JP4656344B2

JP4656344B2 - ウェブ搬送方法及び装置

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Publication number: JP4656344B2
Application number: JP2008218225A
Authority: JP
Inventors: 豊秋稗田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: US20100054826A1; JP2010052872A

Description

本発明はウェブ搬送方法及び装置に係り、特に段差ローラを用いてウェブ（帯状可撓性支持体）を塗布膜面が非接触状態になるように搬送するウェブ搬送方法及び装置に関する。

一般に、感光性材料、液晶表示装置に使用される光学材料、ガスバリアー材料等の機能性フィルムの製造は、送出機からの未塗布のウェブの送り出し→ウェブへの機能性塗布液の塗布→塗布された塗布膜の乾燥→塗布膜が形成されたウェブの巻取機への巻取りのように、ウェブを連続的に搬送しながら製造されている。これらの工程間にはウェブを搬送するためのローラが配置され、連続的にウェブが搬送されていく。機能性塗布液の種類の中には空気中の酸素と結合して劣化したり変質したりするものもあり、機能性フィルムの製造ライン全体を減圧室に配置したり、搬送ラインをトンネル状にしてトンネル内を減圧にしたりする場合がある。

また、塗布液はウェブ幅方向の全幅に塗布するのではなく、ウェブ両端部の耳部を残して塗布することが通常であり、耳部は最終的に裁断される。

ところで、機能性フィルムは、その製品の特性上、表面に皺や傷が有るとその製品価値を著しく損なわれる。皺や傷を防止する手段としては、搬送されるウェブの張力を低くしたり、ローラの表面をポリテトラフルオロエチレン（商品名テフロン（登録商標））等の摩擦係数が低い材質にしたり、ウェブがローラを抱いている角度（ラップ角度）を小さくしたりする等、ローラ表面とウェブとの摩擦力を小さくすることが一般的である。

しかし、ウェブ張力、ローラ材質、ウェブのラップ角度等の対策は、ウェブとローラ表面との摩擦が大なり小なり発生することから根本的な解決にはならない。

このことから、特許文献１のように、非接触方式のウェブ搬送が可能な段差ローラが採用されている。この段差ローラは、ローラ両端部の直径がローラ中央部の直径よりも大径に形成されており、このローラ両端部にウェブ両端部（耳部）を支持しながらウェブ搬送するものである。これにより、機能性塗布液が塗布された塗布面が段差ローラ側に向いて搬送される場合であっても、ウェブ中央部（耳部を除く部分）がローラ表面に接触して塗布面に傷がつくことを防止できる。

しかし、段差ローラは、ローラ両端部とローラ中央部とで段差があるため、搬送中にウェブ中央部が垂れ下がり、皺になり易く、垂れる度合いが大きい場合には、ローラ中央部に接触して傷になるという欠点がある。この欠点を解決するために、特許文献１の段差ローラでは、ローラ中央部からエアーを吹き出すように構成し、このエアーでウェブ中央部を支持することにより、ウェブ中央部の垂れ下がりを防止している。
特開２００１−１０６４０２号公報

しかしながら、特許文献１の段差ローラは、エアーの吹き出しでウェブの垂れ下がりを防止する構造であるため、例えば機能性フィルムの製造ラインを減圧室に配置しなくてはならない場合には、使用できないという問題がある。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、大気圧条件下、及び真空条件下のウェブ搬送の環境条件に関係なく、ウェブ中央部が垂れ下がって皺を発生しないようにウェブ搬送することができるウェブ搬送方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、帯状のウェブを搬送するウェブ搬送において、前記ウェブはローラ両端部がローラ中央部より大径に形成された段差ローラに対して所定のラップ角度を有してラップされ、前記段差ローラにラップされたウェブの両端部を、前記段差ローラの前記ローラ両端部と、前記ラップの開始位置の直前に配置された一対のニップローラとでニップすると共に、該一対のニップローラの向きを前記ウェブの搬送方向に対して逆ハの字状に拡張することを特徴とするウェブ搬送方法を提供する。

