JP2007130810A

JP2007130810A - ラミネート方法及び装置

Info

Publication number: JP2007130810A
Application number: JP2005323958A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Suehara; 和芳末原
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2007-05-31
Also published as: WO2007055394A1; TW200724361A; CN101300123A; KR20080066011A

Abstract

【課題】ラミネートローラの回転速度の調整を自動化して、フイルム及び基板の搬送を安定化させる。
【解決手段】フイルム３は、モータ１００によって回転されるラミネートローラ７５ａによって搬送される。フイルム３が掛けられたフリーローラの回転数をエンコーダ５８ｂで検出し、ラミネート制御部５２の演算部１０５に検出信号を入力する。演算部１０５は、入力された検出信号とフリーローラの径とから、フイルム３の搬送速度を算出する。次いで、メモリ１０４に記憶されているフイルム３の基準搬送速度を読み出し、検出搬送速度との差を算出する。更に、演算部１０５は、算出された搬送速度差と現在のモータ１００の回転速度とから、基準搬送速度を得るために必要なモータ１００の回転速度を算出し、ドライバ１０１に入力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ラミネート方法及び装置に関し、更に詳しくは、所定の間隔で連続して供給される基板に長尺のフイルムを重ね合せ、かつラミネートローラでフイルムを押圧して基板に接合する方法、及び装置に関する。

従来、ガラス基板や半導体基板等に感光性を有するフイルム等を接合する液晶製造ラインや半導体製造ライン等では、所定の間隔で連続して供給される基板の一方の面にフイルムを重ね合わせ、一対のラミネートローラで基板とフイルムとを挟み込んで加圧するラミネート装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

ラミネートローラは、基板とフイルムとの貼り付け性を向上させるために、シリコンゴム等の弾性材料で表面がコーティングされている。この一対のラミネートローラのうち、例えば、フイルム側のラミネートローラは、モータによって設定の回転数で回転し、フイルムの加圧と同時に基板とフイルムの搬送を行う。

ラミネートローラにコーティングされている弾性材料は製作時の外径精度が出しにくく、特に駆動側のラミネートローラは、使用にしたがって表面の弾性材料が劣化、磨耗して径が細くなる。ラミネートローラの径が細くなると、フイルム及び基板の搬送速度が遅くなり、フイルムの張力変化が大きくなるため、フイルム貼り付け時に濃度ムラや皺が発生しやすくなる。これを防止するために、従来は、フイルム貼付装置の起動時にオペレータがラミネートローラの回転速度を調整し、磨耗による搬送速度の低下を補正している。また、新品のラミネートローラと交換した場合も外径差により速度が速くなるため、同様に速度差を補正している。
特開２００３−２１１６２０号公報

しかし、ラミネートローラの回転速度の調整は、テスト動作を行って搬送速度の変化を調べてから行わなければならないため、作業効率が悪い。また、テスト動作のために使用されるフイルムと基板は、製品にならないため無駄が多い。更に、オペレータによる作業であるため、調整を忘れてしまったり、調整ミスが生じることも考えられる。

本発明は、上記問題を解決するために、ラミネートローラの回転速度の調整を自動化して、フイルム及び基板の搬送を安定化させる。

上記課題を解決するために本発明のラミネート方法は、搬送路上を搬送される基板と、この基板に対面するように搬送路に供給されるフイルムとを、該搬送路に設置されて駆動手段により回転されるラミネートローラに送り込み、このラミネートローラでフイルムを加圧して基板に接合しながら搬送する際に、フイルムの搬送速度を検出するステップと、フイルムの搬送速度が予め設定されている基準搬送速度になるように、検出された搬送速度に基づいて駆動手段の回転速度を調整するステップとを設けたものである。これにより、フイルムの搬送速度が自動的に基準搬送速度に調整される。

