JP2019018356A - ディスペンサ塗工式転写装置、及び、ディスペンサ塗工式転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の広がり幅を正確に検出して、ニップ操作アクチュエータとディスペンサの樹脂供給量を適切に制御することができるディスペンサ塗工式転写装置、及び、ディスペンサ塗工式転写方法を提供することである。【解決手段】実施形態のディスペンサ塗工式転写装置は、モールドロールと、ニップロールと、ニップ操作アクチュエータと、ディスペンサと、樹脂硬化装置と、剥離ロールと、センサと、コントローラと、を持つ。センサは、転写フィルムの樹脂の膜厚とはみ出し端位置を検出する。コントローラは、検出信号を受け、樹脂の膜厚が規定の厚み範囲になるようにニップ操作アクチュエータを制御し、樹脂の広がり幅が規定の範囲になるようにディスペンサからの樹脂供給量を制御する。センサは、転写型に設けられた余端部用転写凹凸によって余端部領域に形成された凹凸部分において、余端部領域の樹脂のはみ出し端位置を検出する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ディスペンサ塗工式転写装置、及び、ディスペンサ塗工式転写方法に関する。

液晶ディスプレイのバックライト用として用いられる光拡散板や、投射型表示装置に用いられるワイヤグリッド偏光フィルム、プリズムシート、フレネルシート等は、樹脂フィルムの表面に凹凸状の微細パターンが形成されている。これらの製品は、転写装置によって基材フィルムの表面に樹脂を塗布するとともに、モールドロールの外周面に設けられた転写型により、基材フィルム上の樹脂に凹凸状の微細パターンを転写して作られる。
転写装置において、基材フィルム上に樹脂を均一に塗工する方法としては、ディスペンサ塗工式やスロットダイ塗工式、インクジェット塗工式等が知られている。

ディスペンサ塗工式転写装置は、外周面に転写型が設けられたモールドロールと、ニップロールと、モールドロールに対するニップロールの離間距離を調整するニップ操作アクチュエータと、を備えている。モールドロールとニップロールの間には基材フィルムが連続して搬送される。基材フィルムのフィルム送り方向の上流側とモールドロールの外周面との間には樹脂導入用の隙間が設けられている。その隙間の上方側には、液状の樹脂を連続的に滴下するディスペンサが配置されている。滴下した液状の樹脂は、基材フィルムと転写型との間に一定幅に広がる。そして、一定幅に広がった樹脂は、モールドロールの転写型に押し付けられることにより、転写型の凹凸パターンが樹脂の表面に転写される。

また、モールドロールの下方には、紫外線照射装置等の樹脂硬化装置が配置されている。樹脂硬化装置は、基材フィルムとともにモールドロールの転写型に押し付けられた液状の樹脂を硬化させる。パターンを転写された樹脂は硬化して基材フィルムの表面と一体化される。モールドロールのフィルム送り方向の下流側には、樹脂と基材フィルムが一体化した転写フィルムをモールドロールの外周面から剥離させる剥離ロールが配置されている。基材フィルム上で広がる樹脂の広がり幅と膜厚は、ディスペンサから滴下される樹脂の供給量と、モールドロールに対するニップロールの離間距離を調整することにって調整される。モールドロールに対するニップロールの離間距離はニップ操作アクチュエータによって調整される。

ディスペンサ塗工は、転写前に塗工幅と膜厚を調整可能な前計量方式のスロットダイ塗工と異なり、転写後に樹脂の広がり幅と膜厚を測定する後計量方式である。

従来のディスペンサ塗工式転写装置として、転写フィルム上の樹脂の膜厚と広がり幅を検出する非接触式のセンサと、そのセンサの検出信号に基づいてニップ操作アクチュエータとディスペンサの樹脂供給量を制御するコントローラを備えたものが知られている。転写フィルム上の樹脂の広がり幅は、樹脂の側端部の位置（通常、転写フィルムの製品部領域から側方にはみ出した余端部の端の位置）をセンサによって検出し、その検出結果に基づいて求める。

しかし、樹脂の側端部は、液状の樹脂の広がり幅の末端部に相当する部位であることから薄くなり易く、しかも、最終的に切除される部分であることから、検出のし易いの凹凸パターンは施されていない。