本発明の請求項１によれば、ローラ中央部よりも大径に形成されたローラ両端部で支持されながら搬送されるウェブの両端部を、一対のニップローラでニップすると共に、該一対のニップローラの向きをウェブの搬送方向に対して逆ハの字状に拡張するようにしたので、ウェブは幅方向外側に拡がろうとする力を受けながら搬送される。したがって、段差ローラでウェブを搬送しても、ウェブ中央部が垂れ下がって皺になることがない。また、従来のように、ローラ中央部からエアーを噴出してウェブ中央部が垂れ下がるのを防止する機構ではないので、大気条件下、真空条件下のウェブ搬送の環境条件に関係なく使用できる。
また、請求項１に従属する請求項２のように、ニップローラの拡張角はウェブの搬送テンションが１００Ｎを境に異なる傾向にあり、ウェブの搬送テンションが１００Ｎ以下の場合には１°以上〜３°以下で、そのときのニップ圧を１０Ｐａ以上３０Ｐａ以下に設定すると、ウェブの幅方向外側への拡張効果が良くなる。また、ウェブの搬送テンションが１００Ｎを超えて１５０Ｎ以下の場合には、ニップローラの拡張角を３°を超えて３０°未満に設定し、そのときのニップ圧を３０Ｐａを超えて６０Ｐａ以下に設定すると、ウェブの幅方向外側への拡張効果が良くなる。

尚、本発明は、段差ローラ自体が回転駆動してウェブを搬送させる場合と、段差ローラ自体はウェブの搬送で従動回転してウェブの搬送を支持する場合との両方を含む。また、ニップローラも駆動回転する場合と従動回転する場合の両方を含む。

ウェブのラップ開始位置直前は、ローラ両端部がウェブをグリップする力が弱いので、ニップローラでウェブを幅方向外側に拡げ易い。

請求項３は請求項１又は２において、前記ラップの開始位置からラップ終了位置の間の任意位置に配置した更に別のニップローラで前記ウェブをニップすることを特徴とする。

これは、ラップ開始位置直前でウェブを幅方向外側に拡張しても、ウェブ終了位置直前では拡張効果が次第に小さくなり易いので、ラップ開始位置からラップ終了位置の間の任意位置に配置した更に別のニップローラでもう一度拡張しておくことが好ましいからである。

請求項４は請求項１〜３のいずれか１において、前記ウェブは光学フィルムであって、光学特性を有する機能面が前記段差ローラ側に面していることを特徴とする。

本発明は、僅かな傷や皺でも光学機能特性に悪影響があり、塗布液の特殊性から酸素濃度の低い減圧室でウェブ搬送を行わざるをえない場合が生じることがある光学フィルムにおいて特に有効だからである。

本発明の請求項５は、前記目的を達成するために、帯状のウェブを減圧室内で搬送するウェブ搬送において、前記ウェブが所定のラップ角度を有してラップされると共に、ローラ両端部がローラ中央部より大径に形成された段差ローラと、前記ラップの開始位置の直前に配置され、前記ウェブの両端部を、前記段差ローラの前記ローラ両端部とでニップすると共に、前記ウェブの搬送方向に対して逆ハの字状の拡張角を有して配置された一対のニップローラと、を備えたことを特徴とするウェブ搬送装置を提供する。

請求項５は、本発明を装置として構成したものであり、ローラ両端部がローラ中央部より大径に形成された段差ローラと、段差ローラのローラ両端部との間でウェブをそれぞれニップすると共に、ウェブの搬送方向に対して逆ハの字状の拡張角を有して配置された一対のニップローラと、を備えたので、大気圧条件下、及び真空条件下のウェブ搬送の環境条件に関係なく、ウェブ中央部が垂れ下がって皺を発生しないようにウェブ搬送することができる。

これにより、ウェブを幅方向外側にスムーズに拡げることができる。

本発明は、ニップローラの拡張角やニップ圧を適切な１つの数値に固定することも可能であるが、ニップ圧調整手段と拡張角調整手段を得ることで、ウェブの各種物性（破断強度、弾性率、厚み、ニップローラに対する滑り易さ等）に応じて最適な拡張角とニップ圧を設定できる。

