JP2014528881A - 基板ローラ - Google Patents

Abstract

磁気的に引きつけられ得る基材のハンドリングのための磁気的に向上したローラは、回転自在に固定された軸と、回転自在に固定された軸を制限するスリーブとを備える。スリーブは、軸の周囲で回転するように構成される。ローラは、軸に隣接する磁石アレイをさらに含む。磁石アレイの個別の磁石は、回転自在に固定されたベアリング軸に対して垂直の方向に沿って磁力線を提供するように方位決めされる。【選択図】図６

Description

［相互参照］
本出願は、２０１１年８月２４日に出願された米国の仮特許出願番号第６１／５２７，０８７号に対する優先権を主張し、その出願は、参照によって本明細書全体に援用される。

薄型の金属箔は、多くの場合、自動車のための型押し品から、電子用途のためのハイテクコーティング用基材にまで及ぶ様々な有用の製品を作るために用いられる。特定製品に関わらず、ロール状の薄型の金属箔基材またはウェブは、最終製品を作るために１つ以上の動作を行う、ある種類の機械を通り抜けて転送される。例えば、例えば高温などの極端な物理的条件を要する場合、処理の間のウェブのハンドリングが困難になる可能性がある。材料の薄層をウェブ上にコーティングする電子用途において、コーティングは、コーティング装置の様々な構成部品と接触することに過敏であるかもしれず、それは製造工程における歩留のロスにつながるかもしれない。１つの同様の例は、ロールガングによるコーティングの接触が太陽電池内の小さな電子欠陥を引き起こすかもしれないステンレス鋼箔基材上に堆積される薄膜太陽電池である。

この開示は、小さな全巻き角（ｗｒａｐ ａｎｇｌｅ）のための改善された接触抵抗を持つ薄型の磁性箔基材のためのローラを提供する。

本発明の態様において、基材ウェブをハンドリングするためのローラは、回転自在に固定される軸（ｒｏｔａｔａｂｌｙ ｆｉｘｅｄ ｓｈａｆｔ）と、回転自在に（または回転式に）固定される軸を制限するスリーブとを備える。スリーブは、軸のまわりで回転するように構成することができる。ローラは、軸に隣接する磁石アレイをさらに備える。磁石アレイの個々の磁石は、回転自在に固定される軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように方位決めされる。磁力線は、スリーブに隣接して方向付けられた基材に連結されるように構成される。いくつかの例において、回転自在に固定される軸は、スリーブが回転する間には回転しない。

本発明の別の態様において、基材を移動させるためのローラは、回転自在に固定される軸を制限するスリーブを備え、スリーブは、回転自在に固定される軸のまわりで回転するように構成される。ローラは、スリーブと回転自在に固定される軸との間に配置された磁石アレイをさらに備える。アレイは、回転自在に固定される軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように逆並列配置で方位決めされる磁極を持つ２つ以上の磁石を備え、磁力線は、スリーブに隣接して配置された基材に結合するように構成される。

本発明の別の態様において、ローラシステムは、上記あるいは本明細書の他の場所に記載されるように、繰り出しロールから取り込みロールまでのローラのまわりで、またはそのローラに沿って、方向付けられる繰り出しロール、取り込みロール、および基材ウェブの単独または組み合わせのローラを備える。

本発明の別の態様において、基材ウェブを移動させる方法は、上記あるいは本明細書の他の場所に記載されるように、ローラを提供するステップと、ローラのスリーブに隣接する基材ウェブを提供するステップとを備える。基材ウェブは、ローラによって提供される磁力線への基材ウェブの結合に際して移動される。

本開示のさらなる態様および効果は、本開示の例示的な実施形態のみが図示され記載される以下の詳細な説明から、当業者にとって容易に明らかになるだろう。分かるように、本開示は、他の実施形態および異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細な記述は、いずれも本開示から逸脱することなく、様々な明らかな点における変形が可能である。従って、図面および明細書は、事実上例示的であるように、且つ限定的でないように見なされるべきである。

［参照による援用］
この明細書内で言及する刊行物、特許、および特許出願は、すべて、あたかも、それぞれの個別の刊行物、特許、または特許出願が参照によって援用されることを明確に個々に示されるように、同じ範囲への参照によって本明細書に援用される。

本発明の新規の特徴は、添付の請求項における特殊性とともに示される。本発明の法則を利用する例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明および添付の図面への参照によって、本発明の特徴および効果のさらなる理解が達成されることになる。

