JP7293218B2 - ラミネータ及びラミネータのアライメント調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、ラミネータ及びラミネータのアライメント調整方法に関する。

従来、基板等のワークに樹脂製のフィルム等をラミネートするラミネータが知られている。
このようなラミネータとして、例えば、真空チャンバ内でワークにラミネートフィルムを連続的にラミネートする真空ラミネータが知られている。真空ラミネータにおいては、フィルムロール軸（ラミネートフィルムロールの回転軸）、ラミネートローラ及び巻き取りローラ等が真空チャンバ内に設置され、フィルムロール軸及び巻き取りローラが真空チャンバ外から回転駆動される。
なお、真空ラミネータに関する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００３－１１８００１号公報

しかしながら、ローラを用いた真空ラミネータにおいては、ラミネートの処理工程で求められる条件に対して、ローラのアライメントを厳密に調整する必要がある。例えば、ローラの姿勢（回転軸の傾き）をラミネートの処理工程で求められる条件に対して予め設定された許容範囲内とする必要があると共に、ラミネートフィルムのエッジの位置を制御するために巻き取りローラのスラスト方向の位置を調整する必要がある。
このとき、真空チャンバ外からローラを駆動するモータとの連結状態を併せて調整する必要があり、ローラのアライメント作業を行う上で作業負担の増大を招いている。また、真空チャンバ外からモータによってローラを駆動する場合、駆動力の伝達機構が真空チャンバを貫通する部分に真空を維持するためのシールが設置されており、ローラのアライメント調整が行われてもシールにより真空を維持する必要がある。
このように、従来の技術においては、真空ラミネートを行うラミネータのアライメント調整を容易に行うことができなかった。

本発明の課題は、真空ラミネートを行うラミネータのアライメント調整をより容易に行えるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係るラミネータは、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設置され、真空ラミネートに用いられるローラと、
前記ローラのアライメントを調整するためのアライメント調整機構と、
前記ローラを回転させる駆動力を発生するアクチュエータと、
を備え、
前記アクチュエータの駆動力が出力される出力側回転軸の先端が真空領域の外部に配置され、前記ローラを回転させる駆動力が入力される入力側回転軸の先端が真空領域の内部に配置され、前記出力側回転軸の先端と前記入力側回転軸の先端とが電磁的に連結されていることを特徴とする。

本発明によれば、真空ラミネートを行うラミネータのアライメント調整をより容易に行うことができる。

本発明に係る真空ラミネータ１全体の構成を示す模式図である。 真空チャンバ内のラミネート機構の構成を示す模式図である。 巻き取りローラ１４の設置構造例を示す模式図である。 変形例１における巻き取りローラ１４の設置構造例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［全体構成］
図１は、本発明に係る真空ラミネータ１全体の構成を示す模式図である。
なお、図１においては、真空ラミネータ１の内部を透過した斜視図として、主要な部分を示している。
また、図２は、真空チャンバ内のラミネート機構の構成を示す模式図である。

図１及び図２に示すように、真空ラミネータ１は、真空チャンバ１Ａ内に、上側フィルムロール軸１１Ａと、下側フィルムロール軸１１Ｂと、上側テンションローラ１２Ａと、下側テンションローラ１２Ｂと、上側ラミネートローラ１３Ａと、下側ラミネートローラ１３Ｂと、巻き取りローラ１４と、芯出しプレート１５と、別体プレート１６と、台車１７と、を備えている。また、真空ラミネータ１は、真空チャンバ１Ａ外に、アクチュエータとしてのトルク調整用モータ２１，２２及び回転駆動用モータ２３を備えている。なお、真空チャンバ１Ａの隔壁には、部材の連結等を目的として、複数の貫通穴が形成され、各貫通穴には、貫通穴における真空漏れを防ぐためのシール部１Ｂが備えられている。

