制御されることにより基材Ｗに所定の張力をかけつつ基材Ｗを巻き取ることができるようになっている。

ハッチングを施して図示している位置調節ロール５は、本実施形態ではいわゆるサクションロールであり、外周面に多数の吸気口を有する。位置調節ロール５は図示しない真空ポンプと接続されており、この真空ポンプが作動することにより吸気口に吸引力が発生する。このように吸引力が発生した状態で位置調節ロール５の外周面に基材Ｗが接触した際、基材Ｗは位置調節ロール５に吸着保持される。

図２は、本実施形態における基材搬送装置１の一部を表す図であり、位置調節ロール５および乾燥部２０の近傍を抜き出したものである。図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は上面図である。なお、図２（ａ）において基材Ｗは太線で表しており、図２（ｂ）において基材Ｗはドットのハッチングで表している
位置調節ロール５が基材Ｗを吸着保持しながら回転することにより、この位置調節ロール５の上下流において基材Ｗの張力が縁切りされた状態で基材Ｗが搬送される。すなわち、巻き取りロール３からの巻き取りにより生じる図２（ａ）に示す張力Ｔ３と位置調節ロール５の上流側における張力Ｔ２とは各々独立して設定可能であり、張力Ｔ２の大きさに関わらず、巻き取りロール３は基材Ｗの巻き取りに適した張力Ｔ３で基材を巻き取ることができる。

また、位置調節ロール５は、図示しない移動機構によって図２（ｂ）に矢印で示すように位置調節ロール５の回転軸方向（Ｙ軸方向）に変位することが可能となっている。サクションロールである位置調節ロール５が基材Ｗを吸着保持した状態で自ら変位することにより、図２（ｂ）の二点鎖線で示すように仮に基材Ｗの蛇行などにより基材Ｗの幅方向（Ｙ軸方向）の位置がずれた場合、正常な位置に基材Ｗの位置を調節、修正することができる。すなわち、本実施形態の位置調節ロール５はＥＰＣ（Ｅｄｇｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行うものとして機能する。なお、基材Ｗの位置ずれは、位置調節ロール５の近傍に配置されたセンサ５１によって基材Ｗの端部位置を計測することによって検知する。

垂れ搬送部４は、基材Ｗの搬送経路の一部であり、乾燥部２０のすぐ下流側に位置し、基材Ｗに垂れを形成させながら搬送する。

前述の通り、乾燥部２０によって加熱された基材Ｗに過度の張力がかかると、基材Ｗが伸びるように変形する。そのため、垂れ搬送部４では、基材Ｗを垂れが形成されるほどの低張力（図２（ａ）における張力Ｔ１）で維持し、搬送する。なお、この垂れ搬送部４の範囲では基材Ｗを低張力で搬送できれば足り、垂れの程度に特に制限は無い。

張力付与部６は、基材Ｗの搬送に抵抗を与えることにより自身の上流側の基材Ｗの張力（図２（ａ）における張力Ｔ１）よりも下流側の基材Ｗの張力（図２（ａ）における張力Ｔ２）を大きくするものである。本実施形態では図２（ａ）に示すように基材Ｗの搬送経路に配置された３本の小径のロール体であり、この３本のロール体を基材Ｗが搬送方向にうねるように通ることにより、基材Ｗの搬送に抵抗が与えられ、張力付与部６と位置調節ロール５との間で張力Ｔ１よりも大きな張力Ｔ２が生じる。

なお、基材Ｗの一方の面には、塗布部１０によって塗布され、乾燥部２０によって乾燥されたパターンが形成されているため、このパターンに接触することがないよう、図２（ｂ）に示す通り張力付与部６、そのうち特に基材Ｗのパターンが形成された面と接触するロール体は基材Ｗの幅方向端部の近傍のみと接触することが好ましい。

以上の構成の基材搬送装置１の効果について、以下の通り説明する。

本実施形態の基材搬送装置１では、基材Ｗの搬送経路において乾燥部２０のすぐ下流側に垂れ搬送部４、張力付与部６、位置調節ロール５がこの順で配置されており、垂れ搬送部４における基材Ｗの張力Ｔ１よりも高い張力Ｔ２で基材Ｗは位置調節ロール５に差し掛かる。

一般的に、乾燥部２０によって基材Ｗを加熱した際、基材Ｗは熱変形により大きく蛇行する可能性があるため、本実施形態のように基材Ｗの幅方向（Ｙ軸方向）の位置を調節可能である位置調節ロール５を乾燥部２０の下流側に配置し、ＥＰＣを実施することが好ましい。

ここで、加熱直後の基材Ｗは軟化しており、引っ張りによって変形する可能性が高いため、乾燥部２０の直後の搬送経路では低張力で基材Ｗを搬送する必要がある。一方、低張力状態の基材Ｗを位置調節ロール５で受け取ってＥＰＣを実施しても、位置調整ロール５による基材Ｗの吸着保持力が強く、低張力状態の基材Ｗの傾斜（位置調節ロール５への基材Ｗの進入角度）までは矯正することができず、基材Ｗの位置ずれは継続して進行するというおそれがあった。

そこで、本実施形態のように垂れ搬送部４と位置調節ロール５の間に張力付与部６が設けられることにより、図２（ａ）に示す低張力Ｔ１と基材Ｗの傾斜を矯正可能な張力Ｔ２を両立させることが可能である。そのため、基材Ｗの変形を回避しつつ、位置調節ロール５によってしっかりと搬送ずれの修正を行うことができる。

