(57)【要約】  基板上にＴＩＲプリズムを含む変位スケールを形成する方法及びシステムについて記載する。変位スケールを形成するシステムは、ネガ型レリーフの内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造のパターンを有する、１つ以上のローラを含む。ローラが回転すると、スケールが基板上に形成される。ローラは、また、ネガ型レリーフのパターン構造を含むことができる。ローラの回転によって、基板上に変位スケールとパターン構造とが同時に形成される。変位スケールのＴＩＲプリズム構造は、横方向変位、長手方向変位、及び角度変位のうちの１つ以上の測定のために配向することができる。
2010530543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に変位スケールを形成するシステムであって、
ネガ型レリーフ（negative relief）の内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造を有する、１つ以上のローラと、
前記ＴＩＲプリズム構造を含む変位スケールが基板上に形成されるように、前記ローラを回転させるように構成された駆動機構とを含む、システム。
【請求項２】
前記ローラが、ネガ型レリーフのパターン構造を更に有しており、前記ローラの回転によって、基板上に変位スケール及びパターン構造が同時に形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
基板の表面上に材料を分配するように構成されたディスペンサを更に含んでおり、前記ローラの回転によって、基板上の材料にＴＩＲプリズム構造を含む変位スケールが形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記材料が、ＵＶ硬化性樹脂を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記材料が、キャスタブルポリマーを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記材料が、硬化性材料を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
変位スケールのＴＩＲプリズム構造を硬化させるように構成された硬化ステーションを更に含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記硬化ステーションが、ＵＶ光源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記材料が、熱硬化性材料を含んでおり、
前記硬化ステーションが、熱源を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
ネガ型レリーフの付加的パターン構造を含む、１つ以上の付加的ローラと、
前記付加的パターン構造が基板上に形成されるように、前記１つ以上の付加的ローラを回転させるように構成された、付加的駆動機構とを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記パターン構造が、変位スケールの形成と同時に形成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ローラが、ネガ型レリーフの第１の組のパターン構造を有しており、前記ローラの回転によって、基板上に変位スケールと第１の組のパターン構造とが同時に形成され、
前記変位スケールが、第１の組のパターン構造と見当合わせされた付加的パターン構造の転写を容易にするように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記基板が、可撓性ウェブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記基板が、剛性材料を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記基板が、ポリマーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記変位スケールが、横方向変位を測定するように構成された第１の組のＴＩＲプリズムと、長手方向変位を測定するように構成された第２の組のＴＩＲプリズムとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１及び第２の組のＴＩＲプリズムが、チェッカー盤パターンで配置される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記変位スケールが、角度変位を測定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
基板上にＴＩＲプリズム構造を含む変位スケールを形成する方法であって、
基板を、ネガ型レリーフの内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造を有する１つ以上のローラと接触又は近接させる工程と、
前記ＴＩＲプリズム構造を含む変位スケールが基板の表面上に形成されるように、前記ローラを前記基板に対して回転させる工程とを含む、方法。
【請求項２０】
基板表面上に材料を分配する工程を更に含み、
前記変位スケールが形成されるように前記ローラを回転させる工程が、前記ＴＩＲプリズム構造が前記材料に形成されるように前記ローラを回転させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＴＩＲプリズム構造の形成と同時に基板上にパターン構造を形成することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
ウェブの対向表面上又は１つ以上の付加的ローラ上に付加的材料を配置して、付加的ウェブパターン構造を形成する工程であって、前記１つ以上の付加的ローラがネガ型レリーフの付加的ウェブパターン構造を有する、工程と、
前記ウェブを前記１つ以上の付加的ローラと接触又は近接させる工程と、
前記ウェブの対向表面上に付加的ウェブパターン構造を形成する工程とを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記変位スケールを使用して、前記ウェブパターン構造と前記付加的ウェブパターン構造との間の見当合わせを維持する工程を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
基板上にスケールを形成するように構成されたツールであって、配置された内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造とネガ型レリーフのパターン構造とを有するローラを含んでおり、前記ローラが基板と接触又は近接するときに、前記ローラが、ＴＩＲプリズム構造を含むスケールとパターン構造とを基板上に同時に形成するように構成される、ツール。
【請求項２５】
前記ＴＩＲプリズム構造が、正角プリズム（right regular prisms）を含む、請求項２４に記載のツール。
【請求項２６】
前記ＴＩＲプリズム構造が、長手方向変位を測定するように構成された第１の組の構造と、横方向変位を測定するように構成された第２の組の構造とを含むチェッカー盤パターンを有する、請求項２４に記載のツール。
