JP5186397B2

JP5186397B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP5186397B2
Application number: JP2009009999A
Authority: JP
Inventors: 剛志森; 大輔後藤; 知生大類
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: JP2010169752A

Description

本発明は、搬送されるウエブに角度を付与する角度付与装置及びこの角度付与装置を備える処理装置に関する。

従来、感光性化合物を塗布したウエブを搬送しながら照射装置により光を感光性化合物の塗膜に照射し、光学フィルムを製造する方法が知られている(例えば、特許文献１参照)。尚、特許文献１記載のものは、光学フィルムの一種である位相差フィルムを製造するものであって、感光性化合物は液晶性を発現し得る材料であり、照射装置から照射される光を直線偏光した紫外線とし、この紫外線を感光性化合物の塗膜に斜め方向から照射することによって、膜厚方向の傾斜配向を実現している。

ところで、位相差フィルムは、ユーザ毎に要求される傾斜配向角が異なることがあり、ウエブに対する光の照射角度を調整することが必要になる。この場合、照射装置を任意の角度に傾動自在とすることが考えられる。然し、照射装置には、電源ケーブルや紫外線照射時に発生する熱、オゾンを排気するダクトが接続されているため、照射装置を傾動させる際に、これらの接続物によって制約を受けることがあり、実用的でない。

また、照射装置による光の照射個所よりも搬送方向上流側と下流側とでウエブを案内する２個の可動ローラを設け、各可動ローラを各別の移動機構により光の照射方向と平行な方向に移動自在とすることも考えられる。これによれば、２つの可動ローラを光の照射方向に相対変位させて、光の照射方向に直交する平面に対するウエブの角度を変化させ、ウエブに対する光の照射角度を任意に調整できる。

然し、このものでは、各可動ローラ用の各別の移動機構が必要になって、設備の大型化によるスペース的な問題や費用増大等のコスト的な問題を生ずる。また、光の照射角度を所望の角度にするには、独立した各可動ローラを各々動かして、所望角度に調整することが必要になる。更に、照射装置とウエブの光照射個所との間の照射間距離が一定でないとウエブに照射される光量が変化してしまうため、照射間距離が一定になるように各可動ローラを動かすことも必要になり、その制御が煩雑になる。

特開２００２−９０５３９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ウエブの角度を任意に調整できるようにした構造が簡単で制御も容易な角度付与装置及びこの角度付与装置を備えた処理装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、搬送されるウエブに角度を付与する角度付与装置であって、ウエブの搬送方向に間隔を存して配置した複数のガイドローラと、これらガイドローラを軸支する支持枠と、ウエブの幅方向に平行な回転軸とを備え、前記支持枠は、前記回転軸を中心にして傾動自在であることを特徴とする。

本発明の第１の態様においては、前記回転軸を回転駆動させる駆動源と、ウエブの角度を検出する角度検出器とを備え、前記角度検出器からの信号に基づいて、ウエブの角度が所定角度になるように前記駆動源により前記支持枠を傾動制御することが望ましい。

本発明の第２の態様は、処理装置であって、本発明の上記第１の態様の角度付与装置と、この角度付与装置で角度が付与されたウエブに対し所定の処理を施す処理手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様において、前記回転軸は、ウエブに対する前記処理手段の処理箇所に合致する搬送方向位置に設けられていることが望ましい。また、前記処理手段は、ウエブにエネルギー線、例えば、紫外線を照射する照射装置とすることができる。

本発明によれば、回転軸を中心に支持枠を傾動することで、支持枠に軸支した複数のガイドローラが同時に相対変位して、これらガイドローラで案内されるウエブの角度が変化する。そして、可動部は支持枠のみとなるため、支持枠用の単一の駆動源を設けるだけで済み、設置スペースを削減できると共にコストダウンを図ることができる。

また、角度検出器でウエブの角度を直接読み取ることができる。従って、角度検出器の信号に基づいて駆動源により支持枠を傾動制御するだけで、ウエブの角度を所要角度に調整でき、制御が容易になる。