ローラの概略等角投影図である。 ローラのための代替設計の概略等角投影図である。 ウェブを駆動するための２つのローラ配置の概略側断面図である。 製造作業のためのウェブハンドリング（またはローラ）システムの概略断面レイアウトである。 バキュームドラム型コーティング機の概略断面表現である。 基材のコーティング面とのローラの接触を回避するバキュームドラム型コーティング機の概略断面表現である。 薄型の磁性箔基材の使用ためのローラを磁気的に改善する基本概念を示すローラの概略断面図である。 半円形の磁極片を利用する、磁気的に改善されたローラの概略断面図である。

本発明の様々な実施形態を本明細書に図示し記載する一方で、同様の実施形態が単なる例として提供されることは当業者にとって明らかだろう。当業者は、本発明から逸脱することなく、多くの変動、変更、および置換を見出すかもしれない。本明細書に記載した本発明の実施形態の様々な代替案を、本発明を実施するために用いてもよいことを理解するべきである。

用語「回転自在に固定される（ｒｏｔａｔａｂｌｙ ｆｉｘｅｄ）」は、本明細書で用いるように、回転しない構造を表すことができる。いくつかの例において、回転自在に固定される構造は、回転自在に固定される構造によって制限するまたは制限される別の構造が回転自在に固定される構造に対して回転する場合、回転しない。

本発明の態様は、基材ウェブをハンドリングするためのローラを提供する。ローラは、回転自在に固定される軸と、回転自在に固定される軸を制限するスリーブとを備える。スリーブは、軸のまわりで回転するように構成することができる。回転自在に固定される軸を、スリーブが回転する間に軸が回転しないように構成することができる。ローラは、軸に隣接する磁石アレイをさらに備える。磁石アレイの個々の磁石は、回転自在に固定される軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように方位決めされる。磁力線は、スリーブに隣接して方向付けられた基材に連結されるように構成される。

磁力線は、前記回転自在に固定される軸の表面の法線であるベクトルから、少なくとも約０度、５度、１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度、７０度、８０度、または９０度の角度に沿って前記軸から離れて（および前記スリーブに向かって）伝播してもよい。一例では、前記角度が０度である場合、前記磁力線は、前記回転自在に固定される軸に対して垂直の方向に沿って伝播する。

いくつかの実施形態において、軸は回転しない。しかしながら、いくつかの場合において、軸は、例えば、スリーブの回転方向の反対の方向に沿って回転してもよい。

いくつかの場合において、軸は、アタッチメントによって支持部材に回転自在に固定され、スリーブは、スリーブを軸から切り離すことにより回転することが可能になる。ローラは、スリーブを軸から分離するための１つ以上の分離部材を含むことができる。分離部材は、ボールベアリングになり得る。スリーブは、１つ以上の軸受の支援によって、軸の周囲で（またはのまわりで）回転するように構成することができる。例えば、ローラは、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または１００個の軸受を含むことができ、軸受はスリーブの対向端に位置してもよい。軸受は、ボールベアリングになり得る。いくつかの場合において、分離部材は、スリーブを軸から回転自在に切り離すことを可能にするスペーサになり得る。

ローラは、円筒形であってもよい。いくつかの場合において、軸および／またはスリーブは、円筒状であってもよい。スリーブは、ローラからスリーブをスライドすることなどによって、ローラから着脱可能になり得る。

ローラは、回転自在に固定された軸に隣接した磁極片を含むことができる。磁石アレイの個別の磁石は、磁極片に取り付けることができる。

磁石アレイは、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または１００個の磁石を含むことができる。磁石アレイは、強磁性体から形成された磁石を備えることができる。いくつかの場合において、磁石アレイは、鉄、ニッケル、コバルト、またはその組み合わせから形成された磁石を備えることができる。いくつかの例において、磁石アレイは、１つ以上の希土類金属から形成された磁石を備える。あるいは、磁石アレイは、１つ以上の電磁石を含むことができ、電磁石に電源（または電気）を供給する際に磁界を提供するように構成してもよい。

いくつかの場合において、ローラは、磁力線を印加する際に、または基材ウェブが磁力線によって引きつけられるようにスリーブの近くに基材ウェブを導く際に、スリーブに隣接する基材ウェブを方向付けるように構成することができる。（スリーブへの接線に対して測定されてもよいように）基材ウェブを全巻き角の方向付けることができる。いくつかの状況において、アレイは、全巻き角より大きい径方向寸法を有する。アレイは、スリーブの周囲（２π×スリーブの半径）の約９９％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、または５％以下である径方向寸法を有してもよい。いくつかの例において、アレイは、スリーブの周囲の約１／２、１／３、１／４、１／５、１／６、１／７、または１／８以下である径方向寸法を有する。

