JP5240505B2 - シート状体搬送装置及びシート状体搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート状体を繰り出して搬送してその表面に、塗装、印刷や印字処理、その他表面処理を施す際に、該シート状体を、吸引やクーロン力により保持しながら搬送する装置及び方法に関する。

従来、シート状体（例えば、塩ビシートや紙など）を搬送装置により搬送し、該シート状体の表面に、印字ヘッドやスプレー等により印刷や印字、あるいは塗装等を行うものが知られている（例えば特許文献１参照）。該技術は大幅な製造効率が期待されることから多方面に応用され、例えばロールツウロール法による液晶表示装置の製造方法等が検討されている。

ロールツウロール法による液晶表示装置の製造方法は、例えば特許文献２の図４に記載されている。ベースフィルムとなる第１の有機フィルムからなる薄膜上に、バリア層を形成し、次に位相差の機能を付与するため、例えば二色性色素のような光配向性を有する液状材料をフィルム基板に塗布、光配向機能を付与した後、次に重合性液晶を塗布、乾燥し、ＵＶにより硬化させることにより位相差層を形成する。その後、偏光機能を持つ層を位相差層の上に形成する。この工程は、例えば、別途作成した偏光機能を持つ薄膜をフィルム基板にラミネートすることにより実現される。次に、ガラス基板上に従来の製造方法によって形成された薄膜トランジスタからなる回路をフィルム基板へ転写し、ＴＦＴ回路層を形成する。最後に、ドライフィルム上に予め形成したカラーフィルタ（ＣＦ）／ブラックマトリックス（ＢＭ）、スペーサを一括してフィルム基板に転写することによりカラーフィルタ層を形成して、第１の機能フィルムを完成させる。

一方、ベースフィルムに反射電極、有機ＥＬ層を順に形成した後、上部電極となる導電性透明材料からなる透明電極を形成してバックライトの発光源となる有機ＥＬ素子層を作成し、該有機ＥＬ素子の上面にバリア層を形成して保護層とし、第１の機能フィルムと同様に位相差層と偏光層とを形成する。最後に、液晶素子の上部電極となる透明電極を一様に形成して第２の機能フィルムを完成させる。

最後に、第１の機能フィルムと第２の機能フィルムとをロールから切断する。その後、それぞれに配向処理を施し、シール材を表示領域の周辺に塗布して貼り合わせ、液晶を注入して注入口を封止することにより液晶表示装置が製造される。

これらの製造工程においては精密な操作が要求され、例えば、光配向性を有する液状材料をフィルム基板に塗布、光配向機能を付与した後においては、該配向性に寸分のずれがあるとその後に塗工される重合性液晶組成物の配向性に影響し、ひいては得られる液晶表示装置の光学特性に影響が生じる。このような理由から、通常は、フィルムを平滑に維持するために、塗工あるいは偏光照射等の表面処理時には、該フィルムを、真空吸着やクーロン力を使用した吸着性を有する支持台で保持し、ずれや皺等が生じないような工夫がされている。

特許文献１には、シート状体の裏面を支える支持板に設けられた多数の小孔から該シート状体を吸引して、断続的なシート搬送の際に該シート状体を保持する機構が記載されている。吸着性を有する支持板でシートを保持させ、一旦停止した上で所望の処理をした後、吸着を解き適当な長さだけ先に送るといった断続的なシート搬送を行う場合、吸着性が一定であると、ロール状に巻かれたシート状体の消費に伴ってその巻き径が減少する際にバックテンションが増大して搬送精度が低下し、保持精度が低下する。
このような問題に対して、特許文献１では、吸引力の制御を、ロール径計測手段により計測される巻取り後のロール径に応じて行い、ロール径が大きくなるに応じて吸引力を漸次高めるように制御することにより問題を解決している。