また、本実施形態では、上記の通り張力付与部６は基材Ｗの搬送方向に沿って配置された３本のロール体であり、基材Ｗの搬送方向における１本目および３本目のロール体は処理が施された方の基材Ｗの面（本実施形態では塗布パターンが形成された方の面）と接触し、２本目のロール体は処理が施された方と反対側の基材Ｗの面（本実施形態では、基材Ｗの裏面）と接触するように基材Ｗがうねるように通されている。

このように基材Ｗが複数本のロール体の間をうねるように搬送される際、基材Ｗと各ロール体との間の摩擦力によって基材Ｗに張力を付与することができるため、比較的簡単な構成で張力付与部６が形成される。

特に、基材Ｗの搬送方向に沿って配置された３本のロール体で張力付与部６が構成される場合、基材Ｗとの抱き角は２本目のロール体がその両側にある１本目、３本目のロール体よりも大きくなる。この抱き角が大きくなるほど、基材Ｗとの間の摩擦力が大きくなるため、より大きな張力を基材Ｗへ付与できる反面、基材Ｗを傷つける可能性が高くなる。そこで、本実施形態では抱き角が比較的大きくなる２本目のロール体が処理が行われた方と反対側の基材Ｗの面と接触するようにすることによって、処理が施された方の基材Ｗの面が傷つくことを防ぎつつ、より大きな張力を基材Ｗへ付与することができる。

さらに、処理が施された方と反対側の基材の面と接触するロール体の回転抵抗が、処理が施された方の基材の面と接触するロール体の回転抵抗よりも大きい（本実施形態では、２本目のロール体の回転抵抗が１本目および３本目のロール体の回転抵抗よりも大きい）ならば、なお好ましい。ロール体の回転抵抗を比較的大きくし、基材Ｗとロールの摩擦力を強くすることによって、そこで付与できる張力は大きくなる。したがって、基材Ｗの裏面側と接触する方のロール体の回転抵抗が高いことによって、張力付与部６全体で基材Ｗに付与する張力に対する基材Ｗの裏面側と接触する方のロール体の寄与度が高くなるため、たとえば基材Ｗの厚みが大きい場合など比較的大きな張力を張力付与部６で付与する必要がある場合でも基材Ｗの被処理面を傷つけることなく張力を付与することができる。

以上の基材搬送装置により、ロールツーロール搬送において低張力で搬送される基材の蛇行を問題無く修正することが可能である。

ここで、本発明の基材搬送装置は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の説明では、張力付与部６は複数本のロール体で構成されていたが、この構成に限られず、基材Ｗの搬送に抵抗を与えられるものであれば他の形態でも構わない。たとえば、図３に示すようにニップロールのような形態でも構わない。

また、上記の説明では、位置調節ロール５はサクションロールで構成されていたが、この構成に限られず、基材Ｗの張力を縁切りするように基材Ｗを保持できるものであれば他の形態でも構わない。たとえば、図４に示すようにニップロールのような形態でも構わない。

また、図２の説明では張力付与部６を形成するロール体は３本であったが、それに限らず２本、もしくは４本以上、すなわち複数本のロール体により基材Ｗの搬送に抵抗を付与することが可能であり、張力Ｔ２の設定値に応じて適宜ロール体の本数を決定すれば良い。

また、図２の説明では、位置調節ロール５はＹ軸方向に自ら変位することによって基材Ｗの幅方向の搬送位置を調節するものであったが、それに限らず、たとえばＺ軸方向を回転軸方向としてピボット動作することによって基材Ｗの幅方向の搬送位置を調節するものであっても良い。

１ 基材搬送装置
２ 送り出しロール
３ 巻き取りロール
４ 垂れ搬送部
５ 位置調節ロール
６ 張力付与部
１０ 塗布部
１１ 吸着ステージ
１２ 塗布ヘッド
１３ 撮像部
２０ 乾燥部
２１ 乾燥炉
２２ コンベア
２３ バッファ
５１ センサ
W 基材

Claims (5)

1. ロールツーロールで基材を搬送する基材搬送装置であり、
   基材に垂れを形成させながら搬送する垂れ搬送部と、
   基材の搬送経路において前記垂れ搬送部のすぐ下流側にあり、基材の搬送に抵抗を与えることにより自身の上流側の基材の張力よりも下流側の基材の張力を大きくする張力付与部と、
   基材の搬送経路において前記張力付与部のすぐ下流側にあり、自身の上流側と下流側の基材の張力を縁切りし、かつ回転して基材を搬送するロール体であって、自ら変位することで基材の幅方向の搬送位置を調節する位置調節ロールと、
   を有することを特徴とする基材搬送装置。
2. 前記張力付与部は、基材を搬送方向にうねらせる複数本のロール体であることを特徴とする、請求項１に記載の基材搬送装置。
3. 基材は一方の面に処理が施された状態で前記張力付与部へ搬送され、前記張力付与部は、基材の搬送方向に沿って配置された３本のロール体であり、基材の搬送方向における１本目および３本目のロール体は処理が施された方の基材の面と接触し、２本目のロール体は処理が施された方と反対側の基材の面と接触することを特徴とする、請求項２に記載の基材搬送装置。
4. 基材は一方の面に処理が施された状態で前記張力付与部へ搬送され、処理が施された方と反対側の基材の面と接触するロール体の回転抵抗は、処理が施された方の基材の面と接触するロール体の回転抵抗よりも大きいことを特徴とする、請求項２もしくは３のいずれかに記載の基材搬送装置。
5. 前記垂れ搬送部は、ヒータにより加熱された直後の基材を低張力で搬送することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の基材搬送装置。

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