このため、ディスペンサ塗工式転写装置においては、転写フィルム上の樹脂の広がり幅を正確に検出して、ニップ操作アクチュエータとディスペンサの樹脂供給量を適切に制御することが難しい。

特開２０１３−１９３４１５号公報

本発明が解決しようとする課題は、樹脂の広がり幅を正確に検出して、ニップ操作アクチュエータとディスペンサの樹脂供給量を適切に制御することができるディスペンサ塗工式転写装置、及び、ディスペンサ塗工式転写方法を提供することである。

実施形態のディスペンサ塗工式転写装置は、モールドロールと、ニップロールと、ニップ操作アクチュエータと、ディスペンサと、樹脂硬化装置と、剥離ロールと、センサと、コントローラと、を持つ。モールドロールは外周面に転写型が設置可能とされている。ニップロールは、モールドロールの外周面に対向して配置され、連続して搬送されてくる基材フィルムをモールドロールとの間に挿入される。ニップ操作アクチュエータは、モールドロールに対するニップロールの離間距離を調整する。ディスペンサは、基材フィルムとモールドロールの間の樹脂導入部に液状の樹脂を供給する。樹脂硬化装置は、基材フィルムとともに転写型に押し付けられた液状の樹脂を硬化させて基材フィルムと一体化させる。剥離ロールは、樹脂と基材フィルムが一体化した転写フィルムを転写型から剥離させる。センサは、転写フィルムの樹脂の膜厚と樹脂のはみ出し端位置を検出する。コントローラは、センサの検出信号を受け、転写フィルム上の樹脂の膜厚が規定の厚み範囲になるようにニップ操作アクチュエータを制御するとともに、樹脂の広がり幅が規定の範囲になるようにディスペンサからの樹脂供給量を制御する。センサは、転写型に設けられた余端部用転写凹凸によって余端部領域に形成された凹凸部分において、余端部領域の樹脂のはみ出し端位置を検出する。

実施形態のディスペンサ塗工式転写装置を示す模式的な側面図。 実施形態のディスペンサ塗工式転写装置を示す図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。 実施形態のディスペンサ塗工式転写装置の制御の流れを示すフローチャート。

以下、実施形態のディスペンサ塗工式転写装置、及び、ディスペンサ塗工式転写方法を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態のディスペンサ塗工式転写装置１の各部を模式的に示した側面図である。ディスペンサ塗工式転写装置１は、基材フィルム１４の表面に樹脂２を塗工しつつ、その樹脂２の表面に凹凸状の所定のパターンを転写し、それによって表面に所定のパターンを持つ転写フィルム１４Ａを連続的に製造する。

図１に示すように、ディスペンサ塗工式転写装置１は、外周面に転写型１１が設けられるモールドロール１０と、モールドロール１０と外周面を突き合わせるように設置されたニップロール１２、及び、剥離ロール１３と、を備えている。また、ディスペンサ塗工式転写装置１は、基材フィルム１４を連続的に繰り出す繰出装置１５と、表面に樹脂塗工と転写を施された転写フィルム１４Ａを巻き取る巻取装置１６と、を備えている。モールドロール１０の転写型１１は、モールドロール１０の外周面に一体に形成しても良いが、モールドロール１０と別部品として製造し、モールドロール１０の外周面に脱着可能に取り付けるようにしても良い。

繰出装置１５から繰り出された基材フィルム１４は、モールドロール１０とニップロール１２の間に上方側から挿入され、モールドロール１０の下半部の外周面に掛け回された状態でモールドロール１０と剥離ロール１３の間に挿入されている。ニップロール１２は、モールドロール１０の外周面方向に押し付けられる。基材フィルム１４は、モールドロール１０の下半部の外周面に沿って移動する間に表面に樹脂２を塗工されて、その樹脂２の表面に転写型１１の凹凸状のパターンを転写される。こうして凹凸状のパターンを転写された転写フィルム１４Ａはモールドロール１０と剥離ロール１３の間から引き出され、巻取装置１６に巻き取られる。