しかしながら特許文献１に記載の方法は、吸着性を有する支持板は固定されており、シート状体と共に移動しない。即ち特許文献１に記載の方法を連続プロセスに応用しようとする場合、支持板を必要とする各々の工程を停止させる必要があることや、支持板を必要とする工程が複数あって、かつ工程の間隔は一定ではなく、停止間隔を一定とはできないような場合に、生産効率が非常に低下するおそれがある。また該方法では、搬送方向に対して直交する方向にシート位置を修正させることはできず、発生したシートのズレや蛇行を完全に防ぐことはできない。また、吸着性を有する支持台がシートと共に搬送方向に移動する場合においても、シートの搬送方向と支持台の搬送方向との僅かなズレが時間経過と共に増大する等の理由によりシートのずれや皺、蛇行が発生する場合もある。

特開２００１−２２００４０号公報 特開２００６−３０６２１号公報

本発明が解決しようとする課題は、シート状体を繰り出して搬送し、その表面に、他の素材を貼合したり、塗装、印刷や印字処理、その他表面処理を施す際に、搬送を停止することなく、該シートのずれや皺、蛇行等を防ぎながら、精度高くシート状体を支持する方法を提供することにある。

本発明者らは、シート状体の移動方向に沿って可動可能であり、且つ、該シート状体を吸着力で保持し連続的に搬送することの可能な装置を用いて、該吸着力の強弱を一定の速度で切り替えることにより、搬送を停止することなく、該シートのずれや皺、蛇行等を防ぎながら、シート状体を支持搬送することができることを見出し、課題を解決した。

即ち本発明は、シート状体を送り出すシート状体送出手段から繰り出され、当該シート状体送出手段からシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段との間にある搬送されるシート状体を、吸着力により保持しながら搬送する装置であって、
前記シート状体の幅と同じもしくは同じ以上の幅を有し吸着性を有する保持面と、前記保持面の吸着力の強弱の切り替えを行う手段とを有し、前記シート状体の移動方向に沿って可動するシート状体搬送装置を提供する。

また本発明は、シート状体を送り出すシート状体送出手段から繰り出され、当該シート状体送出手段からシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段との間にある搬送されるシート状体を、吸着力を有する支持体により搬送する方法であって、
該支持体が、吸着力の強弱を一定の速度で切り替えながら、且つ前記シート状体の移動方向に沿って移動しながら、シート状体を保持搬送するシート状体搬送方法を提供する。

本発明により、搬送を停止することなく、該シートのずれや皺、蛇行等を防ぎながら、精度高くシート状体を支持搬送することが可能となる。

以下に、図面を参照して、本発明の一実施形態のシート状体搬送装置の概略構成、及び、該シート状体搬送装置を使用した液晶表示装置の製造方法の一部の製造工程である、位相差層の製造工程を示す。
図１において（ａ）は本発明の一実施形態に係るシート状体搬送装置を示す平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、図２は後述のリードとガイドを示す斜視図、図３は本発明の一実施形態に係る図１のシート状体搬送装置を複数組み合わせてシート状体を保持搬送する説明図、図４は本発明のシート状体搬送装置を使用した液晶表示装置の製造方法の一部の製造工程である、位相差層の製造工程を示す説明図である。

本発明のシート状体搬送装置は、シート状体を送り出すシート状体送出手段から繰り出され、当該シート状体送出手段からシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段との間にある搬送されるシート状体を吸着できる保持面を有し、且つ、該保持面の吸着力の強弱は自在に切り替え可能であり、且つ、シート状体搬送装置自体がシート状体の移動方向に沿って可動可能であることが特徴である。
吸着方法には特に制限はなく、例えば、静電気（クーロン力）、減圧などを利用した吸着方法、あるいはテンターのような機械的にシート状体を挟持する装置等が使用される。中でも、クーロン力による吸着方法が、シート状体への物理的影響がなく制御が容易であり好ましい。

