JP7148837B2 - ガラスロールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラスリボンを搬送しつつ長手方向に切断することで不要部を分断した後、ガラスリボンを巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造する方法に関する。

近年、急速に普及しているスマートフォンやタブレット型ＰＣ等のモバイル端末は、薄型、軽量であることが求められるため、これらの端末に組み込まれるガラス基板にも薄板化に対する要請が高まっているのが現状である。このような現状の下、フィルム状にまで薄板化（例えば、厚みが３００μｍ以下）されたガラス基板であるガラスフィルムが開発、製造されるに至っている。

ガラスフィルムの製造工程には、これの元となるガラスリボンをロール状に巻き取ってガラスロールを製造する工程が含まれる場合がある。そして、この工程を実行するための具体的な手法の一例が特許文献１に開示されている。

同文献に開示された手法においては、まず、オーバーフローダウンドロー法によりガラスリボンを連続的に成形する。次いで、成形したガラスリボンを搬送しつつ長手方向に切断する。この切断に伴ってガラスリボンの幅方向両端に位置する不要部（耳部を含んだ不要な部位）を幅方向中央に位置する有効部（後に製品となる部位）から分断する。最後に、有効部のみでなるガラスリボンを巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造する。

ここで、上記の手法では、ガラスリボンを巻き取るに際し、ガラスリボンを弛ませた状態で搬送して巻芯の周りに引き込んでおり、巻き取り中の部位に作用する張力の大きさが略ゼロになっている。これにより、上記の手法によれば、下記のような不具合の発生を回避することが可能となる。

仮にガラスリボンに張りを持たせた状態、つまり、ガラスリボンに張力を作用させた状態で巻芯の周りに引き込んだ場合には、巻き取り中の部位に作用している張力が、不要部を分断中の部位まで伝播して作用する。このことに起因して、分断（切断）に伴って形成される切断端部の品位が悪化して、ガラスリボンが破断しやすくなってしまう。これに対して、上記の手法では、ガラスリボンを弛ませた状態で巻芯の周りに引き込んでいるため、ガラスリボンの破断を好適に回避することができる。

特開２０１５－１７４７４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法には、上記のような利点がある一方で、下記のような難点が存在している。

すなわち、ガラスリボンを弛ませた状態で搬送して巻芯の周りに引き込んでいるので、巻芯に巻き付く際のガラスリボンの進行方向が本来進むべき方向に対して不当に傾きやすくなる。その結果、製造されるガラスロールに許容範囲を超える巻きズレが発生しやすくなる。このような現状から、ガラスリボンの破断を回避できるのみでなく、ガラスロールの巻きズレをも防止することが可能な技術の確立が期待されていた。

上記の事情に鑑みなされた本発明は、ガラスリボンを搬送しつつ長手方向に切断することで不要部を分断した後、ガラスリボンを巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造するに際し、ガラスリボンの破断の回避とガラスロールの巻きズレの防止との双方を実現させることを技術的な課題とする。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラスリボンを搬送経路に沿って搬送しつつ長手方向に切断することでガラスリボンから不要部を分断した後、不要部が分断されたガラスリボンに搬送経路上の弛み搬送区間を弛ませた状態で通過させたのち、搬送経路の下流端で巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造する方法であって、搬送経路上における弛み搬送区間と下流端との相互間に、ガラスリボンを固定保持した状態で下流端側へ搬送する搬送部を設け、搬送部によりガラスリボンを搬送しつつ、搬送経路上における搬送部と下流端との相互間で、巻芯による巻き取りに伴いガラスリボンに張りを持たせることに特徴付けられる。

