JP5835229B2 - ガラスロールの処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Description
このガラス基板は、概ね200μm以下の厚みのフィルム状を成す薄板ガラスであって、ガラスフィルムと称されている。
ガラスフィルムにおいては、梱包形態として、ロール状に巻き取ってガラスロールとすることが知られている。かかる梱包形態は、ガラスフィルムの可撓性を利用したものであって、ガラスフィルムの占有スペースの省スペース化を図ることができ、また輸送に際して便利である等の利点がある。
ロール・ツー・ロール方式は、ガラスロールからガラスフィルムを繰り出しながら供給し、ガラスフィルムの表面に所定の処理を行った後、処理の施されたガラスフィルムを再度巻き取る方法である。
よって、このロール・ツー・ロール方式を実行する装置(以下、ロール・ツー・ロール装置という)は、ガラスフィルムを繰り出す巻出部と、処理の施されたガラスフィルムを巻き取る巻取部とを備え、巻出部と巻取部との間で処理が行われる構成である。そして、ロール・ツー・ロール装置を使用するには、先ず、巻出部と巻取部との間にガラスフィルムを掛け渡し、使用中には、巻出部と巻取部との間で一定の張力を維持するようになっている。
ガラスロールの始端に樹脂フィルムを連結すれば、ガラスフィルムを巻出部から巻取部に掛け渡す際に、ガラスフィルムの始端部の姿勢が不安定となってロール・ツー・ロール装置を構成する構成部材とガラスフィルムの始端部とが接触等した場合に、当該始端部周辺に微小な傷がつきこれに起因して始端部周辺が破損するという不具合が生じるのを防止することができる。
また、ガラスロールの終端に樹脂フィルムを連結すれば、ガラスフィルムの終端部が巻出部から送り出された後も、樹脂フィルムを介してガラスフィルムに一定の張力を作用させることができる。
複数のガラスロールを連続して加工するには、前のガラスロールの終端と後ろのガラスロールの始端とを繋げて連続体とすれば良いが、ガラスフィルム同士を直接接合すると、接合部にねじれや曲げによる応力が発生しやすく、この応力の作用によりガラスフィルムが破断し易いという問題がある。
また、ガラスロールの接合時には接合部(連結工程ともいう)でガラスフィルムを停止させる必要があるが、下流では連続して加工するために、処理部と接合部の間にアキューム部というバッファーを設けることで対応している。
しかし、アキューム部はスペースの関係で複数の小径ローラー間を通す構造になっており、通過時にガラスフィルムに応力が発生し易く、この応力の作用によりガラスフィルムが破断し易いという問題がある。
ガラスフィルムがロール状に巻き取られて成るガラスロールから、ガラスフィルムを巻き出して所定の処理を行うガラスロールの処理装置において、
第1のガラスロールからガラスフィルムを巻き出す巻出手段と、
前記巻出手段から巻き出された前記第1のガラスロールの巻出方向の終端部、及び第2のガラスロールの巻出方向の始端部を、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた樹脂フィルムを介して連結する連結部と、
前記連結部より巻出方向の下流側に設置され、前記ガラスフィルムを平面状態で通過させると共に、前記連結部による連結処理前に前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた前記樹脂フィルムを折り曲げて貯留するアキューム部と、
を備え、
前記アキューム部は、
固定設置された複数の固定ローラーと、前記固定ローラーの間を昇降する複数の可動ローラーとを備え、
前記可動ローラーが降下することで、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた前記樹脂フィルムが前記固定ローラーと前記可動ローラーとの間に交互に掛け渡されることで当該樹脂フィルムを貯留し、前記ガラスフィルム通過時は前記可動ローラーが退避することにより、当該ガラスフィルムを貯留させずに通過させることを特徴とする。
上記ガラスロールの処理装置により、ガラスフィルムがロール状に巻き取られて成るガラスロールから、ガラスフィルムを巻き出して所定の処理を行うガラスロールの処理方法において、
第1のガラスロールの巻出方向の終端部、及び第2のガラスロールの巻出方向の始端部を、樹脂フィルムを介して連結する連結工程を有することを特徴とする。