磁石アレイは、回転自在に固定された軸に隣接したＮ極およびスリーブに隣接したＳ極を持つ第１の磁石と、スリーブに隣接したＮ極および回転自在に固定された軸に隣接するＳ極を持つ第２の磁石とを含むことができる。磁石アレイは、回転自在に固定された軸に隣接するＮ極と、スリーブに隣接するＳ極とを有する第３の磁石をさらに備えることができる。第１の磁石と第３の磁石との間に第２の磁石を放射状に配置することができる。あるいは、第１の磁石と第２の磁石との間に第３の磁石を放射状に配置することができる。

いくつかの場合において、磁石アレイの個別の磁石は、間隔を置いてスリーブから分離される。その間隔は、スリーブが磁石アレイの個別の磁石と接触しないで回転することを可能にすることができる。

本明細書に提供されるローラは、基材ウェブに悪影響を及ぼすかもしれない実質的な曲げまたは他の変形を伴わずに、基材ウェブの移動または平行移動を可能にしてもよい。いくつかの場合において、低減された摩擦によって基材ウェブを平行移動させることができ、それによって、処理能率を改善し、省エネルギーを呈するのを支援する。

基材ウェブは、磁気的に引きつけられ得るあらゆる材料、例えば印加磁界の状態下で移動または変形する材料から形成することができる。いくつかの例において、太陽光電池（ＰＶ）を製造する際に使用するための基材ウェブを提供する。但し、他の使用ケースも可能である。例えば、ローラは、例えば映像、静止画、または他の情報などのデータを含む基材ウェブを移動または方向付けるために用いてもよい。例えば、基材ウェブは、磁気記録媒体になり得る。

基材ウェブまたは他の支持構造を移動、または、そうでなければ平行移動させるためにローラを用いることができる。本発明の別の態様において、本明細書に記載されるように、基材ウェブを移動させる方法はローラを提供するステップを備える。例えば、ローラは、回転自在に固定された軸と、回転自在に固定された軸を制限するスリーブと、軸に隣接する磁石アレイとを備えることができる。磁石アレイの個々の磁石は、回転自在に固定される軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように方位決めされる。次に、基材は、スリーブに隣接して用意される。その後、基材ウェブは、磁力線への基材ウェブの結合に際して移動される。

いくつかのケースにおける基材ウェブは、例えばスリーブの近くなど、磁力線の近くに基材ウェブを導くことにより、磁力線に結合される。いくつかのケースにおいて、基材ウェブは、スリーブに接して導かれる。磁力線の支援によって、基材を基材ウェブに引きつけてもよい。

いくつかの例において、基材ウェブは、本明細書に記載するように、磁気的に引きつけられ得る材料を備える。一例では、基材ウェブは、ステンレス鋼から形成される。

いくつかのケースにおいて、基材ウェブは、基材ウェブへの並進運動を提供することによりローラの支援によって移動される。並進運動は、スリーブの接線方向に沿って提供することができる。例えば、基材ウェブは、スリーブの表面に対して平行な（および、いくつかのケースでは縦軸に対して垂直の）方向に沿って、基材ウェブに動作を提供することにより移動または方向付けることができる。

基材ウェブは、スリーブに隣接する基材ウェブを導き、且つ基材ウェブまたはスリーブに対して並進運動を提供することにより、スリーブのまわりで移動することができる。いくつかのケースにおいて、基材ウェブは、移動の間に、全巻き角でスリーブの周囲に巻き付く。

基材ウェブが巻きつけられ得る別のローラに取り付けられたモータ（例えば、テンションモータ）などのローリング部材の支援によって、並進運動を基材ウェブに提供することができる。いくつかの状況において、スリーブに結合されたモータの支援などによってスリーブを回転することにより、並進運動を提供することができる。例えば、固定角速度にてスリーブを回転するようにモータを構成することができる。また、（磁力線の支援による）スリーブに対する基材ウェブの引力は、スリーブに沿って基材ウェブを移動させるのに十分な摩擦力を提供する。

ここで図を参照すると、全体を通じて、同様の符号は同様のパーツを表す。必ずしも縮尺比に従って図を描画していないことを認識するだろう。図は、説明の目的だけのためのものであって、限定するようには意図していないことを理解するべきである。

本開示は、基材支持ウェブ（本明細書では「ウェブ」ともいう）を方向付けるための様々なシステムを提供する。ローラのシステムを用いる処理装置を通じて、ウェブを制御し、方向付けてもよい。ローラのうちのいくつかは被駆動であってもよく、その一方で、他のローラは、アイドラーとして機能していてもよい。

本開示のローラシステムは、１つ以上の方向に沿って基材ウェブを方向付けるように構成される１つ以上のローラを含むことができる。例えば、ローラシステムは、繰り出しロールからピックアップロールまで基材ウェブを方向付けることができる。本開示のローラシステムは、光起電力装置を形成することに適した蒸着工程などの薄膜蒸着工程に適してもよい。

