WO2018051571A1 - 蛇行補正装置、基材処理装置、および蛇行補正方法 - Google Patents

蛇行補正装置、基材処理装置、および蛇行補正方法 Download PDF

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WO2018051571A1
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meandering
thickness
unit
base material
meandering correction
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PCT/JP2017/016712
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裕之 梶屋
林　真司
Original Assignee
株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H26/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms
    • B65H26/02—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms responsive to presence of irregularities in running webs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/36—Blanking or long feeds; Feeding to a particular line, e.g. by rotation of platen or feed roller
    • B41J11/42—Controlling printing material conveyance for accurate alignment of the printing material with the printhead; Print registering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/02—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs transversely
    • B65H23/032—Controlling transverse register of web
    • B65H23/038—Controlling transverse register of web by rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H26/00—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop-motions, for web-advancing mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a meandering correction technique for correcting meandering during conveyance of a long belt-like base material.
  • a substrate processing apparatus that performs various treatments on a substrate while a long strip substrate is conveyed in the longitudinal direction by a plurality of rollers.
  • the base material may be conveyed while meandering by shifting the base material position in the width direction from the ideal position. For this reason, a meandering correction device for suppressing such meandering is mounted on the substrate processing apparatus.
  • Patent Document 1 A conventional meandering correction device is described in Patent Document 1, for example.
  • the meandering correction apparatus of Patent Document 1 includes an edge sensor that detects the position of the end portion of the base material. And the position of the width direction of a base material is correct
  • the edge in the width direction of the substrate is not completely linear.
  • a minute undulation corresponding to the rotation period of the cutter occurs in the edge shape in the width direction of the substrate.
  • the edge sensor also detects the shape of the edge portion of such a substrate. In that case, the meandering correction device performs unnecessary correction based on the shape of the edge portion of the base material.
  • a major cause of the meandering of the base material is the non-uniformity of the base material thickness.
  • the non-uniformity of the thickness of the substrate is considered to be the main cause of meandering.
  • the position of the width direction of a base material can be correct
  • This invention is made in view of such a situation, and it aims at providing the technique which can correct
  • the first invention of the present application includes a transport mechanism that transports a long belt-like base material in a longitudinal direction along a transport path, and a plurality of measurements in which positions in the width direction are different on the transport path.
  • a thickness measuring unit that measures the thickness of the base material in a region; a meandering prediction unit that predicts meandering of the base material after that based on the thickness; and outputs meandering prediction information; and the meandering prediction
  • a meandering correction apparatus comprising: a meandering correction unit that corrects a position in the width direction of the base material based on information.
  • the second invention of the present application is the meandering correction apparatus according to the first invention, wherein the thickness measurement unit measures the thickness in three measurement regions having different positions in the width direction.
  • 3rd invention of this application is a meandering correction apparatus of 1st invention or 2nd invention, Comprising:
  • the said thickness measurement part measures the said thickness in the some measurement position contained in the said measurement area
  • the said meandering The prediction unit calculates a representative value of the thickness for each measurement region, and outputs the meandering prediction information based on the representative value.
  • a fourth invention of the present application is the meandering correction device of the third invention, wherein the plurality of measurement positions are arranged in the width direction.
  • a fifth invention of the present application is the meandering correction apparatus according to any one of the first invention to the fourth invention, wherein the meandering correction unit is located on the downstream side of the transport path with respect to the thickness measurement unit.
  • a sixth invention of the present application is a substrate processing apparatus comprising: the meandering correction device according to any one of the first to fifth inventions; and a processing unit that performs processing on the substrate on the transport path. is there.
  • the seventh invention of the present application is the substrate processing apparatus of the sixth invention, wherein the processing unit is located downstream of the transport path from the thickness measuring unit and the meandering correction unit.
  • the eighth invention of the present application is the substrate processing apparatus of the sixth or seventh invention, wherein the processing section supplies a processing substance to the surface of the substrate.
  • a ninth invention of the present application is a meandering correction method for correcting the position in the width direction of a long belt-shaped substrate conveyed along the conveyance path, and a) the position in the width direction is different on the conveyance path. Measuring the thickness of the base material in a plurality of measurement regions; b) predicting meandering of the base material based on the thickness; and outputting meandering prediction information; c) Correcting the position of the base material in the width direction based on the meandering prediction information.
  • a tenth invention of the present application is the meandering correction method according to the ninth invention, wherein the step b) is based on b1) a step of calculating the position of the neutral axis from the thickness, and b2) the position of the neutral axis.
  • the eleventh invention of the present application is the meandering correction method of the ninth invention or the tenth invention, wherein in the step a), the thickness is measured in the three measurement regions having different positions in the width direction.
  • a twelfth invention of the present application is the meandering correction method of the eleventh invention, wherein in the step a), the thickness is measured at a plurality of measurement positions included in the measurement region, and the step b) is b4. ) Including a step of calculating a representative value of the thickness for each measurement region, and in the step b), the meandering prediction information is output based on the representative value.
  • the thirteenth invention of the present application is the meandering correction method of the twelfth invention, wherein the plurality of measurement positions are arranged in the width direction.
  • a fourteenth light of the present application is the meandering correction method according to any one of the ninth to thirteenth inventions, wherein in the step c), the width direction of the base material is located on the downstream side of the transport path from the measurement region. Correct the position of.
  • the position in the width direction of the substrate can be appropriately corrected without depending on the edge sensor.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a printing apparatus. It is the figure which showed the example of the meandering correction
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a connection between a control unit and each unit in the printing apparatus. It is the figure which showed notionally the relationship between the thickness distribution of a base material, the tension concerning a base material, and the ease of elongation of a base material. It is a flowchart which shows the flow of a meandering correction process. It is the figure which showed the measurement area
  • transport direction the direction in which the base material 9 is transported
  • width direction the horizontal direction orthogonal to the transport direction
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a printing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the printing apparatus 1 is an apparatus that records an image on the surface of a base material 9 by an ink jet method while transporting the long strip-shaped base material 9 in the longitudinal direction.
  • the base material 9 for example, a film formed of a synthetic resin is used.
  • the printing apparatus 1 includes a transport mechanism 10, a thickness measurement unit 20, a tension measurement unit 30, a meandering correction unit 40, an image recording unit 50, and a control unit 60.
  • the transport mechanism 10 transports the base material 9 along a predetermined transport path.
  • the transport mechanism 10 includes an unwinding unit 11, a winding unit 12, and a plurality of transport rollers 13 and 14.
  • a motor (not shown) serving as a power source is connected to the unwinding unit 11 and the winding unit 12.
  • the plurality of transport rollers 13 and 14 include a drive roller 13 that rotates spontaneously by the power of the motor, and a driven roller 14 that is not connected to the motor and rotates according to the movement of the substrate 9.
  • the plurality of transport rollers 13 and 14 constitute a transport path of the base material 9.
  • Each of the transport rollers 13 and 14 guides the base material 9 to the downstream side of the transport path by rotating about the horizontal axis. Further, when the base material 9 comes into contact with the plurality of transport rollers 13 and 14, tension is applied to the base material 9.
  • control unit 60 drives the motor connected to the unwinding unit 11, the winding unit 12, and the driving roller 13, the unwinding unit 11, the winding unit 12, and the driving roller 13 rotate.