図１に、本発明の一実施形態に係る例として、クーロン力によるシート状体搬送装置を示す。
シート状体搬送装置における吸着力を有する支持体には、クーロン力を発生させるための電極モジュールとして、櫛の歯状の一対の極性の異なる電極３及び４が配置される。該一対の電極間に発生した電場と、それによりシート状体５内に誘導された配向分極とにより生じるクーロン力によってシート状体と電極とが引き合い吸着する。なお図１には、前記電極モジュールを制御するためのリード線１、２のみを図示し、その他の目的で使用されている配線等は省略している。
ここで発生するクーロン力は電極３及び４の間にかかる電圧に略比例しており、本発明では該電圧を制御、即ち電圧の大小を切り替えることにより吸着力を時間的に変化させ、搬送時のフィルムの偏りや蛇行を抑制する。なお本発明において「強弱」とは相対的な強弱を示しており、例えば吸着力がある状態を「強」と表現し、吸着力がない状態を「弱」と表現する場合を含めるものとしている。
例えば、シート状体搬送装置の搬送方向が本来のシート搬送方向からズレ始め、その偏り量が増大したり蛇行し始めたりした時には、シート状体搬送装置の電圧を適当な小さな値として吸着力を一時的弱めるかもしくは電圧を切る。このとき、シート状体は搬送装置からの力学的制御が弱まり、相対的にシート状体を送り出すシート状体送出手段とシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段との間のテンションが強まるのでシート搬送方向が本来の位置に戻ろうとする力が働く。この搬送中のシートへの吸着力の切り替えを繰り返すことで、搬送を停止することなく、徐々に搬送方向へのシート状体の搬送方向を正常な位置に戻すことが可能となる。
このような、シート状体搬送装置の電圧の制御は、シーケンサとサイリスタ等からなる汎用の駆動手段により制御することが可能である。また電圧の切り替えはシート状体の搬送速度に応じて搬送開始から周期的に制御することで、シート状体の偏りまたは蛇行を許容範囲内にとどめたまま連続してシート状体を搬送することが可能である。
電圧の切り替え速度は、シート状体の搬送速度と搬送方向のズレの量に応じて適宜調節することができる。例えばシート状体の搬送速度が１ｍ／ｍｉｎである場合には、切り替え速度は０．１〜１０００Hzの範囲が適当である。

前記電極モジュールは、通常、電極が絶縁材料中に埋没された状態で、本発明のシート状体搬送装置の保持面に相当する部分に存在する。図１（ｂ）及び（ｃ）の正面図及び側面図はその様子を模式化したものである。図１（ａ）における櫛の歯状の各々の電極３、４は、絶縁材料６中に埋設されている。
また、絶縁材料６のシート状体に接触する保持面は、シート状体の吸着を妨げず、かつシート状体の平面性を損なう凹凸を有さない高精度な平滑面が好ましい。保持面７の形状等は自由であり、支持するシート状体の形状や大きさに応じて自由に設計できるが、保持面はシート状体の面と略平行に設置することから、平面であることが望ましい。また支持するシート状体の平面性を保ちたい場合には、保持面の幅は該シート状体の幅と同等かそれ以上の幅とすることが好ましい。

また、吸着力の制御手段を例えば減圧で行う場合には、前記保持面に微小な穴を設け、該穴を通して真空吸引を行うことで、シート状体を吸着させることが可能である。この場合は、吸着力の強弱の切り替えは、真空吸引の強弱で行う。

本発明のシート状体搬送装置は、図１に示されるシート状体搬送装置を１つのみ使用して搬送させてもよいし、複数組み合わせて搬送させることも可能である。シート状体を搬送させる際には、シート状体を保持しながらシート状体の移動方向に沿って同じ速度で可動することが好ましい。即ち、シート状体を最初に保持した箇所を維持したまま搬送を行うことで、シート状体の偏りまたは蛇行を許容範囲内にとどめたまま連続してシート状体を搬送することが可能である。本発明のシート状体搬送装置を可動させるには、該装置の保持面ではない部分、好ましくは保持面７とは反対側の面に駆動伝達部分８を設置し、タイミングベルトなどの駆動部の動力を伝える方法が好ましい。図１（ｃ）に、一例として歯車からなる駆動伝達部分８を、電極を有するシート状体搬送装置のシート状体の保持面７とは反対側の面に設置した図を示す。
また、搬送の方向性を規定し各々のシート状体搬送装置の上下動を抑制することでシート状体の保持が安定に行えるように、本発明のシート状体搬送装置は、シート状体搬送装置の、シート状体の長手方向でありシート状体の両側に予め設置されたガイドレール１０（図２参照）に沿って可動させることが好ましい。ガイドレール１０を使用する場合は、図１あるいは図２に示すように、本発明のシート状体搬送装置のシート状体の長手方向と同じ方向である側面に、リード９を設けることが好ましい。ガイドレール１０は、リード９を挟み込むような位置に上下２本平行して設置されることが好ましく、リード９は該２本のガイドレール１０の間に可動可能な程度に上下の空間を持って設置された状態で、ガイドレール１０に沿って可動する。特に後述のシート状体搬送装置を複数個組み合わせてコンベア状搬送装置として使用する場合は、コンベアの水平位置を一定に保つため前記ガイドレール１０とリード９とを設けることが好ましい。ガイドレール１０は、後述の図３に示すように、本発明のシート状体搬送装置がシート状体の保持搬送を水平に行う範囲にわたって、またはシートを吸着する範囲にわたって連続して設けることが好ましい。また一つのシート状体搬送装置より長い範囲でシートの平坦性を保持するためには、各々の搬送装置の間に隙間が生じないように駆動する機械精度が必要である。