【請求項２７】
前記ＴＩＲプリズムの頂点間の距離が、約４０μｍである、請求項２４に記載のツール。
【請求項２８】
前記ＴＩＲプリズム間の距離が、約２０μｍである、請求項２４に記載のツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国仮出願第６０／９４４，８９０号（２００７年６月１９日出願）の優先権を請求し、その開示を参照により本願に援用する。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は、変位を決定するスケールであって、変位を測定するスケール構造として複数の内部全反射（ＴＩＲ）光学プリズムを用いるスケールに関する。
【背景技術】
【０００３】
基板又は他の関心物品の変位を測定するために、光学エンコーダが使用される。通常、光学エンコーダは、光源と、基板又は他の関心物品に取り付けられたスケールと、光センシング素子とを含む。スケールは、光の一部を反射、透過、及び／又は遮断することによって、光源から導かれた光を変調する。光センシング素子は、変調された光を感知するように位置決めされ、変調された光に対応する出力信号を生成する。光センサの出力信号を分析することによって、関心物品の変位が決定される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の諸実施形態は、基板上にＴＩＲプリズムを含む変位スケールを形成する方法及びシステムを伴う。一実施形態によれば、変位スケールを形成するシステムは、ネガ型レリーフ（negative relief）の内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造を有する、１つ以上のローラを含む。駆動機構は、ＴＩＲ構造を含むスケールが基板表面上に形成されるようにローラを回転させるように構成される。ローラは、また、ネガ型レリーフのパターン構造を含むことができる。この構成では、ローラの回転によって、基板上に変位スケール及びパターン構造が同時に形成される。
【０００５】
一部の実施形態では、ディスペンサが基板表面上に材料を分配し、ローラの回転によって、基板表面上の材料にＴＩＲプリズム構造を含む変位スケールが形成される。例えば、材料は、硬化性材料、ＵＶ硬化性樹脂、キャスタブルポリマー、熱硬化性材料、又は他の硬化性材料若しくはキャスタブル材料を含むことができる。これらの実施形態では、システムは、スケールのＴＩＲプリズム構造を硬化させるように構成された熱源又はＵＶ光源などの硬化ステーションを含むことができる。
【０００６】
一部の実施形態では、システムは、ネガ型レリーフのウェブパターン構造を含む、１つ以上の付加的ローラを含むことができる。パターン構造が基板上に形成されるように、付加的駆動機構が、１つ以上の付加的ローラを回転させる。ウェブパターン構造は、スケールの形成と同時に形成されてよい。
【０００７】
一構成では、変位スケール構造に加えて、ローラは、また、ネガ型レリーフの第１の組のパターン構造を有する。ローラの回転によって、基板上にＴＩＲスケールと第１の組のパターン構造とが同時に形成される。ＴＩＲスケールは、第１の組のパターン構造と見当合わせされた、基板への付加的パターン構造の転写を容易にするように構成される。
【０００８】
様々な態様によれば、基板は、ポリマーウェブなどの可撓性ウェブを含むことができ、又は、基板は、ガラスなどの剛性材料を含むことができる。ＴＩＲ構造は、横方向変位の測定をもたらす、若しくは長手方向変位を測定する、又はその両方を測定するように配向することができる。ＴＩＲ構造は、角度回転を測定するように、又は様々なウェブパラメータを測定するように構成することができる。
【０００９】
別の実施形態は、基板上にＴＩＲプリズム構造を含むスケールを形成する方法を伴う。基板は、ネガ型レリーフの内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造を有する１つ以上のローラと接触又は近接する。ローラは、ＴＩＲプリズム構造を含む変位スケールが基板の表面上に形成されるように、基板に対して回転される。
【００１０】
一部の構成では、ＴＩＲプリズムを形成するのに使用される材料は、基板上に分配される。ローラは、ＴＩＲプリズムが基板上の材料に形成されるように、回転される。
【００１１】
パターン構造の第１の層は、スケールの形成と同時に形成されてもよい。スケールは、その後、次の加工工程で、付加的パターン構造と第１の組のパターン構造とを位置合わせさせるために使用することができる。
【００１２】
本開示の別の実施形態は、基板上に変位スケールを形成するように構成されたツールを対象とする。ツールは、変位スケールを形成するように配置された内部全反射（ＴＩＲ）プリズム構造と、ネガ型レリーフのパターン構造とを有する、ローラを含む。ローラは、該ローラが基板と接触又は近接して回転されるときに、変位スケールとパターン構造とを基板上に同時に形成するように構成される。
【００１３】
本開示の上述の概要は、本開示の各実施形態、又は全ての実施を説明することを意図するものではない。本開示の利点及び効果、並びに本開示に対する一層の理解は、以下に記載する「発明を実施するための形態」及び特許請求の範囲を添付図面と併せて参照することによって明らかになり、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本開示の諸実施形態による、ウェブ位置を示すための内部全反射の使用。
【図１Ｂ】本開示の諸実施形態による、ウェブ位置を示す内部全反射をもたらすように構成された正角プリズム（right regular prisms）を含むスケール素子。
【図２Ａ】本開示の諸実施形態による、反射モードで動作するウェブ位置を示すシステム。
【図２Ｂ】本開示の諸実施形態による、透過モードで動作するウェブ位置を示すシステム。
【図２Ｃ】本開示の諸実施形態による、反射モードで動作するウェブ移動を制御するシステム。
【図２Ｄ】本開示の諸実施形態による、透過モードで動作するウェブ移動を制御するシステム。
【図２Ｅ】本開示の諸実施形態による、ウェブ上に長手方向に配置されたスケール構造。
【図２Ｆ】本開示の諸実施形態による、ウェブ上に長手方向に配置されたスケール構造。
【図２Ｇ】本開示の諸実施形態による、ウェブ上に横方向に配置されたスケール構造。
【図２Ｈ】本開示の諸実施形態による、ウェブ上に横方向に配置されたスケール構造。
【図２Ｉ】本開示の諸実施形態による、チェッカー盤パターンの長手方向及び横方向スケール構造。
【図３Ａ】本開示の諸実施形態による、スケール構造によって変調された、光検出器の表面における光強度のグラフ。
【図３Ｂ】本開示の諸実施形態による、約９０°の位相差をもつ正弦波状光強度を達成するようにスケール構造及び走査レチクルによって変調された、二重光センサの表面における光強度のグラフ。
【図４Ａ】本開示の諸実施形態による、ＴＩＲスケールを使用して基板位置を示すプロセスを示すフローチャート。
【図４Ｂ】本開示の諸実施形態による、粗ウェブ位置及び精密ウェブ位置を決定する方法を示すフローチャート。
【図５Ａ】本開示の諸実施形態による、一体型スケール構造を有するウェブを含むロール物品の図。
【図５Ｂ】本開示の諸実施形態による、一体型スケールを有し、また更にウェブ上に配置されたパターン構造を有するウェブを含むロール物品の一部分の図。
