JP6129354B2 - ウェブガイド制御ユニット、ウェブ処理装置、及びそれらを操作するための方法 - Google Patents

Description

本主題は、ウェブガイド制御ユニット及びウェブ処理装置に関する。本主題は特に、詳細には真空条件下での、原材料及び／又はコイリング設備の不具合を、補正するためのウェブガイド制御ユニットに関する。本主題は特に、真空設備内でウェブをコーティングするためのウェブ処理装置に関する。本主題はまた、ウェブをガイドするための方法に関し、特に、ウェブガイド中にウェブの不具合を、詳細には真空条件下で、補正するための方法に関する。

ウェブの取り扱いは、連続ウェブを処理するための設備における重要問題である。その中では、数百メートル、又は数キロメートルにも及ぶウェブを取り扱う多数のコイルが、ウェブに損傷、詳細には、縮れ、トラムライン、めくれなどといった一側性の熱的損傷が発生しない様態で、配設され、かつ作動する必要がある。しかし、例えばプラスチック又は金属の箔状物質のウェブ厚は、基板幅にわたって変動する。また時に、ウェブは、ウェブの幅にわたって内部応力が異なる状態で、ストレージスプールコイル（本書では「ストレージスプール」とも称される）上に巻き取られる。

ウェブコーティングのようなウェブ処理中に不具合が発生することは、望ましくない。これらの不具合は、製造の一斉停止、及び／又は、処理されたウェブの一部又は全体の廃棄の原因となりうる。換言すると、ウェブをガイドする上での機能不全には、非常に多くの費用と時間がかかりうる。

ウェブ処理装置の機能不全を回避するために、ウェブをガイドする装置の各ガイドロールに特定の公差を付与することは、当該技術分野において既知である。この方法では、ウェブの幅に沿った、例えば最大で０．０２ｍｍまでのウェブの厚みの相違に対処可能である。しかし、コイリング長さが長い設備においては、ガイドローラ軸受の公差の追加は、設備内で材料供給の傾きを引き起こす可能性があり、かつ、巻き取りシステムでの対角引張力の原因となりうる。更に、真空応用においては、厚みの微小な偏差が、大気圧では発生するはずのない問題又は不具合を引き起こしうる。

また更に、コーティング装置のような現今のウェブ処理装置には、考慮すべき空間制約がある。加えて、多くの応用において、ウェブは、ウェブの一方の面、すなわちウェブ又は箔状物質のコーティングされた面に、触れられたり、又はその面でガイドされてはならない。結果的に、コーティング装置のようなウェブ処理装置を通るウェブのルートの設計は、どうしても限定される。これは、例えばコーティングのステップが、ウェブのルートに利用可能な最大で３６０°の全体的な方向転換のうち１５０°から１８０°までを既に消費しているコーティングドラムによって実行される場合、特に真である。

最新技術における問題は、独立請求項による、ウェブガイド制御ユニット、ウェブ処理装置、及びウェブをガイドするための方法によって、少なくとも部分的には克服される。

上記を鑑みて、ウェブをガイドするためのウェブガイド制御ユニットが提供される。ウェブガイド制御ユニットは、単一のガイドローラを含む。単一のガイドローラは、調整ユニットと、第２端部が第１端部の反対側にある、ガイドローラの第１端部及び第２端部において、ウェブの張力を測定するための、２つの張力測定ユニットと、ガイドローラの第１端部から測定された張力、及び、ガイドローラの第２端部で測定された張力を、調整ユニットを制御するコントローラに供給するための、データ接続とを含む。

本開示の別の態様により、本書で説明されるような少なくとも１つのウェブガイド制御ユニットを備えたウェブ処理装置が提供される。本書で使用される「処理」とは、典型的には「コーティング」であると理解される。

本主題の別の態様により、本書で開示されるようなウェブガイド制御ユニット、又はウェブ処理装置を用いてウェブをガイドするための方法が、提供される。方法は、ガイドローラの第１端部及び第２端部に作用するウェブの張力を測定し、それにより張力のデータを受信し、かつ、ガイドローラの第１端部又は第２端部を移動させることでガイドローラの位置を調整することを含む。調整は、測定された張力のデータに基づく。

本主題はまた、開示される方法を実施するための装置であって、説明される各方法ステップを実行するための装置部分を含む、装置も対象とする。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素、適切なソフトウェアによってプログラムされたコンピュータ、その２つの任意の組み合わせにより、又は任意の他の様態で、実行されうる。また更に、本主題は、説明される装置を作動させる方法も対象とする。方法は、装置のあらゆる機能を実施するための方法ステップを含む。

更なる態様、特徴、詳細事項、及び利点は、従属請求項、本明細書及び添付図面により明らかになる。

本主題の上記の特徴及び利点は、それらの典型的な実施形態の下記の詳細説明を、以下の添付の図面を参照しつつ読むことで、より明確になるだろう。

本主題による、ウェブ処理装置の実施形態の概略断面図を示す。 本主題の実施形態による、ウェブガイド制御ユニットの概略断面図を示す。 本主題の実施形態による、ウェブガイド制御ユニットの概略断面図を示す。 本主題の実施形態による、ウェブガイド制御ユニットの概略断面図を示す。 本主題の実施形態による、ウェブ処理装置の概略断面図を示す。 本主題の実施形態による、ウェブ処理装置の概略断面図を示す。 本主題の実施形態による、ウェブをガイドするための方法のフロー図を示す。

本主題の様々な実施形態がここで詳細に参照され、その一又は複数の実施例が図に示されている。各実施例は、本主題の解説を目的として提供されており、本手段の限定を意図するものではない。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、他の実施形態に、又は他の実施形態と併せて使用して、更に別の実施形態を生み出することが可能である。本主題はかかる修正例又は変形例を含むことが、意図されている。