請求項６は請求項５において、前記ニップローラは、並列配置された複数個のローラで構成されることを特徴とする。

ニップローラを複数個並列させることで、ウェブを幅方向外側に拡げる拡張性能を向上できる。

請求項７は請求項６において、前記複数個配列されたローラの拡張角は、内側に配置されたローラよりも外側に配置されたローラの方が大きいことを特徴とする。

請求項７によれば、複数個配列されたローラの拡張角は、内側に配置されたローラよりも外側に配置したローラの方が大きく、ウェブを幅方向外側に拡げる拡張力が徐々に外側に向くようにしたものである。

本発明のウェブ搬送装置は、減圧室に配置される場合に特に有効だからである。

尚、減圧室の減圧度は、塗布液の酸化や変質が生じない必要な減圧度を有していればよく、完全真空の場合も含む。

以上説明したように、本発明のウェブ搬送方法及び装置によれば、大気圧条件下、及び真空条件下のウェブ搬送の環境条件に関係なく、ウェブ中央部が垂れ下がって皺を発生しないようにウェブ搬送することができる。

また、従来のエアー吹き出しによりウェブ中央部の垂れ下がりを防止する構造に比べて構造が簡単であり安価になる。

以下添付図面に従って本発明に係るウェブ搬送方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明のウェブ搬送装置の概念を示した斜視図である。

図１に示すように、本発明のウェブ搬送装置１０は、主として、ローラ両端部１２Ａがローラ中央部１２Ｂよりも大径に形成された段差ローラ１２と、段差ローラ１２のローラ両端部１２Ａとの間でウェブ１４をそれぞれニップすると共に、ウェブ１４の搬送方向に対して逆ハの字状の拡張角θを有して配置された一対のニップローラ１６、１６と、ニップローラ１６の拡張角θを調整する拡張角調整手段１８及びニップ圧を調整するニップ圧調整手段２０と、で構成される。

拡張角調整手段１８は、ウェブ搬送方向に対する一対のニップローラ１６、１６の向きを調整できるものであればどのような手段でもよいが、例えば自動車等に使用されている操舵機構を好適に使用できる。ニップ圧調整手段２０としては、ニップローラ１６がウェブ１４を介して段差ローラ１２のローラ両端部１２Ａを押す押圧力を調整できる手段であればどのような手段でもよいが、例えばエアシリンダを好適に使用することができる。

図１に示すように、段差ローラ１２は、ローラ両端部１２Ａの直径がローラ中央部１２Ｂの直径よりも大径に形成される。段差ローラ１２の両端には回転軸２２、２２が設けられ、回転軸２２が支柱２４上に固定された軸受２６に回転自在に支持される。図１に示す段差ローラ１２は、ウェブ１４の搬送により従動回転する方式で示したが、段差ローラ１２がウェブの搬送速度と同期して駆動回転する方式であってもよい。ローラ両端部１２Ａの直径とローラ中央部１２Ｂの直径差（段差）は、０．１ｍｍ以上であればよい。本発明のロール構成であれば、段差が０．１ｍｍ以上あれば、ウェブ１４がローラ中央部に干渉しないようにできる。

図１の段差ローラ１２は、ローラ両端部１２Ａとローラ中央部１２Ｂとが一体的に形成され、回転軸２２を軸受２６に支持することで段差ローラ１２全体が回転する構造とした。しかし、図２に示すように、ローラ中央部１２Ｂの径に形成されたセンターローラ２８の両端部に軸受（図示せず）を介してリング状のエッジローラ３０（ローラ両端部１２Ａに相当）を回転自在に支持することで、エッジローラ３０のみがウェブ１４によって従動回転する構造に形成してもよい。

段差ローラ１２の材質は、金属製等の硬質材料で形成することが好ましい。これは、ウェブ１４の両端部が段差ローラ１２のローラ両端部１２Ａに支持されて搬送されるため、ウェブ１４の搬送テンションで段差ローラが撓むと、ウェブ１４が皺になる虞があるからである。