上側フィルムロール軸１１Ａは、真空ラミネートに用いられる上側ラミネートフィルムを供給するフィルムロールの回転軸を構成し、トルク調整用モータ２１によって回転トルクが制御される。
下側フィルムロール軸１１Ｂは、真空ラミネートに用いられる下側ラミネートフィルムを供給するフィルムロールの回転軸を構成し、トルク調整用モータ２２によって回転トルクが制御される。
上側テンションローラ１２Ａは、上側ラミネートフィルムの張力を検出するために設置されたテンションローラである。なお、上側テンションローラ１２Ａを上側ラミネートフィルムの搬送をガイドするガイドロールとすることとしてもよい。また、上側テンションローラ１２Ａに代えてダンサローラを設置し、機械的な構造によって上側ラミネートフィルムの弛みを解消させることとしてもよい。

下側テンションローラ１２Ｂは、下側ラミネートフィルムの張力を検出するために設置されたテンションローラである。なお、下側テンションローラ１２Ｂを下側ラミネートフィルムの搬送をガイドするガイドロールとすることとしてもよい。また、下側テンションローラ１２Ｂに代えてダンサローラを設置し、機械的な構造によって下側ラミネートフィルムの弛みを解消させることとしてもよい。
上側ラミネートローラ１３Ａ及び下側ラミネートローラ１３Ｂは、ラミネートフィルムの搬送により従動的に回転し、上側ラミネートローラ１３Ａと下側ラミネートローラ１３Ｂとの間に挟み込まれた上側ラミネートフィルム及び下側ラミネートフィルムを真空環境下で圧着することにより、ラミネート処理を行う。
巻き取りローラ１４は、台車１７に固定された支持部材１７ａに回転軸を回転可能に支持されている。また、巻き取りローラ１４は、回転駆動用モータ２３によって回転駆動され、上側ラミネートローラ１３Ａ及び下側ラミネートローラ１３Ｂから搬出されたラミネート済みのフィルムを巻き取る。
なお、巻き取りローラ１４の具体的な設置構造例については後述する。

芯出しプレート１５は、真空チャンバ１Ａ内の床面にボルト等で固定された板状部材であり、芯出しプレート１５上に別体プレート１６、台車１７及び巻き取りローラ１４が設置される。
別体プレート１６は、芯出しプレート１５に対し、ジャッキボルトによって四隅を支持された板状部材であり、ジャッキボルトを調整することにより、芯出しプレート１５及び真空チャンバ１Ａの床面に対する傾斜を調整することが可能となっている。これにより、アライメント調整として、巻き取りローラ１４の姿勢の調整（回転軸の傾き調整）を行うことができる。また、別体プレート１６の各ボルト穴は、一方向（例えば、スラスト方向と直交する方向）に長い長穴とされており、別体プレート１６全体をこの一方向に平行移動することも可能となっている。

台車１７は、別体プレート１６上を巻き取りローラ１４のスラスト方向に移動可能に構成されている。別体プレート１６と台車１７とは、例えば、リニアガイドを介してスラスト方向に直線的に移動可能に連結することができる。なお、本実施形態において、台車１７は、図１中に一点鎖線で模式的に示すように、回転駆動用モータ２３とスラスト方向の移動が連動するよう機械的に連結されている。
トルク調整用モータ２１は、伝達トルクの調整機構（例えば、パウダークラッチ等）を備え、上側フィルムロール軸１１Ａから送り出される上側ラミネートフィルムのテンションを制御するための回転トルクを発生する。
トルク調整用モータ２２は、伝達トルクの調整機構（例えば、パウダークラッチ等）を備え、下側フィルムロール軸１１Ｂから送り出される下側ラミネートフィルムのテンションを制御するための回転トルクを発生する。
回転駆動用モータ２３は、伝達トルクの調整機構（例えば、パウダークラッチ等）を備え、巻き取りローラ１４を回転駆動するための回転トルクを発生する。