更に、処理手段がエネルギー線の照射装置である場合、支持枠の回転軸がウエブに対するエネルギー線の照射個所に合致する搬送方向位置に設けられていれば、支持枠を傾動させても照射間距離は変化しない。従って、ウエブに照射されるエネルギー線の照射量を一定に維持するための制御も不要になり、制御が一層容易になる。

本発明の第１実施形態の処理装置を示す斜視図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した支持枠を傾動させた状態の断面図。位相差フィルムの模式的断面図。本発明の第２実施形態の処理装置を示す断面図。 (ａ)本発明の第３実施形態の処理装置を示す断面図、(ｂ) 第３実施形態の処理装置の要部の拡大断面図。本発明の第４実施形態の処理装置を示す断面図。

図１及び図２は、本発明の第１実施形態の処理装置を示している。この処理装置は、搬送手段により搬送されるウエブＷに上方からウエブＷの幅方向に沿う帯状にエネルギー線Ｂを照射する処理手段としての照射装置１を備えている。照射装置１で照射するエネルギー線Ｂとしては、紫外線、赤外線、レーザー光、電子線、電波等を挙げることができる。

搬送手段は、図示しないが、繰出しローラと、巻取りローラと、繰出しローラと巻取りローラとの間の搬送経路に沿ってウエブＷを案内する案内手段とで構成されている。案内手段は、照射装置１の配置場所からウエブＷの搬送方向上流側(図２の左側)と下流側(図２の右側)に離れた場所の下方位置に配置した一対の固定ローラ２，２と、両固定ローラ２，２間に配置した角度付与装置３とを備えている。

角度付与装置３は、搬送方向に間隔を存して配置した第１と第２の２個のガイドローラ３１_１，３１_２と、ガイドローラ３１_１，３１_２を軸支する支持枠３２と、ウエブＷの幅方向に平行な回転軸３３とを備えている。第１ガイドローラ３１_１は、照射装置１からのエネルギー線ＢのウエブＷに対する照射個所(有効照射範囲)よりも搬送方向上流側に位置し、第２ガイドローラ３１_２は、ウエブＷに対するエネルギー線Ｂの照射個所よりも搬送方向下流側に位置している。

第１と第２の両ガイドローラ３１_１，３１_２は、支持枠３２に軸支されている。支持枠３２は、両ガイドローラ３１_１，３１_２の一端と他端の軸部を夫々軸支する搬送方向に長手の一対の支持板３２ａ，３２ａを備えている。また、支持枠３２には、ウエブＷの幅方向に平行な回転軸３３が連結されており、支持枠３２が回転軸３３を中心にして上下方向に傾動する。回転軸３３は、照射装置１によるエネルギー線Ｂの照射個所に合致する搬送方向位置に設けられることが好ましい。尚、回転軸３３は、図６に示す如く照射個所に合致しない位置に設けられていてもよい。

回転軸３３は駆動源３４により回転駆動される。駆動源３４は、サーボモータ３４ａと、サーボモータ３４ａにカップリング３４ｂを介して連結した減速機３４ｃとで構成されており、減速機３４ｃに回転軸３３が連結されている。また、サーボモータ３４ａには、回転軸３３の回転角を検出するロータリエンコーダから成る角度検出器３５が付設されている。角度検出器の他の例としては、ＣＣＤカメラ等の撮像装置が挙げられる。即ち、角度付与装置３を側面(図２と同方向)から撮像し、画像からウエブＷの角度を検出するようにしてもよい。