本方法では、搬送経路上における弛み搬送区間と下流端との相互間にて、搬送部がガラスリボンを固定保持した状態で下流端側へ搬送する。このことから、ガラスリボンのうち、搬送部によって搬送中の部位（以下、搬送中部位と表記）は、搬送部に固定保持された状態となる。そのため、搬送経路上における搬送部と下流端との相互間で、巻芯による巻き取りに伴いガラスリボンに張りを持たせて張力を作用させたとしても、この張力が搬送中部位を跨いで下流側から上流側に伝播することを回避できる。これにより、搬送中部位よりも上流側に位置した弛み搬送区間において、ガラスリボンの弛みを維持できると共に、上記の張力がガラスリボンにおける不要部を分断中の部位まで伝播することを防止できる。従って、不要部の分断に伴ってガラスリボンに形成される切断端部の品位が悪化することを阻止でき、ガラスリボンの破断を回避することが可能となる。また、本方法では、上述のとおり、搬送経路上における搬送部と下流端との相互間で、巻芯による巻き取りに伴いガラスリボンに張りを持たせている。これにより、ガラスリボンが巻芯に巻き付く際の進行方向が本来進むべき方向に対して不当に傾くことを回避できる。そのため、製造されるガラスロールの巻きズレを防止することが可能となる。以上のことから、本方法によれば、ガラスリボンの破断の回避とガラスロールの巻きズレの防止との双方を実現できる。

上記の方法では、搬送部が、吸着コンベアに備わったベルトであってもよい。

このようにすれば、吸着コンベアに備わったベルトにより、搬送中部位を固定保持することが可能となる。

上記の方法では、搬送部が、サクションローラーの回転周部であってもよい。

このようにすれば、サクションローラーの回転周部により、搬送中部位を固定保持することが可能となる。

上記の方法では、ガラスリボンの表裏面のうち、非保証面となる面を搬送部に固定保持させることが好ましい。

このようにすれば、搬送部がガラスリボンを搬送する際、搬送部との接触により、ガラスリボンの保証面が汚染されることを回避できる。

上記の方法では、ガラスリボンを保護シート上に重ね合わせた状態で切断すると共に、保護シートから分離させた状態のガラスリボンに弛み搬送区間を通過させてもよい。

このようにすれば、保護シートと重ね合わせることで、ガラスリボンに傷等が発生することを可及的に回避できる。さらに、保護シートから分離させた状態のガラスリボンに弛み搬送区間を通過させることで、当該区間を通過後のガラスリボンを搬送部が固定保持するに際し、これを好適に行うことが可能となる。

上記の方法では、巻芯と、巻芯を回転させるための駆動源の回転軸との間におけるトルク伝達を、摩擦クラッチを介して行うことが好ましい。

ガラスリボンが巻芯に巻き付く際の搬送速度は、不可避的に変化して僅かに速くなったり、遅くなったりする。この搬送速度の微小な変化が生じる度に、その変化に合わせて駆動源の回転軸の回転数を変更するように制御を行うことは実質的に困難である。これに対して、巻芯と駆動源の回転軸との間のトルク伝達を、摩擦クラッチを介して行うようにすれば、上記のような搬送速度の微小な変化に対し、摩擦クラッチの滑りを利用して対応することが可能となる。また、摩擦クラッチを用いる以外の方法として、駆動源のモーター回転トルクを調整（例えばサーボモーターによるトルク制御）しても対応することが可能である。

本発明によれば、ガラスリボンを搬送しつつ長手方向に切断することで不要部を分断した後、ガラスリボンを巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造するに際し、ガラスリボンの破断の回避とガラスロールの巻きズレの防止との双方を実現できる。

本発明の第一実施形態に係るガラスロールの製造方法を示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係るガラスロールの製造方法を示す平面図である。 本発明の第二実施形態に係るガラスロールの製造方法を示す側面図である。 本発明の第三実施形態に係るガラスロールの製造方法を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係るガラスロールの製造方法について、添付の図面を参照しながら説明する。

＜第一実施形態＞
はじめに、本発明の第一実施形態に係るガラスロールの製造方法に用いる製造装置の構成を説明する。

図１に示すように、製造装置１は、ガラスリボン２を搬送しつつ搬送経路上の切断領域Ｐ１にて長手方向に切断することで、ガラスリボン２の有効部２ａ（後に製品となる部位）から不要部２ｂ（製品とならずに廃棄される部位）を分断する分断機構３と、不要部２ｂを分断したガラスリボン２（有効部２ａのみでなるガラスリボン２）を、搬送経路の下流端Ｐ２にて帯状保護シート４と重ね合わせた状態で巻芯５の周りに巻き取ることで、ガラスロール６を作製する巻取機構７とを備えている。