ディスペンサ塗工式転写装置１は、さらに、モールドロール１０に対するニップロール１２の離間距離を調整するニップ操作アクチュエータ１７と、基材フィルム１４とモールドロール１０の間の樹脂導入部１８に液状の樹脂２を供給するディスペンサ１９と、を備えている。樹脂導入部１８は、基材フィルム１４のフィルム送り方向の上流側部分とモールドロール１０の外周面（転写型１１の外周面）との間に設けられ、上方側にテーパー状に開いた溝状の隙間によって構成されている。

ニップ操作アクチュエータ１７は、ニップロール１２の前後位置を調整するアクチュエータであり、ＡＣサーボモータやリニアモータを用いることが望ましい。

ディスペンサ１９は、樹脂導入部１８の上方に配置されている。ディスペンサ１９は、ノズル部１９ａから液状の樹脂２（本例の場合、紫外線硬化性樹脂）を樹脂導入部１８に連続的に滴下する。樹脂導入部１８に滴下した液状の樹脂２は、モールドロール１０と基材フィルム１４の幅方向に広がりながら、モールドロール１０の転写型１１と基材フィルム１４の間に充填される。ディスペンサ１９には、タンク３内の液状の樹脂２がポンプ４によって送給される。ここで用いるポンプ４としては、無脈動、若しくは、低脈動の定量ポンプであることが望ましい。

ディスペンサ塗工式転写装置１は、さらに、樹脂硬化装置である紫外線照射装置２０と、転写フィルム１４Ａ上の樹脂２の膜厚と側端部の位置を検出する複数のセンサ２１Ｌ，２１Ｃ，２１Ｒと、ライン速度と装置の各部を制御するコントローラ２２と、を備えている。紫外線照射装置２０は、モールドロール１０の下半部の外周面に掛け回された基材フィルム１４の下方に配置され、基材フィルム１４を通して基材フィルム１４上の樹脂２に紫外線を照射する。これにより、モールドロール１０の転写型１１に押し付けられた液状の樹脂２が硬化し、その硬化した樹脂２が基材フィルム１４と一体化する。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うように、転写フィルム１４Ａを断面にして示した図である。
剥離ロール１３で剥離された転写フィルム１４Ａは、図２に示すように、一定幅の製品部領域２ａと、製品部領域２ａから側方にはみ出した余端部領域２ｂと、を有している。余端部領域２ｂは後に切断装置（図示せず）によって切除される。

センサ２１Ｃは、転写フィルム１４Ａの製品部領域２ａの上方に配置されている。また、センサ２１Ｌは、転写フィルム１４Ａの左側の余端部領域２ｂの上方に配置され、センサ２１Ｒは、転写フィルム１４Ａの右側の余端部領域２ｂの上方に配置されている。各センサ２１Ｌ，２１Ｃ，２１Ｒは、例えば、分光干渉式厚み計、レーザー変位計、赤外線膜厚計等の非接触式のセンサが用いられている。中央のセンサ２１Ｃは、製品部領域２ａの樹脂２の膜厚を検出する。また、左右のセンサ２１Ｌ，２１Ｒは、左右の余端部領域２ｂの樹脂２の膜厚ｔと左右の余端部領域２ｂの樹脂２のはみ出し端位置（側端部位置）を検出する。

ところで、モールドロール１０の外周面に設けられる転写型１１には、転写フィルム１４Ａの製品部領域２ａ上に所定の凹凸状のパターンを形成する製品部用転写凹凸（図示せず）と、左右の余端部２ｂ上の樹脂２の膜厚とはみ出し端位置を検出するための凹凸状のパターンを形成する余端部用転写凹凸と、を有している。余端部用転写凹凸のサイズや形状は任意であるが、製品部用転写凹凸と同サイズ・同形状（同パターン）であることが望ましい。

転写型１１には、上記のように製品部用転写凹凸と余端部用転写凹凸が形成されているため、モールドロール１０で塗工された転写フィルム１４Ａは、製品部領域２ａと余端部領域２ｂの各上面に同様の凹凸パターンが形成される。なお、図２では、製品部領域２ａ上に１０個の凹凸３０が描かれ、余端部領域２ｂ上に２個の凹凸３０ａが描かれている。しかし、図２中の各凹凸３０，３０ａは模式的に示されたものであり、実際には微細なさらに多数の凹凸が設けられている。ただし、余端部領域２ｂ上の凹凸３０ａは、図２に示すように、幅方向に２個設けられていても良い。