【図５Ｃ】本開示の諸実施形態による、ウェブから分離されているスケールの図。
【図６】本開示の諸実施形態による、基板上にＴＩＲスケールを形成するのに使用できるネガ型レリーフのＴＩＲ構造を有するローラの一部分の側面図。
【図７】本開示の諸実施形態による、基板上にＴＩＲプリズム構造を含むスケールを形成するシステム。
【図８】本開示の諸実施形態による、基板上にＴＩＲプリズム構造を含むスケールとパターン構造の第１の層とを同時に形成するシステム。
【図９】本開示の諸実施形態による、ウェブの対向する表面上に構造を含む両面ウェブ基板を製造するシステム。
【図１０】本開示の諸実施形態による、ウェブの対向する表面上に構造を含む両面ウェブ基板を製造するために使用できる、第１及び第２のパターン付きローラ。
【図１１】本開示の諸実施形態による、前の製造工程で形成されたＴＩＲスケールが後続の製造工程中に基板の位置を制御するのに使用されるシステム。
【図１２】本開示の諸実施形態による、ウェブの片面上に長手方向に配置されたスケール構造、及びウェブの裏側の第２のパターン。
【００１５】
本開示は様々な修正形態及び代替形状に修正可能であるが、その具体例を一例として図面に示し、かつ詳細に説明する。但し、本開示を記載される特定の実施形態に限定するものではないことを理解されたい。むしろ、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の範囲内にあるすべての修正形態、均等物、及び代替形態に及ぶものとする。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
基板の変位を示すための、改善された方法及びシステムが必要である。本開示は、これら及び他の必要性に応えるとともに、先行技術を上回る他の利点を提供する。
【００１７】
例示実施形態についての以降の記述では、本明細書の一部を形成し、かつ本開示が実施され得る様々な実施形態を一例として表している添付の図面を参照する。本開示の範囲から逸脱することなく、実施形態を利用することができ、また構造上の変更が行われてもよいことを理解されたい。
【００１８】
本開示の諸実施形態は、基板又は他の関心物品の変位を決定するスケールと、該変位スケールを製造及び使用する方法及びシステムとを示す。スケールは、ウェブの並進変位及び／又は回転変位を示すために使用することができ、また、ウェブ位置を決定するためかつ／又は可撓性ウェブの移動を制御するために用いることができる。ウェブの並進変位及び／若しくは回転変位を示すことに加えて、又はその代わりに、スケールは、また、ウェブ又はウェブを取り巻く周囲環境の様々なパラメータを測定するために使用することもできる。例えば、より詳細に後述するように、スケールは、ウェブの温度及び／若しくは弾性率を測定するために使用することができ、かつ／又はウェブひずみを測定するために使用することができる。基板は、ガラスなどの透明剛性材料で作製されてもよく、又は、可撓性ポリマーウェブなどの透明の可撓性・伸縮性材料を含んでもよい。
【００１９】
スケールは、内部全反射（ＴＩＲ）プリズムとして構成された複数の光学スケール構造を含む。内部全反射は、プリズム面上の光の入射角θｉが臨界角θｃ以上であるときに起こる。θｃよりも大きな入射角度の場合、入ってくるすべての光が反射される。
【００２０】
図１Ａは、基板１０５上のＴＩＲ構造１１５を含むスケールを示し、様々な実施形態に従って使用されるときの内部全反射の原理を説明する。光源（図示せず）によって発生される光は、ＴＩＲスケール構造１１５を含む一体型スケールを有する基板１０５に向けられる。ＴＩＲスケール構造１１５に向けられる光１１１の角度θｉが臨界角θｃ以上の場合、光は、図１Ａに示されるように角度θｒで反射される。
【００２１】
ＴＩＲスケール構造は、ＴＩＲを通じた反射をもたらすいずれの形状又は構成で形成することもできる。一部の実施形態では、ＴＩＲスケール構造は、図１Ｂに示されるように正角プリズムを含むことができる。この実施形態では、ＴＩＲスケール構造１１６の左面１１７での入射光線の角度θｉ１がθｃよりも大きい場合、光は、入射角度θｉ２で右プリズム面１１８に内部全反射される。右プリズム面１１８では、光は、やはり、角度θｒ２で内部全反射され、入射光線にほぼ平行にプリズム１１６から出る。ＴＩＲによる反射は、好都合には、反射スケールに通常使用される金属化表面の場合に起こりうる劣化なしに、ＴＩＲスケール構造の面上でほぼすべての光の入射を反射する。
【００２２】
図２Ａ〜２Ｄは、基板上に配置されたＴＩＲスケールを使用して基板の変位を示すように構成されたシステムの図である。図２Ａ及び２Ｂに示されるように、システムは、光源２１０及び光センサ２２０の固定された位置に対して移動できる、光２１１を基板２０５に向かわせる光源２１０を含む。
【００２３】
図２Ａのシステムは、反射モードで動作する、基板変位を示すシステムを示す。反射モードでは、多光源アレイとすることもできる光源２１０、及び１つ以上の光センサ２２０が、基板２０５の同じ表面２０６の近くに位置決めされる。光源２１０は、光２１１を基板２０５の表面２０６に向かわせる。光２１２の一部分は、ＴＩＲスケール構造２１５によって光センサ２２０に向かって反射される。光センサ２２０は、反射光を感知し、基板変位を示すために使用できるアナログ出力信号を生成する。この実施形態では、基板２０５は、透明であっても透明でなくてもよい。基板２０５が透明である構成では、光２２１の一部分は、基板２０５を通って透過され得る。基板２０５が透明である場合、ＴＩＲスケール構造２１５を基板２０５の表面２０６、２０７のいずれか一方又は両方の表面２０６、２０７上に位置決めできることが理解されよう。
【００２４】
図２Ｂは、透過モードで動作する、ウェブ位置を示すシステムを示す。この構成では、光源２１０及び光センサ２２０は、ウェブ２０５の対向表面２０６、２０７上に位置決めされる。光源２１０は、光２１１をウェブ２０５の表面２０６に向かわせる。光２１２の一部分は、スケール素子２１５によって反射される。光２２１の他の部分は、透明ウェブ２０５を通り抜けて光センサ２２０に達する。光センサ２２０は、透過光２２１を感知し、アナログ出力信号を生成する。
【００２５】
図２Ａ及び２Ｂでは、基板２０５が光源２１０及び光センサ２２０の固定された位置に対して移動するとき、光センサ２２０のアクティブ表面２２２での光強度は、ＴＩＲスケール構造によって変調される。図２Ａ及び２Ｂのシステムについての光センサ２２０のアクティブ表面２２２での光強度は、図３Ａの光強度グラフ３１０によって示される。基板２０５の相対動作は、光センサ２２０の表面２２２での光強度を正弦波状に変調させる。光センサ２２０は光を検出し、光センサ２２０のアクティブ表面２２２での光強度を追跡する、対応する正弦波状アナログ出力信号を生成する。光センサ２２０によって生成されるアナログ出力信号を使用して、基板２０５の変位を決定することができる。
【００２６】