また、駆動手段の回転速度を調整するステップは、検出された搬送速度と基準搬送速度との差を算出するステップと、算出された搬送速度の差と現在の駆動手段の回転速度から、基準搬送速度を得るために必要な駆動手段の新たな回転速度を算出するステップと、駆動手段の回転速度を算出された新たな回転速度に変更するステップとを含むものである。

更に、搬送速度を検出するステップは、フイルムが掛けられて従動回転するフリーローラの回転数を検出するステップと、このフリーローラの径と回転数とからフイルムの搬送速度を算出するステップとを含むものである。

また、本発明のラミネート装置は、基板と、この基板に対面するフイルムとが供給されて搬送される搬送路と、この搬送路に設置され、基板にフイルムを重ね合わせ、該フイルムを加圧して基板に接合するラミネートローラと、このラミネートローラを搬送方向に向けて回転させる駆動手段と、この駆動手段の回転速度が設定された回転速度になるように制御する制御手段と、フイルムの搬送速度を検出する搬送速度検出手段と、フイルムの搬送速度が予め設定されている基準搬送速度になるように、前記検出された搬送速度に基づいて駆動手段の回転速度を算出し、制御手段に入力する搬送速度調整手段とを備えるものである。

また、搬送速度調整手段は、基準搬送速度を記憶する記憶手段と、搬送速度検出手段によって検出された検出搬送速度と、記憶手段から読み出した基準搬送速度との差を算出し、この搬送速度差と現在の駆動手段の回転速度とから、基準搬送速度を得るために必要な駆動手段の回転速度を算出し、制御手段に入力する演算手段とを備えるものである。

更に、搬送速度検出手段は、フイルムが掛けられて従動回転するフリーローラと、このフリーローラの回転数を検出する回転数検出手段と、この回転数検出手段から入力された回転数と、フリーローラの径とに基づいてフイルムの搬送速度を算出する搬送速度算出手段とを備えるものである。

本発明のラミネート方法及び装置によれば、フイルム搬送速度が自動的に基準搬送速度に調整されるので、ラミネート装置の起動時や各種ローラの交換時に従来行われていた搬送速度の調整作業が不要になる。また、オペレータによる作業が必要ないので、作業忘れや作業ミスは発生しない。更に、搬送速度や張力の変動により皺が発生するのを防止することができる。

図１は、本発明のラミネート方法及び装置によりフイルムが接合された基板の外観形状を示す斜視図である。基板２は、例えば、透明なガラスやプラスチックで形成された薄板であって、液晶またはプラズマディスプレイパネル等に用いられるカラーフィルタのベースに用いられる。符号９は、カラーフィルタを構成する感光性樹脂層であり、基板２に貼り付けられるフイルム３（図２参照）の一部を構成する。この感光性樹脂層９は、基板２への貼り付け後、露光、現像、洗浄によって所定のパターンが基板２上に残され、カラーフィルタを構成する。

図３は、基板２にフイルム３が接合される手順を示す概念図である。同図（Ａ）は、フイルム３の外観形状を示す。フイルム３は、長尺フイルムであって、ロール状に巻かれてなるフイルムロール６としてラミネート装置にセットされる。図２に断面図を示すように、このフイルム３は、複数の層を積層した多層構造を有しており、下からベースフイルム８、感光性を有する感光性樹脂層９、保護フイルム１０が積層されている。これらの各層は、可撓性を有しているため、ロール状に巻かれても破損することはない。

図３（Ｂ）に示すように、ラミネート装置にセットされたフイルム３は、フイルムロール６から引き出され、基板２に接合される長さＬ１と、基板２への接合間隔となるＬ２の２つの間隔で、保護フイルム１０がカットされる。これにより、保護フイルム１０は略シート状になるが、ベースフイルム８から剥がれることはない。この加工は、ハーフカット加工と呼ばれ、Ｌ１とＬ２の間隔が交互に用いられて連続してフイルム３に実施される。なお、以下では、ハーフカット加工された部分をハーフカット部位３ａ、Ｌ２の間隔でハーフカット加工された領域を残存領域を３ｂと呼ぶ。

