JP2010082756A

JP2010082756A - シート体のハーフカット管理方法

Info

Publication number: JP2010082756A
Application number: JP2008255320A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Sugihara; 了一杉原
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】シート体にハーフカットを施すにあたり、ハーフカットの残厚を適正な範囲に維持することができる管理方法を提供する。
【解決手段】ハーフカットが施されたテストピース２０を、プッシュプルゲージ２８を利用してハーフカット部から折り曲げる。９０°折り曲げる間に測定された最大折り力を測定する。ハーフカットの残厚と測定された最大折り力との間に強い相関関係があることを利用し、最大折り力の測定値を評価基準にしてハーフカットの残厚が適正範囲であるか否かを判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、一定の厚みをもつプラスチック製あるいは紙製などのシート体、さらには半導体基板に用いられるシリコンウェハなどのシート体にハーフカットを施す際に、ハーフカットの残厚を高精度に管理することができるようにした管理方法に関するものである。

シート体を厚み方向で部分的に切断するハーフカットが様々な目的のために利用されている。例えばＸレイフイルムの中で下肢を全体的に撮影するときに使用されるものは、そのサイズが約３００ｍｍ×１２００ｍｍ程度にも達し、運搬や保管の際の取り扱いが面倒であることから、一般に製品として出荷される時点で長さ方向に関して二等分または三等分して折り畳み、そして例えば２５枚ずつまとめてからボール紙製のカバー（当てボール）で挟むように覆った後に包装される。

このＸレイフイルムは撮影時には一枚のシートに展延して使用されるため、折り曲げ部分から分離することがないように、しかも折り畳みしやすいように折り曲げ部分にはハーフカットを施している。プラスチック製あるいは紙製の一般のシートなどでは、同様の目的で断続的な切断を行ういわゆるミシン目を施すことも行われるが、上記Ｘレイフイルムではハーフカットを断続させたミシン目型のハーフカットが多用されている。Ｘレイフイルム用のハーフカット装置は、Ｘレイフイルムの搬送系に受けロールを設け、この受けロールの表面から一定のクリアランスを保って回転式上刃の刃先を近接させ、その間にＸレイフイルムを通す構成となっており、受けロール表面と上刃の刃先との間に確保されたクリアランスがハーフカットの残り厚み（以下、残厚という）に対応している。

また、ハーフカット装置としては、特許文献１で知られるようにステージ式の薄板載置台と回転式の丸刃を用いるもの、特許文献２のようにハーフカットラインに沿って直進刃をスライドさせるもの、さらにはトムソン刃のような昇降式のカッタ刃を用いるものがあるが、いずれにせよハーフカットの目的に応じてその深さあるいはハーフカット後の残厚を正しく管理する必要がある。上記Ｘレイフイルムの場合、ハーフカットが深すぎると折り曲げ時や展延時にハーフカット部分からフイルムが分離する切断故障や、逆にハーフカットが浅すぎると折り曲げたときに所期の折り曲げ部から外れた個所から折れ曲がるクニック故障がでてしまい、製品の得率を低下させる原因になる。
特開２００２−１８７７３２号公報特開２００８−１８３６７５号公報

このような切断故障やクニック故障を防ぐにはハーフカットの深さあるいは残厚を一定の範囲内に収める必要がある。Ｘレイフイルムの場合には、これまでは受けロールと上刃の刃先との間のクリランスを実測する手法、受けロール及び上刃の外径寸法と軸間距離をオフラインで計測してクリアランスを算出する手法、ハーフカットしたサンプルの断面を光学顕微鏡で観察し、目視によりこれらの値が適切な範囲内か否かを検査する手法などがある。また、特許文献１や特許文献２記載のハーフカット装置では、ハーフカット対象となるシート体の上面、載置面、さらにはハーフカット用の刃の相対的な位置関係に基づいてハーフカットの深さあるいは残厚を管理する手法が採られている。

しかしながら、受けロールと上刃の刃先との間のクリランスを実測する手法では、測定時に用いられるシックネスゲージで受けロールの表面や上刃を損傷させるおそれがあり、測定に熟練を要する。また、受けロールや上刃の外径や軸間距離を測定するだけでは誤差の累積が無視できず、クリアランスを１０μｍオーダーの高精度で管理することは難しく、特許文献１，２に記載された手法にも同様の難点がある。さらに、光学顕微鏡を用いた目視観察による手法では、光学顕微鏡のほかに断面観察用の薄片を作製するためのミクロトームも必要で、設備コストが高くなり検査時間が長くなるという欠点がある。