また、図１に示すように、段差ローラ１２の大径に形成されたローラ両端部１２Ａには、ニップローラ１６、１６がそれぞれ配置され、段差ローラ１２のローラ両端部１２Ａとの間でウェブ１４をニップする。ニップローラ１６のローラ表面部分の材質は、金属等の硬質材料で形成することも可能であるが、ゴム等の弾性部材で形成することが好ましい。これにより、ニップローラ１６がウェブ１４をグリップするグリップ力が大きくなる。

また、一対のニップローラ１６、１６の向きはウェブ１４の搬送方向に対して逆ハの字状に拡張して配置される。即ち、ニップローラ１６は、ウェブ１４の搬送方向に対して所定の拡張角θを有して配置される。

ここで、図３により、ニップローラ１６の拡張角θを説明すると、ウェブ１４の搬送方向線Ｌ１（段差ローラ１２の軸線に直交する方向）に対してニップローラ１６が外側に傾斜する傾斜線Ｌ２（ニップローラの軸線に直交する方向）が何度傾斜しているかを示す角度である。

そして、ウェブ１４を幅方向外側に拡張するための好ましいニップローラの拡張角θは、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎを境に異なる傾向にある。

図４（Ａ）は、幅が７００ｍｍのウェブ１４を本発明のウェブ搬送装置１０で１００ｍ搬送した場合であり、拡張角を１°、１．５°、２°、２．５°、３°、３．５°、４．０の７水準について０．５°刻みで振ったものである。尚、このときのニップ圧は３０Ｐａに固定した。そして、５回の繰り返し試験で、ウェブ１４に皺が発生しない場合を○、皺が恒常的に発生する場合を×、皺が発生することがある場合を△とした。機能性フィルムの製造で見た場合には、×は不合格であるが、△はそれほど皺に対して厳格でない機能性フィルムの種類では十分合格圏内である。皺の有る無しの評価は目視で判定した。

その結果、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎ以下では、拡張角が１°〜３°で○の評価であり、３．５°及び４．０で△の評価であった。一方、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎを超えて１５０Ｎ以下では、拡張角が１°〜３°で×の評価であり、３°で△、３．５°及び４．０で○の評価であったので、更に拡張角を大きくしていったところ、図には示さなかったが、３０°までは○の評価を得ることができた。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）においてウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎ以下で○の評価を得た拡張角３°に固定して、ニップ圧を振ったときに皺の発生がどうなるかを調べた。同様に、図４（Ａ）においてウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎを超えて１５０Ｎ以下で○の評価を得た拡張角３．５°に固定して、ニップ圧を１０Ｐａ、２０Ｐａ、３０Ｐａ、４０Ｐａ、５０Ｐａの５水準について１０Ｐａ刻みで振ったときに皺の発生がどうなるかを調べた。その結果、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎ以下では、１０Ｐａ〜３０Ｐａで○の評価であり、４０Ｐａ〜５０Ｐａで△の評価であった。一方、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎを超えて１５０Ｎ以下では、１０Ｐａ〜２０Ｐａで×の評価で、３０Ｐａで△の評価で、４０Ｐａ〜５０Ｐａで○の評価であったので、更にニップ圧を大きくしていったところ、図には示さなかったが６０°までは○の評価であった。

以上の図４（Ａ）、（Ｂ）の試験結果から、逆ハの字状に拡張するニップローラ１６の拡張角θは、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎ以下の場合には、ニップローラ１６の拡張角を１°以上〜３°以下に設定し、そのときのニップ圧を１０Ｐａ以上〜３０Ｐａ以下に設定することが好ましい。また、ウェブ１４の搬送テンションが１００Ｎを超えて１５０Ｎ以下の場合には、ニップローラ１６の拡張角を３°を超えて３０°未満に設定し、そのときのニップ圧を３０Ｐａを超えて６０Ｐａ以下に設定することが好ましい。

また、図１〜図３では、段差ローラ１２のローラ両端部１２Ａに一対のニップローラ１６，１６を設けた場合で説明したが、図５に示すように、ニップローラ１６は並列配置された複数のローラ１６Ａ、１６Ｂで構成することが一層好ましい。この場合、内側のローラよりも外側のローラの拡張角が大きくなるようにすることで、ウェブを横方向に拡げ易くなるので一層好ましい。図５は２個のローラ１６Ａ，１６Ｂを並列した場合である。ローラの数は、段差ローラ１２の両端部の幅寸法にもよるが、端部にそれぞれ２個以上あることが好ましい。これは、ニップローラ１６を複数の並列配置したローラで構成することで、ウェブ１４を幅方向外側に拡張する性能が向上するからである。