このため、連結の際に発生した応力が樹脂フィルムにより吸収できるのでガラスフィルムが破断することなく、第1のガラスロール及び第2のガラスロールを連結できる。よって、複数のガラスロールを連続して加工することができる。
本実施形態のガラスロール1は、図1に示すように、ガラスフィルム2を、巻芯4にロール状に巻き取ったものである。ガラスフィルム2の巻出方向の終端部には、樹脂フィルム3が連結されており、このためガラスロール1の巻き始めの中心部には、樹脂フィルム3が存在している。
ガラスフィルム2は、携帯電話機用小型ディスプレイから大画面ディスプレイまで使用用途があるため、その幅(短辺)は、使用されるデバイスの基板の大きさによって適宜選択される。また、ガラスフィルム2の長さ(長辺)は、幅に対して、例えば、3倍〜10倍以上となるように設計されている。
また、ガラスフィルム2の厚みは、例えば、30μm〜200μmに設計されている。このようなガラスフィルム2の厚みであると、ガラスフィルム2に適切な可撓性を付与することができ、ガラスフィルム2を巻き取った際にガラスフィルム2にかかる不当な応力を軽減することができ、ガラスフィルム2が破損することを防止することができるからである。
なお、30μm未満であると、ガラスフィルム2の強度が足りず、200μmを超えると、ガラスフィルム2を小径に巻き取ると引張り応力により破損する可能性が高くなるため、いずれの場合も好ましくない。
ガラスフィルム2にアルカリ成分が含有されていると、表面において陽イオンの置換が発生し、いわゆるソーダ吹きの現象が生じ、構造的に粗となる。この場合、ガラスフィルム2を湾曲させて使用していると、経年劣化により粗となった部分から破損し易くなる可能性がある。なお、ここで無アルカリガラスとは、アルカリ金属酸化物が実質的に含まれていないガラスのことであって、具体的には、アルカリ金属酸化物が1000ppm以下のガラスのことである。
樹脂フィルム3は、後述のロール・ツー・ロール装置100において2つのガラスロール1を連結するために用いられるものである。
つまり、樹脂フィルム3を介して2つのガラスロール1を連結した場合には、当該2つのガラスロール1の連結部分に発生する、ねじれや曲げによる応力が樹脂フィルム3により吸収されるため、ガラスフィルム2を破断させずに連結体とすることが可能となる。
この樹脂フィルム3の長さは、後述する長さ条件を満たすように設定されている。
また、樹脂フィルム3の厚みは、特に限定されるものではないが、ガラスフィルム2と同様にロール・ツー・ロール装置100内を通過させることを考慮すれば、ガラスフィルム2と同程度であることが好ましく、例えば、30μm〜200μmに設定される。
また、ロール・ツー・ロール装置100内を通過する際に、この装置100の構成部材と不用意に接触することを避けるため、樹脂フィルム3の幅は、ガラスフィルム2の幅と同程度か、それより小さく形成されることが好ましい。特に、樹脂フィルム3の幅をガラスフィルム2の幅より小さく形成した場合には、中央部と比較して強度の弱いガラスフィルム2の端部に張力がかかるのを防止することができるため、ガラスフィルム2を割れ難くすることができる。
なお、樹脂フィルム3には、2つのガラスロール1を連結後、後続のガラスフィルム2を牽引するだけの強度が必要となるため、樹脂フィルム3を形成する材質等を考慮して最終的に厚みや幅が決定される。
また、樹脂フィルム3は、例えば、接合テープなどによって、ガラスフィルム2の終端部に連結される。
巻芯4の材質としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム合金等の金属、フェノール樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリプロピレン、プロスチレン、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂、もしくはこれらの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂にガラス繊維や炭素繊維などの強化繊維を混合した強化プラスチック、紙管等を使用することができる。特に、アルミニウム合金や強化プラスチックの巻芯は強度の面において優れているため、また、熱可塑性樹脂の巻芯はダストの発生が少なく、軽量で、比較的低コストの点から、好ましく使用することができる。