ローラのための設計を、図１の等角投影図に示す。ウェブ１は、研磨スリーブ（ｐｏｌｉｓｈｅｄ ｓｌｅｅｖｅ）２と、フランジ３と、軸受５を差し込むベアリング軸４とを備えるローラ上に方向付けられて示される。軸は、堅固である必要はない（例えば、チューブ状であってもよい）し、スリーブを通り抜けて終始延伸する必要もないが、スリーブに取り付けられ、その結果として、フランジに強固に取り付けられるべきである。ブロック６によって概略的に示すように、ベアリングを支持することができる。ウェブ１は、少なくともその周囲の一部の上のスリーブ２と接触してもよい。スリーブ２とウェブ１との間のその接触角は、全巻き角と表されてもよいし、θによって示される。ウェブ１は、例えば、ウェブ１に対する張力を提供するように構成されたモータまたは複数のモータなどの駆動素子（または部材）または構成要素（または部材）によってシステム内の他のどこかに供給することができる、ある量の張力「Ｔ」の下で移動され得る。ウェブを駆動するために用いる任意のローラのために、ウェブ１とローラとの間の全巻き角および摩擦係数は、ウェブ１を引くために加えることができる力の量を決定してもよい。摩擦係数は、ウェブ１内の張力の作用であってもよい。

図２は、別のローラシステムを概略的に図示する。ベアリング軸４は、破線によって示されるようなスリーブを通り抜けて延伸し、ブロック７によって概略的に図示されるように、回転しないように固定される。ベアリング５は、適切とされるサイズに応じて、フランジ３内に据え付けられるか、または研磨スリーブ２の中に直接押圧される。ベアリングおよびベアリングの収容部を同時に扱う必要はないので、この種類のローラは、固定端部におけるローラ配列の単純化された方法を可能にしてもよい。

図３は、ウェブを駆動するための２つのローラ配置を示す断面スケッチである。簡素化するために、ベアリングを示さない。配置Ａにおいて、ウェブ１は、ローラ上で１８０度の全巻き角θを形成する。従って、ウェブは、ウェブが進入する方向に平行な方向にローラを放置する。実際には、これを超えて単一のローラ上のねじれ角（ｗａｒｐ ａｎｇｌｅ）を増加させるのは難しい。配置Ｂは、１対のローラを用いることにより、正味全巻き角を正味３６０度に２倍にする方法を図示する。これは、ローラを用いてウェブシステムを駆動するための古典的な「Ｓ」字型の巻き付けとして知られている。ある角度Фによって破線８の中央点のまわりでローラを回転することにより、２つのローラ上の全巻き角の総量を、３６０度を超えて著しく増加させることができる。回転したローラが出入りするウェブにまさに接触する前に、約２７０度の最大値の全巻き角が各々のローラ上に生じ、ローラ自体は、ほぼ接触するように導かれる。

改善されたローラが有用になりうる状況の例として、図４は、いくつかの製造作業のための簡単なウェブハンドリングシステムの断面配置図を示す。ウェブ１は、材料９の繰り出しロールからローラ１０上に、且つある種類の製造作業が行なわれる領域１１を通り抜けて、移送される。その後、ウェブは、ローラ１２上に進み、巻き取りロール１３上に巻き戻される。繰り出しロール９および巻き取りロール１３は、被駆動であり、ローラ１０および１２は、アイドラーである。この種類のレイアウトにおいて、ローラ上の全巻き角θはむしろ小さく、角度を著しく大きくできるようにシステムを配置するためには少なくとも不便で、且つ確かに費用がかかるかもしれない。但し、これを容易に成し得ない小さな全巻き角などを持つ供給ロールおよび巻き取りロール上の巻き出し張力および巻き戻し張力とは異なり得る（それらのロールによって駆動される）ローラ間の製造領域における張力を維持することは、多くの場合望ましい。

改善されたローラを有利に用いることができるシステムの別の例を、図５ａおよび図５ｂに示す２つのバキュームドラム型コーティング機の断面概略図に図示する。ドラムコーティングのアーキテクチャを図５ａに示す。基本的に被駆動ドラム１４は、それがドラムの周囲のあたりに配置された各種のコーティングステーション１５においてコーティングされる間に、ウェブ基材１を支持し移送するために用いられる。ドラムは、多くの場合、所望のウェブ工程条件を与えるために加熱または冷却される。ローラ１６は、駆動されないものの、ウェブとの大きな全巻き角を有する「レイオンローラ（ｌａｙ−ｏｎ ｒｏｌｌｅｒｓ）」として業界において知られている。通常は、ウェブ内の張力を測定するロードセルを、ローラに取り付ける。ローラ１７は、単純なアイドルローラである。ウェブ材料９および１３の被駆動の繰り出しロールおよび巻き取りロールは、ロードセルから帰還張力情報を受信し、ウェブ内の選択張力を維持するために、ロードセルのレスポンスを調節する。基材および／またはコーティングがレイオンローラとウェブのコーティング面との間の接触によって引き起される可能性のある傷に影響を受けやすい場合、この古典的なセットアップに関する大問題が生じる可能性がある。