なお、トルク調整用モータ２１，２２及び回転駆動用モータ２３には伝達トルクの調整機構を備えることなく、出力する回転トルクを制御することによりトルクを調整することとしてもよい。
また、トルク調整用モータ２１，２２に代えて、上側フィルムロール軸１１Ａ及び下側フィルムロール軸１１Ｂの回転抵抗を調整する機構（例えば、パウダーブレーキ等）を備えることとしてもよい。この場合にも、上側フィルムロール軸１１Ａ及び下側フィルムロール軸１１Ｂから送り出される上側ラミネートフィルム及び下側ラミネートフィルムのテンションを制御することができる。

［巻き取りローラの設置構造例］
図３は、巻き取りローラ１４の設置構造例を示す模式図である。
巻き取りローラ１４は、本発明を適用したアライメント調整機能を備えている。
図３に示すように、巻き取りローラ１４は、真空チャンバ１Ａの内部において、台車１７に固定された支持部材１７ａに回転軸を回転可能に支持されている。また、巻き取りローラ１４の回転軸の先端には、マグネットカップリングのためのディスク１４ａが設置され、真空領域の境界を挟んで、回転駆動用モータ２３の回転軸の先端に設置されたディスク２３ａと電磁的に連結されている。

本実施形態においては、巻き取りローラ１４の回転軸が真空チャンバ１Ａの隔壁を貫通し、巻き取りローラ１４の回転軸の先端に設置されたディスク１４ａが、隔壁の外部側に設置されたシール部１Ｂ内で、回転駆動用モータ２３の回転軸の先端に設置されたディスク２３ａとシール部１Ｂの封止板３１を挟んで対向している。ディスク１４ａとディスク２３ａとの間に設置される部材（ここでは封止板３１）は、渦電流を発生させない材料または渦電流をより発生させ難い材料によって構成することが望ましく、例えば、渦電流を発生させない樹脂や、渦電流を比較的発生させ難いステンレス等の金属で構成することができる。

シール部１Ｂは、巻き取りローラ１４の回転軸が真空チャンバ１Ａを貫通する貫通穴を封止する構造を有し、貫通穴を塞ぐ封止板３１がベローズ３２を介して真空チャンバ１Ａの隔壁の外側に設置されている。
また、封止板３１は、台車１７の一端と自由継手を介して連結部材３３で連結されている。そのため、封止板３１と真空チャンバ１Ａの隔壁との距離を変化させることで、巻き取りローラ１４及びディスク１４ａがスラスト方向に移動する。なお、この場合、巻き取りローラ１４及びディスク１４ａをスラスト方向に移動させる手段としては、別途、移動用のモータを備えたり、手動操作で行ったりすることが可能である。
これにより、アライメント調整として、ラミネート済みフィルムのエッジ位置の制御（スラスト方向の位置調整）が実現される。

ここで、巻き取りローラ１４のアライメント調整（スラスト方向の位置調整及び回転軸の傾き調整）を行う場合、電磁的に連結されるディスク１４ａ，２３ａ同士の距離及び傾きは、厳密性を要求されず、設定された範囲内においてずれが許容される。本実施形態においては、電磁的に連結されるディスク１４ａ，２３ａ同士が電磁的に適切に連結されるための連結条件は、アライメント調整により巻き取りローラ１４のディスク１４ａが回転駆動用モータ２３のディスク２３ａに対して生じるずれ量の最大値を許容できるものとなっている。
そのため、本実施形態に係る真空ラミネータ１によれば、巻き取りローラ１４のアライメント調整をより容易に行うことができる。

また、本実施形態において、回転駆動用モータ２３の回転軸は、封止板３１に固定された保持部材３４に対して軸方向の移動を規制して回転可能に支持されている。
そのため、図３に示す構造例の場合、ラミネート済みフィルムのエッジ位置を調整するために巻き取りローラ１４をスラスト方向に移動させたときに、保持部材３４、ディスク２３ａ、連結部材３３、台車１７、支持部材１７ａ、巻き取りローラ１４及びディスク１４ａの位置関係が維持される。即ち、スラスト方向のアライメント調整が行われる場合に、巻き取りローラ１４の回転軸の先端に設置されたディスク１４ａと回転駆動用モータ２３の回転軸の先端に設置されたディスク２３ａとの位置関係が維持され、アライメント調整を行った場合に、電磁的な連結の状態を含め、各部の調整作業を行う負担が軽減される。
また、本実施形態に係る真空ラミネータ１によれば、シール部１Ｂにおける回転軸への抵抗（回転摩擦）を発生させない構造とすることができる。