第１実施形態によれば、支持枠３２を傾動することで、図２に示す如く、搬送方向上流側の第１ガイドローラ３１_１と下流側の第２ガイドローラ３１_２とが回転軸３３を中心に回転運動して、上下方向、即ち、照射装置１によるエネルギー線Ｂの照射方向に相対変位する。そのため、第１と第２の両ガイドローラ３１_１，３１_２間において、エネルギー線Ｂの照射方向に直交する平面(水平面)に対するウエブＷの角度が変化する。従って、ウエブＷに対するエネルギー線Ｂの照射角度θを任意に調整できる。そして、第１と第２の各ガイドローラ３１_１，３１_２を各別の移動機構で動かすものと異なり、可動部は支持枠３２のみとなるため、支持枠３２用の単一の駆動源３４を設けるだけで済み、設置スペースを削減できると共にコストダウンを図ることができる。

また、支持枠３２の回転軸３３の回転角はウエブＷの角度と等しくなる。そのため、角度検出器３５でウエブＷの角度、即ち、ウエブＷに対するエネルギー線Ｂの照射角度θを直接読み取ることができる。従って、角度検出器３５の信号に基づいて駆動源３４により支持枠３２を傾動制御するだけで、エネルギー線Ｂの照射角度θを所要角度に調整でき、制御が容易になる。更に、回転軸３３はウエブＷに対するエネルギー線Ｂの照射個所に合致する搬送方向位置に設けられているため、支持枠３２を傾動させても照射装置１とウエブＷに対するエネルギー線Ｂの照射個所との間の照射間距離Ｈは殆ど変化しない。従って、ウエブＷに照射されるエネルギー線Ｂの照射量を一定に維持するための制御も不要になり、制御が一層容易になる。

次に、上記第１実施形態の処理装置を用いた光学フィルムの製造方法について説明する。光学フィルムとしては、図３に示す如く、ウエブＷと感光性化合物で構成される光学機能層Ｓとの積層体から成るものが挙げられる。また、光学機能層Ｓのみの単層から成るものも挙げられる。前者は、ウエブＷに感光性化合物を塗布し、感光性化合物の塗膜に光を照射して光学機能層Ｓを形成することにより得られる。一方、後者は、ウエブＷに感光性化合物を塗布し、感光性化合物の塗膜に光を照射して光学機能層Ｓを形成した後にウエブＷを剥離することによって得られる。

ウエブＷとしては、ローラ状に巻回された状態で保持でき、繰出しや巻取りが可能な紙、不織布またはフィルム等が用いられる。但し、光学フィルムが積層体である場合には、ウエブＷとして、高分子フィルムを用いることが好ましく、特に光学異方性のない透明な高分子フィルムを用いることが好ましい。一方、光学フィルムが単層である場合には、ウエブＷとして、剥離処理を施した剥離紙や剥離フィルムを用いることが好ましい。また、ウエブＷの厚さは、特に限定されないが、通常は１０μｍ〜３００μｍである。

ウエブＷの上には感光性化合物が塗布される。この感光性化合物は、液晶性を発現し得る材料とすることができ、具体的には、感光性基を有する液晶性重合体若しくは液晶性低分子化合物またはこれらの混合体などが挙げられる。ウエブＷの上に感光性化合物を含む塗膜を形成した後は、液晶相から等方相に転移する温度（等方相転移温度）以上に加熱して、感光性化合物を等方性の相にし、次に、ガラス相−液晶相転移温度以下まで急冷して、感光性化合物を含む塗膜を構成する分子の配向を無秩序な状態に固定する。

ガラス相において、無秩序に共存している感光性基を有する液晶性の重合体の中には、感光性基の分極方向が、照射光の電界振動方向に対して平行となっているものがあり、このような配置の感光性基は、他の配置にある感光性基に比べて優先的に反応する。それ故、急冷後の組成物に直線偏光した光(偏光)を照射すると、感光性基の分極方向が当該偏光に平行な重合体間で優先的に二量化反応が起こる。

尚、この光反応を進めるには、感光性基の部分が反応し得る波長の光を照射することが必要となる。この波長は、感光性基の種類によっても異なるが、一般には、２００ｎｍ〜５００ｎｍであり、中でも２５０ｎｍ〜４００ｎｍの波長の光(紫外線)に高い感光性を有する場合が多い。そのため、直線偏光した偏光紫外線を照射している。