ウェブのコーティング面との接触を回避する１つの方法を、図５ｂに示す。レイオンローラは取り外され、位置を変えた固定ローラ１７は、ドラム１４に対するウェブの幾何学的配置を再定義する。この配置の２つの不可避の結果は、第１にドラムのまわりのあるコーティングエリアの損失であり、その結果、多くのコーティングステーション１５を用いることができない。そして第２に、ローラ１７上の全巻き角が小さく、ローラに装備されたロードセルからの読み取り損失および誤りにつながる可能性がある。ローラ１７上の全巻き角は、適正に離間した位置に、且つそれぞれの繰り出しロールおよび巻き取りロール上にローラを移動させることにより増加され得る。但し、幾何学的配置は、コーティングの間の基材ロールの変化するサイズによって複雑になり、機械寸法は、さらに費用のかかるように増大する。

本発明の態様は、薄型の磁性箔基材の改善されたハンドリングのための磁気的に向上したローラを提供する。ローラは、回転自在に固定される軸と、回転自在に固定される軸を制限するスリーブとを備える。ベアリングの支援によって軸のまわりで（例えば軸の周囲で）回転するように、スリーブを構成することができる。ローラは、軸に隣接する磁石アレイを含むことができる。回転自在に固定されたベアリング軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように、磁石アレイを方位決めすることができる。いくつかのケースにおいて、ローラは、ローラに取り付けられた磁石アレイの個別の磁石を含むことができる磁極片を含む。同様のローラは、従来のローラに生じることができるものよりも小さな全巻き角で、さらに大きな接触摩擦力を基材（例えば基材ウェブ）に提供することができる。

図６は、鋼または他の強磁性体（例えば、鉄、ニッケル、コバルト、希土類金属）などの薄型の磁性箔基材とともに使用するための磁気的に向上したローラの断面図である。図示した例において、ローラは、軸または管（破線の円）４とスリーブ２とを備える。ローラは、図２に示したものと同様であってもよく、ここで軸４は、ベアリング（この図においては図示しない）上の軸の周囲でスリーブ２を回転させる間に固定されて保持される。

いくつかの例において、スリーブ２は、少なくとも約１毎分回転（ｒｐｍ）、２ｒｐｍ、３ｒｐｍ、４ｒｐｍ、５ｒｐｍ、６ｒｐｍ、７ｒｐｍ、８ｒｐｍ、９ｒｐｍ、１０ｒｐｍ、２０ｒｐｍ、３０ｒｐｍ、４０ｒｐｍ、５０ｒｐｍ、６０ｒｐｍ、７０ｒｐｍ、８０ｒｐｍ、９０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、５００ｒｐｍ、または１０００ｒｐｍのレートで軸４のまわりを回転することができる。

いくつかの例において、抵抗加熱素子（図示しない）の支援によって、スリーブ２を加熱することができる。いくつかのケースにおいて、冷却システム（図示しない）の支援によって、スリーブを冷却することができる。

続けて図６を参照すると、軸４は、ローラの長さ（図の面に対して垂直）に沿って、または少なくともウェブ１の幅を被覆する十分な長さに沿って取り付けられた３列の磁石１８を含むことができる。磁石の磁極は、北（Ｎ）および南（Ｓ）の呼称によって示すように、１つの列から次の列に反転する。いくつかのケースにおいて、磁極は、図６に示す磁極の方式の逆でもよい。磁力線１９がわずかに細くなるスリーブに貫通し、且つ磁気ウェブ１内に連結することができるように、スリーブ２を非磁性体から作ることができる。

スリーブ２を形成するために用いてもよい好適な材料は、銅、モリブデン、クロミウム、金、銀、プラチナ、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、およびその組み合わせを、限定されることなく、含む。一例では、スリーブは、３００系ステンレス鋼から形成される。