中央のセンサ２１Ｃは、製品部領域２ａの樹脂２の膜厚（凹凸３０の凸部の厚み）を、製品部領域２ａの凹凸３０部分の上方において検出する。また、左右のセンサ２１Ｌ，２１Ｒは、余端部領域２ｂの樹脂２の膜厚（凹凸３０ａの凸部の厚み）と、余端部領域２ｂの樹脂２のはみ出し端位置を、余端部領域２ｂの凹凸３０ａ部分の上方において検出する。

コントローラ２２は、センサ２１Ｃ，２１Ｌ，２１Ｒの検出信号を受け、転写フィルム１４Ａ上の樹脂２の膜厚ｔが規定の厚み範囲になるようにニップ操作アクチュエータ１７を制御する。即ち、コントローラ２２は、転写フィルム１４Ａ上の樹脂２の膜厚ｔが規定の厚み範囲よりも薄い場合には、ニップ操作アクチュエータ１７の制御によってモールドロール１０に対するニップロール１２の離間距離（ギャップｇ）を増大させる。また、逆に転写フィルム１４Ａ上の樹脂２の膜厚ｔが規定の厚み範囲以上の場合には、モールドロール１０に対するニップロール１２の離間距離（ギャップｇ）を減少させる。

また、コントローラ２２は、左右のセンサ２１Ｌ，２１Ｒの検出信号を受け、樹脂２の広がり幅が規定の範囲（Ｗ１≦広がり幅＜Ｗ２）になるようにディスペンサ１９からの樹脂供給量を制御する。即ち、コントローラ２２は、樹脂２の広がり幅が規定の広がり幅よりも狭い場合には、ディスペンサ１９からの樹脂供給量を増大させる。また、逆に樹脂２の広がり幅が規定の広がり幅よりも広い場合には、ディスペンサ１９からの樹脂供給量を減少させる。

なお、コントローラ２２は、例えば、左右のセンサ２１Ｌ，２１Ｒが、図２中のＰ１点、または、Ｐ１点からＰ２点までの範囲で余端部領域２ｂの凹凸３０ａが検出されたときに、樹脂２の広がり幅が規定の範囲（Ｗ１≦広がり幅＜Ｗ２）にあるものと判定することができる。
また、中央のセンサ２１Ｃで検出される製品部領域２ａの膜厚情報は、左右のセンサ２１Ｌ，２１Ｒで検出される余端部領域２ｂの膜厚情報と併せて転写フィルム１４Ａ上の膜厚分布を計測するのにも用いることができる。

つづいて、図３に示すフローチャートに基づいて本実施形態のディスペンサ塗工式転写装置１の動作について説明する。
コントローラ２２は、最初に、実製造時のライン速度よりも遅いライン速度で準備運転を開始する。このとき、樹脂導入部１８の幅（ギャップｇ）を規定の初期幅にし、ディスペンサ１９からの液状の樹脂２の滴下を開始する。こうして、液状の樹脂２が滴下されると、樹脂２が幅方向に広がりつつ、基材フィルム１４と転写型１１の間に充填される。このとき、充填された液状の樹脂２は紫外線照射装置２０によって紫外線を照射され、その結果、硬化して基材フィルム１４の表面と一体化される。

一体化して形成された転写フィルム１４Ａは、剥離ロール１３で転写型１１から剥離され、その直後にセンサ２１Ｃ，２１Ｌ，２１Ｒによって樹脂２の膜厚と、余端部領域２ｂの樹脂２のはみ出し端位置を検出される。このとき、コントローラ２２は、センサ２１Ｃ，２１Ｌ，２１Ｒの検出信号を読み込む（ステップＳ１０１）。