  • the base material 9 is unwound from the unwinding unit 11 and is conveyed to the winding unit 12 through the plurality of conveying rollers 13 and 14. Then, the substrate 9 is wound around the winding unit 12.
  • the thickness measuring unit 20 measures the thickness of the base material 9 on the transport path of the base material 9.
  • the thickness measuring unit 20 is disposed on the downstream side of the conveyance path from the unwinding unit 11 and on the upstream side of the conveyance path from the meandering correction unit 40.
  • the thickness measuring unit 20 irradiates light having directivity toward the surface of the base material 9, and measures and measures the distance to the surface of the base material 9 by evaluating and calculating the reflected light. (Measurement sensor) is used.
  • the thickness measuring unit 20 may measure the thickness of the base material 9 by another method. It is preferable that the thickness measuring unit 20 can measure the thickness of the base material 9 in a non-contact manner without applying an external force to the base material 9.
  • the tension measuring unit 30 is a sensor that measures the tension applied to the base material 9 on the transport path of the base material 9.
  • a tension measuring unit 30 is arranged.
  • the number of tension measuring units 30 included in the printing apparatus 1 may be one or two, or four or more.
  • a mechanism for measuring a load applied to the rotation shaft of the driven roller 14 with a load cell is used.
  • the meandering correction unit 40 has a mechanism for correcting the position of the base material 9 in the width direction.
  • the meandering correction unit 40 is disposed on the downstream side of the conveyance path from the thickness measurement unit 20 and on the upstream side of the conveyance path from the image recording unit 50.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the meandering correction unit 40.
  • the meandering correction unit 40 in FIG. 2 has a pair of guide rollers 42 between a pair of fixed rollers 41.
  • the pair of fixed rollers 41 and the pair of guide rollers 42 respectively guide the base material 9 to the downstream side by rotating while being in contact with the base material 9.
  • a moving mechanism (not shown) is connected to the pair of guide rollers 42. When the moving mechanism is operated, the pair of guide rollers 42 swings in the width direction about the pivot 43. Thereby, the base material 9 can be displaced in the width direction.
  • the meandering correction unit of the present invention is not limited to the structure shown in FIG.
  • the meandering correction unit may be one that displaces the base material 9 in the width direction, for example, by tilting the guide roller.
  • the meandering correction unit 40 may correct the position of the base material 9 in the width direction relative to the recording head 51 by displacing a recording head 51 described later in the width direction.
  • the image recording unit 50 has a mechanism for ejecting ink droplets onto the substrate 9 transported by the transport mechanism 10.
  • the image recording unit 50 is disposed on the downstream side of the conveyance path with respect to the thickness measurement unit 20 and the meandering correction unit 40 and on the upstream side of the conveyance path with respect to the winding unit 12.
  • the image recording unit 50 includes four recording heads 51.
  • the four recording heads 51 are arranged above the conveyance path of the base material 9 with an interval in the conveyance direction.
  • Each recording head 51 has a plurality of ejection openings arranged on the lower surface thereof in parallel with the width direction of the substrate 9.
  • the four recording heads 51 are provided with cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K), which are color components of a color image, from a plurality of ejection openings toward the upper surface of the substrate 9.
  • Each ink droplet is ejected. As a result, a color image is recorded on the upper surface of the substrate 9.
  • the image recording unit 50 of the present embodiment is a so-called one-pass recording unit. That is, the four recording heads 51 do not reciprocate in the width direction.
  • the image recording unit 50 records an image on the upper surface of the base material 9 by ejecting ink droplets from each recording head 51 while the base material 9 passes under the recording heads 51 only once.
  • the control unit 60 is a part for controlling the operation of each unit in the printing apparatus 1.
  • the control unit 60 is configured by a computer having an arithmetic processing unit 601 such as a CPU, a memory 602 such as a RAM, and a storage unit 603 such as a hard disk drive.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating connections between the control unit 60 and each unit in the printing apparatus 1.
  • the control unit 60 is communicably connected to the transport mechanism 10, the thickness measurement unit 20, the tension measurement unit 30, the meandering correction unit 40, and the image recording unit 50 described above.
  • the control unit 60 temporarily reads the computer program P and data D stored in the storage unit 603 into the memory 602, and the arithmetic processing unit 601 performs arithmetic processing based on the computer program P and data D.
  • the operation of each unit in the printing apparatus 1 is controlled. Thereby, the printing process in the printing apparatus 1 and the meandering correction process described later proceed.
  • control unit 60 includes a conveyance control unit 61, a head control unit 62, a meandering prediction unit 63, and a meandering control unit 64.
  • the functions of these units are realized by the computer as the control unit 60 operating according to the computer program P.
  • the conveyance control unit 61 controls the conveyance operation of the base material 9 by the conveyance mechanism 10. Specifically, the conveyance control unit 61 outputs a drive command signal Sa to each motor connected to the unwinding unit 11, the winding unit 12, and the plurality of drive rollers 13. Thereby, each motor is driven at the designated number of revolutions. When each motor is driven, the substrate 9 is transported along the transport path by the rotation of the unwinding unit 11, the winding unit 12, and the plurality of driving rollers 13.
  • the head controller 62 controls the ink droplet ejection operation in each of the four recording heads 51.
  • the head controller 62 outputs the ejection command signal Sb to the four recording heads 51 based on the submitted image data.
  • the ejection command signal Sb includes information indicating the nozzle that should eject the ink droplet, the size of the ink droplet, and the ejection timing of the ink droplet.
  • Each recording head 51 ejects an ink droplet of a designated size from a nozzle designated by the ejection command signal Sb at a designated timing. Thereby, an image corresponding to the image data is formed on the upper surface of the substrate 9.
  • the meandering prediction unit 63 predicts meandering that occurs in the base material 9 transported by the transport mechanism 10.
  • the thickness measuring unit 20 described above outputs the thickness information Sc that is the measurement result to the meandering prediction unit 63.
  • the tension measuring unit 30 described above outputs the tension information Sd as a measurement result to the meandering prediction unit 63.
  • the meandering prediction unit 63 predicts subsequent meandering that occurs in the base material 9 based on the thickness information Sc measured by the thickness measurement unit 20 and the tension information Sd measured by the tension measurement unit 30. Then, the meandering prediction unit 63 outputs the meandering prediction information Se indicating the prediction result to the meandering control unit 64.
  • the meander control unit 64 controls the operation of the meander correction unit 40.
  • the meander control unit 64 calculates a correction amount in the meander correction unit 40 based on the meander prediction information Se obtained from the meander prediction unit 63. Then, a correction command signal Sf indicating the calculated correction amount is output to the meandering correction unit 40.
  • the meandering correction unit 40 swings the guide roller 42 based on the correction command signal Sf. Thereby, the position of the base material 9 in the width direction is corrected.
  • the printing apparatus 1 includes the meandering correction device including the transport mechanism 10, the thickness measurement unit 20, the tension measurement unit 30, the meandering correction unit 40, and the control unit 60.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the relationship between the thickness distribution of the base material 9, the tension T applied to the base material 9, and the ease of elongation of the base material 9.
  • the “thickness of the substrate 9” means the thickness in the direction orthogonal to the transport direction and the width direction. In FIG. 4, the thicker the base material 9 is, the darker the color is shown.
