JP2003013224A - 連続シート状材料の表面処理装置及び表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空室内においてシート状材料を連続走行さ
せつつ、プラズマやスパッタ、ＣＶＤ、蒸着等によって
表面処理を行なう表面処理装置において、真空引き時に
おけるシート状材料の巻物体の巻ズレを防止する。 【解決手段】 巻出室１４にセットされたシート状材料
Ｓの巻物体Ｗ１の両端面を当接保持し、かつ当接解除可
能な保持部材３０を設けて、本体１０内が大気圧の状態
で巻物体Ｗ１を巻出室１４にセットし、この巻物体Ｗ１
の両端面を保持部材３０により当接保持し、この保持し
た状態で本体１０内を真空引きし、本体１０内が真空状
態になった後、保持部材３０による保持を解除してから
シート状材料Ｓを走行させて反応室１８で表面処理を施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックフィ
ルム等の比較的滑りやすいシート状材料を真空室内にお
いて連続して走行させ、その走行経路中においてプラズ
マやスパッタ、ＣＶＤ、蒸着等によって該シート状材料
の表面を改質したり、該表面に金属膜、セラミックス
膜、有機膜等の膜を成膜するなどの各種の表面処理を行
なう、連続シート状材料の表面処理装置及び表面処理方
法に関する。この表面処理装置及び方法は、太陽電池、
フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）、タッチパネル、反射
防止膜や赤外線・紫外線防止膜、電磁シールド膜などの
各種の機能性フィルムの製造に好適に用いられるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、真空下において、連続シート
状材料に対しプラズマ等による表面改質処理や、スパッ
タ、ＣＶＤ、蒸着等による成膜処理などの表面処理を行
う表面処理装置がある。かかる表面処理装置は、装置内
を真空状態にして巻出部から巻取部までシート状材料を
連続して走行させながら、その間の処理部でシート状材
料に表面処理を施すものである。

【０００３】このようなシート状材料を巻出部にセット
する際には、装置内を大気圧状態として、シート状材料
の巻物体を巻出部にセットし、その始端を引き出して処
理部を通過させてから巻取部まで導いて巻取側に接続す
る。そして、巻出部と巻取部との間にストールテンショ
ンと称される初期張力をかけて、大気中での準備が完了
する。その後、装置内を密閉して、排気装置により内部
を真空引きし、装置内を真空状態としてからシート状材
料を走行させて表面処理を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように大気圧下
でセットされた巻物体は、そのシート状材料間に薄い空
気層が介在していることから、その後真空引きする際
に、この空気が抜き出されることになって、シート状材
料にフローティング現象が起こる。また、かかるシート
状材料の巻物体には、その巻回時における巻き込み張力
等によって残留応力が存在している。そのため、このよ
うな残留応力等に起因して、上記フローティング現象の
際にシート状材料に巻ズレが生じてしまうが、その時の
左右への動き、量ないし程度は、全く予想できない。か
かる巻ズレは、シート状材料の厚みが薄く、また、巻物
体の巻径が大きいほど甚だしい状態となる。そして、一
度巻ズレが起こってしまうと、その巻物体はもとの耳端
の揃った状態にすることができない。

【０００５】このような巻ズレを抑制するため、従来
は、上記のストールテンションをかなり強くして、真空
引きを開始させるなどの工夫がなされているが、その効
果は不十分である。また、シート状材料によっては、例
えば薄いフィルムのように大きなストールテンションを
かけられない場合もある。

【０００６】以上のように巻ズレが発生した巻物体を巻
出部から巻き出すと、シート状材料の蛇行の原因になっ
て次の工程に移すことができないばかりか、シート状材
料が軌道から外れて破れるなどのトラブルの元になる。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、真空室内において巻出部から巻取部まで連
続して走行させるシート状材料の表面処理装置において
真空引き時における巻ズレを防止することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の連続シート状材
料の表面処理装置は、大気圧状態から真空状態に真空引
き可能な内部空間を持つ本体と、該本体内に設けられた
巻出部及び巻取部と、真空状態の本体内において巻出部
から巻取部まで連続して走行するシート状材料に表面処
理を施す処理部と、前記巻出部にセットされたシート状
材料の巻物体の両端面を当接保持し、かつ当接解除可能
な保持手段と、を備えるものである。