本製造装置１では、搬送経路上における切断領域Ｐ１と下流端Ｐ２との相互間に位置した弛み搬送区間Ｔを、ガラスリボン２が下方に弛んだ状態で通過していく。

ここで、切断の対象となるガラスリボン２は、オーバーフローダウンドロー法により連続的に成形した後、その搬送方向を鉛直下方から水平方向に転換させたガラスである。このガラスリボン２は、幅方向（図１では紙面に鉛直な方向）両端に位置する不要部２ｂと、幅方向中央に位置する有効部２ａとを含んでいる。ガラスリボン２は可撓性を付与できる程度の厚み（例えば、３００μｍ以下）に成形されている。本実施形態では、ガラスリボン２の上面２ｃが保証面（後に成膜処理等を施すのに適した面）であり、下面２ｄが非保証面である。なお、ガラスリボン２の成形方法は、オーバーフローダウンドロー法に限らず、フロート法やスロットダウンドロー法、リドロー法等であってもよい。

分断機構３は、切断領域Ｐ１にてガラスリボン２を搬送するための搬送装置８と、搬送中のガラスリボン２を切断するための切断装置９とを備えている。

搬送装置８としては、ガラスリボン２を平置き姿勢で搬送するベルトコンベアを使用している。勿論、これに限定されるものではなく、ベルトコンベアの他、ローラーコンベア等を使用することも可能である。また、固定して設置された定盤と、この定盤上を摺動する帯状のシート（例えば、後述の帯状保護シート１０）とで搬送装置８を構成することも可能である。

搬送装置８の搬送面（ここでは、ベルトコンベアに備わったベルトの表面）に対しては、帯状保護シート１０が供給されている。この帯状保護シート１０は、ガラスリボン２と重ね合わされた状態で下流側に送られた後、ガラスリボン２から分離させて搬送装置８の下方に引き出すことでガラスリボン２の搬送経路から離脱させる。なお、帯状保護シート１０としては、例えば、発泡樹脂シートを使用することが可能である。この帯状保護シート１０により、搬送装置８上を搬送されるガラスリボン２の下面２ｄが保護される。

切断装置９としては、搬送装置８の上方に配置したレーザー切断機を使用している。このレーザー切断機は、自身の下方を通過するガラスリボン２の有効部２ａと不要部２ｂとの境界線に沿ってレーザーＬを照射すると共に、照射に伴って加熱された箇所に向けて冷媒Ｃ（例えば、ミスト状の水）を噴射することが可能となっている。

上記の分断機構３により、レーザー割断法を利用してガラスリボン２が長手方向に沿って連続的に切断され、有効部２ａと不要部２ｂとが分断されていく。なお、レーザー割断法の他、レーザー溶断法を利用して有効部２ａと不要部２ｂとを分断してもよい。

分断後の不要部２ｂは、ガラスリボン２（有効部２ａ）の搬送経路から下方に離脱させ、廃棄に適した長さに切断して廃棄する。この廃棄のための切断は、不要部２ｂの上面２ｃ側を凸に湾曲させ、曲げ応力を付与することで実行される。本実施形態では、不要部２ｂの切断を容易にするため、廃棄に適した長さ毎に不要部２ｂの幅方向端部に対して上面２ｃ側から加傷部材（図示省略）により傷を付けている。これにより、傷を起点として不要部２ｂを切断（破断）しやすくなる。加傷部材としては、ダイヤモンド砥石やダイヤモンドチップ、サンドペーパー等を使用できる。

巻取機構７は、ガラスリボン２を平置き姿勢で搬送する搬送装置１１と、搬送装置１１から搬出されたガラスリボン２を巻き取る巻芯５とを備えている。

搬送装置１１は、搬送経路上における弛み搬送区間Ｔと下流端Ｐ２との相互間に配置されている。この搬送装置１１は、吸着コンベア１２と、複数の搬送ローラー１３とを備えている。