  • the thickness of the base material 9 is not necessarily constant. For this reason, as shown in FIG. 4, the thickness may differ depending on the position of the base material 9 in the width direction. Moreover, as shown in FIG. 4, the thickness of the base material 9 may increase or decrease periodically in both the width direction and the conveyance direction.
  • the substrate 9 transported by the transport mechanism 10 is always subjected to a tension T in a direction substantially parallel to the transport direction.
  • the deformation of the base material 9 caused by the unevenness of the thickness of the base material 9 causes the meandering. Therefore, in this printing apparatus 1, the thickness of each part of the substrate 9 is measured, and the meandering correction unit 40 corrects the meandering that is predicted to be caused by the thickness distribution.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the meandering correction process in the printing apparatus 1.
  • the meandering correction process shown in FIG. 5 is repeatedly executed.
  • the thickness measuring unit 20 starts measuring the thickness of the base material 9 (step S1).
  • the tension measuring unit 30 measures the tension T applied to the base material 9.
  • the thickness measuring unit 20 measures the thickness of the substrate 9 every predetermined time (for example, every 1 second) or every predetermined transport distance (for example, every 3 centimeters).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement region of the thickness measurement unit 20. As shown in FIG. 6, the thickness measurement unit 20 of the present embodiment measures the thickness of the base material 9 in three measurement regions 91, 92, and 93 having different positions in the width direction. The three measurement areas 91, 92, and 93 are different from each other in the width direction.
  • the central measurement area 92 is preferably located at the center in the width direction of the substrate 9.
  • the remaining two measurement areas 91, 93 are on both sides in the width direction of the central measurement area 92, and are equal in the width direction from the central measurement area 92. It is preferable that they are arranged at positions separated by a distance.
  • the two measurement regions 91 and 93 are located on the inner side with a space from both ends in the width direction of the base material 9.
  • the three measurement regions 91, 92, and 93 may be arranged near the center in the width direction of each block obtained by dividing the base material 9 into three in the width direction.
  • each of the three measurement areas 91, 92, 93 includes a plurality of measurement positions 901.
  • the plurality of measurement positions 901 are different from each other in the width direction.
  • three measurement positions 901 are included in one measurement region.
  • the number of measurement positions 901 included in one measurement region may be one or two, or four or more.
  • the thickness measurement unit 20 measures the thickness of the base material 9 at these measurement positions 901. Thereby, the thickness of the base material 9 in each measurement position 901 is acquired. Then, the thickness measurement unit 20 outputs the obtained thickness information Sc to the meandering prediction unit 63 of the control unit 60.
  • the thickness information Sc includes information indicating thicknesses at a plurality of measurement positions 901.
  • FIG. 7 is a diagram showing a method for measuring the thickness of the base material 9 in the thickness measuring unit 20.
  • FIG. 8 is a diagram showing a method of measuring the thickness of the base material 9 in the thickness measuring unit 20 according to the modification.
  • the thickness measuring unit 20 is configured by an ultrasonic sensor 21 disposed at a position facing the conveyance roller 14.
  • the thickness measurement unit 20 has nine ultrasonic sensors 21 corresponding to nine measurement positions 901.
  • the position of the back surface of the substrate 9 is determined by contacting the transport roller 14. That is, the position of the back surface of the substrate 9 is substantially the same as the position of the front surface of the transport roller 14.
  • the ultrasonic sensor 21 emits ultrasonic waves toward the conveyance roller 14 and detects ultrasonic waves reflected from the surface of the base material 9. Thereby, the ultrasonic sensor 21 can detect the distance between the ultrasonic sensor 21 and the surface of the substrate 9.
  • the thickness measuring unit 20 can measure the thickness of the base material 9.
  • the ultrasonic sensor 21 may be disposed only on the position of one surface of the substrate 9 by disposing the ultrasonic sensor 21 at a position facing the conveying roller 14.
  • the thickness of the base material 9 can be measured.
  • the thickness measuring mechanism in the thickness measuring unit 20 is not limited to the ultrasonic sensor.
  • the measurement mechanism used in the thickness measurement unit 20 may be a sensor that measures the distance from the substrate 9 using a laser, an X-ray, or the like.
  • the measuring mechanism used in the thickness measuring unit 20 may be another device. However, the thickness measuring unit 20 is preferably a device that can measure the thickness in a non-contact manner.
  • the meandering prediction unit 63 predicts the subsequent meandering of the base material 9 based on the thickness information Sc received from the thickness measurement unit 20 and the tension information Sd received from the tension measurement unit 30. Meander prediction information Se is calculated (step S2).
  • FIG. 9 is a flowchart showing details of the meandering prediction process in step S2.
  • the meandering prediction unit 63 first calculates the thickness distribution of the base material 9 from the thickness information Sc (step S21). For example, an average value of the thicknesses of a plurality of measurement positions 901 included in each measurement region 91, 92, 93 is set as a representative value of the thickness of the measurement region. Then, based on the representative value of the thickness, the thickness distribution of the substrate 9 is calculated.
  • the thicknesses t a and t b at both ends of the substrate 9 are calculated.
  • the representative value of the thickness of the measurement region may be a value calculated by another calculation method or a statistical method.
  • the calculated thickness distribution may be a value other than the thicknesses t a and t b at both ends of the substrate 9.
  • FIG. 10 is a diagram showing the non-uniformity of the thickness of the base material 9.
  • the direction along the transport direction is taken as the x-axis.
  • the length of the width direction of the base material 9 is called b.
  • the distance in the width direction from the one end 81 of the neutral shaft 80 of the base material 9 is defined as a position e of the neutral shaft 80.
  • second moment I and the position e of the neutral shaft 80 are expressed by the following equations.
  • the thicknesses t a and t b at both ends of the substrate 9 have periodicity
  • the cross-sectional secondary moment I and the position e of the neutral axis 80 are also expressed by a function of x having periodicity.
  • the meandering prediction unit 63 calculates the deflection w in the width direction of the base material 9 according to the Timoshenko beam theory (step S23).
  • the Young's modulus of the substrate 9 be E and the Poisson's ratio be ⁇ .
  • the deflection in the width direction of the substrate 9 is w
  • the deflection angle due to the bending moment M is ⁇
  • the deflection angle due to the shearing force V is ⁇
  • the total deflection angle is ⁇
  • the structural formula of the deflection of the base material 9 is expressed by the following three formulas.
  • T is a tension
  • A is a cross-sectional area of the substrate 9
  • G is a transverse elastic modulus
  • k is a coefficient that minimizes an error in calculating a shear force.
  • the coefficient k is expressed by the following formula.
  • the initial irregularity ⁇ * due to the non-uniformity of the base material 9 included in the formula 4 is expressed by the following formula 2 because the position e of the neutral axis 80 of the base material 9 is expressed by the formula 2. It can be expressed by the following formula.
  • step S23 the meandering prediction unit 63 determines the base material 9 based on the equations 3 to 8 based on the Timoshenko beam theory and the cross-sectional secondary moment I calculated in step S22 and the position e of the neutral shaft 80.
  • the deflection w in the width direction is calculated.