図３（Ｃ）に示すように、ハーフカット加工が施されたシート状の保護フイルム１０の上には、残存領域３ｂをまたぐように、先端側のシート状保護フイルム１０ａの後端と、後続のシート状保護フイルム１０ｂの先端とに複数枚の接着ラベル１３が接着される。この接着ラベル１３は、同図（Ｄ）に示すように、フイルム３から保護フイルム１０だけを剥離する際に、シート状にカットされた保護フイルム１０を略ウエブ状にして連続して剥離できるようにする。また、保護フイルム１０を剥離する際に、保護フイルム１０の残存領域３ｂをフイルム３に残すため、接着ラベル１３は残存領域３ｂには接着されない。

図３（Ｅ）に示すように、保護フイルム１０が剥がされたフイルム３は反転され、基板２の上面に感光性樹脂層９が接合される。この接合時には、一対のラミネートローラ１６ａ，１６ｂによって基板２とフイルム３とが加圧される。また、ラミネートローラ１６ａは、モータ１７によって回転されることにより、基板２とフイルム３は貼り付けと同時に搬送される。

図３（Ｆ）に示すように、基板２に感光性樹脂層９が接合された後、ベースフイルム８が剥離される。これにより、基板２の上には感光性樹脂層９だけが残り、図１に示す状態となる。なお、ベースフイルム８の剥離は、ベースフイルム８をウエブ状のまま剥離してもよいし（以下、連続式と呼ぶ）、各基板単位でシート状にカットしてから剥離してもよい（以下、枚葉式と呼ぶ）。

図４は、本発明を実施したラミネート装置の構成を示す概略図である。ラミネート装置２０は、基板２とフイルム３を連続して搬送しながら接合する装置であり、フイルム３を供給するフイルム供給区間２１と、基板２とフイルム３とを接合する接合区間２２と、基板２を加熱して供給する基板加熱区間２３と、接合が完了した基板２を冷却する基板冷却区間２４と、フイルム３からベースフイルム８を剥離するベース剥離区間２５とから構成されている。

製造装置２０内は、仕切り壁２８を介して第１クリーンルーム２９ａと第２クリーンルーム２９ｂとに仕切られる。第１クリーンルーム２９ａには、フイルム供給区間２１が収容され、第２クリーンルーム２９ｂには、接合区間２２、基板加熱区間２３、基板冷却区間２４、ベース剥離区間２５が収容される。第１クリーンルーム２９ａと第２クリーンルーム２９ｂとは、貫通部２８ａを介して連通されている。

基板加熱区間２３では、基板ストッカー３３に収納された基板２をロボット３４で取り出して基板搬送機構３５に供給し、この基板搬送機構３５で加熱された基板２を接合区間２２に供給する。冷却区間２４では、接合区間２２によってフイルム３が接合された基板２を冷却機構３７で冷却する。ベース剥離区間２５では、ベース剥離機構３９によってフイルム３からベースフイルム８を剥離し、基板２に感光性樹脂層９のみが貼り付けられている状態とする。また、測定器４０によって感光性樹脂層９の貼付け位置を測定し、ロボット４１によって処理済み基板ストッカー４２に収納する。

ラミネート装置２０は、ラミネート工程制御部５０を介して全体制御されており、このラミネート装置２０の各機能部毎に、例えば、基板加熱制御部５１、ラミネート制御部５２、ベース剥離制御部５３等が設けられ、これらが工程内ネットワークにより繋がっている。ラミネート工程制御部５０は、工場ネットワークに繋がっており、図示しない工場ＣＰＵからの指示情報（条件設定や生産情報）の生産管理や稼動管理等、生産のための情報処理を行う。

基板加熱制御部５１は、基板加熱区間２３を制御し、ベース剥離制御部５３は、ベース剥離区間２５を制御する。ラミネート制御部５２は、フイルム供給区間２１及び接合区間２２、基板冷却区間２４を制御するとともに、工程全体のマスターとして、各機能部の制御を行う。