使用の間に、磁石によって発生した磁場は、スリーブ２の方にウェブ１を引きつける。磁力によって引き起されたウェブ１とスリーブ２との間の必要以上の摩擦力は、他の場合には機能しなくてもよい、ウェブをハンドリングする様々な状況において、小さな全巻き角のローラをドライバまたはロードセルローラとして用いることを可能にするのに十分である。小さな全巻き角のウェブをハンドリングするいくつかの状況において、ローラを回転させずに、箔をローラ上にスライドさせることが望ましいかもしれない。これは、いくつかの位置でのウェブ４にさらに多くの張力を加えることを支援することができる。必要に応じて、磁場が与える付加的な摩擦抵抗による静的モードで磁気ローラを用いてもよい。

磁石１８は、ローラの軸４から放射状に外方向に延伸することができる。磁石１８は、交互方式で磁石１８の磁極とともに配置される。第１の磁石には、軸４に隣接する第１の磁石のＳ極と、スリーブ２に隣接する第１の磁石のＮ極を配置し、第１の磁石に隣接する第２の磁石には、軸４に隣接する第２の磁石のＮ極と、スリーブ２に隣接する第２の磁石のＳ極を配置する。第２の磁石に隣接する第３の磁石には、スリーブ２に隣接する第３の磁石のＮ極と、軸４に隣接する第３の磁石のＳ極とを配置する。代替手段として、磁石のうちのいくつかの磁極を整列させることができる。例えば、第１の磁石および第２の磁石は、軸４に隣接する第１および第２の磁石のＮ極とスリーブ２に隣接する第１および第２の磁石のＳ極とを有することができる、または、軸４に隣接する第１および第２の磁石のＳ極とスリーブ２に隣接する第１および第２の磁石のＮ極とを有することができる。第３の磁石には、第１の磁石および第２の磁石に対向する構成で第３の磁石のＮ極およびＳ極を配置することができる。例えば、第１の磁石および第２の磁石に第１および第２の磁石のＮ極をスリーブ２に隣接して配置する場合、第３の磁石は、第３の磁石のＮ極を軸４に隣接して配置し、第３の磁石のＳ極をスリーブ２に隣接して配置することができる。

いくつかの実施形態において、ローラは、ｎ個の磁石を有することができ、ここで、「ｎ」は２以上である。例えば、ｎは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、または１０００以上になり得る。ｎが２に等しい場合、隣接する磁石は、逆並列配置（すなわち南に隣接する北）にそれら磁石の磁極を配置してもよい。ｎが２を超える場合、多くともｎ−１個の磁石が、並列配置（すなわち、北に隣接する北、南に隣接する南）でそれら磁石の磁極を有していてもよいし、その一方で、少なくともｎ個の磁石の１つは、ｎ−１個の磁石に対して逆並列配置でその磁石の磁極を方位決めしていてもよい。

いくつかの実施形態において、磁石１８は、スリーブ２と接触しない。ローラは、個別の磁石１８とスリーブ２との間の間隔を含んでもよい。いくつかの例において、間隔は、約６インチ、５インチ、４インチ、３インチ、２インチ、１インチ、０．５インチ、０．１インチ、０．０１インチ、０．００１インチ、０．０００１インチ、または０．００００１インチ以下の幅を有する。

いくつかの例において、ローラは、２個、または３個、または４個、または５個、または６個、または７個、または８個、または９個、または１０個、またはさらに多くの磁石を有する。磁力線１９の所定の分布を達成するように、磁石を所望の通りで分布してもよい。ローラが３列の磁石１８を含む一方で、ローラは、少なくとも２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、１００、２００、３００、４００、５００、または１０００個の磁石を含むことができる。互いに対向して磁極を整列するように、隣接する磁石を方位決めしてもよい。

ネオジウム・鉄・ボロン磁石およびサマリウムコバルトなどの高エネルギー密度の磁性材料から作る最新の磁石は、磁化方向の厚さが幅に対して実質的に等しいようなフォームファクタを有してもよい。いくつかのケースにおいて、中央シャフト４に直接取り付けるのではなく、半円形の磁極片に取り付けるように磁石アレイを作ることが現実的かもしれない。これは、軸を取り外さずに、磁石アレイをローラから取り外することを可能することができる。これは、所定の用途において所望されるように、様々なねじれ角を提供するために磁石アレイを調整することを有利的に可能にすることができる。磁性材料（例えば、低炭素鋼などの鋼）から、磁極片を形成することができる。磁極片は、また、その他の非均一磁場の平滑化を可能にすることができる。図７は、高エネルギー密度磁石２１のいくつかの列とともに半円形の磁極片２０を配置する場合の、磁気的に向上したローラの断面図を示す。磁極片２０は、図面のページ面に対して垂直の方向に沿った円筒状であってもよい。図示する例において、本明細書に記載するように、磁気感覚は各々の列で互い違いになり。また、すべての磁石の極性反転は同じ機能を生じてもよい。アレイは、軸４に強固に（または固定して）取り付けることができ、ウェブ１が移送されるにつれて、ローラスリーブ２は、固定されたアレイの回りを回転する。この半円形の磁石アレイは、米国特許出願公開第２０１０／０２６６８１０号明細書（「箔基材加工のための磁石の止め具（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｈｏｌｄ−Ｄｏｗｎ ｆｏｒ Ｆｏｉｌ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」）に記載の平面磁石アレイに結合されても、または該アレイによって改善されてもよく、それは参照によって本明細書全体に援用される。