一部の実施形態では、光センサによって生成されるアナログ出力信号を使用して、基板の移動を制御することができる。例えば、可撓性の細長いウェブ基板上に配置されたＴＩＲスケール構造の使用は、ロールツーロール（roll-to-roll）製造用途に特に有用である。図２Ｃ及び２Ｄは、ウェブ位置を示すために使用されるコンポーネントが反射モード（図２Ｃ）及び透過モード（図２Ｄ）で動作するように配置されたときの、ウェブ移動を制御するシステムを示す。細長いウェブ２３５は、ロールから巻きほどかれてもよく、又は先の製造プロセスから得てもよい。図２Ｃ及び２Ｄでウェブ位置を示すために使用されるコンポーネントは、それぞれ、図２Ａ及び２Ｂに示されたものに類似しているが、図２Ｃ〜２Ｄのシステムそれぞれは更に走査レチクル２４０を含み、二重光センサ２５０、２５５を有する点が異なる。ウェブ２３５は、光源２１０、走査レチクル２４０、及び光センサ２５０、２５５の固定された位置に対して動いている。
【００２７】
走査レチクル２４０は、レチクル窓２４１がウェブ２３５に向けられた光の一部分をレチクル２４０に通過させるように、ウェブ２３５から短い距離のところに位置決めされる。窓２４１間のレチクル２４０の領域２４２は、光の一部分を遮断する。
【００２８】
光センサ２５０、２５５は、センサ２５０、２５５の表面に存在する光を感知し、独立した出力信号を生成する。前述したように、ウェブ２３５が光源２１０及び光センサ２５０に対して動いているときには、ＴＩＲスケール構造２１５は、光センサ２５０のところに存在する光強度を正弦波状に変調させる。走査レチクルを使用して、光センサ２５０、２５５のところに存在する光を更に変調することができる。走査レチクル２４０を用いることで、光センサ２５０、２５５における光強度は、図３Ｂに示されるように９０°位相シフトした２つの対称的な正弦波状信号３２０、３３０に対応する。光センサ２５０、２５５の表面に存在する変調された光強度を追跡する出力信号が、ウェブ位置を示すために光センサ２５０、２５５によって生成される。
【００２９】
光センサ２５０、２５５によって生成された出力信号は、ウェブの位置を決定するためにウェブ位置プロセッサ２６０によって分析される。例えば、ウェブ位置プロセッサ２６０は、光センサ２５０、２５５に対するウェブ２３５の位置及び移動方向を決定することができる。適切に置かれたＴＩＲスケール構造と、システムのコンポーネントを示す関連位置とによって、ウェブ横断方向及びウェブ下流方向のうちの一方又は両方のウェブ位置を決定することができる。この情報は、ウェブ動作制御装置２７０によって、ウェブを動かすウェブ輸送システム２３０を制御するために使用される。
【００３０】
一部の実施形態では、多数の光源及び／又は多数の光センサを、ウェブの並進変位及び／若しくは角度変位を感知するために、かつ／又はウェブパラメータを決定するために、使用することができる。多数のセンサの組合せを使用するシステムは、信号冗長性をもたらし、よりロバストなシステムを提供する。一部の実施形態では、１つより多くのスケール構造、例えば約３〜２０個の構造によって、エネルギーが変調される。センサからの出力信号は、多数の構造によって変調されたエネルギーを平均化する、ないしは別の方法で組み合わせることができる。単一の構造、又は場合によってはいくつかの構造が汚れによって破損した又は見えなくなった場合でも、平均化された出力信号は、最小限の影響しか受けない。
【００３１】
スケール構造は、長手方向に配置された構造、横方向に配置された構造、又は長手方向に配置された構造及び横方向に配置された構造の両方の組合せを含むことができる。図２Ｅ及び２Ｆに示されるように、一実施形態では、１組のスケール構造２３０は、長手方向変位測定のために、ウェブ２０５の上面２０７、底面２０６、又は両方の表面２０６、２０７上に配置することができる。図２Ａ〜２Ｄに示される１組の光源及びセンサコンポーネントは、長手方向スケール構造２３０によって変調されたエネルギーを検出し、ウェブ２０５の長手方向変位を示す信号を生成するように構成されており、かつ／又は他のウェブパラメータを測定するために使用されてよい。図２Ｇ及び２Ｈに示される一実施形態では、１組のスケール構造２４０は、横方向変位測定のために、ウェブ２０５の上面２０７、底面２０６、又は両方の表面２０６、２０７上に配置することができる。１組の光源及びセンサコンポーネントは、横方向スケール構造によって変調されたエネルギーを検出し、ウェブの横方向変位を示す信号を生成するように構成されており、かつ／又は他のウェブパラメータを測定するために使用されてよい。
【００３２】
図２Ｅ〜２Ｈに示されるスケール構造は、直線的な三角形プリズムであり、それらは、約数マイクロメートルにまで下がる範囲のプリズムピッチ及びプリズム間の距離を有することができる。このタイプのプリズムに好都合な寸法には、約４０μｍのプリズムピッチ、及び約２０μｍのプリズム間の距離が含まれる。
【００３３】
長手方向スケール構造及び横方向スケール構造の両方、並びに適合性のある光源／センサの組合せを使用すると、長手方向及び横方向のウェブ変位並びに角度変位の表示が可能になる。図２Ｉは、長手方向スケール構造２３０及び横方向スケール構造２４０の両方がウェブ２０５の上面２０７上に配置されたウェブを示す。長手方向及び横方向のスケール構造２３０、２４０は、ウェブ２０５の対向側部に配置することもでき、又はウェブの同じ側部に配置することもできる。長手方向及び横方向の構造２３０、２４０がウェブ２０５の同じ側部に配置される場合、それらは、図２Ｉに示されるようにチェッカー盤パターンを形成することができる。長手方向及び横方向の構造は、図２Ｉに示されるように連結することもでき、又は分離した非連結プリズムの交互パターンを含むこともできる。一部の実施形態では、チェッカー盤パターンは、交互に並ぶ、多数の長手方向構造の領域と多数の横方向構造の領域とを含むことができる。
【００３４】
ウェブ上に配置された一体型ＴＩＲスケールを使用する連続的なウェブ位置の決定を用いて、１つ又はいくつかの連続製造工程におけるパターン構造の配置中のウェブの移動を制御することができる。例えば、本明細書で提供される本開示の諸実施形態に関して記載したＴＩＲスケールを使用して、連続的なウェブ位置を示すことができる。ウェブ位置の表示は、ロールツーロール製造プロセス中にウェブ上に配置されるないしは別の方法でウェブ上に形成される、パターン構造の多数の層間の位置合わせを容易にする。本明細書に記載のスケールは、可撓性ウェブ上にパターン構造の連続層を形成するのに多数の配置工程を必要とする、可撓性のある多層電子又は光学デバイスの製造に特に有用である。ＴＩＲスケール構造は、例えば、約１００ｍｍ未満、約５０ｍｍ未満、約２５ｍｍ未満、又は更に約５ｍｍ未満の曲げ半径を有する例えば可撓性ポリマーウェブ上に形成することができる。小さな曲げ半径は、ロール物品としてのＴＩＲスケールの製作を可能にする。
【００３５】
更に、本明細書に記載の手法を使用して、ウェブ加工用途でよく発生するウェブひずみの変化を自動的に補うことができる。例えば、一部の実施形態では、スケール構造は、多層電子又は光電子デバイスを形成するために使用されるウェブパターン構造の第１の層など、ウェブパターン構造の層とほぼ同時にウェブ上に配置される。スケール構造及びウェブパターン構造が配置されるとき、パターン構造及びスケール構造は、同じ量のウェブひずみを経験する。この構成では、後続プロセスでのウェブひずみの量に関わらず、スケール構造を使用して第１層のウェブパターン構造の位置を精確に追跡することができる。後続プロセスでのウェブひずみの量に関わらず、スケール構造を使用して、第１層ウェブパターン構造の横方向位置、長手方向位置、及び／又は角度回転を精確に追跡することができる。
【００３６】