図１は、本主題によるウェブガイド制御ユニット１０が含まれる、ウェブ処理装置１００の実施形態を示す。ウェブ処理装置１００は、一又は複数の層でコーティングされるためにウェブ１４０が供給される、コーティングユニット（図示せず）を更に含みうる。更に、ウェブ１４０が巻かれるストレージスプール１１０が示されている。典型的には、ストレージスプール１１０上のウェブ１４０は未処理である。図示された実施形態の代替としては、ストレージスプール１１０は、ウェブ処理装置１００の内部に位置付けられうる（例えば、図５及び図６に示す実施形態を参照のこと）。本書で説明される典型的な実施形態により、ウェブ処理装置１００は、真空条件下で、すなわち、１０ｍｂａｒを下回る、又は１ｍｂａｒさえも下回る圧力下で、操作される。

図１に示すように、ウェブ１４０は、第１シールのような入口ポート１２０を経由して、ウェブ処理ユニット１００に入る。処理されたウェブ１５０は、第２シールのような出口ポート１３０を通って、ウェブ処理ユニット１００の外へとガイドされて、巻き取りスプール７６４上に巻き取られうる。図示された実施形態の代替例としては、処理されたウェブを保管するための巻き取りスプールは、ウェブ処理装置１００の内部に提供されうる（例えば図５及び図６に示す実施形態を参照のこと）。結果的に、実施形態において、巻き取りスプールは真空条件下で作動するよう構成されうる。

典型的には、ウェブ処理ユニットは、本主題による、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上のウェブガイド制御ユニットを含む。

「ウェブ」という用語の同義語は、ストリップ、箔状物質、フレキシブル基板などである。典型的には、ウェブは、薄い可撓性材料の連続シートで構成される。典型的なウェブ材料は、金属、プラスチック、紙などである。本書で理解されるようなウェブは、典型的には、三次元の固体である。本書で理解されるようなウェブの厚みは、典型的には１ｍｍを下回り、より典型的には、５００μｍを下回るか、又は１０μｍさえも下回る。本書で理解されるようなウェブは、典型的には少なくとも０．５ｍの幅を有し、より典型的には、少なくとも１ｍ、又は少なくとも４ｍにも及ぶ幅を有する。本書で理解されるようなウェブは、典型的には、少なくとも１ｋｍ、２５ｋｍ、又は６０ｋｍにも及ぶ長さを有する。

本書で開示されるようなウェブガイド制御ユニット、又はウェブ処理装置の典型的な応用は、高真空ウェブ膜堆積である。例えば、これらの応用では、薄いプラスチック、紙、又は金属箔のような実装基板上に、防護層が堆積される。薄い金属又は酸化物の膜は、これらの膜を使用している消費者向け製品の、鮮度を促進し、かつ保管寿命を延長する、防湿バリア又は酸素バリアを創出するために、実装基板上に堆積されうる。本書で開示されるようなウェブガイド制御ユニット、又はウェブ処理装置の更なる応用は、電子製品の製造の分野である。コンデンサやタッチパネルなどの応用において、導電層が、ウェブ上に堆積され、導電コーティングの役割を果たしうる。

本主題の一実施形態により、ウェブ１４０は、ウェブストレージスプール１１０のようなウェブ供給から、ウェブ処理ユニット１００に供給される。コイル上のウェブの典型的な長さは、５００ｍから６０ｋｍまでの範囲内である。実施形態では、ウェブは、先行のウェブ処理装置（図示せず）からウェブ処理装置に供給される。通常、本実施形態に限定されずに、本書で開示されるような２つ、３つ又はそれ以上のウェブ処理装置が、ウェブがそれらのウェブ処理装置の全てを通って連続的に運ばれるように、互いに隣接して位置付けられうる。

どの実施形態にも限定されないが、典型的なガイド速度は、毎分０．０１メートルから毎秒２０メートル（ｍ／ｓ）までの範囲内である。ウェブ処理ユニット１００内で、ウェブの洗浄、コーティング、詳細にはスパッタリング、冷却、加熱、又は構成などの、種々の処理ステップが実行されうる。

ウェブがウェブ処理ユニット１００内で処理された後に、処理されたウェブ１５０は、出口ポート１３０からウェブ処理ユニット１００を出る。処理されたウェブ１５０は、第２の処理ユニットに供給されうるか、図１の巻き取りスプール７６４で示すように、ストレージのために外へとガイドされうる。特に、本書で開示されるようなウェブ処理ユニット、ウェブ処理装置及び方法は、ウェブを真っ直ぐにスプール上に巻き取り、ゆえに、巻き取りスプール上での非対称な層の重なりを回避することを、特別に可能にする。

本書で説明されるようなウェブガイド制御ユニット及びウェブ処理装置は、様々な応用においてウェブをガイドするために使用されうる。本書で説明されるようなウェブ処理装置は、金属ウェブ、詳細にはアルミニウムのウェブ、及び薄型プラスチックのウェブなどのウェブのコーティングに特に好適である。薄型ウェブとは、この文脈においては、１μｍから２００μｍまで、詳細には３０μｍから１４０μｍまでの厚みを有するものとして理解されることが、意図されている。

図２は、本主題のウェブガイド制御ユニット１０の一実施形態の概略断面図を示す。ウェブガイド制御ユニット１０は、単一のガイドローラ２０１を含む。ガイドローラ２１０は、典型的には、シャフト２１５に装着される。本書で使用される「シャフト」という用語は、回転可能である（すなわち、厳密な意味でのシャフト）か、周囲でガイドローラが回転する静止軸を構成するかのいずれかでありうる、ガイドローラ２０１の任意の支持体を含むこととする。特に、本書の全ての実施形態で説明されるような単一のガイドローラは、ウェブガイド制御ユニットが、他のガイドローラにおいて、例えばウェブ処理装置の他のガイドローラにおいて測定された更なるデータからの入力なしで、ウェブをガイドするための調整を提供するという意味で、「単一」である。つまり、本書で説明されるような調整は、単一のガイドローラにおいて測定された張力のデータだけに基づく。本書で説明されるようなウェブガイド制御ユニットは、既存のウェブガイド制御ユニットにおいて既知でありうる、測定データを提供するため、又はウェブを調整するために使用される第２のガイドローラがなくとも、作動しうる。