続けて図７を参照すると、１つの実施形態において、ウェブの全巻き角が実質的に小さい一方で、磁気アレイは、ローラの周囲上の約半分に延伸することが示される。ウェブがローラに接触しない、ある領域上で、磁束１９を磁気ウェブ基材に連結されることができる。但し、磁石アレイからの磁束の力が、アレイからの増大する距離とともに迅速に減少することができるので、ウェブとの結合は、また、迅速に減少することができる。従って、全巻き角に対する様々なアレイサイズを用いてもよい。いくつかのケースにおけるアレイは、全巻き角より大きい。いくつかの状況において、アレイサイズは、ローラの周囲の約半分以下である。

いくつかのケースにおいて、磁石アレイの個別の磁石は、単一ユニットとして回転するスリーブおよびローラ（軸、アレイ、およびスリーブ）に接する。同様のケースにおいて、磁石アレイを、ローラの実質的な部分の周囲（例えば３６０度）に放射状に配置することができる。

ローラシステムは、複数のローラを含むことができる。一例では、図１、図２、図３、図４、図５ａ、または図５ｂのうちのいずれかに図示したようなローラシステムは、図６または図７との関連で記載されるようなローラを備える。ローラシステムは、単一のローラ（例えば、図６または図７のローラ）または複数のローラを含むことができ、その複数のローラの各々は、図６または図７との関連で記載したようなものであってもよい。

本開示のローラおよびローラシステムは、例えば、米国特許第４，０４７，６０９号、第４，９８２，６９１号、第７，１０６，０１１号、第７，３５２，９８３号、および第７，４５９，８２０号明細書に記載のもののような他の装置もしくはシステムに結合され、または該装置もしくはシステムによって改善されてもよく、それらの特許は参照によって本明細書全体に援用される。

特定の具体化を図示し記載したが、様々な変形をそれらに対して行うことができ、様々な変形が本明細書において想定されることを、前述のものから理解するべきである。明細書内で提供される特定の例によって本発明が限定されるようにも、意図しない。前述の明細書を参照して本発明を記載しているが、本明細書におくる好適な実施形態の記載および実例を限定的な意味で解釈することが目的ではない。さらに、本発明のすべての態様が、様々な状況および変化に依存する、本明細書に示す特定の描写、構成、または相対的比率に限定されるとは限らないことも理解されるだろう。本発明の実施形態の形式および細部における様々な変形は、当業者とって明らかになる。従って、本発明は、何らかの変形、変化、および等価物をも網羅することを想定するものとする。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲内の方法および構造、およびそれらの等価物がそれによって網羅されることを意図する。

Claims (31)