  • the meandering prediction unit 63 predicts meandering that occurs in the base material 9 when the meandering correction is not performed from the deflection w calculated in step S23. Then, the meandering prediction unit 63 outputs the meandering prediction information Se indicating the prediction result to the meandering control unit 64 (step S24). Thus, step S2 is completed.
  • the meandering control unit 64 controls the operation of the meandering correction unit 40 based on the meandering prediction information Se obtained from the meandering prediction unit 63 (step S3).
  • the meandering control unit 64 calculates the correction amount so as to cancel the meandering predicted in the meandering prediction information Se.
  • the meander control unit 64 then outputs a correction command signal Sf indicating the calculated correction amount to the meander correction unit 40.
  • the meandering correction unit 40 swings the guide roller 42 based on the correction command signal Sf. Thereby, the position of the base material 9 in the width direction is corrected.
  • the above-described correction command signal Sf is preferably calculated so that the positional deviation in the width direction of the base material 9 in the image recording unit 50 is eliminated in the entire conveyance path.
  • the position of the base material 9 in the width direction is ideal in the image recording unit 50 in consideration of the transport distance of the base material 9 from the meandering correction unit 40 to the image recording unit 50 and the first order lag characteristic of the meandering correction. It is preferable to determine the correction amount so as to approach the correct position.
  • the thickness of the base material 9 is measured, and the meandering correction of the base material 9 is performed based on the measured thickness. For this reason, the position of the base material 9 in the width direction can be appropriately corrected when meandering occurs due to the non-uniformity of the thickness of the base material 9 without depending on the edge sensor.
  • the base material that is symmetrical in meandering correction is not limited to a film, and may be a base material formed of other materials such as paper.
  • the thickness measurement unit has three measurement regions.
  • the thickness measurement unit may have two measurement regions or four or more measurement regions.
  • the plurality of measurement regions do not necessarily have to be arranged at the same position in the transport direction.
  • the plurality of measurement regions may be arranged in a staggered pattern along the width direction of the base material.
  • the thickness measuring unit may measure the thickness of the base material at a plurality of positions in the width direction while moving in the width direction.
  • the edge sensor is completely excluded from the printing apparatus.
  • the meandering correction apparatus of the present invention may be used in combination with an edge sensor. That is, the meandering correction apparatus of the present invention takes into account both the position of the edge of the base material measured by the edge sensor and the meandering of the base material predicted from the thickness of the base material. The meandering correction may be performed.
  • the image recording unit has four recording heads.
  • the number of recording heads included in the image recording unit may be 1 to 3, or 5 or more.
  • the image recording unit may further include a recording head that discharges special color inks in addition to four recording heads that discharge C, M, Y, and K inks.