ウェブ１４０は、ガイドローラ２０１によってガイドされる。ウェブは通常、未処理であるか、又は、一又は複数の処理ステップを既に経たものでありうる。詳細には、本主題のウェブガイド制御ユニットは、ウェブ処理装置内の実行形態だけに限定される訳ではない。例えば、ウェブガイド制御ユニットは、ウェブの搬送が必要な複数の製造工場において実装されることも可能である。

本開示の態様により、ガイドローラは、張力センサ（図示せず）のような、２つのウェブ張力測定ユニット（すなわち、第１ウェブ張力測定ユニット３０１と第２ウェブ張力測定ユニット３０２）を備える。張力センサは、ピエゾ抵抗型の、又は圧電性の張力センサでありうる。代替的には、センサは、張力を決定するために、ホール素子又はコンデンサを備えうる。いくつかの実施形態により、ウェブ張力制御ユニットには、３つ以上に達する張力測定ユニットが、ゆえに、任意には３つ以上のセンサも、設けられる。

典型的な実施形態により、第１ウェブ張力測定ユニットは第１位置に提供され、第２ウェブ張力測定ユニットは第２位置に提供される。実施形態では、第１ウェブ張力測定ユニットがガイドローラの第１端部に提供される一方で、第２ウェブ張力測定ユニットは、ガイドローラの反対側の端部のような、ガイドローラの第２端部に提供されうる。ローラの「端部」という用語は、軸方向において、すなわち、ガイドローラ又はそのシャフトの端部の位置、又は端部に近接する位置として、理解されるべきである。明確にするために、第１端部は、図２から図４までにおいて参照番号４０１によって明示的に記され、第２端部は、図２から図４までにおいて参照番号４０２によって明示的に記されている。

かかる実施形態は、ガイドローラ２０１の第１端部に第１ウェブ張力測定ユニット３０１が位置付けられ、かつ、第２ウェブ張力測定ユニット３０２がガイドローラの第２端部、すなわち、第１の側部の（軸方向における）反対側の端部に位置付けられている図２に、概略的に図示されている。

図示の目的のために、ガイドローラ２０１は、フレーム３２０に装着されているものとして示されている。フレーム３２０は、ウェブガイド制御ユニット１０を支持することが可能な任意のユニットでありうる。詳細には、ウェブガイド制御ユニットには、一又は複数の軸受（図示せず）が設けられうる。典型的には、軸受は、フレームからシャフト２１５の回転運動を分離するために、ウェブガイド制御ユニット１０とフレーム３２０との間に位置付けられる。特に、ガイドローラの両側部のフレーム３２０が一体型のフレームに属することは可能であるが、それが必要である訳ではない。

ウェブ張力測定ユニット３０１、３０２は、ガイドローラ２０１のシャフト２１５上に、共軸に位置付けられうる。一又は複数のウェブ張力測定ユニットは、代替的には、ガイドローラ２０１内に位置付けられ、埋設されうる。

本書で説明されるようなウェブ張力測定ユニットは、典型的には、ガイドローラに作用する張力を測定するよう構成される。張力は、ガイドされるウェブによって引き起こされる。ガイドローラの両側部、ひいてはウェブの両側部で張力を測定することによって、張力の相違が測定されうる。測定されたデータに基づいて、適切な調整が行われうる。

本主題において使用されるガイドローラの典型的な直径は、６５ｍｍから３００ｍｍまでである。典型的には、ウェブ張力測定ユニットは、０から１０００Ｎ／ｍまでの張力の測定に適合している。

ガイドローラのアラインメントは、調整ユニット３１０を使用して調整される。調整ユニットは、典型的には、ガイドローラの第１位置又は第２位置に配置される。例えば、調整ユニットは、ガイドローラ２０１の第１端部４０１、又は第２端部４０２に配置されうる。例えば、図２に例示的に示すように、調整ユニット３１０は、ウェブ張力測定ユニットに隣接して配置されうる。２つの調整ユニット（図示せず）が、典型的には、各々がガイドローラの第１と第２の位置に、例えば各々がガイドローラの一端部に、提供されることも可能である。

原則として、調整ユニットは、ウェブに作用する横断的張力を回避するために必要とされる、ガイドローラのアラインメントに適用されうる。典型的にはガイドローラ２０１において、そして結果的には、ガイドローラ２０１に後続する全ての機器において、種々のコイリング強度を補正するために、本主題のウェブガイド制御ユニット１０は特に有用である。異なるコイリング強度は、最も典型的には、ウェブの幅に沿ったウェブの厚みの相違により生じる。これは通常、結果として材料供給の傾きをもたらし、後続して、熱的問題を伴いうる、ガイドローラとウェブとの間のコンタクトの変動をもたらす。

本主題のいくつかの実施形態では、ガイドローラ２０１は冷却ローラ又はヒータローラである。典型的には、ガイドローラの下流及び／又は上流に位置付けられた更なるローラが存在し、それは図５及び図６の実施形態に例示的に図示されている。洗浄又はコーティングといった他の処理ステップは、ガイドローラ２０１の前に（すなわち上流で）、又はガイドローラ２０１の後に（すなわち下流で）行われうる。

本開示のどの実施形態にも限定されないが、張力測定ユニットによって測定された張力のデータは、ガイドローラの一方の端部を移動させることでガイドローラのアラインメントを調整するために使用される。それにより、ガイドローラのアラインメントは、水平方向と鉛直方向のうちの一又は複数と比較して変更される。ガイドローラの一方の端部に１つだけの調整ユニットが提供される場合、ガイドローラの他方の端部は、定位置に留まる。

ガイドローラは、典型的には、ウェブ張力によって引き起こされた力がガイドローラのシャフトに作用する次元に対応する次元に、移動する。本書では、「ある次元の移動」又は「ある次元の測定」という特徴は、それぞれ、ある方向及び／又はその反対方向における移動又は測定を表すこととする。例えば、番号３５０で表されている図４の両頭矢印は、１つの次元を示す。本書で説明される多数の実施形態では、張力は、ガイドローラが移動するのと同じ次元で測定される。