本発明のシート状体搬送装置を複数組み合わせてコンベア状搬送装置（以下コンベア状搬送装置と略す）として搬送させる具体的態様を図３に示す。
本図においては、シート状体を送り出すシート状体送出手段として巻出しロール１１を、当該シート状体送出手段からシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段として巻取りロール１２を用いている。巻出しロール１１から繰り出され、巻取りロール１２との間に図１及び図２に示したシート状体搬送装置（図３においては１３で図示される）が８台連なったコンベア状搬送装置を設置する。
コンベア状搬送装置を形成する個々のシート状体搬送装置１３は、保持面７が外側となるように、シート状体５を保持しながらシート状体と同じ速度で可動するためのタイミングベルト１４からの駆動力を伝える駆動伝達部分が内側となるように、環状に連なるようにして設置される。
各々のシート状体搬送装置は、不図示の駆動装置により回転するギア１５に連結するタイミングベルト１４、ガイドレール１０、及び、ガイドレール１０に沿って動くリード９により、巻出しロールから巻取りロールに向かってシート状体と同じ水平方向に走行する。
図３において、各々のシート状体搬送装置１３は、位置Ａ→位置Ｂ→位置Ｃ→位置Ｄ→位置Ｅ→位置Ｆ→位置Ｇの位置まで順に回り、また位置Ａに戻るという動作を繰り返す。ここで位置Ａはシート状体の保持搬送を行う搬送始め位置であり、位置Ｃは搬送終わりである。
１つのシート状体搬送装置１３は、位置Ａで位置Ａ上部に存在するシート状体５の保持面７で吸着させ、吸着力の強弱の切り替えを行いながらシート状体５の進行方向に沿って移動し、シート状体５を位置Ａから位置Ｃまで搬送する。この搬送間（通常は位置Ｂ）に、保持されたシート状体５は塗装、印刷や印字処理、その他表面処理を施される。
位置Ｃまで搬送した後、シート状体搬送装置１３は垂直方向下部（位置Ｄ）に移動する。その際に、電圧を０にしてクーロン力を消滅させるので保持面７はシート面に対して吸着力を及ぼしておらず、また垂直方向に脱離していくので、無理な力を掛けずにシートを剥離することが可能である。位置Ｄから位置Ｅ→Ｆ→Ｇの順に移動したシート状体搬送装置１３は、再度垂直方向上部（位置Ｈ）に移動して、搬送始めである位置Ａに戻り、電圧が印加されて吸着力が発現しシート状体５が吸着される。この動作を繰り返す。

また、図３では、位置Ａ〜位置Ｃまで搬送部位でシート状体５を保持搬送する形態を示したが、位置Ｅ〜位置Ｇにおける搬送部位でシート状体を保持搬送しても構わない。本発明では保持力を静電気、減圧、及び機械的な把持による吸着力等から得ているので、シート状体５と保持面７との上下関係に制限はなく、重力によりシート状体５が保持面７から剥離することを避けることができる。