  • the printing apparatus that discharges ink onto the surface of the substrate has been described. That is, in the above-described embodiment, the image recording unit 50 that is a processing unit supplies the base material 9 with ink that is a processing substance as a processing process.
  • the substrate processing apparatus of the present invention may include a processing unit that supplies a processing substance other than ink (for example, a resist solution or various coating materials) to the surface of the substrate. Further, the substrate processing apparatus of the present invention performs processing (for example, pattern exposure, laser drawing, etc.) other than the supply of the processing substance on the substrate on the substrate transport path. Also good.

Landscapes

  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Handling Of Sheets (AREA)
  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)

Abstract

この蛇行補正装置は、搬送機構（１０）、厚さ計測部（２０）、蛇行予測部（６３）、および蛇行補正部（４０）を備える。搬送機構（１０）は、長尺帯状の基材を、搬送経路に沿って長手方向に搬送する。厚さ計測部（２０）は、基材の搬送経路上において、幅方向の位置が異なる複数の計測領域における基材の厚さを計測する。蛇行予測部（６３）は、基材の厚さに基づいて、その後の基材の蛇行を予測して、蛇行予測情報を出力する。蛇行補正部（４０）は、蛇行予測情報に基づいて、基材の幅方向の位置を補正する。基材の厚さに基づいて蛇行補正を行うため、エッジセンサのみに依存することなく、基材の幅方向の位置を適切に補正できる。

Description

蛇行補正装置、基材処理装置、および蛇行補正方法
　本発明は、長尺帯状の基材の搬送時の蛇行を補正する蛇行補正技術に関する。
　従来、長尺帯状の基材を、複数のローラによって長手方向に搬送しながら、基材に対して種々の処理を行う基材処理装置が知られている。このような基材処理装置では、基材の位置が理想的な位置から幅方向にずれることによって、基材が蛇行しながら搬送される場合がある。このため、基材処理装置には、このような蛇行を抑制するための蛇行補正装置が搭載される。
　従来の蛇行補正装置については、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１の蛇行補正装置は、基材の端部の位置を検出するエッジセンサを有する。そして、エッジセンサから得られる信号に基づいて、基材の幅方向の位置を補正している。
特開２００９－２６９７４５号公報
　しかしながら、一般的に基材の幅方向の端縁部は完全な直線状ではない。例えば、円板状のカッターで基材を切断する場合、基材の幅方向の端縁形状には、カッターの回転周期に対応する微小なうねりが生じる。エッジセンサは、このような基材の端縁部の形状も検出する。その場合、蛇行補正装置は、基材の端縁部の形状に基づいて、不要な補正を行うこととなる。
　また、基材の蛇行の大きな原因として、基材の厚さの不均一性が挙げられる。特に、基材がフィルムである場合、基材の厚さの不均一性が蛇行の主な原因と考えられる。このため、基材の厚さの不均一性に起因する蛇行を補正することで、基材の幅方向の位置を適切に補正できる。
　本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、エッジセンサに依存することなく、基材の幅方向の位置を適切に補正できる技術を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本願の第１発明は、長尺帯状の基材を搬送経路に沿って長手方向に搬送する搬送機構と、前記搬送経路上において、幅方向の位置が異なる複数の計測領域における前記基材の厚さを計測する厚さ計測部と、前記厚さに基づいて、その後の前記基材の蛇行を予測して、蛇行予測情報を出力する蛇行予測部と、前記蛇行予測情報に基づいて、前記基材の幅方向の位置を補正する蛇行補正部と、を備える蛇行補正装置である。
　本願の第２発明は、第１発明の蛇行補正装置であって、前記厚さ計測部は、幅方向の位置が異なる３つの前記計測領域において、前記厚さを計測する。
　本願の第３発明は、第１発明または第２発明の蛇行補正装置であって、前記厚さ計測部は、前記計測領域に含まれる複数の計測位置において、前記厚さを計測し、前記蛇行予測部は、前記計測領域毎に、前記厚さの代表値を算出し、前記代表値に基づいて、前記蛇行予測情報を出力する。
　本願の第４発明は、第３発明の蛇行補正装置であって、前記複数の計測位置は、幅方向に配列される。
　本願の第５発明は、第１発明ないし第４発明のいずれかの蛇行補正装置であって、前記蛇行補正部は、前記厚さ計測部よりも前記搬送経路の下流側に位置する。
　本願の第６発明は、第１発明ないし第５発明のいずれかの蛇行補正装置と、前記搬送経路上において、前記基材に対して加工処理を行う処理部と、を備える基材処理装置である。
　本願の第７発明は、第６発明の基材処理装置であって、前記処理部は、前記厚さ計測部および前記蛇行補正部よりも前記搬送経路の下流側に位置する。
　本願の第８発明は、第６発明または第７発明の基材処理装置であって、前記処理部は、前記基材の表面に処理物質を供給する。
　本願の第９発明は、搬送経路に沿って搬送される長尺帯状の基材の幅方向の位置を補正する蛇行補正方法であって、ａ）前記搬送経路上において、幅方向の位置が異なる複数の計測領域における前記基材の厚さを計測する工程と、ｂ）前記厚さに基づいて、その後の前記基材の蛇行を予測して、蛇行予測情報を出力する工程と、ｃ）前記蛇行予測情報に基づいて、前記基材の幅方向の位置を補正する工程と、を含む。
　本願の第１０発明は、第９発明の蛇行補正方法であって、前記工程ｂ）は、ｂ１）前記厚さから中立軸の位置を算出する工程と、ｂ２）前記中立軸の位置に基づいて、前記基材の幅方向のたわみを算出する工程と、ｂ３）前記たわみから前記蛇行予測情報を出力する工程と、を含む。
　本願の第１１発明は、第９発明または第１０発明の蛇行補正方法であって、前記工程ａ）では、幅方向の位置が異なる３つの前記計測領域において、前記厚さを計測する。
　本願の第１２発明は、第１１発明の蛇行補正方法であって、前記工程ａ）では、前記計測領域に含まれる複数の計測位置において、前記厚さを計測し、前記工程ｂ）は、ｂ４）前記計測領域毎に、前記厚さの代表値を算出する工程を含み、前記工程ｂ）では、前記代表値に基づいて前記蛇行予測情報が出力される。
　本願の第１３発明は、第１２発明の蛇行補正方法であって、前記複数の計測位置は、幅方向に配列される。
　本願の第１４明は、第９発明ないし第１３発明のいずれかの蛇行補正方法であって、前記工程ｃ）では、前記計測領域よりも前記搬送経路の下流側において、前記基材の幅方向の位置を補正する。
　本願の第１発明～第１４発明によれば、エッジセンサに依存することなく、基材の幅方向の位置を適切に補正できる。
印刷装置の構成を示した図である。 蛇行補正部の例を示した図である。 制御部と、印刷装置内の各部との接続を示したブロック図である。 基材の厚さ分布と、基材にかかる張力と、基材の伸びやすさとの関係を、概念的に示した図である。 蛇行補正処理の流れを示すフローチャートである。 厚さ計測部の計測領域を示した図である。 厚さ計測部における基材の厚さの計測方法を示した図である。 変形例に係る厚さ計測部における基材の厚さの計測方法を示した図である。 蛇行予測処理の流れを示したフローチャートである。 基材の厚さの不均一性を示した図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、基材９が搬送される方向を「搬送方向」、搬送方向に直交する水平方向を「幅方向」とそれぞれ称する。
　＜１．印刷装置の構成＞