コントローラが、ウェブガイド制御ユニットを制御するために提供されうる。詳細には、コントローラは、測定された張力のデータを受信することと、測定された張力のデータを評価することと、ガイドローラをどのように位置合わせすべきかに関して計算を行うことと、データをメモリに保存し、かつ、メモリから読み出すことと、例えばガイドローラの一方の端部を移動させるためのモータを制御することによって、調整ユニットを制御すること、という作業のうちの一又は複数を行うために、提供されうる。

図３は、コントローラ５０１を例示的に図示する実施形態を示すものとする。特に、図３に関して説明されるようなコントローラは、本書で説明される他の全ての実施形態においても提供されうる。第１張力測定ユニット３０１によって測定されるような、ガイドローラ２０１の一方の端部での張力のデータ、及び、第２張力測定ユニット３０２によって測定されるような、ガイドローラ２０１の反対側の端部での張力のデータは、直接データライン（「ピアツーピア」）、又はデータバスといったデータ接続を経由して、コントローラ５０１に供給される。データはまた、無線技術を経由して供給されることもある。

本書で説明される他の全ての実施形態と組み合わせることが可能な実施形態により、コントローラ５０１は、例えば、特にパーソナルコンピュータ内の、ＣＰＵ及び場合によってはデータメモリを含む、（図３に示すような）分離したデバイスでありうる。代替的には、それは、張力測定ユニット３０１と３０２との一方又は両方の中に組み込まれうるか、又は、調整ユニット３１０内に組み込まれうる。それはまた、例えば主制御内で実行されるそれぞれのプログラム又はソフトウェアによって、ウェブ処理装置の主制御内で実装されうる。換言すると、既存のウェブ処理装置の既存の機器が、本主題のウェブガイド制御ユニットの制御を実装するために使用されうる。

既に指摘したように、データ接続３３０は、張力測定ユニット３０１及び／又は調整ユニット３１０から外部のインターフェースへと情報を伝送するために使用されうる。典型的には、このインターフェースは、測定ユニット及び／又は一又は複数の調整ユニットからのデータを処理するパーソナルコンピュータを含む。また、インターフェースは、調整ユニット３１０を整調するための種々の要素を含む、すなわち、種々のポテンショメータ、ダイヤル、スイッチ、及びディスプレイを使用する、アナログフロントパネルを含みうる。更に、インターフェースはまた、テンキーパッド、グラフィカルディスプレイ、テキストコマンド、又はグラフィカルユーザインターフェースを含むデジタルデバイスを含むことも可能である。典型的には、これらのインターフェースは全て、コントローラ機能、システムの校正、周囲条件の補正、又は、張力測定ユニット３０１、３０２又は調整ユニット３１０からの波形の取得及び記録といった、種々の特徴を含む。

データ接続３３０は、典型的には、測定ユニット３０１、３０２から、例えばコントローラ５０１を経由して、調整ユニット３１０へと情報を伝送するために使用される。調整ユニット３１０は、ガイドローラがどのように調整されるべきかに関する情報を受信する。最も単純な実行形態（実施例１）では、情報は、そもそも調整が行われるべきか否か、そして、行われるとすればどの方向に行われるべきかに関する信号に限定される。調整ユニットは、ガイドローラのそれぞれの端部を、信号が「移動禁止」信号に変化するか、又は、信号が調整ユニットに、ガイドローラを再び反対方向に移動させるよう示すまで、この方向に移動させる。しかし、一実行形態においては、調整ユニットはより高機能である。例えば（実施例２）、調整ユニットは、ガイドローラの２つの側部の間の張力の相違についての情報を受信することが可能であり、かつ、張力が均等化するまでのガイドローラのそれぞれの移動を開始する。

前述のように、ウェブガイド制御ユニットが、一方がガイドローラの第１位置に位置付けられ、他方がガイドローラの第２位置に位置付けられている２つの調整ユニットを含むことも、通常可能である。典型的には、調整ユニットの各々が、ガイドローラのいずれかの端部に位置付けられうる。この場合、両方の調整ユニットは、（例えば既出の実施例２にあるように）張力のデータ、又は（例えば既出の実施例１にあるように）調整情報を、受信するよう構成される。

データ接続３３０を接続するために、色々な種類のポートが使用される。典型的には、シリアル通信が使用される場合、ポートは、ＲＳ２３２、ＲＳ４２２、ＲＳ４８５、又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートである。典型的には、データ接続３３０とコンピュータとの間の通信が必要とされる場合は、並列通信デバイスが使用される。最もよく使用される並列通信デバイスは、ＤＢ−２５、セントロニクス３６、ＳＰＰ、ＥＰＰ又はＥＣＰ並列ポートである。データ接続３３０は、調整ユニット３１０を、トランジスタ−トランジスタロジック（ＴＴＬ）と、又は、プラグラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）と互換可能にするために使用されうる。加えて、データ接続３３０は、張力測定ユニット３０１、３０２及び／又は調整ユニット３１０のうちの一又は複数をネットワークに接続するために使用されうる。

本主題の実施形態により、シャフト２１５の両側部に作用する張力は、別個に取得される。取得されたデータは、処理され、ガイドローラ２０１内の調整ユニット３１０に送信されることになる。調整ユニット３１０は、ガイドローラ２０１の一方の端部で、シャフト軸の位置を調整する。それにより、ガイドローラのシャフト２１５の配向が調整される。ガイドローラ２０１の両側部で測定された張力を均等化するために、調整ユニット３１０が操作される。

図４は、本主題のウェブガイド制御ユニット１０の別の実施形態の概略断面図を示す。本書の開示全体を通じて、同一の参照番号は同一の対象物に使用されている。調整ユニット３１０は、ガイドローラの一方の端部を移動させるための、モータのようなアクチュエータ３１１を含むものとして示されている。特に、これは図４の実施形態に限定されないが、本書で説明される全ての実施形態の一又は複数の調整ユニットには、モータのようなアクチュエータが設けられうる。例えば、モータは線形モータでありうる。矢印３５０で示すように、モータは、このページに示された見方では上下に、ガイドローラの端部を移動させることが可能である。