次に、上記のように構成されたガラスロール1に対して所定の処理を施すためのロール・ツー・ロール装置について説明する。
ロール・ツー・ロール装置とは、ガラスロール1からガラスフィルム2を繰り出しながら供給し、ガラスフィルム2の表面に所定の処理(例えば、印刷や成膜など)を行った後、処理の施されたガラスフィルム2を再度巻き取る装置である。
本発明のロール・ツー・ロール装置には、ガラスロール1からガラスフィルム2を繰り出しながら供給し、ガラスフィルム2の表面に所定の処理(例えば、印刷や成膜など)を行った後、ガラスロールに巻き取らずに連続して処理する場合(例えば、切断等で処理後に巻き取らない場合)も含まれる。
本実施形態のロール・ツー・ロール装置(処理装置)100は、2つのガラスロール1を連結する連続処理を行うことの可能な構成を備えることを特徴としている。
以下、ロール・ツー・ロール装置100の構成について詳細に説明するが、以下の説明において、先行するガラスロール(第1のガラスロール)をガラスロール1Aとし、後続のガラスロール(第2のガラスロール)を1Bとする。
また、ガラスロール1Aから繰り出されるガラスフィルムをガラスフィルム2Aとし、ガラスフィルム2Aの終端部に予め接合テープ等を用いて備えられた樹脂フィルムを樹脂フィルム3Aとし、ガラスロール1Bから繰り出されるガラスフィルムをガラスフィルム2Bとする。
さらに、巻出部10と処理部40との間には、ガラスロール1Aとガラスロール1Bとを連結させるための連結処理を行う連結部20と、連結部20による連結処理前にガラスロール1Aのガラスフィルム2Aの終端部に備えられた樹脂フィルム3Aを貯留すると共に、ガラスフィルム2Aの流れを止めずに、樹脂フィルム3Aの終端部は停止させ当該連結処理を行うために、樹脂フィルム3Aを一定量貯留するアキューム部30と、を備えている。
第1巻き出し軸13及び第2巻き出し軸14は、旋回軸11に対して上下対称であって、旋回軸11によって互いの位置を入れ替えるように旋回される。
第1巻き出し軸13から巻き出されたガラスフィルム2Aは、図2、4に示すように、搬送ローラー70a、70bを介して処理部40に至る。そして、処理部40にて所定の処理が施された後、搬送ローラー70cを介して巻取部50に到達して、巻取部50にて再度ロール状に巻き取られることとなる。
アキューム部30は、例えば、図4に示すように、ガラスロール1Aの搬送方向に沿って等間隔で設置された5本の固定ローラー31a〜31eと、隣合う固定ローラー31a〜31eの間に設置され、上下方向に移動可能な4本の可動ローラー32a〜32dと、を備えている。
このため、ガラスフィルム2Aは、固定ローラー31a、31eを介してアキューム部30に貯留されずに平面状態で通過するようになっている。
なお、このときの可動ローラー32a〜32dの位置としては、ガラスフィルム2Aが平面状態でアキューム部30を通過するのを妨げない位置であればよく、ガラスフィルム2Aが曲がらない程度にガラスフィルム2Aの上面に接触していても良い。
樹脂フィルム3Aは、可動ローラー32a〜32dの下降に応じて、第1巻き出し軸13から一気に巻き出され、固定ローラー31a〜31eと下降した可動ローラー32a〜32dとの間に交互に掛け渡され、アキューム部30に貯蓄される。
この間、第1巻き出し軸13はほぼ停止した状態となり、アキューム部30からは、貯蓄された樹脂フィルム3Aが徐々に処理部40の方向に搬送されるため、図6に示すように、連結部20にて、樹脂フィルム3Aの終端部と、ガラスフィルム2Bの始端部とを、接合用テープKにて連結する連結処理を行うことができる。
そして、図7に示すように、連結処理が終了し、可動ローラー32a〜32dが元の位置まで上昇すると、連結部20にて樹脂フィルム3Aと連結されたガラスフィルム2Bは、アキューム部30に貯留されずに、搬送ローラー70e、70a、固定ローラー31a、31e、及び搬送ローラー70bを介して、処理部40に搬送される状態となっている。
その後、第1巻き出し軸13と第2巻き出し軸14との位置が入れ替えられ、上側に配置された第2巻き出し軸14からガラスフィルム2Bが巻き出されることとなる。
なお、アキューム部30における最大貯留量とは、可動ローラー32a〜32dが最下位に位置する場合に形成される搬送経路長である。