　図１は、本発明の一実施形態に係る印刷装置１の構成を示した図である。この印刷装置１は、長尺帯状の基材９を長手方向に搬送しつつ、基材９の表面にインクジェット方式で画像を記録する装置である。本実施形態では、基材９として、例えば、合成樹脂で形成されたフィルムが用いられる。図１に示すように、印刷装置１は、搬送機構１０、厚さ計測部２０、張力計測部３０、蛇行補正部４０、画像記録部５０、および制御部６０を備えている。
　搬送機構１０は、所定の搬送経路に沿って基材９を搬送する。本実施形態の搬送機構１０は、巻き出し部１１、巻き取り部１２、および複数の搬送ローラ１３，１４を有する。巻き出し部１１および巻き取り部１２には、動力源となるモータ（図示省略）が連結されている。複数の搬送ローラ１３，１４は、モータの動力によって自発的に回転する駆動ローラ１３と、モータに連結されず、基材９の動きに従って回転する従動ローラ１４とを含む。
　複数の搬送ローラ１３，１４は、基材９の搬送経路を構成する。各搬送ローラ１３，１４は、水平軸を中心として回転することによって、基材９を搬送経路の下流側へ案内する。また、複数の搬送ローラ１３，１４に基材９が接触することで、基材９に張力が与えられる。
　制御部６０が巻き出し部１１、巻き取り部１２、および駆動ローラ１３に連結されたモータを駆動させると、巻き出し部１１、巻き取り部１２および駆動ローラ１３が、それぞれ回転する。これにより、基材９は、巻き出し部１１から繰り出され、複数の搬送ローラ１３，１４を経て、巻き取り部１２まで搬送される。そして、基材９は、巻き取り部１２に巻き取られる。
　厚さ計測部２０は、基材９の搬送経路上において、基材９の厚さを計測する。図１の例では、巻き出し部１１よりも搬送経路の下流側、かつ、蛇行補正部４０よりも搬送経路の上流側に、厚さ計測部２０が配置されている。厚さ計測部２０には、例えば、指向性を有する光を基材９の表面に向けて照射し、その反射光を評価および演算することにより基材９の表面までの距離を計測する距離センサ（測長センサ）が用いられる。ただし、厚さ計測部２０は、他の手法により基材９の厚さを計測するものであってもよい。厚さ計測部２０は、基材９に外力を与えることなく、非接触で基材９の厚さを計測できるものであることが好ましい。
　張力計測部３０は、基材９の搬送経路上において、基材９にかかる張力を計測するセンサである。図１の例では、厚さ計測部２０と蛇行補正部４０との間、蛇行補正部４０と画像記録部５０との間、および画像記録部５０と巻き取り部１２との間、の３箇所に、張力計測部３０が配置されている。ただし、印刷装置１が有する張力計測部３０の数は、１～２つであってもよく、４つ以上であってもよい。張力計測部３０には、例えば、従動ローラ１４の回転軸にかかる荷重を、ロードセルにより計測する機構が用いられる。
　蛇行補正部４０は、基材９の幅方向の位置を補正するための機構を有する。図１の例では、厚さ計測部２０よりも搬送経路の下流側、かつ、画像記録部５０よりも搬送経路の上流側に、蛇行補正部４０が配置されている。
　図２は、蛇行補正部４０の例を示した図である。図２の蛇行補正部４０は、一対の固定ローラ４１の間に、一対のガイドローラ４２を有している。一対の固定ローラ４１および一対のガイドローラ４２は、それぞれ、基材９に接触しつつ回転することによって、基材９を下流側へ案内する。また、一対のガイドローラ４２には、図示を省略した移動機構が接続されている。移動機構を動作させると、１対のガイドローラ４２が、ピボット４３を中心として幅方向に揺動する。これにより、基材９を幅方向に変位させることができる。
　ただし、本発明の蛇行補正部は、図２の構造に限定されるものではない。蛇行補正部は、例えば、ガイドローラを傾斜させることによって、基材９を幅方向に変位させるものであってもよい。また、蛇行補正部４０は、後述する記録ヘッド５１を幅方向に変位させることによって、記録ヘッド５１に対する基材９の相対的な幅方向の位置を補正するものであってもよい。
　画像記録部５０は、搬送機構１０により搬送される基材９に対して、インク滴を吐出する機構を有する。図１の例では、画像記録部５０は、厚さ計測部２０および蛇行補正部４０よりも搬送経路の下流側、かつ、巻き取り部１２よりも搬送経路の上流側に配置されている。
　本実施形態の画像記録部５０は、４つの記録ヘッド５１を有する。４つの記録ヘッド５１は、基材９の搬送経路の上方に、搬送方向に間隔をあけて配列されている。各記録ヘッド５１は、その下面に、基材９の幅方向と平行に配列された複数の吐出口を有する。４つの記録ヘッド５１は、複数の吐出口から基材９の上面へ向けて、カラー画像の色成分となるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を、それぞれ吐出する。これにより、基材９の上面にカラー画像が記録される。
　本実施形態の画像記録部５０は、いわゆるワンパス方式の記録部である。すなわち、４つの記録ヘッド５１は、幅方向に往復移動しない。画像記録部５０は、基材９が各記録ヘッド５１の下方を１回だけ通過する間に、各記録ヘッド５１からインク滴を吐出することにより、基材９の上面に画像を記録する。
　制御部６０は、印刷装置１内の各部を動作制御するための部位である。図１中に概念的に示したように、制御部６０は、ＣＰＵ等の演算処理部６０１、ＲＡＭ等のメモリ６０２、および、ハードディスクドライブ等の記憶部６０３を有するコンピュータにより構成される。図３は、制御部６０と、印刷装置１内の各部との接続を示したブロック図である。図３に示すように、制御部６０は、上述した搬送機構１０、厚さ計測部２０、張力計測部３０、蛇行補正部４０、および画像記録部５０と、それぞれ通信可能に接続されている。
　制御部６０は、記憶部６０３に記憶されたコンピュータプログラムＰやデータＤを、メモリ６０２に一時的に読み出し、当該コンピュータプログラムＰおよびデータＤに基づいて、演算処理部６０１が演算処理を行うことにより、印刷装置１内の各部を動作制御する。これにより、印刷装置１における印刷処理や、後述する蛇行補正処理が進行する。
　また、図３中に概念的に示したように、制御部６０は、搬送制御部６１、ヘッド制御部６２、蛇行予測部６３、および蛇行制御部６４を有する。これらの各部の機能は、制御部６０としてのコンピュータが、コンピュータプログラムＰに従って動作することにより、実現される。
　搬送制御部６１は、搬送機構１０による基材９の搬送動作を制御する。具体的には、搬送制御部６１は、巻き出し部１１、巻き取り部１２、および複数の駆動ローラ１３のそれぞれに接続された各モータに対して、駆動指令信号Ｓａを出力する。これにより、各モータを、それぞれ指定された回転数で駆動させる。各モータが駆動すると、巻き出し部１１、巻き取り部１２、および複数の駆動ローラ１３の回転によって、基材９が搬送経路に沿って搬送される。
　ヘッド制御部６２は、４つの記録ヘッド５１の各々におけるインク滴の吐出動作を制御する。ヘッド制御部６２は、入稿された画像データに基づいて、４つの記録ヘッド５１に吐出指令信号Ｓｂを出力する。吐出指令信号Ｓｂには、インク滴を吐出すべきノズル、インク滴のサイズ、およびインク滴の吐出タイミングを示す情報が含まれる。各記録ヘッド５１は、吐出指令信号Ｓｂにより指定されたノズルから、指定されたタイミングで、指定されたサイズのインク滴を吐出する。これにより、基材９の上面に、画像データに対応する画像が形成される。
　蛇行予測部６３は、搬送機構１０により搬送される基材９に生じる蛇行を予測する。上述した厚さ計測部２０は、計測結果である厚さ情報Ｓｃを、蛇行予測部６３へ出力する。また、上述した張力計測部３０は、計測結果である張力情報Ｓｄを、蛇行予測部６３へ出力する。蛇行予測部６３は、厚さ計測部２０により計測された厚さ情報Ｓｃと、張力計測部３０により計測された張力情報Ｓｄとに基づいて、その後の基材９に生じる蛇行を予測する。そして、蛇行予測部６３は、予測結果を示す蛇行予測情報Ｓｅを、蛇行制御部６４へ出力する。
　蛇行制御部６４は、蛇行補正部４０を動作制御する。蛇行制御部６４は、蛇行予測部６３から得られる蛇行予測情報Ｓｅに基づいて、蛇行補正部４０における補正量を算出する。そして、算出された補正量を示す補正指令信号Ｓｆを、蛇行補正部４０へ出力する。蛇行補正部４０は、補正指令信号Ｓｆに基づいて、ガイドローラ４２を揺動させる。これにより、基材９の幅方向の位置が補正される。
　このように、この印刷装置１は、搬送機構１０、厚さ計測部２０、張力計測部３０、蛇行補正部４０、および制御部６０により構成される蛇行補正装置を含んでいる。
　＜２．蛇行補正について＞
　続いて、印刷装置１における蛇行補正について、より詳細に説明する。