図４の実施形態には限定されない典型的な実施形態により、調整ユニットの移動の方向は、張力測定ユニットの測定方向に対応する。つまり、図４に示すように、測定ユニット３０１、３０２は、典型的には、調整ユニットがガイドローラを移動させるよう構成されるのと同じ方向で、ガイドローラにおける張力を測定するよう構成される。例えば、図４の実施形態では、矢印３５０で示された方向は、調整ユニット３１０の移動方向と、張力測定ユニット３０１、３０２の測定方向の両方に対応しうる。

色々な種類のモータが、本主題の調整ユニット内で使用されうる。典型的には、調整のためのアクチュエータは電動モータ又は油圧モータである。フレーム３２０に軌道（図示せず）などが提供されて、それに沿って調整ユニットが、ガイドローラのそれぞれの又は一方の側部を移動させうる。

本主題の典型的な実施形態では、ウェブ張力測定ユニットは、トランスデューサ及び／又はストレインゲージを含む。典型的には、トランスデューサは、張力の変動に応答して伸び縮みする棹部を含む。ストレインゲージは、対応する電気抵抗の変化を測定する。典型的には、ストレインゲージによって実行された測定は、更なる処理のために、増幅され、かつ電圧又は電流に変換される。

通常、ウェブ張力測定ユニットは、張力測定値の更なる処理のために、アナログ又はデジタルの前端を内包する。典型的には、ウェブ張力測定ユニットは、種々の選択肢を使用して、すなわち、軸台の間に、片持ち状ブラケットの支援によって、フランジ又はクランプのような固定用ユニットを使用して、びょう（ｓｔｕｄ）を使用して、ガイドローラ内に装着されるか、又は、ガイドローラの貫通孔に挿通されうる。

図５は、コーティング装置のようなウェブ処理装置１００の一実施例を示す。「コーティング」及び「堆積」という用語は、本書において同義に使用される。この実施形態には限定されないが、ウェブ処理装置は通常、図５の実施形態に図示され、かつ、参照番号１１０で記されるような、ウェブストレージスプールを収納するよう構成されうる。本書で説明される他の実施形態と組み合わせることが可能ないくつかの実施形態により、処理されるべきウェブは、インターリーフ７０６と共にストレージスプール１１０上に提供されうる。それにより、ストレージスプール１１０上での、ウェブの１つの層とフレキシブル基板の隣接する層との直接的なコンタクトを無くすように、インターリーフがウェブの隣接する層の間に提供されうる。ウェブ１４０は、矢印１０８で示す基板移動方向によって図示されるように、ストレージスプール１１０から巻き出される。ウェブ１４０をストレージスプール１１０から巻き出す際に、インターリーフ７０６はインターリーフロール７６６に巻き取られる。

ウェブ１４０は、コーティングユニット５１０の各々の側でローラ１０４を経由し、本書で説明されるような１つのウェブガイド制御ユニット１０を経由して、ガイドされる。コーティングユニットは通常、図５の実施形態には限定されないが、コーティングドラムでありうる。実施形態により、２つ以上のローラ１０４、及び／又は、本主題による２つ以上のウェブガイド制御ユニット１０が、ウェブ処理装置１００内の、例えばコーティングユニット５１０の各々の側に提供されうる。特に、コーティングユニットの各々の側（すなわち下流と上流）に位置付けられている、本書で説明されるような少なくとも１つのウェブガイド制御ユニットが提供される、ウェブ処理装置１００の設定は、本主題の典型的な実施形態である。

ウェブ１４０は、ウェブストレージスプール１１０から巻き出され、ローラ１０４及びウェブガイド制御ユニット１０の上を運ばれた後に、次いで、堆積源６８０の位置に対応してコーティングドラム５１０に設けられた、堆積区域を通って移動する。コーティングドラム５１０は動作中、ウェブが矢印１０８の方向に移動するように、軸５１１の周囲で回転する。

ウェブは処理の後、一又は複数の更なるウェブガイド制御ユニット１０の上を運ばれうる（図５の実施形態では、それは１つのウェブガイド制御ユニットの上を運ばれる）。加えて、それは、図５に示すローラ１０４のような更なるロールの上を運ばれうる。図５の実施形態においてウェブコーティングがその位置で遂行されることに伴い、ウェブはスプール７６４に巻き取られる。更なるインターリーフが、ウェブの損傷を回避するように、ウェブ１４０の層の間に、ロール７６６’から提供されうる。

ウェブ１４０は、一又は複数の薄膜でコーティングされることがあり、すなわち、一又は複数の層が、堆積源６８０によってウェブ１４０上に堆積される。堆積は、基板がコーティングドラム５１０上でガイドされている間に行われる。本書で説明される実施形態内で提供されうる、図５に示す堆積源６８０は、電源（図示せず）に電気的に接続された２つの電極７０２を含む。

本書で説明されるいくつかの実施形態による堆積源６８０は、堆積源の対向する面にある２つのガス入口７１２、及び、２つの電極７０２の間のガス出口７１４を含みうる。従って、処理ガスのガス流は、その堆積源６８０の外側部分から、その堆積源の内側部分へと提供されうる。「ガス入口」という用語は、堆積領域（プラズマ容積又は処理領域）へのガス供給を意味する一方で、「ガス出口」という用語は、堆積領域からの堆積ガスのガス吐出又はガス排出を意味することに、留意されたい。典型的な実施形態によるガス入口７１２及びガス出口７１４は、ウェブ搬送方向に基本的に垂直に配設される。

図５に示すように、かつ、本書で説明されるいくつかの実施形態により、ウェブ搬送方向１０８は、ガス流方向に平行である。本書で説明される他の実施形態と組み合わせることが可能な種々の実施形態により、ガス入口又はガス出口は、ガスランス、ガスチャネル、ガスダクト、ガス通路、ガスチューブ、導管などとして提供されうる。また更に、ガス出口は、ガスをプラズマ容積から抽出するポンプの一部として構成されうる。