コントローラ２２は、つづくステップＳ１０２において、中央のセンサ２１Ｃの検出情報に基づいて転写フィルム１４Ａの製品部領域２ａの膜厚が規定の厚み範囲（Ａ≦膜厚＜Ｂ）であるか否かを判断する。このとき、膜厚が規定の厚み範囲（Ａ≦膜厚＜Ｂ）であるときには、ステップＳ１０３に進み、膜厚が規定の厚み範囲（Ａ≦膜厚＜Ｂ）でないときには、ステップＳ１０４へと進む。ステップＳ１０４では、膜厚が規定の厚み範囲（Ａ≦膜厚＜Ｂ）になるように、ニップ操作アクチュエータ１７を制御して樹脂導入部１８の幅（ギャップｇ）を増減調整する。

ステップＳ１０３に進んだ場合には、余端部領域２ｂの樹脂２のはみ出し端位置の情報を基に求めた樹脂２の広がり幅が規定の範囲（Ｗ１≦広がり幅＜Ｗ２）であるか否かを判断する。このとき、広がり幅が規定の範囲（Ｗ１≦広がり幅＜Ｗ２）であるときには、ステップＳ１０５に進み、広がり幅が規定の範囲（Ｗ１≦広がり幅＜Ｗ２）でないときには、ステップＳ１０６へと進む。ステップＳ１０６では、樹脂２の広がり幅が規定の範囲（Ｗ１≦広がり幅＜Ｗ２）となるように、ディスペンサ１９の樹脂２の供給量を増減調整する。

ステップＳ１０５に進んだ場合には、現在のライン速度が、実製造時の規定のライン速度Ｅと等しいか否かを判断する。このとき現在のライン速度が実製造時の規定のライン速度Ｅと等しいときには、準備運転のための処理を終了して、実際の製造運転へと移行する。

ステップＳ１０５において、現在のライン速度が実製造時の規定のライン速度Ｅと等しくない（ライン速度Ｅよりも低速）のときには、ライン速度を所定量上げるとともに、そのライン速度の上昇量に応じてディスペンサ１９からの樹脂２の供給量を増大させる。この後、ステップＳ１０１に戻り、現在のライン速度が実製造時の規定のライン速度Ｅと等しくなるまで、同様の処理を繰り返す。現在のライン速度が実製造時の規定のライン速度Ｅと等しくなった時点で準備運転のための処理を終了し、実際の製造運転へと移行する。

本実施形態のディスペンサ塗工式転写装置１は、転写型１１によって転写フィルム１４Ａの余端部領域２ｂの樹脂２に凹凸３０ａを設け、センサ２１Ｌ，２０Ｒがその凹凸３０ａ部分において、樹脂２の膜厚と樹脂２のはみ出し端位置を検出する。このため、凹凸３０ａが無い場合に比較して、センサ２１Ｌ，２１Ｒが余端部領域２ｂのはみ出し端を正確に判別することができる。したがって、ニップ操作アクチュエータ１７とディスペンサ１９の樹脂供給量を適切に制御して、転写フィルム１４Ａの樹脂の膜厚と広がり幅を自動調整することができる。

本実施形態のディスペンサ塗工式転写装置１は、コントローラ２２による制御により、実製造時のライン速度よりも遅いライン速度で準備運転を開始し、その準備運転の間に、ニップ操作アクチュエータ１７とディスペンサ１９からの樹脂供給量を制御する。こうして、基材フィルム１４と転写型１１の間に充填する液状の樹脂２の膜厚と広がり幅を安定させた後に、ライン速度を製造時ライン速度まで徐々に上げつつ、ライン速度の上昇に応じてディスペンサ１９からの樹脂供給量を増大させる。このため、実製造のライン運転の開始までに無駄になる基材フィルム１４や樹脂２の量を減少させることができる。

また、転写型１１をモールドロール１０と別体に形成し、転写型１１をモールドロール１０の外周面に脱着可能に取り付けるようにした場合には、製品コストの高騰を招くことなく、転写フィルム１４Ａ上の凹凸パターンを変更することができる。