ところで、ウェブ１４は段差ローラ１２に対して１０°〜１８０°未満、より好ましくは１５°〜９０°のラップ角度を有して巻き掛け搬送されると共に、ニップローラ１６はラップ開始位置直前においてウェブ１４をニップすることが好ましい。

図６により、ニップローラ１６を配置する好ましい位置であるラップ開始位置直前について説明する。図６は、段差ローラ１２のローラ両端部１２Ａにウェブ１４がラップ角度βでラップされた場合であり、ラップ開始位置をＡとしラップ終了位置をＣとする。そして、ニップローラ１６は、ラップ開始位置Ａに対してウェブ搬送方向上流側に距離δが１〜２ｍｍだけズレたニップ位置Ｂでウェブ１４をニップすることで、皺の発生を一層効果的に防止できる。

図７は、距離δ（ｍｍ）を幾つにすべきかを試験したものであり、δは、ラップ開始位置Ａとニップ位置Ｂとの直線距離を示したものである。そして、δを−１ｍｍ、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの５水準で振った場合の皺の発生を調べた。ここで、δがマイナスを取る場合、ラップ開始位置Ａからウェブ搬送方向下流側にニップローラ１６のニップ位置Ｂを設定したものである。また、δがプラスを取る場合は、ラップ開始位置Ａからウェブ搬送方向上流側、即ち直前にニップローラ１６のニップ位置Ｂを設定したものである。δが０（ゼロ）とは、ラップ開始位置Ａとニップ位置Ｂとが同一の場合である。皺発生の○、△の評価基準は上記と同様である。

その結果、δが−１ｍｍ、０ｍｍ及び３ｍｍでは△の評価であり、１ｍｍから２ｍｍの範囲で○の評価になった。このことから、ラップ開始位置直前としてはδを１〜２ｍｍに設定することが好ましいことが一層好ましいことが分かる。

また、１つのニップローラ１６を使用する場合には、ニップ位置Ｂは、上記の通りラップ開始位置直前であることが好ましいが、一層好ましい態様としては、図８に示すように、ラップ開始位置Ａからラップ終了位置Ｃの間の任意位置に更に別のニップローラ３２を配置することもできる。この場合、更に別に追加したニップローラ３２の拡張角θは、ラップ開始位置に配置したニップローラ１６の拡張角θに対して同等以上とすることが好ましい。これにより、ウェブ１４を横方向に一層拡げ易くなるからである。

図９は、本発明のウェブ搬送装置１０を、光学フィルムを製造する製造ライン３４に配置した一例であり、製造ライン３４が減圧室３６に配置された例である。図９において、黒く塗られた部分が、本発明のウェブ搬送装置１０を用いた部分である。

図９の光学フィルムの製造ライン３４は、送り出し装置３８から送り出された未塗布のウェブ１４が第１のＥＰＣ装置４０を介して塗布装置４２に送られる。塗布装置４２では、光学特性を有する塗布液が塗布される。塗布装置４２としては、エクストルージョン塗布方式、ロッド塗布方式、ロール塗布方式、グラビア塗布方式等の各種の塗布方式を使用できるが、その中でも精度良く薄膜塗布を行うことができるエクストルージョン塗布方式を好適に使用できる。塗布液が塗布されたウェブ１４は、乾燥装置４４で乾燥された後、第２のＥＰＣ装置４６を経由して巻取り装置４８に巻き取られる。ウェブ１４の搬送は巻取り装置４８による巻きとることで行われるものとする。また、送り出し装置３８と第１のＥＰＣ装置４０との間、及び第２のＥＰＣ装置４６と巻取り装置４８との間には、第１及び第２ダンサーローラ５０、５２がそれぞれ設けられ、搬送されるウェブ１４の搬送テンションが一定に保持される。ここで、ＥＰＣ装置とは、ウェブ１４が搬送中に横ずれが起きないように、ウェブ１４を幅方向の定位置に保つ装置であり、本発明のウェブ搬送装置１０の近傍に設けることが好ましい。