［作用］
次に、真空ラミネータ１の作用を説明する。
真空ラミネータ１においては、真空ラミネートの実行に先立ち、各ローラの回転軸の傾きの調整を行う必要がある。
巻き取りローラ１４の回転軸の傾き調整（回転軸のアライメント調整）を行う場合、別体プレート１６のジャッキボルトを調整することにより、巻き取りローラ１４全体の姿勢が調整される。
このとき、巻き取りローラ１４のディスク１４ａと回転駆動用モータ２３のディスク２３ａとの位置関係が変化する可能性があるものの、本実施形態においては、ディスク１４ａ，２３ａが電磁的に連結されているため、これらの厳密な位置関係の調整が要求されない。
そのため、巻き取りローラ１４の回転軸のアライメント調整を行う際の作業負担が軽減される。

また、真空ラミネータ１においては、各ローラの回転軸の傾き調整と併せて、巻き取りローラ１４によって巻き取られるラミネート済みフィルムのエッジ位置の調整が行われる。
巻き取りローラ１４のスラスト方向の位置調整（スラスト方向のアライメント調整）を行う場合、保持部材３４、ディスク２３ａ、連結部材３３、台車１７、支持部材１７ａ、巻き取りローラ１４及びディスク１４ａを巻き取りローラ１４のスラスト方向に移動させることにより、ラミネート済みフィルムのエッジ位置が調整される。
このとき、巻き取りローラ１４の回転軸の先端に設置されたディスク１４ａと回転駆動用モータ２３の回転軸の先端に設置されたディスク２３ａとの位置関係が維持され、スラスト方向のアライメント調整を行った場合に、電磁的な連結の状態を含め、各部の調整作業を行う負担が軽減される。

また、ディスク１４ａ，２３ａの厳密な位置関係の調整が要求されないため、仮にディスク１４ａとディスク２３ａとの位置関係が一定の範囲内で変化したとしても電磁的な連結が維持され、巻き取りローラ１４のスラスト方向のアライメント調整を行う際の作業負担が軽減される。
したがって、本発明によれば、真空ラミネートを行うラミネータのアライメント調整をより容易に行うことができる。

［変形例１］
上述の実施形態において、図３に示すように、巻き取りローラ１４をスラスト方向に移動させたときに、保持部材３４、ディスク２３ａ、連結部材３３、台車１７、支持部材１７ａ、巻き取りローラ１４及びディスク１４ａの位置関係が維持される巻き取りローラ１４の設置構造例について説明した。
これに対し、巻き取りローラ１４をスラスト方向に移動させるモータを備え、回転駆動用モータ２３は位置が固定された設置構造とすることができる。

図４は、本変形例における巻き取りローラ１４の設置構造例を示す模式図である。
図４に示す設置構造例は、主として、スラスト方向の位置調整のためのスラスト調整用モータ２４が備えられ、台車１７と連結されていると共に、巻き取りローラ１４の回転軸に減速機構１４１が設置されている点で、図３に示す設置構造例と異なっている。
図４に示す設置構造例において、スラスト調整用モータ２４の回転軸は、真空チャンバ１Ａの隔壁に形成された貫通穴を貫通し、台車１７の一端と自由継手を介して連結されている。なお、この貫通穴の部分には、シール部１Ｂが設置されている。ただし、スラスト調整用モータ２４の出力は、回転駆動用モータ２３の出力より小さいもので足りるため、図３におけるシール部１Ｂのサイズもより小さいものとすることができる。