フイルム供給区間２１は、フイルム３をロール状に巻いたフイルムロール６を収容し、このフイルムロール６から前記フイルム３を送り出すフイルム送出し機構５７と、フイルム３の搬送速度を検出する速度検出機構５８と、送り出されたフイルム３の保護フイルム１０に、ハーフカット加工を施す加工機構５９と、接着ラベル１３を保護フイルム１０に接着させるラベル接着機構６０と、フイルム３から保護フイルム１０を所定の長さ間隔で剥離させる剥離機構６１とを備える。

接合区間２２は、フイルム３のテンションを制御するテンション制御機構６５と、基板２とフイルム３とが送り込まれる搬送路６６と、この搬送路６６内に配置され、保護フイルム１０の剥離により露出した感光性樹脂層９を基板２に貼り付ける接合機構６７とを備える。接合機構６７における接合位置の上流側には、接合機構６７に送り込まれるフイルム３の搬送経路を切り換える切換えローラ６８と、フイルム２を予め所定温度に予備加熱する予備加熱部６９と、フイルム３のハーフカット部分を検出するカット部検出カメラ７０が配設されている。また、接合機構６８の下流には、運転開始時にフイルム３の先端を切断する先端切断機構７１と、装置にトラブルが生じたときに基板２の間のフイルム３を切断する基板間切断機構７２とが設けられている。

速度検出機構５８は、外周に掛けられたフイルム３の搬送に従動して回転するフリーローラ５８ａと、このフリーローラ５８ａの回転を検出するエンコーダ５８ｂとからなる。エンコーダ５８ｂの検出信号は、ラミネート制御部５２に入力され、フイルム３の搬送速度の調整に用いられる。

図５は、接合機構６７等が設置された搬送路６６の構成を示す概念図である。接合機構６７は、上下に配設されるとともに、所定温度に加熱されるラミネートローラ７５ａ、７５ｂを備える。ラミネートローラ７５ａ，７５ｂは、金属等で形成された円柱形状の芯材の外周がシリコンゴム等の弾性材料でコーティングされたもので、外周にはバックアップローラ７６ａ、７６ｂがそれぞれ摺接されている。これらのラミネートローラ７５ａ，７５ｂでフイルム３と基板２とを一緒に挟み込むことで、感光性樹脂層９が基板２に接合される。

ラミネートローラ７５ａ，７５ｂ、及びバックアップローラ７６ａ，７６ｂは、それぞれ上下方向で移動自在とされている。また、ラミネートローラ７５ａと、バックアップローラ７６ａ，７６ｂは、シリンダ装置やソレノイド等からなるアクチュエータ７９，８０によって昇降され、ラミネートローラ７５ｂは、バックアップローラ７６ｂの昇降に追従して移動する。なお、バックアップローラ７６ｂは、アクチュエータ８０を介してローラクランプ部８１にも昇降される。このローラクランプ部８１は、例えば、モータとカム機構とによって上下方向の移動を行うもので、バックアップローラ７６ｂを介してラミネートローラ７５ｂを基板２に押し付ける。

接合機構６７の下流側には、ラミネート装置２０の起動時にフイルム３のみを搬送する第１フイルム搬送ローラ８５ａ，８５ｂ及び第２フイルム搬送ローラ８６ａ，８６ｂと、基板２とフイルム３との接合時にこれらを一緒に搬送する第１基板搬送ローラ８７ａ，８７ｂ及び第２基板搬送ローラ８８ａ，８８ｂと、これらの搬送ローラによる基板２の搬送を補助する複数の補助ローラ８９とが設けられている。