また、Ｘレイフイルムの場合には、実際にハーフカットしたサンプルを折り曲げテストして切断故障やクニック故障がでないようにクリアランス調節することも可能であるが、このような官能検査ではクリアランスを定量的に把握することができないため、クリアランスの調整作業時に上刃の刃先を受けロールに衝突させてしまい、受けロールに傷つけることがある。また、クリアランス調整に時間を要するとともにテストフイルムの使用量が増えるという問題もある。

本発明は上記背景を考慮してなされたもので、特に熟練を要することなくシート体に施されるハーフカットの残厚を高精度に管理できるようにしたハーフカット管理方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、シート体の曲げ剛性がシート体の厚みに強い相関をもつことに着目し、ハーフカットを施したシート体からハーフカットラインを含むサンプルピースを切り出し、このサンプルピースをハーフカットラインで折り曲げたときの最大折り力を測定し、その測定値をハーフカットの残厚に対応する評価値として用いることを特徴とする。一定期間ごとにハーフカットされたシート体から前記サンプルピースを切り出して前記最大折り力を測定したとき、その測定値が許容範囲内であればハーフカットの残厚も許容範囲内であると評価することができ、シート体に施されたハーフカットの適否を簡便に判別することが可能となる。

そして、前記測定値が予め設定された上限値を越えたときにハーフカットの残厚を小さくする方向に、また前記測定値が予め設定された下限値を下回ったときにハーフカットの残厚を大きくする方向にハーフカット装置の調節を行うという簡便な対応をとることも可能となる。ハーフカット装置の調節をより的確に行うことができるように、ハーフカットの残厚が異なる複数のサンプルシートを用意し、その各々についてハーフカットラインが折り目となるように折り曲げたときの最大折り力を測定し、その各々の測定値とハーフカットの残厚との間の相関データを取得しておくことが有効で、この相関データを利用すればハーフカット装置の調節を行う際の調節量を的確に決めることができる。

ハーフカット装置として、前記シート体の下面を支持する受けロールと、刃先が前記受けロールの表面から所定のクリアランスを受けて設置された上刃とを備え、前記受けロールと上刃との間でシート体を搬送しながら前記上刃により前記クリアランスに対応した残厚となるようにシート体にハーフカットラインを切り込むようにした装置が用いられる場合、ハーフカット装置の調節時には、前記上刃を移動して前記クリアランスの調節を行うようにするのがよい。

ハーフカットされたシート体から任意のタイミングでサンプルピースを切り出し、このサンプルピースをハーフカットラインで折り曲げたときの最大折り力を測定するだけでハーフカット残厚に対応する評価値が得られるので、ハーフカットを継続的に行っている間でも簡便にハーフカット残厚の変化を確認することができ、またハーフカット用の刃を交換した直後でも全く同様にハーフカット残厚が適切な範囲であるか否かを確認することができる。

ハーフカットを施したシート体の一例として、マナイタと称されるフイルムシートを図１（Ａ）に示す。フイルムシート２は、長辺が略１２００ｍｍ、短辺が略３００ｍｍのサイズにカットされたＸレイフイルムで、例えば下肢のＸ線直接撮影に用いられる。フイルムシート２は透明なプラスチック製の支持体の表裏に感光層や保護層が塗布された周知のもので、長辺を三等分して折り畳むことができるように、２本のハーフカットライン３が切り込まれている。そして、工場から出荷される時点では、ハーフカットライン３に沿って同図（Ｂ）のように折り畳んだ後に適数枚単位で当てボールで挟むようにして覆われ、１ユニットごとに専用の包装袋で包装される。

ハーフカットライン３は概念的に図２に示すように切り込まれる。略１２００ｍｍの幅寸法をもつ帯状のＸレイフイルム４は、その搬送系に組み込まれた受けロール５の表面に略１８０°のラップ角で巻き付けられており、下面が受けロール５の表面に密着して支持され受けロール５はＸレイフイルム４の搬送にしたがって矢印方向に一定の周速度で回転する。受けロール５の軸５ａと平行に軸６ａ，６ａがそれぞれ高精度に位置決めされ、各々の軸６ａにはＸレイフイルム４の上面から一定深さまで切込みを入れる回転式の上刃６，６が固着されている。これらの上刃６，６はＸレイフイルム４の搬送方向に対して逆方向に回転する。

上刃６の各々の刃先と受けロール５の表面との間に一定のクリアランスが保たれ、したがって上刃６の刃先はＸレイフイルム４をその厚み方向で部分的に切り込むだけである。しかも上刃６には、同図中に拡大図示するように、一例として外周を１０等分するように一定幅の切欠き７が設けられているため、ハーフカットライン３はそのカット方向でも断続的に切り込まれたミシン目状になる。切欠き７を省略すればＸレイフイルムには厚み方向では部分的ではあるが、カット方向では連続したハーフカットが施されるようになり、必要に応じてこのようなハーフカットラインを採用することも可能である。