ガス分離ユニット１２１は、堆積源の、少なくとも一方の側部、典型的には両側部に提供される。それにより、ガス分離ユニットのスリット幅は、本書で説明される実施形態のうちの任意のものに従って調整されうる。加えて、電極７２０の基板に対する距離も、調整されうる。それにより、ガス分離ユニットの支持体、及び、任意には電極を内部に有する堆積源が、基板との距離を調整するために提供されうる。

本書で説明される実施形態は、とりわけ、移動する基板上にプラズマ相から薄膜を堆積するためのプラズマ堆積システムに言及している。ウェブは、堆積ガスをプラズマ相に移行させ、かつ、移動する基板上にプラズマ相から薄膜を堆積させるためのプラズマ堆積源が配置される真空チャンバ内で、基板搬送方向に移動しうる。

図５に示すように、かつ、本書で説明される実施形態により、プラズマ堆積源６８０は、移動するウェブに対向して配設された、２つ、３つ、又はそれ以上にも及ぶＲＦ（高周波）電極７０２を含む、多重領域電極装置を有する、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）源として提供されうる。実施形態により、多重領域プラズマ堆積源はまた、ＭＦ（中周波）堆積のためにも提供されうる。

図示されている実施形態により、図５に示すように、ウェブは、コーティングドラム５１０の上を運ばれることによって、スパッタ源又は蒸発源のような堆積源６８０に対面して配設される、２つ以上の処理領域７３０を通過する。

実施形態により、ウェブ処理装置は、１つ以上のコーティングドラム５１１のような１つ以上のコーティングユニットを含みうる。２つ以上のコーティングドラムのうちの２つずつの間に、本書で説明されるようなウェブガイド制御ユニットを提供することが可能である。加えて、又は代替的には、コーティングドラムのような各コーティングユニットには、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上にも及ぶ堆積源が設けられうる。

図５は、一実施例として、３つのガス分離ユニット１２１を示す。ガス分離ユニット１２１は通常、ウェブ処理装置１００内に、（図５の実施例のような）２つの処理領域７３０、又は、それ以上の数の処理領域、及び場合によっては、更なる領域を形成しうる。本書で説明される他の実施形態と組み合わせることが可能な典型的な実施形態により、処理領域、及び更なる区域の各々は、互いに独立して真空引きされうる。各処理領域、及び／又は更なる区域の各々は、単独で、かつ所望の処理条件に従って、例えば一又は複数の真空ポンプ（図示せず）によって真空引きされうる。

図６は、堆積装置のような、更なるウェブ処理装置１００を示す。フレキシブル基板１４０は、ウェブ処理装置の内部に位置付けられたストレージスプール１１０によって提供される。前述の通り、処理されるべきフレキシブル基板は、インターリーフ７０６と共にストレージ上に提供されうる。それにより、巻き取りスプール７６４上での、フレキシブル基板の１つの層とフレキシブル基板の隣接する層との直接的なコンタクトを無くすように、インターリーフはフレキシブル基板の隣接する層の間に提供されうる。ウェブ１４０をストレージスプール１１０から巻き出す際に、インターリーフ７０６はインターリーフロール７６６に巻き取られる。

ウェブ１４０は次いで、堆積源６８０の位置に対応してコーティングドラム５１０に設けられた、堆積区域を通って移動する。ウェブ処理装置１０００の更なる詳細事項は、図５に関して図示された実施形態と全く同一の、又は類似したものでありうる。

コーティングドラム５１０は動作中、軸５１１の周囲で回転する。図６に示されていない典型的な実施形態により、ウェブは、１つ、２つ、又はそれ以上のローラを経由して、ストレージスプール１１０からコーティングドラム５１０へと、及び／又は、コーティングドラム５１０から、基板を処理した後に基板が周囲に巻き取られる第２の巻き取りスプール７６４へと ガイドされうる。処理の後、巻き取りスプール７６４上に巻き取られるウェブ１４０の層の間に、ロール７６６’から更なるインターリーフが提供されうる。

ウェブ１４０は、一又は複数の薄膜でコーティングされることがあり、すなわち、一又は複数の層が、堆積源６８０によってウェブ上に堆積される。堆積は、ウェブがコーティングドラム５１０上でガイドされている間に行われる。

図６に示す実施形態は、本主題による一又は複数のウェブガイド制御ユニットを含む。例えば、本書で説明される他の全ての実施形態と組み合わせうる一般的な実施形態により、図６の実施形態に示すように、本主題によるウェブガイド制御ユニットは、ストレージスプールとコーティングドラムのようなコーティングユニットとの間に位置付けられうる。換言すると、ウェブガイド制御ユニットは、ストレージスプールの下流に、かつコーティングドラムのようなコーティングユニットの上流に、位置付けられうる。

加えて、又は代替的には、本主題によるウェブガイド制御ユニットは、コーティングドラムのようなコーティングユニットと巻き取りスプール（図６では７６４と表される）との間に位置付けられることが可能である。換言すると、ウェブガイド制御ユニットは、コーティングドラムのようなコーティングユニットの下流、かつ、巻き取りスプールの上流に位置付けられうる。図６の実施形態には限定されないが、ウェブガイド制御ユニットには、ハウジング又はフレーム（図３参照：図６には図示せず）が設けられうる。

典型的には、場合によってはコーティングドラムの各々の側に提供されるようなウェブガイド制御ユニットは、ウェブの張力を測定し、調整するように構成される。それにより、ウェブの搬送をより適切に制御すること、コーティングドラムに対する基板の圧力を制御すること、及び／又は、基板の損傷を低減或いは回避することが、可能になる。

図６に概略的に示す例示的な実施形態に示すように、ウェブ処理装置は更に、図６のシール２９０のようなシールを備えうる。シールは固定シールでありうる。シールは、典型的には、コーティングドラム５１０を含むコーティングチャンバ６１０と、ウェブガイド、ウェブ巻き取り、及び／又はウェブ巻き出しが内部で実行されうるウェブ取り扱いチャンバ６２０との間での、圧力分離を可能にする。かかる設定は、空のウェブストレージスプール１１０を新しいウェブストレージスプールに取り換える際の労力を低減し、特に、ウェブ取り扱いチャンバ内に大気圧を有するのと同時に、コーティングチャンバ６１０を減圧条件又は真空条件に保つことを可能にする。特に、シールは通常動的シール、すなわち、ウェブの移動中に操作されうるシールでもありうる。