ウェブひずみが増大される（すなわち、ウェブが更に伸張される）とき、スケール構造は、ウェブ上に形成された対応するウェブパターン構造とともに伸張される。この現象によって、スケール構造を、ウェブ上に配置された構造の位置をより精確に追跡するために使用できるようになる。本明細書の様々な実施形態に従って記載される変位スケールを使用すると、ウェブが伸張されるときでさえ、同時に又は後で配置されるウェブパターン構造との精確な位置合わせを達成することができる。その諸態様を本開示の諸実施形態と併せて使用できる、可撓性ウェブの位置を示すためのスケール構造の使用に関する更なる詳細が、本願と同時に出願された代理人整理番号６２８５４ＵＳ００２によって識別される同一所有者の米国特許出願に提供されており、その特許出願を参照により本願に援用する。
【００３７】
ウェブの並進変位及び／若しくは角度回転の表示を提供することに加えて、又はその代わりに、スケールは、また、ウェブ又はウェブを取り巻く周囲環境の様々なパラメータを測定するために使用することもできる。例えば、より詳細に後述するように、スケールは、温度、ウェブの弾性率、及び／又はウェブひずみを測定するために使用することができる。
【００３８】
図４Ａは、本開示の諸実施形態によるＴＩＲスケールを使用して基板位置を示すプロセスを示すフローチャートである。光は、ＴＩＲスケールが上に配置された基板に向けられる４０１。例えば、一実装形態では、スケール構造は、ウェブ上に長手方向に配置された一連の不連続なプリズムを含むことができる。長手方向に配置されたプリズムは、長手方向変位を決定するために測定できる光変調のために構成される。別の実装形態では、スケール構造は、長手方向に配置された第１の組のプリズムと、横方向に配置された別の組のプリズムとを含むことができる。長手方向及び横方向プリズムは、ウェブの長手方向及び横方向変位の決定のために光を変調するように構成されており、また、ウェブの角度回転を決定するために使用することができる。
【００３９】
スケールのＴＩＲ構造は、基板に向けられた光を変調４０２する。変調された光は、光センサによって感知４０３され、基板変位を示す出力信号が、感知された光に基づいて生成４０４される。この手法によって、ウェブのもう１つの自由度を測定することができる。出力信号は、ウェブの長手方向変位、横方向変位、及び／又は角度回転の連続表示をもたらすことができる。
【００４０】
図３Ｂに関して前述したように、ウェブ位置を追跡するために使用される信号は、正弦及び余弦信号を含むことができる。正弦及び余弦信号は、有利には、粗ウェブ位置及び精密ウェブ位置の決定を可能にする。図４Ｂは、本開示の諸実施形態による粗ウェブ位置及び精密ウェブ位置を決定する方法を示すフローチャートである。光は、ＴＩＲ構造がその上に配置された基板に向けられる（４１０）。ＴＩＲ構造は、基板に向けられた光を変調（４２０）する。変調された光は、光センサによって感知（４３０）され、９０°位相シフトした第１及び第２の出力信号が生成（４４０）される。ウェブ位置補正が適用（４５０）される。位相シフトされた出力信号の逆正接が計算（４６０）され、ウェブの粗位置及び精密位置を追跡（４７０）するために使用される。
【００４１】
前述のように、一体型スケールを有する可撓性の細長いウェブの使用は、ロールツーロール製造プロセスで使用するのに特に有利である。例えば、一体型スケールは、層状の電子又は光学デバイスの形成の際など、連続した製造工程中に位置合わせを必要とする製造プロセスのためにウェブを位置決めする際に使用することができる。本明細書で示される一体型スケールを使用するウェブ位置決めは、低コスト電子機器、メモリ、サイネージ、電子ペーパー、液晶を組み込んだディスプレイ（ＬＣＤ）若しくは有機発光ダイオードを組み込んだディスプレイ（ＯＬＥＤ）、又は他の用途のためのフレキシブル回路の製造において使用することができる。
【００４２】
図５Ａは、ロール物品５００として販売され得る一体型ＴＩＲスケール５１１を有するウェブ５０５の一部分を示す。ＴＩＲスケール５１１は、長手方向（ウェブ下流方向）位置決めに使用されるように配置されたＴＩＲ構造５１２、及び横方向（ウェブ横断方向）位置決めに使用されるように配置されたＴＩＲ構造５１３のうちの一方又は両方を含むことができる。長手方向位置決めに使用されるＴＩＲプリズム５１２は、プリズムの軸５１４がウェブ５１５の長手方向に対してある角度を成すように、例えば、ほぼ垂直に交わるように配置される。横方向位置決めに使用されるＴＩＲプリズム５１３は、プリズムの軸５１６がウェブ５１７の横方向に対してある角度を成すように、例えばほぼ垂直に交わるように配置される。ウェブ／スケールロール製品５００は、ウェブ５０５上でのパターン構造の形成を容易にするために位置情報を提供するのに使用されるスケール５１１とともに、製造プロセスで使用することができる。
【００４３】
あるいは、図５Ｂに示されるように、ロール物品５０１は、ウェブパターン構造５２０の第１の層とともに一体型ＴＩＲスケール５１１を有する可撓性ウェブ５０６を含むこともできる。ＴＩＲスケール５１１は、ウェブパターン構造５２０の第１の層と同時にウェブ５０６上に形成することができ、又は、ＴＩＲスケール５１１及びウェブパターン構造５２０を、別個の製造工程でウェブ５０６上に形成することができる。ウェブパターン構造５２０の第１の層とともに一体型ＴＩＲスケール５１１を有するウェブ５０６の構成は、連続した層の配置中のウェブ５０６における一時的又は永久的寸法変化を補う際に特に役立つ。例えば、ポリマーウェブは、熱加工及び／又は水若しくは他の溶媒の吸収若しくは脱離に起因する、物品収縮又は膨張の長さを変化させる張力を生じやすく、層間の位置合わせを困難にすることがある。ＴＩＲスケール構造５１２、５１３及びウェブパターン構造５２０の第１の層が同時に形成されるときには、一体型ＴＩＲスケール５１１を使用した後続配置の位置合わせは、ウェブ加工用途で一般に生じるウェブひずみの変化を自動的に補う。ウェブひずみが増大される（すなわち、ウェブが更に伸張される）とき、スケール素子は、ウェブ上に形成されたウェブパターン構造の第１の層とともに伸張される。パターン構造５２０及びスケール構造５１２、５１３が形成時に同じ寸法変化を経験するときには、スケール構造５１２、５１３が、ウェブ５０６上に配置されたパターン構造５２０の位置をより精確に追跡できるようになる。一部の実施形態では、ウェブ５０５は、ウェブ５０５の片面上に接着剤層５５５を含むことができる。
【００４４】
図５Ｃに示される一部の実施形態では、スケール部分５３０は、パターン構造を有するウェブ５０７の部分から分離することができる。スケール部分５３０及びウェブ部分５０７は、別個のロール物品として販売することができる。スケール部分５３０は、異なるウェブに取り付けられ、本明細書に記載のようにウェブ位置決めに使用することができる。図５Ｂに関して前述したように、スケール部分５３０及び／又はウェブ部分５０７は、接着剤５５５を含むことができる。接着剤５５５は、例えば、スケール部分５３０を異なるウェブに取り付けるのに特に有用である。
【００４５】