Ｘレイフイルム４の搬送方向にカットライン３を延長して切り込んだ後、搬送ラインの下流側でＸレイフイルム４を略３００ｍｍごとにカットすることにより、図１（Ａ）に示すフイルムシート２が得られる。なお、フイルムシート２を二つ折りにする場合には、上刃６を一枚にしてＸレイフイルム４の幅方向の中央にハーフカットライン３を切り込んでおけばよい。

ハーフカット装置の一例を示す図３において、受けロール５及び上刃６は共通の定盤１０で支持されている。受けロール５の軸５ａは定盤１０に固定されているが、上刃６はその軸６ａとともに軸方向及び図中の左右方向に移動可能となっている。定盤１０の上面には軸５ａと平行に延びた一対のガイドレール１１が設けられ、移動台１２の底面に形成された一対のガイド溝に係合している。また、移動台１２の上面にガイドレール１１と直交する向きに同様のガイドレール１４が設けられ、軸６ａを支持している台座１５の底面に形成されたガイド溝に係合している。なお、図２に示す２枚の上刃６，６は、それぞれ個別に移動台１２によって支持され紙面と垂直な方向に移動自在であるから、それぞれ上刃６を軸６ａに固定したままでそれぞれのハーフカットライン３の切り込み位置を変えることが可能となる。

各々の移動台１２の上面には、台座１５をガイドレール１４に沿って高精度に移動させるためのアクチュエータ１７が支持されている。上刃６ごとに設けられた台座１５の内部には上刃６を回転させるモータなどを含む駆動機構が組み込まれている。アクチュエータ１７を作動させることにより台座１５を図中の左右に移動させ、受けロール５の表面と上刃６の刃先との間に形成されるクリアランス調整を上刃６ごとに行うことができる。また、台座１５の移動量はリニアゲージ１８により高精度に測定することができる。一方、ガイドレール１１に沿って移動台１２を紙面と垂直な方向に移動させたときには、上刃６を受けロール５の幅方向に移動させることができる。これにより、上刃６を軸６ａに固定したままでも、ハーフカットライン３の切り込み位置を変えることが可能となる。

図３に示すハーフカット装置を用いてＸレイフイルム４にハーフカット処理を施し、また搬送系下流側に設けられたカッタで一定長さごとにＸレイフイルム４を切断することによって図１のフイルムシート２が得られる。こうして得られたフイルムシート２のハーフカットライン３が適切なものであるかどうかを評価するために、図４（Ａ）に示すように、ハーフカットライン３を含む一定サイズのサンプルピース２０を切り出す。サンプルピース２０のサイズは、ハーフカットライン方向の長さａに対し、ハーフカットライン３の左側に長さｂ、右側に長さｃ（≦ｂ）に決められている。

サンプルピース２０のハーフカットライン方向の長さａは、ミシン目状に施されたハーフカットライン３の中に、７個のミシン目を含むように決められている。図２で説明したように、上刃６には１０個の切欠きが設けられているため、上刃６の一回転でミシン目１０個分のハーフカットが行われるが、７個分のミシン目を含ませることによって、上刃６を２／３回転以上させた状態でのハーフカットライン３を評価することができる。したがって、軸６ａに対して上刃６が偏心していたとしても、その影響により評価が著しく偏るといった不都合を回避することができる。もちろん、上刃６の一回転分のハーフカットラインを評価することができるように、長さａを延長することも可能である。

このサンプルピース２０を用いてハーフカットライン３が適切であるか否かを評価する測定機を図５に示す。ベースプレート２２の上面に台座２３が固定され、錘付きのカバー２４との間にサンプルピース２０が挟圧して保持される。ハーフカットライン３が台座２３及びカバー２４の縁から露出するように、図４（Ｂ）に長さｂで示す左側の部分が台座２３上に保持される。台座２３にストッパプレート２５を設けてあるので、サンプルピース２０のエッジをこのストッパ２５に当接させるだけでハーフカットライン３が台座２３の縁から露出するようになる。また、紙面と垂直な方向に関しても、台座２３の上面にはサンプルピース２０の長さａに対応した間隔で一対の位置決めプレートが設けられているので、サンプルピース２０は一定の条件で台座２３上に位置決めされる。なお、サンプルピース２０のサイズ変更に対応できるように、ストッパプレート２５や上記位置決めプレートを位置調節できるようにしておくのが好ましい。