【０００９】本発明の連続シート状材料の表面処理方法
は、該表面処理装置を用いてシート状材料に表面処理を
施す方法であって、前記本体内が大気圧の状態で前記シ
ート状材料の巻物体を前記巻出部にセットする工程、セ
ットしたシート状材料の始端を巻取側に接続する工程、
セットした巻物体の両端面を前記保持手段により当接保
持する工程、巻物体の両端面を保持した状態で本体内を
真空引きする工程、本体内が真空状態になった後、前記
保持手段による保持を解除してから前記シート状材料を
走行させて前記処理部で表面処理を施す工程、とを含む
ものである。

【００１０】本発明によれば、巻出部にシート状材料の
巻物体をセットしてから本体内を真空引きする際に、該
巻物体の左右両側の端面を保持手段により当接保持して
いるため、該巻物体におけるシート状材料間のズレを防
止しながら、シート状材料間の空気を抜くことができ
る。そして、真空引きが完了すれば、もはや巻ズレが生
じることはないので、保持手段による巻物体の保持を解
除して、シート状材料を走行させ、表面処理を行うこと
ができる。

【００１１】上記の保持手段は、巻物体を挟んでその軸
方向の両側に相対して配された一対の保持部材であっ
て、それぞれ軸方向に進退して巻物体の端面に当接しか
つ離脱可能に設けられていてもよい。

【００１２】この場合、保持部材は、巻物体の端面を当
接保持する当接面部と、該当接面部に設けられて巻物体
の端面の位置を検知する検知部とを備え、前記保持部材
を巻物体の端面に向かって移動させ、前記検知部によっ
て当接面部が巻物体の端面に当接したことを検知したと
きに前記保持部材が停止するように構成することが好ま
しい。これにより、巻物体の端面を確実に探り当てるこ
とができ、保持部材と巻物体の端面との間に隙間ができ
たり、保持部材が巻物体の端面を不必要に押したりする
ことを防止することができる。

【００１３】上記においては、巻出部に保持手段を設け
ているが、真空引きの際に巻取部にもシート状材料の巻
物体が配されている場合を考慮して、巻取側にも同様の
保持手段を設けてもよい。すなわち、巻取部に配された
シート状材料の巻物体の両端面を当接保持し、かつ当接
解除可能な第２の保持手段を設けて、大気圧状態で第２
の保持手段により巻取部に配された巻物体の両端面を保
持し、保持した状態で前記本体内を真空引きし、第２の
保持手段による保持を解除してからシート状材料を走行
させるようにしてもよい。このように巻出部と巻取部の
両方に保持手段を設けた場合、シート状材料を正逆走行
どちらで走行させる場合にも、真空引き時における巻出
側での巻物体の巻ズレを防止することができる。また、
巻取側を途中の径まで巻き込んだ後、大気に戻し、再度
真空引きして継続的に正規の方向に巻き込みをさせる場
合に、巻出部だけでなく巻取部でも真空引き時における
巻物体の巻ズレを防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施形態に係る表面処
理装置の側面断面図である。この装置は、プラスチック
フィルム等の連続シート状材料Ｓをスパッタやプラズマ
（ＣＶＤ）により表面処理（コーティング）を行うもの
であり、大気圧状態から真空状態に真空引きすることが
できる密閉された室（内部空間）を形成する本体１０を
備える。

【００１６】本体１０の天井面には、１又は複数の排気
装置１２が取り付けられており、これらの排気装置１２
を動作させることによって、本体１０内は大気圧状態か
ら真空状態に真空引きできるようになっている。

【００１７】本体１０内は、巻出室１４、巻取室１６お
よび反応室１８と、これらを接続する接続室２０とに区
画されている。

【００１８】巻出室１４内には、基材となるシート状材
料ＳをコアＣ１に巻回してなる巻物体Ｗ１が水平にセッ
トされ、この巻物体Ｗ１からシート状材料Ｓを順次に引
き出す巻出部が構成されている。また、巻取室１６内に
は、コアＣ２が水平にセットされ、このコアＣ２を駆動
させることにより処理されたシート状材料Ｓを巻き取っ
て巻物体Ｗ２を得る巻取部が構成されている。なお、本
実施形態では、シート状材料Ｗが正逆両方向に走行でき
るように、巻出室１４と巻取室１６は、ともに巻出部と
しても巻取部としても作用し得るように構成されてお
り、逆方向に走行させる際には、符号１６が巻出室、符
号１４が巻取室となる。