　図４は、基材９の厚さの分布と、基材９にかかる張力Ｔと、基材９の伸びやすさとの関係を、概念的に示した図である。なお、「基材９の厚さ」とは、搬送方向および幅方向に対して直交する方向の厚さを意味する。図４中、基材９の厚さが厚いほど濃色で示されている。基材９の厚さは、必ずしも一定ではない。このため、図４に示すように、基材９の幅方向の位置によって、厚さが相違する場合がある。また、図４に示すように、基材９には、幅方向および搬送方向の双方に、周期的に厚さが増減する場合がある。一方、搬送機構１０により搬送される基材９には、搬送方向と略平行な方向に、常に張力Ｔがかかっている。
　基材９のヤング率が、搬送方向および幅方向のいずれの位置においても略一定である場合、基材９が厚い部分は伸びにくく、基材９が薄い部分は伸びやすい。このため、基材９に搬送方向の張力Ｔがかかると、図４中に矢印で示すように、厚い部分の搬送方向の伸びは小さく、薄い部分の搬送方向の伸びが大きくなる。したがって、基材９に張力Ｔが均一にかかっていても、基材９の厚さにムラがあると、基材９の位置によって、搬送方向の伸びが異なる。このように、基材９の厚さのムラによって生じる基材９の変形が、蛇行の要因となる。そこで、この印刷装置１では、基材９の各部における厚さを計測し、厚さの分布に起因して生じると予測される蛇行を、蛇行補正部４０によって補正する。
　図５は、印刷装置１における蛇行補正処理の流れを示すフローチャートである。この印刷装置１において、基材９を搬送するときには、図５に示す蛇行補正処理が繰り返し実行される。
　基材９の搬送が開始されると、厚さ計測部２０は、基材９の厚さの計測を開始する（ステップＳ１）。また、ステップ１において、張力計測部３０は、基材９にかかる張力Ｔの計測を行う。この印刷装置１において、厚さ計測部２０は、所定時間毎（例えば１秒毎）あるいは所定の搬送距離毎（例えば３センチメートル毎）に基材９の厚さを計測する。図６は、厚さ計測部２０の計測領域を示した図である。図６のように、本実施形態の厚さ計測部２０は、幅方向の位置が異なる３つの計測領域９１，９２，９３において、基材９の厚さを計測する。３つの計測領域９１，９２，９３は、幅方向の位置が互いに異なる。
　３つの計測領域９１，９２，９３のうちの、中央の計測領域９２は、基材９の幅方向の中央に位置していることが好ましい。また、３つの計測領域９１，９２，９３のうちの、残りの２つの計測領域９１，９３は、中央の計測領域９２の幅方向の両側であって、中央の計測領域９２から幅方向に等距離だけ離れた位置に配置されていることが好ましい。ただし、基材９の幅方向の両端縁付近では、裁断や変形の影響で、厚さを正確に計測しにくい場合がある。このため、２つの計測領域９１，９３は、基材９の幅方向の両端縁から、間隔を空けて内側に位置していることが好ましい。例えば、３つの計測領域９１，９２，９３は、基材９を幅方向に３分割した各ブロックの幅方向の中央付近に、それぞれ配置するとよい。
　また、図６に示すように、３つの計測領域９１，９２，９３には、それぞれ、複数の計測位置９０１が含まれている。複数の計測位置９０１は、幅方向の位置が互いに異なる。図６の例では、１つの計測領域に３つの計測位置９０１が含まれている。なお、１つの計測領域に含まれる計測位置９０１の数は、１～２つであってもよく、４つ以上であってもよい。厚さ計測部２０は、これらの計測位置９０１において、基材９の厚さを計測する。これにより、各計測位置９０１における基材９の厚さを取得する。そして、厚さ計測部２０は、得られた厚さ情報Ｓｃを、制御部６０の蛇行予測部６３へ出力する。厚さ情報Ｓｃには、複数の計測位置９０１における厚さを示す情報が含まれる。
　図７は、厚さ計測部２０における基材９の厚さの計測方法を示した図である。図８は、変形例に係る厚さ計測部２０における基材９の厚さの計測方法を示した図である。図７に示すように、本実施形態では、厚さ計測部２０は、搬送ローラ１４に対向する位置に配置された超音波センサ２１により構成される。厚さ計測部２０は、９つの計測位置９０１に対応する９つの超音波センサ２１を有する。
　ここで、基材９について、図７中に搬送ローラ１４に接触する面を裏面、裏面と反対側の面を表面と称する。本実施形態では、搬送ローラ１４に接触することにより、基材９の裏面の位置が定まる。すなわち、基材９の裏面の位置は、搬送ローラ１４の表面の位置と略同一となる。超音波センサ２１は、搬送ローラ１４に向かって超音波を出射するとともに、基材９の表面で反射した超音波を検知する。これにより、超音波センサ２１は、超音波センサ２１と基材９の表面との距離を検知できる。予め超音波センサ２１と搬送ローラ１４の表面との距離を計測しておくことにより、厚さ計測部２０は、基材９の厚さを計測できる。
　このように、超音波センサ２１を搬送ローラ１４に対向する位置に配置することにより、超音波センサ２１を基材９の一方の面の位置のみに配置すればよい。なお、図８に示すように、各計測位置９０１について、２つの超音波センサ２１を基材９の両面に対向して配置してもよい。この場合でも、基材９の厚さを計測できる。なお、厚さ計測部２０における厚さの計測機構は超音波センサに限られない。厚さ計測部２０で用いられる計測機構は、レーザやＸ線等を用いて基材９との距離を計測するセンサであってもよい。厚さ計測部２０で用いられる計測機構は、その他の装置であってもよい。しかしながら、厚さ計測部２０は、非接触で厚さを計測できる装置であることが好ましい。
　次に、蛇行予測部６３は、厚さ計測部２０から受信した厚さ情報Ｓｃと、張力計測部３０から受信した張力情報Ｓｄとに基づいて、その後の基材９の蛇行を予測して、蛇行予測情報Ｓｅを算出する（ステップＳ２）。図９は、ステップＳ２における蛇行予測処理の詳細を示したフローチャートである。本実施形態では、蛇行予測部６３は、まず、厚さ情報Ｓｃから基材９の厚さの分布を算出する（ステップＳ２１）。例えば、各計測領域９１，９２，９３に含まれる複数の計測位置９０１の厚さの平均値を、その計測領域の厚さの代表値とする。そして、その厚さの代表値に基づいて、基材９の厚さの分布を算出する。具体的には、基材９の両端における厚さｔａ，ｔｂを算出する。なお、計測領域の厚さの代表値は、他の計算方法や統計的手法によって算出される値であってもよい。また、算出される厚さの分布は、基材９の両端における厚さｔａ，ｔｂ以外の値であってもよい。
　続いて、蛇行予測部６３は、基材９の両端の厚さｔａ，ｔｂに基づいて、その搬送方向の位置における断面二次モーメントＩおよび中立軸８０の位置ｅを算出する（ステップＳ２２）。図１０は、基材９の厚さの不均一性を示した図である。図１０に示すように、搬送方向に沿う方向をｘ軸とする。基材９の一方側端部８１における厚さを厚さｔａと称し、基材９の他方側端部８２における厚さを厚さｔｂと称する。そして、基材９の幅方向の長さをｂと称する。また、基材９の中立軸８０の一方側端部８１からの幅方向の距離を、中立軸８０の位置ｅとする。
　基材９の搬送方向に直交する平面における断面が、一方側端部８１における厚さがｔａかつ他方側端部８２における厚さがｔｂである台形であると近似すると、断面二次モーメントＩおよび中立軸８０の位置ｅは、以下の式で表される。基材９の両端の厚さｔａ，ｔｂが周期性を有する場合、断面二次モーメントＩおよび中立軸８０の位置ｅも、周期性を有するｘの関数で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　その後、蛇行予測部６３は、ティモシェンコ梁理論による基材９の幅方向のたわみｗを算出する（ステップＳ２３）。基材９のヤング率をＥ、ポアソン比をνとする。このとき、基材９の幅方向のたわみをｗ、曲げモーメントＭによるたわみ角をψ、せん断力Ｖによるたわみ角をγ、全たわみ角をφ、基材９の不均一性に起因する初期不整をφ＊とすると、基材９のたわみの構成式は、以下の３式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　また、仮想仕事の原理より、準静的な基材９の平衡方程式は、以下の２式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　なお、上記の式において、Ｔは張力、Ａは基材９の断面積、Ｇは横弾性係数、ｋはせん断力の計算における誤差を最小化する係数である。なお、係数ｋは以下の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、数４の式中に含まれる基材９の不均一性に起因する初期不整φ＊は、基材９の中立軸８０の位置ｅが数２の式で表されることから、以下の式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ステップＳ２３では、蛇行予測部６３は、ティモシェンコ梁理論に基づく数３～数８の式と、ステップＳ２２で算出された断面二次モーメントＩおよび中立軸８０の位置ｅとに基づいて、基材９の幅方向のたわみｗを算出する。