可撓性材料上に形成されたスケールは、それらがベース基板に取り付けられるときに特に有用である。スケールを機械又は他の基板に取り付けるときに遭遇する１つの考慮事項は、基板とスケールとの間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の差である。例えば、非常に剛性のスケールが使用される場合、スケールは、基板とは異なる速度で膨張することになり、したがって、スケールは、（ＣＴＥスケール−ＣＴＥ基板）＊デルタＴ＊スケール長さだけ異なる量変化する。スケールが基板ほど膨張しない場合、スケールが張力下にあり、常に直線に従うことになるので、管理が比較的容易である。しかし、スケールが基板よりも膨張する場合、スケールは、圧縮下となり、スケールを屈曲させる傾向にある更なる力が生み出される（すなわち、スケールは、平面から外に波打つ傾向にある）。生み出される圧縮力は、λ（弾性率）＊Ａ（面積）＊ひずみである。
【００４６】
本開示の様々な実施形態に従って形成される可撓性スケールは、通常使用される鋼スケールよりも約５倍高いＣＴＥを有するが、鋼スケールの約３００分の１未満の弾性率を有する。正味の力は、約６０分の１である。ゆえに、本明細書に記載の可撓性スケールは、ほとんど屈曲することなく基板に結合させることができ、スケールが基板の位置をより厳密に追跡できるようになる。
【００４７】
ｘ／ｙ読出しを可能にする角錐の長方形アレイを有するプラスチック又はポリマースケールなどの可撓性スケールを用いると、現在利用可能なスケールよりもはるかに大きい可撓性スケールが作製可能となる。例えば、長さが数マイルで幅が１．６メートル（６０インチ）以上のスケールが作製可能である。
【００４８】
本明細書に記載の諸実施形態は、基板の変位を示すために使用されるＴＩＲスケール構造を有する変位スケールを伴う。これらのスケールは、基板の変位を示すために使用することができ、ウェブの長手方向（ウェブ下流方向）、横方向（ウェブ横断方向）位置、及び／又は角度変位の連続追跡を提供するのに有用である。追加的に、又は代替的に、スケール構造は、様々なウェブパラメータの測定において用いることができる。様々な実施形態では、温度、ひずみ、及び／又は弾性率など、ウェブの寸法変化に依存するパラメータを、変位スケール構造を使用して測定することができる。
【００４９】
一用途では、スケール構造を使用して、ウェブ温度の変化を測定することができる。ウェブ温度の変化δＴは、対応する寸法変化δＬＴを引き起こす。スケール構造及びセンサ回路を使用して、寸法変化δＬＴを測定することができる。ェブの温度変化δＴは、測定された寸法変化から導出することができる。
【００５０】
スケール構造を使用して、ウェブひずみ、すなわち、ウェブを伸張させる力によって引き起こされる変形の量を測定することができる。例えば、長手方向ひずみだけを考えると、初期長さＬを有するウェブがその長手（ｘ）軸に沿って伸張されるとき、ウェブ長さは、第１の長さＬ１から第２の長さＬ２へと、δＬだけ変化する。長手方向に伸張されたウェブの線形ひずみεｘは、
【数１】
2010530543.tif 000003
によって表される。ウェブの任意の点でのｘ軸に沿ったひずみは、軸に沿った任意の点でのｘ方向の変位の微分、すなわち
【数２】
2010530543.tif 000004
として表すことができる。角度又は剪断ひずみは、長手（ｘ）軸及び横（ｙ）軸の両方に沿った変形を考慮する。ウェブの任意の点での角度又は剪断ひずみは、
【数３】
2010530543.tif 000005
である。
【００５１】
長手（ｘ）及び横（ｙ）方向の両方に配置されたスケール構造を、適合性のあるエネルギー源／センサの組合せとともに使用して、ウェブの長手方向及び横方向変形を測定することができる。これらの変形を使用して、ｘ及びｙ軸に沿った線形ひずみ並びに角度又は剪断ひずみを計算することができる。
【００５２】
一用途では、ウェブの測定された変形を使用して、弾性率を計算することができる。弾性率は、
【数４】
2010530543.tif 000006
として計算することができる。ゆえに、既知の力を使用し、前述のようにウェブひずみを測定すると、ウェブの弾性率を決定することができる。
【００５３】
ＴＩＲスケール構造は、様々な技術によって基板内又は基板上に形成することができる。例えば、スケール構造は、基板上に配置させることもでき、ないしは鋳造硬化プロセスによって別の方法で基板上に形成することもできる。あるいは、スケール構造は、エンボス加工、スクライビング（scribing）、アブレーティング（ablating）、印刷、又は他の技術によって形成することもできる。
【００５４】
基板上にＴＩＲスケールを形成する方法は、ネガ型レリーフのスケールのＴＩＲスケール構造を含むローラの使用を伴う。例えば、ローラは、図２Ｆ〜２Ｇに示されるスケール構造のネガ型レリーフのパターン、又は他の構成を含むことができる。長手方向及び横方向スケール構造が使用される場合、ローラは、長手方向及び横方向スケール構造の同時形成をもたらすように構築することができる。
【００５５】
ローラは、基板と接触し、又は基板と近接して保持され、基板上にＴＩＲスケール構造を形成するように回転される。ＴＩＲ構造を形成するのに使用される材料は、基板上に配置させることができ、ローラの回転によって、基板上の材料にＴＩＲ構造が形成される。代替的に又は追加的に、材料を、ローラ上に配置し、次いで、ローラから基板に転写して構造の形成を達成することもできる。材料としては、樹脂、キャスタブルポリマー、又は硬化性液体、例えば、ＵＶ又は熱硬化性材料などを挙げることができる。
【００５６】
一部の実装形態では、ローラは、更に、ネガ型レリーフのパターン構造を含むことができる。ローラが基板と接触し、又は基板に近接して保持され、回転されるときには、パターン構造は、スケール構造とともに基板の表面上に同時に形成される。他の実装形態では、第１及び第２のローラが使用され、第１のローラは、ネガ型レリーフのスケール構造を含み、第２のローラは、ネガ型レリーフパターン構造を有する。スケール構造及びパターン構造は、第１及び第２のローラを使用して、基板上に同時に又は順次に形成することができる。
【００５７】
更に他の実装形態では、第１のローラは、スケール構造と第１の組のパターン構造とを基板表面上に形成するのに使用される。第２のローラは、基板上、例えば基板の対向表面上などに第２の組のパターン構造を形成するのに使用される。この実装形態では、第１の組のパターン構造と見当合わせされた第２の組のパターン構造の形成を容易にするために、スケール構造を使用してウェブ位置を決定することができる。
【００５８】
図６は、基板上にＴＩＲスケールを形成するのに使用できるネガ型レリーフのＴＩＲ構造６１０を有するローラ６００の一部分の側面図を示す。ローラの説明を容易にするためにこのローラの寸法が大きく誇張されていることに留意する。この例では、ＴＩＲ構造頂点のピッチｐは、約４０μｍであり、構造間の距離ｄは、約２０μｍであるが、ｐ及びｄには他の値を使用してもよい。
【００５９】
図示していないが、ローラ６００が更にネガ型レリーフのパターン構造を含むことができることに留意する。ローラが動作すると、本明細書に記載のようにウェブ上にスケール及びパターン構造が同時に形成される。
【００６０】
図７は、基板７０５上にＴＩＲプリズム構造７２０を含むスケール７０１を形成するシステムを示す。システムは、ネガ型レリーフのＴＩＲスケール構造７１１を有するローラ７１０を含む。ローラ７１０は、基板７０５に接触又は近接しているときに回転されるように構成される。ローラ７１０が回転すると、基板７０５上にスケールのＴＩＲプリズム構造７２０が形成される。
【００６１】