上記の実施形態においては、樹脂２の膜厚と余端部領域２ｂのはみ出し端位置を検出するために、固定式の３つのセンサ２１Ｌ，２１Ｃ，２１Ｒを用いるようにしているが、移動式のセンサを一つ、若しくは、二つ用いることも可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、転写型１１によって転写フィルム１４Ａの余端部領域２ｂに形成された凹凸３０ａ部分において、センサ２１Ｌ，２１Ｒが余端部領域２ｂの樹脂２のはみ出し端位置を検出するため、樹脂の広がり幅を正確に検出して、ニップ操作アクチュエータとディスペンサの樹脂供給量を適切に制御することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ディスペンサ塗工式転写装置、２…樹脂、２ａ…製品部領域、２ｂ…余端部領域、１０…モールドロール、１１…転写型、１２…ニップロール、１３…剥離ロール、１４…基材フィルム、１４Ａ…転写フィルム、１７…ニップ操作アクチュエータ、１８…樹脂導入部、１９…ディスペンサ、２０…紫外線照射装置（樹脂硬化装置）、２１Ｌ，２１Ｃ，２１Ｒ…センサ、２２…コントローラ、３０ａ…凹凸。

Claims (3)

1. 外周面に転写型が設置可能なモールドロールと、
   前記モールドロールの外周面に対向して配置され、連続して搬送されてくる基材フィルムを前記モールドロールとの間に挿入されるニップロールと、
   前記モールドロールに対する前記ニップロールの離間距離を調整するニップ操作アクチュエータと、
   前記基材フィルムと前記モールドロールの間の樹脂導入部に液状の樹脂を供給するディスペンサと、
   前記基材フィルムとともに前記転写型に押し付けられた液状の前記樹脂を硬化させて前記基材フィルムと一体化させる樹脂硬化装置と、
   前記樹脂と前記基材フィルムが一体化した転写フィルムを前記転写型から剥離させる剥離ロールと、
   前記転写フィルムの前記樹脂の膜厚と前記樹脂のはみ出し端位置を検出するセンサと、
   前記センサの検出信号を受け、前記転写フィルム上の前記樹脂の膜厚が規定の厚み範囲になるように前記ニップ操作アクチュエータを制御するとともに、前記樹脂の広がり幅が規定の範囲になるように前記ディスペンサからの樹脂供給量を制御するコントローラと、を備え、
   前記転写フィルムは、製品部領域と、当該製品部領域から側方にはみ出した余端部領域と、を有し、
   前記センサは、前記転写型に設けられた余端部用転写凹凸によって前記余端部領域に形成された凹凸部分において、前記余端部領域の前記樹脂のはみ出し端位置を検出するディスペンサ塗工式転写装置。
2. 前記コントローラは、
   実製造時のライン速度よりも遅いライン速度で準備運転を開始し、
   当該準備運転の間に、前記ディスペンサからの樹脂供給量と前記ニップ操作アクチュエータを制御して、前記基材フィルムと前記転写型の間に充填する液状の前記樹脂の膜厚と広がり幅を安定させた後に、
   ライン速度を製造時ライン速度まで徐々に上げつつ、ライン速度の上昇に応じて前記ディスペンサからの樹脂供給量を増大させる請求項１に記載のディスペンサ塗工式転写装置。
3. 外周面に転写型が設置されるモールドロールとニップロールとの間に基材フィルムを挿入して、当該基材フィルムを前記転写型に押し付けるとともに、
   前記基材フィルムと前記転写型の間の樹脂導入部に液状の樹脂を供給し、
   前記基材フィルムとともに前記転写型に押し付けられた液状の前記樹脂を硬化させ、その後に前記樹脂と前記基材フィルムが一体化した転写フィルムを前記転写型から剥離させ、
   前記転写フィルムの製品部領域から側方にはみ出した余端部領域に凹凸を形成するための余端部用転写凹凸を、前記モールドロールの前記転写型に予め形成しておき、
   前記転写フィルムを検出するとともに、
   余端部用転写凹凸によって前記余端部領域に形成された凹凸部分において、前記余端部領域の前記樹脂のはみ出し端の位置を検出し、
   これらの検出結果に基づいて、前記転写フィルム上の前記樹脂の膜厚が規定の厚み範囲になるように前記モールドロールに対する前記ニップロールの離間距離を制御するとともに、前記樹脂の広がり幅が規定の範囲になるように前記ディスペンサからの樹脂供給量を制御するディスペンサ塗工式転写方法。

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