かかる光学フィルムの製造ライン３４が減圧室３６内に設けられた場合であっても、本発明のウェブ搬送装置１０は、塗布前においては塗布液が塗布されるウェブ面が、また塗布後においては塗布面がローラに接触しない非接触搬送を行うことができ、しかも搬送されるウェブ中央部が垂れ下がってウェブ１４に皺を発生することもない。

本発明のウェブ搬送装置の概念を示す斜視図本発明のウェブ搬送装置の別態様であり、両端部にリング状のエッジローラを設けた斜視図ニップローラの拡張角を説明する説明図ニップローラの好適な拡張角とニップ圧の裏付けデータを示す表図ニップローラの別態様で、複数のローラを並列した場合の説明図ニップローラの好適な配置位置であるニップ開始位置直前の説明図ニップ開始位置直前の裏付けデータを示す表図第１及び第２にニップローラを配置した態様を示す説明図本発明のウェブ搬送装置を光学フィルムの製造ラインに適応した図

符号の説明

１０…ウェブ搬送装置、１２…段差ローラ、１４…ウェブ、１６…ニップローラ（第１のニップローラ）、１８…拡張角調整手段、２０…ニップ圧調整手段、２２…回転軸、２４…支柱、２６…軸受、２８…センターローラ、３０…エッジローラ、３２…第２のニップローラ、３４…製造ライン、３６…減圧室、３８…送出し装置、４０…第１のＥＰＣ装置、４２…塗布装置、４４…乾燥装置、４６…第２のＥＰＣ装置、４８…巻取り装置、５０…第１のダンサーローラ、５２…第２のダンサーローラ

Claims

帯状のウェブを搬送するウェブ搬送において、
前記ウェブはローラ両端部がローラ中央部より大径に形成された段差ローラに対して所定のラップ角度を有してラップされ、
前記段差ローラにラップされたウェブの両端部を、前記段差ローラの前記ローラ両端部と、前記ラップの開始位置の直前に配置された一対のニップローラとでニップすると共に、該一対のニップローラの向きを前記ウェブの搬送方向に対して逆ハの字状に拡張することを特徴とするウェブ搬送方法。
前記逆ハの字状に拡張するニップローラの拡張角は、ウェブの搬送テンションが１００Ｎ以下の場合には、ニップローラの拡張角を１°以上〜３°以下に設定し、そのときのニップ圧を１０Ｐａ以上３０Ｐａ以下に設定すると共に、
ウェブの搬送テンションが１００Ｎを超えて１５０Ｎ以下の場合には、ニップローラの拡張角を３°を超えて３０°未満に設定し、そのときのニップ圧を３０Ｐａを超えて６０Ｐａ以下に設定することを特徴とする請求項１に記載のウェブ搬送方法。
前記ラップの開始位置からラップ終了位置の間の任意位置に配置した更に別のニップローラで前記ウェブをニップすることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェブ搬送方法。
前記ウェブは光学フィルムであって、光学特性を有する機能面が前記段差ローラ側に面していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載のウェブ搬送方法。
帯状のウェブを減圧室内で搬送するウェブ搬送において、
前記ウェブが所定のラップ角度を有してラップされると共に、ローラ両端部がローラ中央部より大径に形成された段差ローラと、
前記ラップの開始位置の直前に配置され、前記ウェブの両端部を、前記段差ローラの前記ローラ両端部とでニップすると共に、前記ウェブの搬送方向に対して逆ハの字状の拡張角を有して配置された一対のニップローラと、を備えたことを特徴とするウェブ搬送装置。
前記ニップローラは、並列配置された複数個のローラで構成されることを特徴とする請求項５に記載のウェブ搬送装置。
前記複数個配列されたローラの拡張角は、内側に配置されたローラよりも外側に配置されたローラの方が大きいことを特徴とする請求項６に記載のウェブ搬送装置。