一部の構成では、硬化性材料７４１がディスペンサ７４０から基板７０５の表面上に分配される。ローラ７１０は、回転して、材料７４１にＴＩＲプリズム構造を形成する。所望により、システムは、紫外光、熱、又は基板７０５上の材料７４１を硬化させる他の硬化エネルギーなど、硬化エネルギーを放出するように構成されたエネルギー源を含む硬化ステーション７５０を含むことができる。
【００６２】
図８の図は、基板８０５上にＴＩＲスケール８０１を配置するシステムの代替実施形態を示す。この実施形態では、ローラ８１０は、ＴＩＲスケール構造８１１とパターン構造８１２との両方をネガ型レリーフで含む。基板８０５に接触又は近接したローラ８１０の回転によって、基板８０５上にＴＩＲスケール構造８２０及びパターン構造８２１が同時に形成される。
【００６３】
図８に示される実施形態では、ＴＩＲプリズム８２０及びパターン構造８２１は、同じ材料８４１から形成される。ディスペンサ８４０が、基板８０５の表面上に材料８４１を分配する。ローラは、回転して、材料８４１にＴＩＲプリズム構造を形成する。所望により、システムは、紫外光、熱、又は基板８０５上の材料８４１を硬化させる他のエネルギーなど、硬化エネルギーを放出するように構成されたエネルギー源を含む硬化ステーション８５０を含むことができる。
【００６４】
一部の構成では、ＴＩＲスケール構造及びパターン構造を形成するのに使用される材料は、異なるものであってもよい。これらの構成では、別個の材料ディスペンサ及び／又は硬化ステーションを使用することができる。
【００６５】
図９は、ウェブの対向する表面上に構造を含む、両面ウェブ基板９１２を製造するシステム９１０の一例を示す。例えば、該ウェブの第１の表面上に、スケール及び第１の組のパターン構造を形成し、ウェブの対向する表面上には第２の組のパターン構造を形成することができる。一部の構成では、システムは、第１及び第２のディスペンサ９１６、９２０と、ニップローラ９１４と、第１及び第２のパターン付きローラ９１８、９２４とを含む。場合によっては、第１のディスペンサ９１６を第１の押出ダイ９１６とすることができ、第２のディスペンサ９２０を第２の押出ダイ９２０とすることができる。
【００６６】
ここに示される実施形態では、第１の材料９２２は、ウェブ表面上に配置されてから、第１のパターン付きローラ９１８と接触し、第２の材料９２８は、対向するウェブ表面上に配置されてから、第２のパターン付きローラ９２４と接触する。他の諸実施形態では、第１の材料は、第１のパターン付きローラ上に配置され、かつ／又は、第２の材料は、第２のパターン付きローラ上に配置される。これらの実施形態では、第１及び第２の材料は、パターン付きローラからウェブに転写される。
【００６７】
一実装形態では、第１の押出ダイ９１６は、第１の硬化性液体層コーティング９２２をウェブ９１２の第１の表面上に分配する。ニップローラ９１４が、第１の材料９２２を第１のパターン付きローラ９１８に押し込んで、ウェブの表面上に構造を形成する。例えば、第１のパターン付きローラ９１８は、ネガ型レリーフのＴＩＲスケール構造及び第１の組のパターン構造でパターンを付けられる。場合によっては、ニップローラ９１４は、ゴム被覆ローラとすることができる。ウェブが第１のパターン付きローラ９１８とニップローラ９１４との間を通過するとき、ＴＩＲプリズム構造及び第１の組のパターン構造が、ウェブ９１２の第１の表面上の第１の材料９２２に形成される。第１の材料９２２は、適切な硬化エネルギーを提供するエネルギー源９２６を使用して硬化される。場合によっては、エネルギー源９２６は、紫外光、例えば、約２００〜約５００ナノメートルの範囲の波長を有する光を提供することができる。
【００６８】
第２の硬化性液体層９２８が、第２の押出ダイ９２０を使用してウェブ９１２の対向側部にコーティングされる。第２の層９２８は、ネガ型レリーフの第２の組のパターン構造でパターンを付けられた第２のパターン付きローラ９２４に押し込まれる。ウェブ９１２が第１のパターンローラ９１８と第２のパターン付きローラ９２４との間を通過するとき、第２の組のパターン構造は、第２の層９２８に転写される。硬化プロセスは、第２のコーティング層９２８に繰り返される。
【００６９】
一部の構成では、ウェブ９１２の第１の表面上のＴＩＲプリズムによって形成されたスケールは、ウェブの対向する側部上に形成される第１の組のパターン構造と第２の組のパターン構造との間の位置合わせをもたらすのに使用することができる。
【００７０】
図１０は、第１及び第２のパターン付きローラ１０４４及び１０４６のより接近した図を提供する。第１及び第２のパターン付きローラ１０４４、１０４６は、図９に関して論じたパターン付きロール９１８、９２４の特殊な実施形態と考えることができる。第１のパターン付きロール１０４４は、ＴＩＲスケール構造１０４２と第１の組のパターン構造との両方をネガ型レリーフで含む。第２のパターンローラ１０４６は、第２の組のパターン構造１０５０を有する。
【００７１】
ウェブ１０３０が第１のパターン付きローラ１０４４上を通過するとき、ウェブ１０３０の第１の表面１０３２上に配置された第１の硬化性液体を、第１のパターン付きローラ１０４４上の第１の領域１０３６の近くのエネルギー源１０３４によって提供される硬化エネルギーによって硬化させることができる。ＴＩＲスケール構造１０５４及び第１の組のパターン構造は、ウェブ１０３０の第１の側部１０４３上に形成され、液体は、硬化される。
【００７２】
ＴＩＲスケール構造１０５４及び第１の組のパターン構造が形成された後、第２の硬化性液体１０５２が、ウェブ１０３０の第２の表面１０３８上に分配される。第２の液体１０５２が過早に硬化しないことを保証するために、第２の液体１０５２は、通常は第１のエネルギー源１０３４によって放出されるエネルギーが第２の液体１０５２に当たらないように第１のエネルギー源１０３４を配置することによって、第１のエネルギー源１０３４から隔てられる。望むなら、硬化源１０３４、１０４０を、それらのそれぞれのパターン付きローラ１０４４、１０４６の内側に配置することができる。
【００７３】
ＴＩＲスケール構造１０５４及び第１のパターン構造が形成された後、ウェブ１０３０は、第１のロール１０４４に沿って進む。ウェブ１０３０の移動は、前に配置されたＴＩＲスケールを使用して制御することができる。ウェブの移動は、そのウェブが第１のパターン付きローラ１０４４と第２のパターン付きローラ１０４６との間のギャップ領域１０４８に進入するまで継続する。第２の液体１０５２は、次いで、ウェブの第２の表面上に配置され、第２のパターン付きローラ１０４６によって第２の組のパターン構造へと形成される。第２のパターン構造は、第２のエネルギー源１０４０によって放出された硬化エネルギーによって硬化される。ウェブ１０３０が第１のパターン付きローラ１０４４と第２のパターン付きローラ１０４６との間のギャップ１０４８内に入るとき、この時点までにほぼ硬化してウェブ１０３０に結合した、ＴＩＲスケール構造１０５４及び第１のパターン付き構造は、ウェブ１０３０がギャップ１０４８内に及び第２のパターン付きローラ１０４６の周りで移動し始める間、ウェブ１０３０を滑らないように押さえる。これは、ウェブ１０３０の対向側部１０３２、１０３８上に形成された構造間の見当合わせ誤差の原因としてのウェブの伸張及び滑りを低減する。
【００７４】