　続いて、蛇行予測部６３は、ステップＳ２３で算出されたたわみｗから、蛇行補正を行わない場合に基材９に生じる蛇行を予測する。そして、蛇行予測部６３は、予測結果を示す蛇行予測情報Ｓｅを、蛇行制御部６４へと出力する（ステップＳ２４）。以上により、ステップＳ２が完了する。
　その後、蛇行制御部６４は、蛇行予測部６３から得られた蛇行予測情報Ｓｅに基づいて、蛇行補正部４０を動作制御する（ステップＳ３）。ここでは、蛇行制御部６４が、蛇行予測情報Ｓｅにおいて予測される蛇行を打ち消すように、補正量を算出する。そして、蛇行制御部６４は、算出された補正量を示す補正指令信号Ｓｆを、蛇行補正部４０へ出力する。蛇行補正部４０は、補正指令信号Ｓｆに基づいて、ガイドローラ４２を揺動させる。これにより、基材９の幅方向の位置が補正される。
　上述した補正指令信号Ｓｆは、搬送経路全体の中で、特に、画像記録部５０における基材９の幅方向の位置ずれが解消されるように、算出されることが好ましい。その際、蛇行補正部４０から画像記録部５０までの基材９の搬送距離と、蛇行補正の一次遅れ特性とを考慮して、画像記録部５０において基材９の幅方向の位置が理想的な位置に近づくように、補正量を決定することが好ましい。
　以上のように、この印刷装置１では、基材９の厚さを計測し、計測された厚さに基づいて、基材９の蛇行補正を行う。このため、エッジセンサに依存することなく、基材９の厚さの不均一性によって蛇行が生じる場合に、適切に基材９の幅方向の位置を補正できる。
　＜３．変形例＞
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
　上記の実施形態では、基材９としてフィルムを用いていた。しかしながら、本発明において蛇行補正の対称となる基材は、フィルムに限らず、紙などの他の材料で形成された基材であってもよい。
　また、上記の実施形態では、厚さ計測部の計測領域は３つであった。しかしながら、厚さ計測部の計測領域は、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。また、複数の計測領域は、必ずしも搬送方向の同一位置に配置されていなくてもよい。例えば、複数の計測領域は、基材の幅方向に沿って、千鳥状に配列されていてもよい。また、厚さ計測部は、幅方向に移動しながら、幅方向の複数の位置において、基材の厚さを計測するものであってもよい。
　また、上記の実施形態では、印刷装置からエッジセンサが完全に排除されていた。しかしながら、本発明の蛇行補正装置は、エッジセンサを併用するものであってもよい。すなわち、本発明の蛇行補正装置は、エッジセンサにより計測される基材の端縁部の位置と、基材の厚さから予測される基材の蛇行と、の双方を考慮して、基材の蛇行補正を行うものであってもよい。
　また、上記の実施形態では、画像記録部が、４つの記録ヘッドを有していた。しかしながら、画像記録部が有する記録ヘッドの数は、１～３つであってもよく、５つ以上であってもよい。例えば、画像記録部は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のインクを吐出する４つの記録ヘッドに加えて、特色のインクを吐出する記録ヘッドをさらに有していてもよい。
　また、上記の実施形態では、基材の表面にインクを吐出する印刷装置について説明した。すなわち、上記の実施形態では、処理部である画像記録部５０が、基材９に対して、加工処理として、処理物質であるインクの供給を行うものであった。しかしながら、本発明の基材処理装置は、基材の表面に、インク以外の処理物質（例えば、レジスト液や各種のコーティング材など）を供給する処理部を備えるものであってもよい。また、本発明の基材処理装置は、基材の搬送経路上において、基材に対して処理物質の供給以外の加工処理（例えば、パターンの露光やレーザによる描画など）を行うものであってもよい。
　また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
　１　印刷装置
　９　基材
　１０　搬送機構
　２０　計測部
　３０　張力計測部
　４０　蛇行補正部
　５０　画像記録部
　６０　制御部
　６３　蛇行予測部
　６４　蛇行制御部
　８０　中立軸
　９１，９２，９３　計測領域
　９０１　計測位置
　Ｓａ　駆動指令信号
　Ｓｂ　吐出指令信号
　Ｓｃ　情報
　Ｓｄ　張力情報
　Ｓｅ　蛇行予測情報
　Ｓｆ　補正指令信号

Claims (14)

  1. 　長尺帯状の基材を搬送経路に沿って長手方向に搬送する搬送機構と、
    　前記搬送経路上において、幅方向の位置が異なる複数の計測領域における前記基材の厚さを計測する厚さ計測部と、
    　前記厚さに基づいて、その後の前記基材の蛇行を予測して、蛇行予測情報を出力する蛇行予測部と、
    　前記蛇行予測情報に基づいて、前記基材の幅方向の位置を補正する蛇行補正部と、
    を備える蛇行補正装置。
  2. 　請求項１に記載の蛇行補正装置であって、
    　前記厚さ計測部は、幅方向の位置が異なる３つの前記計測領域において、前記厚さを計測する蛇行補正装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の蛇行補正装置であって、
    　前記厚さ計測部は、前記計測領域に含まれる複数の計測位置において、前記厚さを計測し、
    　前記蛇行予測部は、前記計測領域毎に、前記厚さの代表値を算出し、前記代表値に基づいて、前記蛇行予測情報を出力する蛇行補正装置。
  4. 　請求項３に記載の蛇行補正装置であって、
    　前記複数の計測位置は、幅方向に配列される蛇行補正装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蛇行補正装置であって、
    　前記蛇行補正部は、前記厚さ計測部よりも前記搬送経路の下流側に位置する蛇行補正装置。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の蛇行補正装置と、
    　前記搬送経路上において、前記基材に対して加工処理を行う処理部と、
    を備える基材処理装置。
  7. 　請求項６に記載の基材処理装置であって、
    　前記処理部は、前記厚さ計測部および前記蛇行補正部よりも前記搬送経路の下流側に位置する基材処理装置。
  8. 　請求項６または請求項７に記載の基材処理装置であって、
    　前記処理部は、前記基材の表面に処理物質を供給する基材処理装置。
  9. 　搬送経路に沿って搬送される長尺帯状の基材の幅方向の位置を補正する蛇行補正方法であって、
    　ａ）前記搬送経路上において、幅方向の位置が異なる複数の計測領域における前記基材の厚さを計測する工程と、
    　ｂ）前記厚さに基づいて、その後の前記基材の蛇行を予測して、蛇行予測情報を出力する工程と、
    　ｃ）前記蛇行予測情報に基づいて、前記基材の幅方向の位置を補正する工程と、
    を含む蛇行補正方法。
  10. 　請求項９に記載の蛇行補正方法であって、
    　前記工程ｂ）は、
    　　ｂ１）前記厚さから中立軸の位置を算出する工程と、
    　　ｂ２）前記中立軸の位置に基づいて、前記基材の幅方向のたわみを算出する工程と、
    　　ｂ３）前記たわみから前記蛇行予測情報を出力する工程と、
    を含む蛇行補正方法。
  11. 　請求項９または請求項１０に記載の蛇行補正方法であって、
    　前記工程ａ）では、幅方向の位置が異なる３つの前記計測領域において、前記厚さを計測する蛇行補正方法。
  12. 　請求項１１に記載の蛇行補正方法であって、
    　前記工程ａ）では、前記計測領域に含まれる複数の計測位置において、前記厚さを計測し、
    　前記工程ｂ）は、
    　　ｂ４）前記計測領域毎に、前記厚さの代表値を算出する工程
    を含み、
    　前記工程ｂ）では、前記代表値に基づいて前記蛇行予測情報が出力される蛇行補正方法。
  13. 　請求項１２に記載の蛇行補正方法であって、
    　前記複数の計測位置は、幅方向に配列される蛇行補正方法。
  14. 　請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載の蛇行補正方法であって、
    　前記工程ｃ）では、前記計測領域よりも前記搬送経路の下流側において、前記基材の幅方向の位置を補正する蛇行補正方法。
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