また、前述のガイドレール１０は、位置Ａ〜位置Ｃまで連続して設けると、搬送の方向性を規定し各々のシート状体搬送装置１３の上下動を抑制することでシート状体５の保持を安定に行うことができ、各々のシート状体搬送装置１３の隣り合う該搬送装置間の位置精度が高まることにより搬送を安定して行うことが可能となる。
またシートの搬送形態は上記のような水平面内の移動だけに留まらず、目的により、いかなる方向にも駆動することが可能である。本発明のシート状体搬送装置は吸着力でもってシート状体を搬送させるため、縦方向の搬送や斜め方向の搬送も可能である。更に駆動方向に関係なくシート状体を回転もしくは捩れ運動させながら移動することも可能である。

本発明のシート状体搬送装置により搬送できるシート状体としては、シート状体のものであればいかなるものでも搬送可能である。シート状体の素材は、紙、プラスチック、ガラス等いずれも使用できるが、吸着力としてクーロン力を使用する場合は、クーロン力が発生しやすい導体、比較的表面導電性の高いガラスまたは同様なプラスチックが好ましい。また吸着面の下側にシートを吸着させる場合にはシートの重量があまり大きいとクーロン力で支えきれない場合があるので、表面導電性の大きさにもよるがシートの面積あたりの重量として１ｋｇ／ｍ^２以下が本発明の効果を発揮でき好ましい。同様にシートの変形が大きくクーロン力で平面に吸着できないシートもクーロン力による吸着は適当でない。
具体的には、例えば、シート、フィルム、ガラス基板、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）、ＴＦＴ基板などが例示されるがこれらには限定されない。
本発明のシート状体搬送装置が吸着力としてクーロン力を用い、塗布する塗工物が液晶性を有する場合には、塗布されたシート状体が吸着力を有する支持体に吸着される前にシート状体及びまたは塗工物の除電を行うことが望ましい。クーロン力によってシートを吸着する際、シート状体または塗工物が帯電していると、吸着力を有する支持体が発生する電場がシート状体を介して塗工物にまで作用し易くなるため、塗工物が液晶性を有すると電場方向に配向する現象が生じることがある。通常、液晶は配向膜などにより配向方向を規制して使用するものであり、搬送装置によりそれを乱されることは避けなければならない。このような現象を避けるためには、塗布されたシート状体が吸着力を有する支持体に吸着される前に、適当な静電除去装置によってシート状体や塗工物から帯電している静電気を取り除く必要がある。この目的のために例えば春日電機株式会社の高密度除電処理システム（ＭＯＤＥＬ ＨＤＩＳ）などが好適に用いられる。

図４に、本発明のシート状体搬送装置を複数組み合わせたコンベア状体搬送装置を使用した、液晶表示装置の位相差層の製造工程を示す。
図４において、ベースフィルム１６がロール状に巻かれ、シート状体を送り出すシート状体送出手段である巻出しロール１１から、シート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段である巻取りロール１２に送り出される。ベースフィルム１６は巻取りロール１２に巻き取られる途中で、光配向性を有する液状材料をフィルム基板に塗布する工程１、偏光を照射して光配向機能を付与する工程２、重合性液晶を塗布する工程３、ＵＶ硬化させる工程４を経て位相差層が形成され、巻取りロール１２に巻き取られる。タイミングベルト１４に接合されたコンベア状体搬送装置１７は、ベースフィルム１６の搬送方向と同じ方向に且つ同じ搬送速度で移動する。図中の矢印は搬送方向または回転方向を示す。１つの工程で使用するシート状体搬送装置１３の数には特に限定はないが、２〜３個が同時にベースフィルム１６に密着しながら搬送すると安定に搬送させることができる。タイミングベルト１４に接合された複数のシート状体搬送装置１３のうち、ベースフィルム１６と密着しない部分はコンベア下部に位置するが、このとき、コンベア下部にベースフィルム１３の他の工程がくるようにベースフィルム搬送を行い、コンベア下部にあるシート状体搬送装置１３で該工程のベースフィルム保持を行うことも可能である。図２にあるように、シート状体搬送装置１３は吸着力により保持するため、上下関係なく保持することができる。