また、回転駆動用モータ２３の回転軸は、保持部材３４に保持されることなく、ディスク２３ａは、封止板３１を挟んでディスク１４ａと対向している。なお、封止板３１は、ベローズ３２を備えることなく、直接、真空チャンバ１Ａの隔壁の外側に真空を維持する状態で固定されている。図４に示す構造の場合、回転駆動用モータ２３は固定して設置することができる。
減速機構１４１には、ディスク１４ａと連結された駆動力の入力軸１４１ａと、駆動力の入力軸１４１ａを回転軸とする歯車１４１ｂと、巻き取りローラ１４の回転軸に設置され、歯車１４１ｂと咬み合う歯車１４１ｃと、が備えられている。
入力軸１４１ａ及び歯車１４１ｂは、別体プレート１６に設置された支持部材１６ａに回転可能に支持されており、スラスト方向には移動しない構成となっている。一方、巻き取りローラ１４は、台車１７に設置された支持部材１７ａに回転軸を回転可能に支持されており、台車１７がスラスト調整用モータ２４によって移動されることにより、スラスト方向に移動する。このとき、歯車１４１ｂと歯車１４１ｃとの咬み合いが維持される範囲で台車１７が移動される。

このような構成の場合、回転駆動用モータ２３がスラスト方向に移動することなく、また、シール部１Ｂにおいてベローズ３２や保持部材３４等、スラスト方向に並ぶ部材を必要としないため、真空チャンバ１Ａから突出する部分のサイズを抑制することができる。
また、図４に示す設置構造例では、巻き取りローラ１４の回転軸の端部にディスク１４ａが設置されないことから、この部分を異なる機能に活用することができる。
例えば、図４に示す例では、巻き取りローラ１４の回転軸の端部にロータリージョイント１４ｂを設置し、ロータリージョイント１４ｂを介して、巻き取りローラ１４の回転軸に設置されたエアチャック用のエアの供給路を設置している。
この場合、ラミネート済みのフィルムが巻き取られることにより、巻き取りローラ１４に蓄積されるラミネート済みフィルムの量が変化しても、その変化に対応してエアチャックの強度を調整することができ、より適切に巻き取りローラ１４を回転軸に保持することができる。
また、変形例１に係る真空ラミネータ１においても、シール部１Ｂにおける回転軸への抵抗（回転摩擦）を発生させない構造とすることができる。

なお、上述の実施形態及び変形例は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の機能を実現する種々の実施形態が本発明の範囲に含まれる。
例えば、第１実施形態において、巻き取りローラ１４に本発明を適用する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、上側フィルムロール軸１１Ａあるいは下側フィルムロール軸１１Ｂ等、真空チャンバ１Ａの外部から駆動力が入力されて回転する各種ローラに本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態及び変形例において、巻き取りローラ１４の回転軸の端部にディスク１４ａを備え、回転駆動用モータ２３の回転軸の端部にディスク１４ａと対向して配置されるディスク２３ａを備え、ディスク１４ａとディスク２３ａとが電磁的に連結する構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。即ち、巻き取りローラ１４の回転軸と回転駆動用モータ２３の回転軸とを電磁的に連結する形態として、ディスク以外を用いる各種構造を採用することが可能である。例えば、巻き取りローラ１４の回転軸及び回転駆動用モータ２３の回転軸の一方を内筒、他方を外筒とし、内筒の外周及び外筒の内周にそれぞれ磁石を設置することで、これらを電磁的に連結する構造とすることができる。