第２の液体１０５２が第２のパターン付きロール１０４６と接触する間、第１のパターン付きローラ１０４４上でウェブ１０３０を支持することによって、ウェブ１０３０の対向側部１０３２、１０３８上に形成された構造１０５４、１０５６間の見当合わせの程度は、第１及び第２のパターン付きローラ１０４４、１０４６の表面間の位置関係を制御する関数になる。第１及び第２のパターン付きローラ１０４４、１０４６の周り並びにローラによって形成されたギャップ１０４８間のウェブのＳラップは、張力、ウェブひずみ変化、温度、ウェブを挟む機構によって引き起こされる微小滑り、及び横方向位置制御の影響を最小限に抑える。Ｓラップは、１８０度のラップ角度にわたってウェブ１０３０を各ロールと接触させて維持することができるが、ラップ角度は、特定の要件に応じてより大きい又はより小さいものとすることができる。本開示の諸実施形態に適用可能な、ウェブの対向側部に構造を形成する付加的諸態様が、同一所有者の米国特許公開第２００６０２１０７１４号に記載されており、それを参照により本願に援用する。
【００７５】
一部の実装形態では、前の製造工程で形成されたＴＩＲスケールを使用して、後続の製造工程中の基板の位置を制御することができる。そのような一実装形態が図１１に示されており、ここでＴＩＲスケール構造及びパターン構造は、説明の目的で大きく誇張されている。第１のディスペンサ１１０１は、透明ウェブ１１０５の表面上に材料の第１の層１１１１を配置する。材料の第１の層１１１１が上に配置されたウェブ１１０５は、ネガ型レリーフのＴＩＲスケール構造１１２１と、ネガ型レリーフの第１のパターン構造（図示せず）とを有する、ローラ１１２０と接触させられる。ウェブ１１０５が第１のパターン付きローラ１１２０と第１のニップローラ１１２５との間を通過するとき、ＴＩＲスケール構造１１２６及び第１のパターン構造（図示せず）は、ウェブ１１０５上の材料の第１の層１１１１に形成される。
【００７６】
ＴＩＲスケール構造１１２６を含むスケールの形成後、該スケールは、後続の加工工程中にウェブ１１０５の位置を制御するのに使用される。光源１１３０は、光１１３１をＴＩＲスケール構造１１２６に向ける。光は、ＴＩＲスケール構造１１２６によって変調される。変調された光は、ウェブ変位を示す出力信号を生成する光センサ１１４０によって感知される。光センサ１１４０は、視野内のパターンによって変調された光を平均する。ウェブ位置プロセッサ１１５０が、光センサ出力を使用してウェブ位置を決定する。ウェブ動作制御装置１１６０は、ウェブ位置プロセッサ１１５０からの情報を使用して、第１のパターン構造と第２のパターン構造との間の位置合わせを容易にするように、ウェブ１１０５のウェブ下流方向位置及び／又はウェブ横断方向位置を制御する。
【００７７】
後続の加工工程では、第２のパターン構造がウェブ上に形成される。例えば、第２のパターン構造１１７６は、ＴＩＲスケール素子１１２６が上に形成される表面とは反対側のウェブの表面上に形成されてもよい。第２のディスペンサ１１０２が、ウェブ１１０５上に材料の第２の層１１１２を配置する。材料の第２の層１１１２が上に配置されたウェブ１１０５は、第２のパターンローラ１１７０と第２のニップローラ１１７５との間を通過する。第２のパターンローラ１１７１は、ネガ型レリーフの第２のパターン構造１１７１を含む。ウェブ１１０５が第２のパターンローラ１１７１と第２のニップローラ１１７５との間を通過するとき、第２のパターン構造１１７６は、第２の材料層１１１２に形成される。エンコーダ（光源１１３０、ＴＩＲスケール１１２６、及び光センサ１１４０）、ウェブ位置プロセッサ１１５０、及びウェブ動作制御装置１１６０を含む動作制御コンポーネント１１８０は、第１のパターン構造（図示せず）と第２のパターン構造１１７６との間の位置合わせを維持する。
【００７８】
本明細書に記載のＴＩＲスケールを使用して、基板の両側に形成された構造の位置合わせ、ウェブ張力制御、ウェブ操縦、及び向上した変換操作をもたらすエンコーダを形成することができる。ＴＩＲスケール構造は、可撓性ウェブ上に高速で作り出すことができ、コーティングが機能する必要がない。ゆえに、ＴＩＲスケール構造が形成されると第２のコーティング工程なしにすぐに、その構造を使用してウェブ変位を決定することができる。
【００７９】
更なる任意の後続加工工程も用いることができる。代表的な一加工工程は、ウェブに適用された材料の硬化後、より高い張力をウェブに加えることを含むことができる。同様に、他の代表的な加工工程は、適用された構造の硬化後にロールをラッピングすることを含むことができ、そのようなラッピングは、ウェブ及び該ウェブ上に形成された構造へのより大きな伸張を含むことができる。そのような任意の加工工程は、構造の領域でウェブ上に及ぼされる不均一な応力によって引き起こされるウェブのいかなる収縮をも最小限に抑えるのに有利な可能性がある。そのような収縮は、ウェブの屈曲又は小さなしわの形成をまねくおそれがあり、前述したもののような任意の工程は、起こりうる屈曲又はしわ形成を最小限に抑えることができる。本明細書を読めば、当業者にはそのような任意の加工工程を実施する方法がわかる。
【００８０】
屈曲又はしわ形成を最小限に抑える他の方法には、ウェブの裏側での二次構造の使用を挙げることができる。代表的なタイプの構造は、ウェブが屈曲する傾向を相殺する又は打ち消すものである。そのような構造の一例が図１２に見られる。図１２に見られるように、ウェブ２０５は、本明細書では裏側パターン構造１２１０と呼ばれる、より小さな構造によって（この代表的な実施形態では）両側を挟まれた、光学スケール構造２１５を含む。
【００８１】
本明細書を読めば、裏側構造（図１２に例示される）を含むそのようなウェブを、例えば図１１に関して論じた代表的な方法によって作製できることが、当業者には理解されよう。
【００８２】
本開示の様々な実施形態を、例証及び説明の目的で上記に記載してきた。これは、包括的であることも、開示されたそのままの形態に本開示を限定することも意図するものではない。以上の教示を考慮すれば、多くの修正形態及び変形形態が可能である。本開示の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ本明細書に添付された特許請求の範囲によって制限されるものとする。
【図１Ａ】
2010530543.tif 000007
【図１Ｂ】
2010530543.tif 000008
【図２Ａ】
2010530543.tif 000009
【図２Ｂ】
2010530543.tif 000010
【図２Ｃ】
2010530543.tif 000011
【図２Ｄ】
2010530543.tif 000012
【図２Ｅ】
2010530543.tif 000013
【図２Ｆ】
2010530543.tif 000014
【図２Ｇ】
2010530543.tif 000015
【図２Ｈ】
2010530543.tif 000016
【図２Ｉ】
2010530543.tif 000017
【図３Ａ】
2010530543.tif 000018
【図３Ｂ】
2010530543.tif 000019
【図４Ａ】
2010530543.tif 000020
【図４Ｂ】
2010530543.tif 000021
【図５Ａ】
2010530543.tif 000022
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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