偏光紫外線を照射した後、光反応を起こさなかった重合体中の感光性基と、低分子化合物とは、光反応を起こした感光性基の分極方向と同じ方向に分子運動によって配向する。これにより、膜全体において、未反応の重合体の感光性基および低分子化合物が、光反応を起こした感光性基の分極方向と平行方向に配向して、光学的異方性が発現し位相差が誘起される。尚、偏光を照射した後で、塗膜を加熱処理すれば、偏光を照射した後の分子運動による配向を促進できる。この場合の加熱温度は、二量化した重合体の融点より低く、光反応しなかった重合体と低分子化合物の融点より高いことが好ましい。

加熱処理を行った後は、配向を固定するために、偏光紫外線または非偏光紫外線を照射するのがよい。このようにして、光学機能層Ｓを有する光学フィルムを作製することができる。また、必要に応じて、ウエブＷを剥離することにより、光学機能層Ｓの単層からなる光学フィルムが得られる。

ここで、上述した塗膜急冷後の偏光紫外線の照射は、光出射口に偏光フィルタを装着した紫外線ランプから成る照射装置１を備える上記第１実施形態の処理装置を用いて行う。この処理装置によれば、角度付与装置３により、上述したようにウエブＷに対する照射装置１からの偏光紫外線Ｂの照射角度を任意に調整できる。これにより、光学機能層Ｓを形成する分子の傾斜配向角(チルト角) α(図３参照)を任意に調整することができる。従って、チルト角αの異なる位相差フィルムを容易に製造することができる。

尚、上記第１実施形態の処理装置は、位相差フィルムの製造に適用されるだけでなく、膜厚方向に光軸が傾斜した視野角制限フィルム等の他の光学フィルムの製造にも適用できる。更に、光学フィルムに限らず、他のウエブの処理に適用することもできる。例えば、ウエブ上に印刷された紫外線硬化型のインク、粘着剤、接着剤、インク受理層またはハードコート層等の硬化に適用して、膜厚方向における硬化度合いを調整することもできる。

また、本発明は、ウエブに熱風を吹き付ける加熱乾燥用の処理装置や、ウエブに塗液を塗布する塗工用の処理装置や、ウエブに水蒸気を吹き付ける加湿用の処理装置にも適用でき、以下にその一例を説明する。

図４は、本発明の第２実施形態である加熱乾燥用の処理装置を示している。この処理装置は、所定の塗膜が形成されたウエブＷに熱風を吹き付けて塗膜を加熱乾燥させるものであり、処理手段として、ウエブＷに上方から熱風を吹き付ける吹き付けノズル１ａをウエブＷの搬送方向に間隔を存して複数備えている。処理装置は、更に、これら吹き付けノズル１ａの配置場所からウエブＷの搬送方向上流側(図４の左側)と下流側(図４の右側)に離れた場所の下方位置に配置した一対の固定ローラ２，２と、両固定ローラ２，２間に配置した角度付与装置３とを備えている。角度付与装置３の構成は上記第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の部材に上記と同一の符号を付して、その説明を省略する。

ここで、塗膜の乾燥に際しては、塗膜を表面側から徐々に乾燥させるために、低温、中温、高温と徐々に温度を上げていくことが望まれる。第２実施形態によれば、角度付与装置３により、ウエブＷに搬送方向下流側に向かって上方に傾く角度を付与することができる。これにより、搬送方向下流側ほど吹き付けノズル１ａからウエブＷまでの距離が短くなって、ウエブＷの受ける熱エネルギーが大きくなる。従って、低温、中温、高温と徐々に温度を上げて、塗膜を良好に乾燥できる。