吸着コンベア１２は、ガラスリボン２（有効部２ａ）を固定保持した状態で下流端Ｐ２側へ搬送する搬送部としてのベルト１２ａを備えている。ここで言う「固定保持」とは、吸着コンベア１２によるガラスリボン２の搬送中に、ベルト１２ａとガラスリボン２における搬送中の部位との両者が相対移動しないことを意味する。つまり、ベルト１２ａの表面と搬送中の部位の下面２ｄとの両者が相対移動しないことを意味している。

ベルト１２ａには、当該ベルト１２ａを厚み方向に貫通した多数の吸着用孔（図示省略）が形成されている。また、ベルト１２ａの内周側には、真空ポンプ等と接続された負圧発生機構（図示省略）が配置されている。この負圧発生機構が、吸着用孔を介してガラスリボン２に負圧を発生させることで、搬送面となるベルト１２ａの表面に対してガラスリボン２の下面２ｄを吸着により固定保持する。これにより、ベルト１２ａに吸着された状態のガラスリボン２は、ベルト１２ａの送り速度Ｖ１と同一の搬送速度の下で、搬送経路の下流側に搬送されていく。なお、ベルト１２ａは、ガラスリボン２の幅方向における全幅を吸着する構成であってもよいし、幅方向における一部のみを吸着する構成であってもよい。

複数の搬送ローラー１３は、ガラスリボン２の搬送経路に沿って並べられたフリーローラーである。勿論、複数の搬送ローラー１３の一部または全部が駆動ローラーであってもよい。

巻芯５は、ガラスリボン２の幅方向に沿って延びる軸心を中心に回転することが可能である。この巻芯５は、搬送装置１１により搬送経路の下流端Ｐ２まで搬送されてきたガラスリボン２を、その上面２ｃ側を内側にして巻き取る。また、巻芯５は、矢印Ｕで示すように、ガラスリボン２を巻き取りつつ漸次に上方に移動することが可能となっている。これにより、巻き取りの進行に伴ってガラスロール６の径が次第に拡大しても、ガラスリボン２における搬送ローラー１３から巻芯５に架け渡された部位の姿勢が水平に維持されるようになっている。

巻芯５の回転数は、当該巻芯５による巻き取りに伴い、ガラスリボン２における吸着コンベア１２と下流端Ｐ２との相互間に位置する部位が張りを持つような回転数とされている。なお、ガラスロール６の径が次第に拡大していくのに伴い、巻芯５の回転数は漸次に低下する構成とされている。これにより、ガラスロール６の径の大小を問わず、ガラスロール６の回転周速度が一定に維持されるようになっている。

巻芯５に巻き取られていくガラスリボン２に対しては、その下面２ｄ側から帯状保護シート４を供給している。帯状保護シート４としては、例えば、樹脂製のシート（ＰＥＴフィルム等）を使用することが可能である。この帯状保護シート４は、巻芯５の回転に伴って下方に配置されたシートロール１４から連続的に引き出されてくる。なお、帯状保護シート４は、張りを持った状態（張力が作用した状態）で巻芯５に巻き付いていく。

弛み搬送区間Ｔにおいて、ガラスリボン２の搬送経路の上方には、自身とガラスリボン２（有効部２ａ）の上面２ｃとの相互間距離Ｄを検出するための検出器１５が配置されている。本実施形態では、検出器１５として超音波センサーを使用している。この検出器１５が検出した相互間距離Ｄは、信号として吸着コンベア１２に送られる。信号を受信した吸着コンベア１２は、相互間距離Ｄが一定になるようにベルト１２ａの送り速度Ｖ１を調節することが可能である。つまり、吸着コンベア１２は、弛み搬送区間Ｔにおけるガラスリボン２の弛み量を制御する弛み制御手段としても機能する。