ベースプレート２２の上面には、さらに図３と同様にガイドレール２７が設けられ、図中左右方向に移動自在となるようにプッシュプルゲージ２８を支持している。プッシュプルゲージ２８は、その先端に設けられたプローブ２８ａに加わる力（ｇｆ）を高精度に測定し、その測定値を上面に組み込まれた表示パネル２８ｃにデジタル表示する。このプッシュプルゲージ２８の使用に際しては、台座２３から突出したテストピース２０の右側部分を押し下げて適量折り曲げた後に、プッシュプルゲージ２８をガイドレール２７に沿って左方に移動させ、そのプローブ２８の先端をテストピース２０に押し当てる。

さらにプッシュプルゲージ２８を左方に移動させると、図示のようにテストピース２０はハーフカットライン３の部分から折れ曲がり、この折り曲げに要した力がプッシュプルゲージ２８の表示パネル２８ｃに表示される。折り曲げる過程でプッシュプルゲージ２８に加わる力は変化することになるが、テストピース２０を略９０°まで折り曲げたときの力の最大値を測定値として読み取る。なお、プッシュプルゲージ２８にピーク値ホールド機能をもつものを利用すれば、テストピース２０を略９０°折り曲げたときの最大値が表示パネル２８ｃに表示されるので測定が簡便になる。

テストピース２０のハーフカット部の概略断面は図６に示すとおりで、厚みｄのテストピース２０は残厚ｘで繋がっている。この部分から９０°折り曲げたときの最大折り曲げ力ｙは、残厚ｘとの間に強い相関をもつことが確かめられている。

支持体にＰＥＴを使用した総厚み０．１８ｍｍのＸレイフイルム（富士フイルム株式会社製／商品名「ＨＲ−Ｕ３０」）に図３に示すハーフカット装置を用いてハーフカットライン３を切り込み、図１に示すサイズにカットしたテスト用のフイルムシート２を作製する。このとき、ハーフカット装置３のリニアゲージ１８を利用して受けロール５の表面と上刃６の刃先との間のクリアランスを変え、残厚ｘを異ならせた複数種類のフイルムシート２を用意した。ハーフカットの残厚ｘが異なるそれぞれのフイルムシート２から、図４にしたがって「ａ＝１９５ｍｍ」、「ｂ＝９０ｍｍ」、「ｃ＝６０ｍｍ」のテストピース２０を切り出し、各々のテストピース２０について図５に示す測定機にて最大折り力ｙの値を測定した。なお、クリアランスの初期調整にあたっては、Ｘレイフイルムの小片を受けロール５と上刃６との間に挟み、その小片に傷がつくかどうかを確認するとともにリニアゲージ１８の指示をみながらアクチュエータ１７を微調整して上刃６を移動させればよい。

こうして得られた測定データは図７に示すようにグラフ化される。図示のように、測定データは曲線Ｋに沿う高い相関をもつことが確認され、この曲線Ｋは残厚ｘの三次関数として「ｙ＝０．０００２ｘ^３＋０．０１３１ｘ^２＋０．８１２２ｘ＋７４．６１３」で表すことができる。このことは、曲げ剛性が厚みの三次関数になるという一般的な理論とも合致する。そして、Ｘレイフイルムのハーフカットの残厚ｘが１５μｍ〜５５μｍの範囲にあるときには、切断故障及びクニック故障が発生しないことが確かめられている。実用的には、切断故障は残厚ｘが５μｍ以上あればほとんど発生することがなく、またクニック故障は残厚ｘが８０μｍ以下であればほとんど生じることはないが、精度のばらつきその他を考慮すれば、このＸレイフイルムに上記ハーフカットライン３を切り込む際には、残厚ｘが「１５μｍ≦ｘ≦５５μｍ」となるようにハーフカット処理を管理すればよいことがわかる。

そして、残厚ｘを上記範囲に収めるためには、図５の測定機で測定されるテストピース２０の最大折り力ｙが「９０ｇｆ≦ｙ≦１９０ｇｆ」の範囲に含まれるように維持すればよいことから、適切なハーフカット処理が行われているか否かを管理する際には、適宜のタイミングで生産されたフイルムシート２からテストピース２０を切り出し、その最大折り力ｙが適正範囲Ｙｓに収まっているかを確認するだけで足りることになる。また、最大折り力ｙの値により、残厚ｘが適正範囲Ｘｓの下限値や上限値に近づいていることが確認されたときには、それぞれ残厚ｘが増加あるいは減少する方向に上刃６を移動させればよい。その移動量の設定に際しては、以下の手法を用いることができる。