次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態である塗工用の処理装置について説明する。この処理装置は、処理手段として、ウエブＷに上方から塗液を塗布する塗工ヘッド（スロットダイ）１ｂを備えている。処理装置は、更に、塗工ヘッド１ｂの配置場所からウエブＷの搬送方向上流側(図５の左側)と下流側(図５の右側)に離れた場所の下方位置に配置した一対の固定ローラ２，２と、両固定ローラ２，２間に配置した角度付与装置３とを備えている。この角度付与装置３の構成も上記第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の部材に上記と同一の符号を付して、その説明を省略する。

ここで、ウエブＷを水平方向に搬送しつつ塗工ヘッド１ｂからの塗液ａをウエブＷに塗布する場合には、塗工ヘッド１ｂから吐出する塗液ａとウエブＷとの成す角度が９０°と大きな角度になり、塗液ａの塗布個所への搬送方向上流側からのエアの巻き込みにより塗液ａとウエブＷとの間へのエア噛みを生じやすくなる。一方、第３実施形態によれば、角度付与装置３により、ウエブＷに搬送方向上流側に向かって上方に傾斜する角度を付与することができる。これによれば、図５(ｂ)に示す如く、塗工ヘッド１ｂから吐出する塗液ａとウエブＷとの成す角度θ１が小さくなり、エア噛みを有効に防止できる。また、塗液ａの粘度等に応じてウエブＷの角度を調整することもできる。

ところで、上記実施形態の角度付与装置３では、支持枠３２に第１と第２の２個のガイドローラ３１_１，３１_２を軸支したが、支持枠３２に軸支するガイドローラの数は図６に示す第４実施形態の如く３個以上であってもよい。尚、第４実施形態では、支持枠３２を、回転軸３３の連結部から三又状に分岐してのびる３つの枠部３２_１，３２_２，３２_３を有するものに形成し、これら枠部３２_１，３２_２，３２_３の先端に第１乃至第３の３つのガイドローラ３１_１，３１_２，３１_３を軸支している。また、第４実施形態では、搬送方向中間に位置するガイドローラ３１_２を搬送方向上流端のガイドローラ３１_１と下流端のガイドローラ３１_３とを含む平面に対し当該平面の法線方向にオフセットした位置に配置している。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、駆動源３４をサーボモータ３４ａと減速機３４ｃとで構成したが、直動アクチュエータと直動アクチュエータの直線運動を回転軸３３ｂの回転運動に変換するラックピニオン機構とで駆動源を構成することも可能である。

Ｗ…ウエブ、１…照射装置(処理手段)、１ａ…吹き付けノズル(処理手段)、１ｂ…塗工ヘッド(処理手段)、３…角度付与装置、３１_１，３１_２，３１_３…ガイドローラ、３２…支持枠、３３…回転軸、３４…駆動源、３５…角度検出器。

Claims

搬送されるウエブから離れて配置され、搬送されるウエブに対して一方向から所定の処理を施す処理手段と、処理手段によるウエブに対する処理方向に直交する平面に対し傾斜した方向にウエブが搬送可能となるように搬送されるウエブに角度を付与する角度付与装置とを備える処理装置であって、
角度付与装置は、ウエブの搬送方向に間隔を存して、処理手段によるウエブに対する処理面の反対面側に配置した複数のガイドローラと、これらガイドローラを軸支する支持枠と、ウエブの幅方向に平行な回転軸とを備え、前記支持枠は、前記回転軸を中心にして傾動自在であることを特徴とする処理装置。
前記回転軸を回転駆動させる駆動源と、ウエブの角度を検出する角度検出器とを更に備え、前記角度検出器からの信号に基づいて、ウエブの角度が所定角度になるように前記駆動源により前記支持枠を傾動制御することを特徴とする請求項１記載の処理装置。
前記回転軸は、ウエブに対する前記処理手段の処理箇所に合致する搬送方向位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の処理装置。
前記処理手段は、ウエブにエネルギー線を照射する照射装置であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の処理装置。
前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする請求項４記載の処理装置。