詳述すると、相互間距離Ｄの長短は、吸着コンベア１２による送り速度Ｖ１と、搬送装置８による送り速度Ｖ２との両速度により決定される。ここで、搬送装置８による送り速度Ｖ２は、ガラスリボン２の成形速度に等しい。この送り速度Ｖ２に対して吸着コンベア１２による送り速度Ｖ１を速くしたり、遅くしたりすることで、ガラスリボン２の下方への弛み量が調節され、相互間距離Ｄが一定になるように調節される。

図２に示すように、巻芯５と、巻芯５を回転させるための駆動源１６（例えば、モーター等）の回転軸１６ａとの間におけるトルク伝達は、摩擦クラッチ１７を介して行われる。駆動源１６の回転軸１６ａにおける回転数は、巻芯５の回転数よりも高くなっている。これにより、巻芯５と駆動源１６の回転軸１６ａとの間における回転数の差に起因して、摩擦クラッチ１７には滑りが発生する。これにより、吸着コンベア１２が前述の弛み制御手段として機能する場合において、吸着コンベア１２による送り速度Ｖ１が速くなったり遅くなったりしたとしても、駆動源１６が摩擦クラッチ１７と連結されているため、一定のトルクで巻芯５を回転させることができる。また、摩擦クラッチ１７を用いる以外の方法として、駆動源１６のモーター回転トルクを調整（例えばサーボモーターによるトルク制御）しても対応することが可能である。

次に、上記の製造装置１を用いた本発明の第一実施形態に係るガラスロールの製造方法、及び、その作用・効果を説明する。

図１に示すように、成形後のガラスリボン２が搬送経路上の切断領域Ｐ１まで搬送されてくると、搬送装置８上で帯状保護シート１０と重ね合わされた状態のガラスリボン２について、その有効部２ａと不要部２ｂとを連続的に分断する。分断後の不要部２ｂは廃棄する。分断後のガラスリボン２（有効部２ａ）は、搬送装置８から下流側に搬出し、帯状保護シート１０から分離させた後、弛み搬送区間Ｔを通過させて吸着コンベア１２に移乗させる。

このようにして弛み搬送区間Ｔと下流端Ｐ２との相互間において、吸着コンベア１２にガラスリボン２を搬送させる。この吸着コンベア１２は、ガラスリボン２を固定保持した状態で下流側に搬送する。このことから、吸着コンベア１２と下流端Ｐ２との相互間でガラスリボン２に張りを持たせた（張力を作用させた）としても、吸着コンベア１２が搬送中のガラスリボン２の部位を跨いで、張力が下流側から上流側に伝播することを回避できる。これにより、弛み搬送区間Ｔにおけるガラスリボン２の弛みを維持できると共に、上記の張力がガラスリボン２における不要部２ｂを分断中の部位まで伝播することを防止できる。従って、不要部２ｂの分断に伴ってガラスリボン２に形成される切断端部の品位が悪化することを阻止でき、ガラスリボン２の破断を回避することが可能となる。

吸着コンベア１２から搬出したガラスリボン２は、複数の搬送ローラー１３により下流側に送った後、下流端Ｐ２にて巻芯５の周りに巻き取っていく。このとき、吸着コンベア１２と下流端Ｐ２との相互間でガラスリボン２に張りを持たせていることにより、巻芯５に巻き付く際のガラスリボン２の進行方向が、本来進むべき方向に対して不当に傾くことを回避できる。そのため、製造されるガラスロール６の巻きズレを防止することが可能となる。巻芯５の周りに所望の長さのガラスリボン２の巻き取りが完了すると、ガラスロール６の製造が完了する。

以下、本発明の他の実施形態に係るガラスロールの製造方法について説明する。ここで、他の実施形態の説明では、上記の第一実施形態で説明済みの要素と実質的に同一の要素については、同一の符号を付すことで重複する説明を省略し、第一実施形態との相違点についてのみ説明する。

＜第二実施形態＞
図３に示すように、第二実施形態に係るガラスロールの製造方法が、上記の第一実施形態と相違している点は、吸着コンベア１２に代えてサクションローラー１８を配置し、サクションローラー１８の回転周部１８ａにより搬送部を構成している点である。