本書の他の全ての実施形態と組み合わせうる実施形態により、一又は複数のウェブガイド制御ユニット１０のガイドローラ、及び／又は、ウェブをガイドするために、及び／又はウェブを部分的に偏向させるために使用される、図５のローラ１０４のような追加ローラは、１３°、典型的には１５°、又はそれを上回る最小巻き付け角度を有しうる。それにより、最小巻き付け角度は、巻き付け角度が動作条件に応じて変動し、例えば図６の実施形態では、それは、ロール７６４と７６４’がそれぞれ、空であるか、又は基板で完全に一杯である時の、２つの動作条件に応じて変動しうるという事実に関連する。加えて、又は代替的には、空間制約の観点から、最大巻き付け角度は、典型的には、３０°、２５°、又はたったの２０°となる。

本書で説明される他の実施形態と組み合わせることが可能なまた更なる実施形態により、一又は複数の追加的なウェブガイド制御ユニットが、提供され、コーティングドラムの巻き取り側、コーティングドラムの巻き出し側、又は両側に配置されうる。例えば、一又は複数の追加的なウェブガイド制御ユニットは、インターリーフをガイドするために使用されうる。

図６に更に示すように、堆積装置は、堆積源６８０がコーティングドラムの下半分で提供されるように配設される。換言すると、全ての堆積源の全体的な配設、又は、少なくとも中央の３つの堆積源の配設は、コーティングドラム５１０の軸５１１よりも下に提供される。それにより、基板及びプロセスを汚染する可能性がある生成された粒子は、重力により堆積ステーション内に留まる。ゆえに、基板上での望ましくない粒子の生成を回避することが可能であり、汚染された粒子のウェブガイド制御ユニット１０に対する影響は低減されるか、又は排除すらされる。

本書で説明される実施形態は、とりわけ、堆積装置及びそれを操作する方法に言及している。堆積源は、ＣＶＤ源、ＰＥＣＶＤ源、及びＰＶＤ源から成る群から選択されうる。典型的な実行形態により、装置は、フレキシブルＴＦＴディスプレイ、特にフレキシブルＴＦＴディスプレイ向けのバリア層の積層を製造するために使用されうる。

既に説明されたように、本書で説明される実施形態による装置及び方法は、代替的に、又は組み合わせて実装されることが可能な、複数の任意的な特徴、態様及び詳細事項を含みうる。例えば、方法は、ロール上の基板の層の間にインターリーフを提供すること、又は、巻き出し側でインターリーフを受容することを含みうる。

コーティング中の高温により、本開示によるウェブガイド制御ユニットは、少なくとも５０°Ｃ、７０°Ｃ、又は１００°Ｃにも及ぶ温度に、耐性を有するよう構成されうる。ウェブ温度、又はコーティングドラムの温度は、２０°Ｃから２５０°Ｃであるか、又は最大で４００°Ｃにも及びうる。典型的には、基板厚は５０μｍから１２５μｍでありうる。

図５及び図６の実施形態は、特に、空間に制約がある応用での張力の修正を可能にするウェブガイド制御ユニットの技術分野における所望を図示するものとする。例えば、２つのローラを使用することによるウェブガイド制御のための技術的な実行形態は、空間制約が１つのガイドローラしか許容しない場合には適応しない。これは、ウェブの一方の面にはガイドローラ、ロール、コーティングドラムなどのいずれも触れてはならないという様態でウェブがガイドされる必要がある分野において、特に真である。

図７は、横断的張力測定の負のフィードバック５００に基づく閉ループコントローラを含む、本主題の一実施形態によるウェブガイド制御ユニットシステムのための、信号のフロー図を示す。閉ループシステムは、制御されたシステムの出力、例えば、設定点５３４の値に等しいフィードバック信号５３３を、フィードバック信号５３３、及び、コントローラ自体の出力である、制御されたシステムに供給された制御信号５３２の前値を使用することによって、維持する。フロー図の主要素は、本主題の実施形態によるウェブガイド制御ユニット１０を構成する、コントローラ５０１とガイドローラ２０１である。ガイドローラ２０１の両側部間の張力の相違が、フィードバック信号５３３である。

典型的には、本主題のコントローラにおける設定点５３４は、ウェブに作用する横断的張力に対応する張力の相違を補正するために、ナル値を有する。そのため、本主題の典型的な実施形態では、コントローラ５０１のエラー５３１は、張力の相違の測定値、すなわちフィードバック信号５３３に正確に対応する本主題の典型的な実施形態では、コントローラは、調整ユニット３１０を使用して、エラー５３１のゼロからの偏差を補正する。典型的には、このエラー５３１の補正は、ガイドローラ２０１のシャフト２１５の調整（すなわち移動）に変換される。そのため、制御信号５３２、例えばコントローラ出力は、典型的には、ガイドローラのそれぞれの端部をどの程度移動させる必要があるかという、調整ユニットに対する指令に対応する

原則として、コントローラ５０１には種々の制御アプローチが実装されうる。典型的には、コントローラ５０１には、比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：ＰＩＤ）制御、比例積分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｌ：ＰＩ）制御、比例微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：ＰＤ）制御、及び比例（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ：Ｐ）制御から選ばれる、線形制御アプローチが実装される。しかし、本主題の実施形態には、適応利得、むだ時間補正、ファジー論理、ニューラルネットワーク、又はフィードフォワード制御などの、非線形制御アプローチを使用する他の高度な制御も実装されうる。本応用に実装されるコントローラは、トランジスタ−トランジスタロジック（ＴＴＬ）との互換可能性を含む、アナログ又はデジタルのインターフェースでありうる。典型的には、デジタルインターフェースは、調整ユニットに関する値が一定の決まった時限Δｔの後に再読み込みされる、ディスクリートな様態で機能する本主題のコントローラには、セルフチューニング、信号演算又はフィルタリング、或いは組込み型インジケータなどの、他の特別な特徴が存在しうる。