なお、処理部40での処理内容によって、処理部40は、制御部60により、センサー80がガラスフィルム2Aや2Bの通過を検知した場合には処理を行う一方、センサー80が樹脂フィルム3Aの通過を検知した場合には処理を停止するように制御されることとしても良い。この場合には、処理部40は、ガラスフィルム2Aが通過する際には表面処理を行うが、樹脂フィルム3Aが通過する際には表面処理を停止し、更に、ガラスフィルム2Bが通過する際に表面処理を再開する。
制御部60のROMには、上記各部等を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりロール・ツー・ロール装置100の動作を統括的に制御する。
また、制御部60は、センサー80により樹脂フィルム3を検知した場合、可動ローラー32a〜32dを最下位まで一気に降下させると共に、最下位まで降下させた可動ローラー32a〜32dを徐々に上昇させる制御を行う。
また、制御部60は、センサー80によりガラスフィルム2A、2Bを検知した場合には、巻出部10の第1巻き出し軸13を一定速度で回転させると共に、センサー80により樹脂フィルム3を検知した場合に、当該第1巻き出し軸13の回転を停止させる制御を行う。
また、制御部60は、巻取部50の巻き取り軸(図示省略)を、常時一定速度で回転させる制御を行う。
次に、以上のように構成されたロール・ツー・ロール装置100におけるガラスロール1A、1Bの連結処理について、図9を用いて説明する。
先ず、ステップS1において、制御部60は、センサー80により樹脂フィルム3Aが通過したことを検知する。
次いで、ステップS2において、制御部60は、可動ローラー32a〜32dを最下位まで降下させる。
次いで、ステップS3において、制御部60は、処理部40による処理を継続しつつ、可動ローラー32a〜32dは最下位を維持し、アキューム部30にガラスフィルム2Aの終端部に備えられた樹脂フィルム3Aを貯留する。
次いで、ステップS4において、作業者又は制御部60は、ガラスフィルム2Aの終端部に備えられた樹脂フィルム3Aが連結部20の位置に達した時、連結部20に樹脂フィルム3Aを固定する。
次いで、ステップS5において、作業者又は制御部60は、連結部20にてガラスフィルム2Aの終端部に備えられた樹脂フィルム3Aと、ガラスフィルム2Bの始端部との連結を行う(連結工程)。
次いで、ステップS6において、制御部60は、連結の完了に伴い、連結部20への樹脂フィルム3Aの固定を解除する。なお、連結部20での連結の完了前に、アキューム部30の可動ローラー32a〜32dが所定の位置まで上昇し、貯留がなくなったと判断した場合には、ロール・ツー・ロール装置100を停止する。
このため、連結の際に発生する応力を樹脂フィルム3Aにより吸収できるので、ガラスフィルム2A、2Bが破断することなく、ガラスロール1A及びガラスロール1Bを連結できる。よって、複数のガラスロール1を連続して加工することができる。
また、連結処理に掛かる時間をアキューム部30で吸収でき、処理部40及び巻取部50を停止することなく連続生産ができる。
このため、ガラスフィルムは平面状態でアキューム部30を通過することができる。
このため、アキューム部30は、樹脂フィルム3Aが通過する際には、固定ローラー31a〜31eと可動ローラー32a〜32dにより搬送経路を形成する一方で、ガラスフィルム2A、2Bが通過する際には、可動ローラー32a〜32dは上昇していることとなり、ガラスフィルム2A、2Bは固定ローラー31a、31eのみを介してアキューム部30を通過するため、ガラスフィルム2Aは平面状態でアキューム部30を通過することができる。
このため、可動ローラー32a〜32dが最も低い位置まで来た場合に、樹脂フィルム3Aの長さが足りなくなることがない。
このため、樹脂フィルム3Aがロール・ツー・ロール装置100内を搬送される際に、当該装置100の構成部材に不用意に接触することがなく、搬送路内の円滑な搬送を実現することができる。
その場合、図10に示すように、ガラスフィルム2Aの終端部に備えられた樹脂フィルム(第1樹脂フィルム)3Aと、ガラスフィルム2Bの始端部に備えられた樹脂フィルム(第2樹脂フィルム)3Bとを連結する。
これによって、後続のガラスロール1Bのガラスフィルム2Bの始端部を保護することができる。また、樹脂フィルム同士の接合が可能となるため、例えば、熱融着等で接合することで、接着力を強化することができる。
これによって、ガラスフィルム2同士が接触することによる傷の発生を防止すると共に、ガラスロール1に外圧が加わった際、それを吸収することができる。