すなわち、図７のグラフによれば、最大折り力ｙの測定値に基づいて残厚ｘの値を十分な確度で換算することができ、ひいては受けロール５と上刃６との間のクリアランスを推定することができる。したがって、測定された最大折力ｙの値に対応する残厚ｘ１を、目標とする残厚ｘ２に変更する場合には、残厚の差分値をもとにリニアゲージ１８の指示を確認しながらアクチュエータ１７を移動すればよく、これより上刃６の位置調整を±３μｍオーダーの精度で行うことが可能となる。

そして、このようなクリアランス調整が可能になることに伴い、従来と比較してクリアランス調整作業を大幅に短縮することができるだけでなく、クリアランス調整用のフイルムのロスを最小限に抑え、また受けロールと上刃との衝突故障を防ぐことも可能となる。また、Ｘレイフイルムの搬送系中にテストピースの切り出し装置及び折り力測定機を設置して間欠的にこれらを自動的に作動させる構成を採るとともに、測定された最大折り力に応じて上刃を自動的に移動させる機構を組み込むことにより、受けロールや上刃の磨耗によらず、手動によるクリアランス調整を不要とした自動ハーフカット装置を得ることができる。なお、Ｘレイフイルムの品種によっては総厚みや全体の層数、支持体の種類や各層の組成などが異なってくる場合があるものの、基本的には上記三次関数の係数や定数項の値が若干相違してくるだけであり、少なくともＸレイフイルムに対しては同程度の精度でクリアランス調整、ひいては残厚ｘの管理を行うことが可能になると推定できる。また、フイルムサイズが異なる場合であっても、上記サイズのテストピースが切り出せれば全く同様の評価基準で残厚xの管理を行うことができる。

以上のハーフカット管理手法は、原理的にハーフカットの残厚ｘに基づくものであるから、フイルムシート２の全体厚みｄや受けローラ５や上刃６の磨耗によらず適用することが可能で、さらにはトムソン刃をプレス機で作動させる方式や、シート体の表面に沿って刃を走行させる方式のハーフカット装置にも用いることが可能である。また、ハーフカット対象となるシート体も、原理的に図５に示すような測定機で折り曲げできるものであれば、プラスチックシートや紙シートだけでなく、金属薄板など種々のシート体にも利用することができる。また、異種のシートを二層に重ねたシート体について、その表層分だけをカットするハーフカット装置にも本発明は適用可能である。

折り畳み用のハーフカットを施したフイルムシートの斜視図である。ハーフカット処理の説明図である。ハーフカット装置の概略構成図である。フイルムシートから切り出されるテストピースの説明図である。折り力の測定装置の概略構成図である。ハーフカット部の断面図である。ハーフカット残厚と折り力との相関を示すグラフである。

符号の説明

２フイルムシート
３ハーフカットライン
４Ｘレイフイルム
５受けロール
６上刃
１７アクチュエータ
１８リニアゲージ
２０テストピース
２８プッシュプルゲージ

Claims

ハーフカットラインを施したシート体から前記ハーフカットラインを含む一定サイズのサンプルピースを切り出し、このサンプルピースを前記ハーフカットラインが折り目となるように折り曲げたときの最大折り力を測定し、この測定値をハーフカットの残厚に対応する評価値として用いることを特徴とするシート体のハーフカット管理方法。
前記測定値が予め設定された上限値を越えたときにハーフカットの残厚を小さくする方向に、前記測定値が予め設定された下限値を下回ったときにハーフカットの残厚を大きくする方向にハーフカット装置の調節を行うことを特徴とする請求項１記載のシート体のハーフカット管理方法。
ハーフカットの残厚が異なる複数のサンプルピースを用意し、その各々についてハーフカットラインが折り目となるように折り曲げたときの最大折り力を測定し、その各々の測定値とハーフカットの残厚との間の相関データを取得しておき、この相関データに基づいて前記ハーフカット装置の調節を行う際の調節量を求めることを特徴とする請求項２記載のシート体のハーフカット管理方法。
前記ハーフカット装置は、前記シート体の下面を支持する受けロールと、刃先が前記受けロールの表面から所定のクリアランスを受けて設置された上刃とを備え、前記受けロールと上刃との間でシート体を搬送しながら前記上刃により前記クリアランスに対応した残厚となるようにシート体にハーフカットラインを切り込むハーフカット装置であり、前記ハーフカット装置の調節時には、前記上刃を移動して前記クリアランスの調節を行うことを特徴とする請求項２または３記載のシート体のハーフカット管理方法。