サクションローラー１８の回転周部１８ａには、当該サクションローラー１８の径方向に孔軸が延びる多数の吸着用孔（図示省略）が形成されている。また、サクションローラー１８の内部には、真空ポンプ等と接続された負圧発生機構（図示省略）が設けられている。この負圧発生機構が、吸着用孔を介してガラスリボン２に負圧を発生させることで、搬送面となるサクションローラー１８の外周面に対してガラスリボン２の下面２ｄを吸着により固定保持する。これにより、サクションローラー１８に吸着された状態のガラスリボン２は、回転周部１８ａの回転周速度と同一の搬送速度の下で、搬送経路の下流側に搬送されていく。

＜第三実施形態＞
図４に示すように、第三実施形態に係るガラスロールの製造方法が、上記の第一実施形態と相違している点は、吸着コンベア１２に代えてニップローラー１９を配置し、ニップローラー１９を構成する一対の挟持ローラー１９ａ，１９ａの各々の回転周部１９ａａにより搬送部を構成している点である。

一対の挟持ローラー１９ａ，１９ａは、ガラスリボン２を厚み方向に挟持して固定保持することが可能である。これにより、両挟持ローラー１９ａ，１９ａにより挟持された状態のガラスリボン２は、両挟持ローラー１９ａ，１９ａの回転周部１９ａａにおける回転周速度と同一の搬送速度の下で、搬送経路の下流側に搬送されていく。

ここで、本発明に係るガラスロールの製造方法は、上記の実施形態で説明した態様に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、オーバーフローダウンドロー法により連続的に成形したガラスリボンから不要部を分断した後、巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造しているが、この限りではない。ロール・トゥ・ロールの形態を利用し、第一巻芯から連続的に巻き外したガラスリボンから不要部を分断した後、第二巻芯の周りに再び巻き取ってガラスロールを製造する場合にも本発明を適用することが可能である。

また、上記の実施形態では、巻芯の周りにガラスリボンの上面側を内側にして巻き取ると共に、下面側から帯状保護シートを供給しているが、この限りではない。巻芯の周りにガラスリボンの下面側を内側にして巻き取ると共に、上面側から帯状保護シートを供給するようにしてもよい。

２ ガラスリボン
２ｂ 不要部
２ｃ 上面
２ｄ 下面
５ 巻芯
６ ガラスロール
１０ 帯状保護シート
１２ 吸着コンベア
１２ａ ベルト
１６ 駆動源
１６ａ 回転軸
１７ 摩擦クラッチ
１８ サクションローラー
１８ａ 回転周部
Ｔ 弛み搬送区間
Ｐ２ 下流端

Claims (4)

1. ガラスリボンを搬送経路に沿って搬送しつつ長手方向に切断することで該ガラスリボンから不要部を分断した後、該不要部が分断された前記ガラスリボンに前記搬送経路上の弛み搬送区間を弛ませた状態で通過させたのち、前記搬送経路の下流端で巻芯の周りに巻き取ってガラスロールを製造する方法であって、
   前記搬送経路上における前記弛み搬送区間と前記下流端との相互間に、前記ガラスリボンを固定保持した状態で前記下流端側へ搬送する搬送部を設け、
   前記搬送部が、吸着コンベアに備わったベルトであり、
   前記ベルトにより前記ガラスリボンを吸着して固定保持しながら搬送しつつ、前記搬送経路上における前記ベルトと前記下流端との相互間で、前記巻芯による巻き取りに伴い前記ガラスリボンに張りを持たせることを特徴とするガラスロールの製造方法。
2. 前記ガラスリボンの表裏面のうち、非保証面となる面を前記ベルトに固定保持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製造方法。
3. 前記ガラスリボンを保護シート上に重ね合わせた状態で切断すると共に、
   前記保護シートから分離させた状態の前記ガラスリボンに前記弛み搬送区間を通過させる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製造方法。
4. 前記巻芯と、前記巻芯を回転させるための駆動源の回転軸との間におけるトルク伝達を、摩擦クラッチを介して行うことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のガラスロールの製造方法。

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