なお、この場合には、巻出部10には、保護シートを巻き取るローラーを付設し、巻取部50には、保護シートを巻き出すローラーを付設すれば良い。
1A ガラスロール(第1のガラスロール)
1B ガラスロール(第2のガラスロール)
2 ガラスフィルム
2A ガラスフィルム
2B ガラスフィルム
3 樹脂フィルム
3A 樹脂フィルム(第1樹脂フィルム)
3B 樹脂フィルム(第2樹脂フィルム)
4 巻芯
10 巻出部(巻出手段)
11 旋回軸
12 連結アーム
13 第1巻き出し軸
14 第2巻き出し軸
20 連結部
30 アキューム部
31a〜31e 固定ローラー
32a〜32d 可動ローラー
40 処理部
50 巻取部
60 制御部
70a〜70d 搬送ローラー
80 センサー
K 接合用テープ
100 ロール・ツー・ロール装置(処理装置)
Claims (7)
- ガラスフィルムがロール状に巻き取られて成るガラスロールから、ガラスフィルムを巻き出して所定の処理を行うガラスロールの処理装置において、
第1のガラスロールからガラスフィルムを巻き出す巻出手段と、
前記巻出手段から巻き出された前記第1のガラスロールの巻出方向の終端部、及び第2のガラスロールの巻出方向の始端部を、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた樹脂フィルムを介して連結する連結部と、
前記連結部より巻出方向の下流側に設置され、前記ガラスフィルムを平面状態で通過させると共に、前記連結部による連結処理前に前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた前記樹脂フィルムを折り曲げて貯留するアキューム部と、
を備え、
前記アキューム部は、
固定設置された複数の固定ローラーと、前記固定ローラーの間を昇降する複数の可動ローラーとを備え、
前記可動ローラーが降下することで、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた前記樹脂フィルムが前記固定ローラーと前記可動ローラーとの間に交互に掛け渡されることで当該樹脂フィルムを貯留し、前記ガラスフィルム通過時は前記可動ローラーが退避することにより、当該ガラスフィルムを貯留させずに通過させることを特徴とするガラスロールの処理装置。 - 前記アキューム部は、前記樹脂フィルムのみ貯留し、前記ガラスフィルムは貯留せずに通過させることを特徴とする請求項1に記載のガラスロールの処理装置。
- 前記樹脂フィルムの長さは、前記連結部から前記アキューム部までの搬送路の長さと、前記アキューム部における最大貯留量の長さとの和より長いことを特徴とする請求項1又は2に記載のガラスロールの処理装置。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載のガラスロールの処理装置により、ガラスフィルムがロール状に巻き取られて成るガラスロールから、ガラスフィルムを巻き出して所定の処理を行うガラスロールの処理方法において、
第1のガラスロールの巻出方向の終端部、及び第2のガラスロールの巻出方向の始端部を、樹脂フィルムを介して連結する連結工程を有することを特徴とするガラスロールの処理方法。 - 前記樹脂フィルムは、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられ、
前記連結工程は、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた前記樹脂フィルムと、前記第2のガラスロールの前記始端部とを連結することを特徴とする請求項4に記載のガラスロールの処理方法。 - 前記樹脂フィルムは、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた第1樹脂フィルム及び前記第2のガラスロールの前記始端部に備えられた第2樹脂フィルムを含み、
前記連結工程は、前記第1のガラスロールの前記終端部に備えられた前記第1樹脂フィルムと、前記第2のガラスロールの前記始端部に備えられた前記第2樹脂フィルムとを連結することを特徴とする請求項4に記載のガラスロールの処理方法。 - 前記樹脂フィルムの幅は、前記第1のガラスロール及び前記第2のガラスロールの幅より小さいことを特徴とする請求項4〜6の何れか一項に記載のガラスロールの処理方法。
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