また、上述の変形例１において、巻き取りローラ１４の回転軸に減速機構１４１が設置されるものとして説明したが、これに限られない。即ち、図４に示す構成において、減速機構１４１に代えて、減速を行わないギア比の歯車機構を備えたり、ベルト等のギア以外による回転伝達機構を備えたり、あるいは、減速機構１４１を備えることなく、巻き取りローラ１４の回転軸の先端にディスク１４ａを直接設置したりすることができる。
また、上述の実施形態及び変形例を適宜組み合わせて、真空ラミネータ１を構成することができる。例えば、図３に示す設置構造例と図４に示す設置構造例とを、異なるローラにそれぞれ適用して、真空ラミネータ１に備えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 真空ラミネータ、１Ａ 真空チャンバ、１Ｂ シール部、１１Ａ 上側フィルムロール軸、１１Ｂ 下側フィルムロール軸、１２Ａ 上側テンションローラ、１２Ｂ 下側テンションローラ、１３Ａ 上側ラミネートローラ、１３Ｂ 下側ラミネートローラ、１４ 巻き取りローラ、１４ａ，２３ａ ディスク、１４１ 減速機構、１４１ａ 入力軸、１４１ｂ，１４１ｃ 歯車、１４ｂ ロータリージョイント、１５ 芯出しプレート、１６ 別体プレート、１６ａ，１７ａ 支持部材、１７ 台車、２１，２２ トルク調整用モータ、２３ 回転駆動用モータ、２４ スラスト調整用モータ、３１ 封止板、３２ ベローズ、３３ 連結部材、３４ 保持部材

Claims (8)

1. 真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内に設置され、真空ラミネートに用いられるローラと、
   前記ローラのアライメントを調整するためのアライメント調整機構と、
   前記ローラを回転させる駆動力を発生するアクチュエータと、
   を備え、
   前記アクチュエータの駆動力が出力される出力側回転軸の先端が真空領域の外部に配置され、前記ローラを回転させる駆動力が入力される入力側回転軸の先端が真空領域の内部に配置され、前記出力側回転軸と前記入力側回転軸との間に、前記真空領域の内部と外部とを隔てる部材が配置され、前記出力側回転軸の先端と前記入力側回転軸の先端とが電磁的に連結されていることを特徴とするラミネータ。
2. 前記出力側回転軸の先端と前記入力側回転軸の先端との電磁的な連結条件は、前記アライメント調整機構により前記ローラのアライメントが調整された場合の前記出力側回転軸の先端と前記入力側回転軸の先端との最大ずれ量を許容するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のラミネータ。
3. 前記アライメント調整機構は、
   前記真空チャンバ内の床面に対し、傾斜を調整可能なプレートと、
   前記プレート上を移動可能な台車と、
   を備え、
   前記ローラは、前記台車に設置された支持部材に回転軸を回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のラミネータ。
4. 前記真空チャンバの隔壁は、貫通穴と当該貫通穴における真空漏れを防止するシール部とを有し、
   前記出力側回転軸の先端と前記入力側回転軸の先端とは、前記シール部を挟んで、真空領域の外部及び内部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のラミネータ。
5. 前記シール部は、封止板と、当該封止板と前記真空チャンバの隔壁との間に設置された伸縮部材とを備え、
   前記アライメント調整機構は、前記封止板と前記台車とを連結する連結部材を備えることを特徴とする請求項４に記載のラミネータ。
6. 前記封止板における真空領域の外部側に、前記アクチュエータにおける前記出力側回転軸の先端を、前記封止板との距離を保持して回転可能に支持する保持部材を備えることを特徴とする請求項５に記載のラミネータ。
7. 前記ローラの回転軸に備えられたローラ側歯車と、
   前記入力側回転軸に備えられ、前記ローラのスラスト方向の移動に対して前記ローラ側歯車との咬み合いを維持する回転軸側歯車と、
   を備え、
   前記入力側回転軸は、前記真空チャンバ内の床面に設置された支持部材に回転軸を回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のラミネータ。
8. ローラを用いて真空ラミネートを行うラミネータで実行されるアライメント調整方法であって、
   真空領域の内部に設置された前記ローラを回転させる駆動力を出力する出力側回転軸の先端を真空領域の外部に配置し、前記ローラを回転させる駆動力が入力される入力側回転軸の先端を真空領域の内部に配置し、前記出力側回転軸と前記入力側回転軸との間に、前記真空領域の内部と外部とを隔てる部材を配置し、前記出力側回転軸の先端と前記入力側回転軸の先端とを電磁的に連結させて駆動力の伝達を行う駆動力伝達ステップと、
   前記ローラのアライメントを調整するアライメント調整ステップと、
   を含むことを特徴とするラミネータのアライメント調整方法。

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