これらのローラは、アクチュエータ９２〜９７によって昇降可能とされおり、フイルム３だけを搬送する際には、第１基板搬送ローラ８７ａ，８７ｂ、及び第２基板搬送ローラ８８ａ，８８ｂがフイルム３に接触しない位置に退避され、感光性樹脂層９に接触して汚損するのが防止される。また、基板２とフイルム３とを接合する際には、第１フイルム搬送ローラ８５ａ，８５ｂ、及び第２フイルム搬送ローラ８６ａ，８６ｂが基板２に接触しない位置に退避され、フイルム３の搬送時に付着した感光性樹脂層９が基板２を汚損するのが防止される。

ラミネートローラ７５ａは、例えば、モータ１００によって回転され、基板２とフイルム３とを接合しながら搬送する。このモータ１００は、ドライバ１０１によって駆動され、このドライバ１０１は、ラミネート制御部５２によって設定された回転速度に基づいて回転速度信号を生成し、モータ１００に入力する。

ラミネート制御部５２には、予め設定されているフイルム３の基準搬送速度が記憶されているメモリ１０４と、この基準搬送速度を得るためにモータ１００の回転数を算出する演算部１０５とを備えている。演算部１０５は、速度検出機構５８のエンコーダ５８ｂから入力された検出信号と、予め設定されているフリーローラ５８ａの径とに基づいて現在のフイルム３の搬送速度を算出し、メモリ１０４から読み出した基準搬送速度との差を算出する。そして、この搬送速度差と、現在のモータ１００の回転速度から、フイルム３の搬送速度を基準搬送速度にするために必要なモータ１００の新たな回転速度を算出し、ドライバ１０１に入力する。

これにより、フイルム３の搬送速度が自動的に基準搬送速度に調整されるため、ラミネート装置２０の起動時や、ローラ交換時に搬送速度の調整を行う必要がなくなる。また、ラミネート装置２０自体が自動的に調整を実施するため、オペレータが調整を行っていたときのように、調整忘れや調整ミスは発生しない。

次に、上記実施形態の作用について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。ラミネート装置２０が起動されると、ラミネート制御部５２は、ドライバ１０１にフイルム３の基準搬送速度に対応した基準回転速度を入力する。ドライバ１０１は、入力された基準回転速度に基づいてパルス信号を生成し、パルスモータ１００に入力する。パルスモータ１００は、入力されたパルス信号に基づいてラミネータローラ７５ａを回転させ、フイルム供給区間２１と基板加熱区間２３から入力された基板２とフイルム３とを接合しながら搬送する。

このラミネート装置２０の動作中に、フリーローラ５８ａの回転を検出した検出信号がエンコーダ５８ｂからラミネート制御部５２に入力される。演算部１０５は、入力された検出信号とフリーローラ５８ａの径とからフイルム３の搬送速度を算出する。また、メモリ１０４から基準搬送速度を読み出し、この基準搬送速度と先に算出した現在の搬送速度との差を算出する。次いで、算出した搬送速度差と、現在のパルスモータ１００の回転速度とから、フイルム３の搬送速度を基準搬送速度にするために必要なパルスモータ１００の回転数を算出し、ドライバ１０１に入力する。これにより、フイルム３の搬送速度は、自動的に基準搬送速度に調整される。

上述したフイルム搬送速度の自動調整は、ラミネータ装置２０の起動時やローラの交換時などに実行してもよいし、ラミネータ装置２０の稼働時に一定時間ごと、または継続して実施してもよい。

また、上記実施形態では、フリーローラ５８ａの回転数からフイルム搬送速度を得るようにしたが、フイルム巻掛け角度が大きくてスリップの恐れがなく、磨耗の少ないローラならば、搬送速度の検出に用いることができ、例えば、従動側のラミネータローラ７５ｂの回転数を検出してもよい。

更に、上記実施形態では、フリーローラ５８ａの回転数からフイルム搬送速度を算出し、このフイルム搬送速度と基準搬送速度とを比較するようにしたが、例えば、基準搬送速度を得るために必要なフリーローラ５８ａの基準回転速度を予め求めておき、この基準回転速度とフリーローラ５８ａの回転速度とを比較してパルスモータ１００の回転速度を調整してもよい。