本主題の一実施形態によるコントローラの機能を示すよう、ディスクリート型ＰＩＤコントローラの実行形態が以下で説明される。所定の制御ステップｉにおけるフィードバック信号は、第１張力測定ユニット３０１での張力測定値Ｔ_ｉ ^３０１と、第２張力測定ユニット３０２での張力測定値Ｔ_ｉ ^３０２の両方の間の相違に対応する。典型的には、コントローラがウェブに作用する横断力を補正する必要がある、すなわち、ガイドローラ２０１の両方の側部における張力は等しくあるべきであることから、設定点はゼロに保たれる。そのため、所定の処理ステップｉにおけるエラー信号は、次の数式に対応する。

ＰＩＤコントローラは、次の数式を使用して、出力値Ｄ_ｉ＋１を算出する。

ここで、第１の項はコントローラの積分部分に、第２の項は比例部分に、そして第３の項は微分部分に対応する。Ｋ_ｐは比例帯であり、Ｋ_ｄは微分ゲインである。典型的には、Ｄ_ｉ＋１−Ｄ_ｉのゼロ以外の値は、ガイドローラ２０１の一方の端部の位置の変動に対応する。本主題の他の実施形態では、これは、ガイドローラ２０１のそれぞれの端部を移動させるためのアクチュエータ３１１のような、ガイドローラ２０１の調整ユニット３１０を操作するための信号に対応する

本明細書は、本主題を開示し、かつ、任意の当業者による本主題の実施及び利用を可能にするために、最良のモードを含む複数の実施例を使用している。様々な具体的実施形態に関して本主題が説明されてきたが、特許請求の範囲及び本質から外れない修正を加えて、本主題を実践可能であることが、当業者には認識されよう。特に、上述の実施形態の相互に非排他的な特徴は、互いに組み合わされうる。本主題の特許性の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、かつ、当業者が想起する他の実施例を含みうる。かかる他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの文言と相違しない構造要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文字通りの文言と実質的な違いがない同等の構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあることが、意図される。

Claims (12)

1. ウェブをガイドするためのウェブガイド制御ユニットであって、
   単一のガイドローラ（２０１）を備え、前記単一のガイドローラ（２０１）は、
   調整ユニット（３１０）と、
   第２端部が第１端部の反対側にある、前記ガイドローラ（２０１）の前記第１端部及び前記第２端部において、前記ウェブの張力を測定するための、２つの張力測定ユニット（３０１、３０２）と、
   前記調整ユニット（３１０）を制御するためのコントローラ（５０１）と、
   前記ガイドローラ（２０１）の前記第１端部から測定された張力、及び、前記ガイドローラの前記第２端部で測定された張力を、前記コントローラ（５０１）に供給するための、データ接続とを含む、ウェブガイド制御ユニットと、
   前記ウェブをコーティングするためのコーティングユニット（５１０）とを備え、
   前記ウェブガイド制御ユニットが、前記コーティングユニット（５１０）の各々一方の側に位置付けられ、
   前記ウェブのコーティングをするために、さらに少なくとも一つの堆積源（６８０）を備え、該堆積源（６８０）が、ＣＶＤ源、ＰＥＣＶＤ（プラズマ化学気相堆積）源、及びＰＶＤ源からなる群から選択される、ウェブ処理装置。
2. 前記２つの張力測定ユニット（３０１、３０２）は、前記ガイドローラ（２０１）の前記第１端部に位置付けられた第１張力センサと、前記ガイドローラ（２０１）の前記第２端部に位置付けられた第２張力センサとを備える、請求項１に記載のウェブ処理装置。
3. 前記調整ユニット（３１０）は、前記ガイドローラ（２０１）を移動させるための、前記ガイドローラの前記第１端部又は前記第２端部に位置付けられたモータ（３１１）を備える、請求項１又は２に記載のウェブ処理装置。
4. 前記コントローラ（５０１）は閉ループコントローラである、請求項１から３のいずれか一項に記載のウェブ処理装置。
5. 前記張力のデータは変動可能なフィードバック信号として使用される、請求項４に記載のウェブ処理装置。
6. 前記閉ループコントローラは、アナログ電子装置とデジタル電子装置のうちの一方を備える、請求項４又は５に記載のウェブ処理装置。
7. 前記コーティングユニット（５１０）がコーティングドラムであり、前記堆積源（６８０）が、前記コーティングドラムの下半分で提供される、請求項１から６のいずれか一項に記載のウェブ処理装置。
8. インターリーフ（７０６）を巻き取る、又は巻き出すためのロールを更に備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のウェブ処理装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のウェブ処理装置を用いてウェブをガイドするための方法であって、
   前記ガイドローラの前記第１端部及び前記第１端部の反対側にある前記第２端部に作用する、前記ウェブの前記張力を測定し、それにより張力のデータを受信することと、
   前記ガイドローラの前記第１端部又は前記第２端部を移動させることによって、前記ガイドローラの位置を調整することと、
   前記ガイドローラの第１端部から測定された張力、及び、前記ガイドローラの前記第２端部で測定された張力を、前記データ接続によって前記コントローラ（５０１）に供給することと
   を含み、
   前記調整は、前記測定された張力のデータに基づく、方法。
10. 前記調整は、前記ガイドローラの前記第１端部に作用する、前記ウェブの前記測定された張力のデータ、及び、前記ガイドローラの前記第２端部に作用する、前記ウェブの前記測定された張力のデータだけに基づく、請求項９に記載の方法。
11. 前記調整は、前記ガイドローラの前記第１端部及び／又は前記第２端部において行われる、請求項９又は１０に記載の方法。
12. 調整後に前記ウェブの前記張力が両側部で全く同一になるように、前記測定された張力のデータに基づいて前記ガイドローラの位置を調整するための信号を算出することを更に含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。

Images