1. 基材ウェブをハンドリングするためのローラであって、
   （ａ）回転自在に固定された軸と、
   （ｂ）前記回転自在に固定された軸を制限するスリーブであって、
   前記軸のまわりで回転するように構成された前記スリーブと、
   （ｃ）前記軸に隣接する磁石アレイであって、前記磁石アレイの個々の磁石は、前記回転自在に固定された軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように方位決めされ、前記磁力線は前記スリーブに隣接して方向付けられた前記基材に連結されるように構成される、前記磁石アレイと
   を備えるローラ。
2. 前記スリーブは、１つ以上のベアリングの支援によって前記軸の周囲で回転するように構成される請求項１に記載のローラ。
3. 前記回転自在に固定された軸に隣接する磁極片をさらに備え、前記磁石アレイの個別の磁石は、前記磁極片に取り付けられる請求項１に記載のローラ。
4. 前記磁石アレイは、少なくとも２つの磁石を備える請求項１に記載のローラ。
5. 前記磁石アレイは、強磁性体から形成された磁石を備える請求項１に記載のローラ。
6. 前記磁石アレイは、鉄、ニッケル、コバルト、またはその組み合わせから形成された磁石を備える請求項１に記載のローラ。
7. 前記磁石アレイは、１つ以上の希土類金属から形成された磁石を備える請求項１に記載のローラ。
8. 前記磁石アレイは、電磁石を備える請求項１に記載のローラ。
9. 前記ローラは、前記磁力線の印加に際して前記スリーブに隣接する前記基材ウェブを方向付けるように構成され、前記基材ウェブは、全巻き角にて方向付けられる請求項１に記載のローラ。
10. 前記アレイは、前記全巻き角より大きい径方向寸法を有する請求項９に記載のローラ。
11. 前記アレイは、前記スリーブの周囲の約１／２以下である径方向寸法を有する請求項１に記載のローラ。
12. 前記アレイは、前記スリーブの前記周囲の約１／３以下である径方向寸法を有する請求項１１に記載のローラ。
13. 前記磁石アレイは、前記回転自在に固定された軸に隣接するＮ極と前記スリーブに隣接するＳ極とを有する第１の磁石と、前記スリーブに隣接するＮ極と前記回転自在に固定された軸に隣接するＳ極とを有する第２の磁石とを備える請求項１に記載のローラ。
14. 前記磁石アレイは、前記回転自在に固定された軸に隣接するＮ極と、前記スリーブに隣接するＳ極とを有する第３の磁石をさらに備える請求項１３に記載のローラ。
15. 前記第２の磁石は、前記第１の磁石と前記第３の磁石との間に放射状に配置される請求項１４に記載のローラ。
16. 前記第３の磁石は、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に放射状に配置される請求項１４に記載のローラ。
17. 前記スリーブおよび／または前記回転自在に固定された軸は、円筒状である請求項１に記載のローラ。
18. 前記磁石アレイの個別の磁石は、間隔を置いて前記スリーブから分離される請求項１に記載のローラ。
19. 基材ウェブを移動させる方法であって、
    （ａ）ローラを用意するステップであって、前記ローラは、
    （ｉ）回転自在に固定された軸と、
    （ｉｉ）前記回転自在に固定された軸を制限するスリーブであって、前記軸のまわりで回転するように構成された前記スリーブと、
    （ｉｉｉ）前記軸に隣接する磁石アレイであって、前記磁石アレイの個々の磁石は、前記回転自在に固定された軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように方位決めされる、前記磁石アレイとを備えるステップと、
    （ｂ）前記スリーブに隣接する前記基材ウェブを提供するステップと、
    （ｃ）前記基材ウェブの前記磁力線への結合に際して前記基材ウェブを移動させるステップと
    を備える方法。
20. 前記基材ウェブは、磁気的に引きつけられ得る材料を備える請求項１９に記載の方法。
21. 前記基材ウェブは、ステンレス鋼から形成される請求項１９に記載の方法。
22. 前記（ｂ）のステップは、前記磁力線の支援によって、前記基材ウェブを前記ローラに引きつけるステップを備える請求項１９に記載の方法。
23. 前記基材ウェブに対して並進運動を提供するステップをさらに備える請求項１９に記載の方法。
24. 前記並進運動は、前記スリーブの接線方向に沿って提供される請求項２３に記載の方法。
25. 前記（ｃ）のステップは、前記スリーブに隣接する前記基材ウェブをねじれ角にて移動させるステップを備える請求項１９に記載の方法。
26. 前記磁石アレイは、前記回転自在に固定された軸に隣接するＮ極と前記スリーブに隣接するＳ極とを有する第１の磁石と、前記スリーブに隣接するＮ極と前記回転自在に固定された軸に隣接するＳ極とを有する第２の磁石とを備える請求項１９に記載の方法。
27. 前記磁石アレイは、前記回転自在に固定された軸に隣接するＮ極と、前記スリーブに隣接するＳ極とを有する第３の磁石をさらに備える請求項１９に記載の方法。
28. 前記第２の磁石は、前記第１の磁石と前記第３の磁石との間に放射状に配置される請求項２７に記載の方法。
29. 前記第３の磁石は、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に放射状に配置される請求項２７に記載の方法。
30. 基材を移動させるためのローラであって、
    （ａ）回転自在に固定された軸を制限するスリーブであって、前記回転自在に固定された軸のまわりで回転するように構成された前記スリーブと、
    （ｂ）前記スリーブと前記回転自在に固定された軸との間に配置された磁石アレイであって、前記磁石アレイは、前記回転自在に固定された軸に対して垂直の方向に沿って伝播する磁力線を提供するように逆並列配置に方位決めされる磁極を有する２つ以上の磁石を備え、前記磁力線は、前記スリーブに隣接して配置された前記基材に連結されるように構成される、前記磁石アレイと
    を備えるローラ。
31. （ａ）請求項１または３０に記載のローラと、
    （ｂ）繰り出しロールおよび取り込みロールと、
    （ｃ）前記繰り出しロールから前記取り込みロールまでローラのまわりに、または該ローラに沿って方向付けられる基材ウェブと
    を備えるローラシステム。

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