このように、前記保持装置は、図２における位相差層の製造工程において、例えば二色性色素のような光配向性を有する液状材料をフィルム基板に塗布する工程、偏光を照射して光配向機能を付与する工程、重合性液晶を塗布する工程、ＵＶ硬化させる工程のいずれかまたは全ての工程の、シートを保持する装置として使用することができる。
またその他、搬送されるシート状体の表面に、印字ヘッドやスプレー等により印刷や印字、あるいは塗装等を行う際に該シート状体を平滑に維持する必要が必要なものであれば、特に限定なく使用することが可能である。

例えば、２つのロール間で搬送されるシートの搬送方向が、何らかのはずみで、吸着性を有する支持台の搬送方向と異なってしまった場合であっても、吸着性の支持台の吸着力を一定の速度で切り替えるので、該シート状体の搬送方向を正しい搬送方向に修正することが可能となる。

特に、吸着性の支持台がシートを吸着したままロール系の搬送方向とは異なる方向に搬送した場合において、吸着性支持台の吸着力を一時的に低下させることによって、シートが支持台の束縛から逃れロール系の搬送方向へ方向修正できる時間を与え、シートの搬送方向をロール系の搬送方向に戻し、シートの蛇行や偏りを補正することが可能となる。
ロールによるシートの搬送システムに吸着性の支持台を組み合わせてシートを搬送する場合において、本発明によりシートが蛇行することなく、または一方に偏っていくことなく安定した搬送を実現することを可能となる。

本発明の一実施形態に係るシート状体搬送装置を示す図である。図１において（ａ）は本発明の一実施形態に係るシート状体搬送装置を示す平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 シート状体搬送装置におけるリードとガイドを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る図１のシート状体搬送装置を複数組み合わせてシート状体を保持搬送する説明図である。 本発明のシート状体搬送装置を使用した液晶表示装置の製造方法の一部の製造工程である、位相差層の製造工程を示す説明図である。

符号の説明

１：電極モジュールを制御するためのリード線
２：電極モジュールを制御するためのリード線
３：電極
４：電極
５：シート状体
６：絶縁材料
７：保持面
８：駆動伝達部分
９：リード
１０：ガイドレール
１１：巻出しロール
１２：巻取りロール
１３：シート状体搬送装置
１４：タイミングベルト
１５：駆動装置により回転する駆動ギア
１６：ベースフィルム
１７：コンベア状搬送装置

Claims (4)

1. 光配向層を形成したシート状体を送り出すシート状体送出手段から繰り出され、当該シート状体送出手段から光配向層を形成したシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段との間にある搬送される光配向層を形成したシート状体を、吸着力により保持しながら搬送する装置であって、前記光配向層を形成したシート状体を吸着する保持面と、前記保持面の吸着力の強弱の切り替えを行う手段とを有し、前記光配向層を形成したシート状体の移動方向に沿って可動し、前記吸着力がクーロン力であることを特徴とする光配向層を形成したシート状体搬送装置。
2. 前記シート状体送出手段及び前記シート状体引き込み手段によりロール状に巻かれたシート状体の繰り出し及び引き込みが連続的に行われる、請求項１に記載の光配向層を形成したシート状体搬送装置。
3. 光配向層を形成したシート状体を送り出すシート状体送出手段から繰り出され、当該シート状体送出手段から光配向層を形成したシート状体を引き込んで搬送するシート状体引き込み手段との間にある搬送される光配向層を形成したシート状体を、吸着力を有する支持体により搬送する方法であって、該支持体が、吸着力の強弱を一定の速度で切り替えながら、且つ前記光配向層を形成したシート状体の移動方向に沿って移動しながら、光配向層を形成したシート状体を保持搬送し、前記吸着力がクーロン力であることを特徴とする光配向層を形成したシート状体搬送方法。
4. 前記シート状体送出手段及び前記シート状体引き込み手段がロール状に巻かれておりシート状体の繰り出し及び引き込みが連続的に行われる、請求項３に記載の光配向層を形成したシート状体搬送方法。

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