また、上記実施形態では、フイルム３を切断しないでベースフイルム８を剥離する連続式を例に説明したが、基板２ごとに切断してからベースフイルム８を剥離する枚葉式にも適用することができる。更に、基板２に対して、１本のフイルム３を接合する１条タイプのラミネート装置を例に説明したが、複数本のフイルムを接合する多条タイプのラミネート装置にも適用することができる。また、カラーフィルタのガラス基板に感光性樹脂層を形成するラミネート装置を例に説明したが、その他の製品に用いられるラミネート装置にも適用可能である。

本発明のラミネート装置によって接合されたフイルムと基板の外観形状を示す斜視図である。フイルムの層構成を示す断面図である。ラミネート装置による接合手順を示す概念図である。ラミネート装置の構成を示す概略図である。接合区間の構成を示す概略図である。フイルム搬送速度の調整手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２基板
３フイルム
２０ラミネート装置
２１フイルム供給区画
２２接合区画
５２ラミネート制御部
５８速度検出機構
５８ａフリーローラ
５８ｂエンコーダ
６７接合機構
７５ａ，７５ｂラミネートローラ
１００モータ
１０１ドライバ
１０４メモリ
１０５演算部

Claims

搬送路上を搬送される基板と、この基板に対面するように搬送路に供給されるフイルムとを、該搬送路に設置されて駆動手段により回転されるラミネートローラに送り込み、このラミネートローラでフイルムを加圧して基板に接合しながら搬送するラミネート方法において、
前記フイルムの搬送速度を検出するステップと、
フイルムの搬送速度が予め設定されている基準搬送速度になるように、前記検出された搬送速度に基づいて駆動手段の回転速度を調整するステップとを含むことを特徴とするラミネート方法。
前記駆動手段の回転速度を調整するステップは、検出された搬送速度と基準搬送速度との差を算出するステップと、
算出された搬送速度の差と現在の駆動手段の回転速度から、基準搬送速度を得るために必要な駆動手段の新たな回転速度を算出するステップと、
駆動手段の回転速度を算出された新たな回転速度に変更するステップとを含むことを特徴とする請求項１記載のラミネート方法。
前記搬送速度を検出するステップは、フイルムが掛けられて従動回転するフリーローラの回転数を検出するステップと、このフリーローラの径と回転数とからフイルムの搬送速度を算出するステップとを含むことを特徴とする請求項１または２記載のラミネート方法。
基板と、この基板に対面するフイルムとが供給されて搬送される搬送路と、
この搬送路に設置され、前記基板にフイルムを重ね合わせ、該フイルムを加圧して基板に接合するラミネートローラと、
このラミネートローラを搬送方向に向けて回転させる駆動手段と、
この駆動手段の回転速度が設定された回転速度になるように制御する制御手段と、
フイルムの搬送速度を検出する搬送速度検出手段と、
フイルムの搬送速度が予め設定されている基準搬送速度になるように、前記検出された搬送速度に基づいて駆動手段の回転速度を算出し、制御手段に入力する搬送速度調整手段とを備えることを特徴とするラミネート装置。
前記搬送速度調整手段は、前記基準搬送速度を記憶する記憶手段と、
前記搬送速度検出手段によって検出された検出搬送速度と、記憶手段から読み出した基準搬送速度との差を算出し、この搬送速度差と現在の駆動手段の回転速度とから、基準搬送速度を得るために必要な駆動手段の回転速度を算出し、前記制御手段に入力する演算手段とを備えることを特徴とする請求項４記載のラミネート装置。
前記搬送速度検出手段は、フイルムが掛けられて従動回転するフリーローラと、このフリーローラの回転数を検出する回転数検出手段と、この回転数検出手段から入力された回転数と、フリーローラの径とに基づいてフイルムの搬送速度を算出する搬送速度算出手段とを備えることを特徴とする請求項４または５記載のラミネート装置。