【００１９】反応室１８内には、巻出室１４から巻取室
１６まで連続して走行するシート状材料Ｓに表面処理を
施す処理部が構成されている。処理部は、シート状材料
Ｓの加熱又は冷却を行うバックアップロール２２と、こ
のロール２２に沿って走行するシート状材料Ｓと相対す
るように配されたスパッタ源やプラズマ源となる複数の
電極２４とからなり、各電極２４毎に仕切壁２６によっ
て仕切られている。なお、本装置が蒸着装置である場合
には、上記電極２４は蒸発源となり、バックアップロー
ル２２の真下に位置することもある。

【００２０】接続室２０内には、ガイドロール等の複数
の支持ロール２８が配されており、シート状材料Ｓは、
これらの支持ロール２８により支持されて巻出室１４か
ら反応室１８を通って巻取室１６まで走行する。

【００２１】巻出室１４内には、セットされた巻物体Ｗ
１の両端面を当接保持して、真空引き時におけるシート
間のズレを防止する保持部材３０が設けられており、図
１では該保持部材３０による巻物体Ｗ１の当接位置が示
されている。

【００２２】図２は、巻出室１４内に巻物体Ｗ１をセッ
トし、その両端面を保持部材３０で押さえている状態を
示す図である。

【００２３】巻出室１４には、巻物体Ｗ１のコアＣ１の
両端を締め付けることにより保持するテーパーコーン３
２ａ，３２ｂが左右に対向して配設されており、そのシ
ャフト３４ａ，３４ｂとともに、コアＣ１のための回転
軸受けが構成されている。そして、一方のテーパーコー
ン３２ａのシャフト３４ａはエアシリンダ３６に接続さ
れており、そのエア圧により他方のテーパーコーン３２
ｂとの間でコアＣ１を保持するようになっている。他方
のテーパーコーン３２ｂのシャフト３４ｂは、ブレーキ
などの駆動部３８に接続されている。また、この駆動側
には、シャフト３４ｂを軸方向に進退させる軸サイドレ
ー４０が設けられており、これにより、巻物体Ｗ１を左
右に移動させて軸方向での位置調整できるようになって
いる。

【００２４】保持部材３０は、巻物体Ｗ１を挟んでその
軸方向の両側に相対向するように対で設けられている。
保持部材３０は、巻物体Ｗ１の軸方向において、その端
面に向かって前進して面接触にて当該端面に当接し、ま
た、後退して当該端面から離脱するように構成されてい
る。詳細には、保持部材３０のシャフト４２が、巻出室
１４の側壁に設けられた駆動部４４に接続されて、この
駆動部４４により、巻出室１４の側壁から巻物体Ｗ１の
軸方向に押し出され、かつ、引き込まれるようになって
いる。

【００２５】駆動部４４は、この実施形態ではエアシリ
ンダからなる。エアシリンダは、エア圧をコントロール
することによって保持部材３０による押圧力を変化させ
ることができるため、後述するように大気中での保持部
材３０の位置調整が可能となり、好ましい。保持部材３
０によって規制する巻ズレの力は巻物体Ｗ１の径や幅に
より異なるが、通常、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ^２の力で
巻物体Ｗ１の端面を押すことができるエアシリンダであ
れば、好適に用いることができる。なお、駆動部４４と
しては、電気的な駆動モータや手動ハンドルであっても
よい。

【００２６】図３，４は、保持部材３０の拡大図であ
る。保持部材３０は、巻物体Ｗ１の端面の一部を当接保
持する矩形板状の当接面部４６を備え、この当接面部４
６に巻物体Ｗ１の端面の位置を検知する検知部が設けら
れている。検知部は、当接面部４６の中央部に配された
レバー４８と、レバー４８が当接面部４６内に収納され
ることで押されるリミットスイッチ５０とからなる。レ
バー４８は、当接面部４６に設けられた凹部内において
軸５２に回動可能に取り付けられ、その後面に付勢手段
であるスプリング５４が取り付けられて当接面部４６の
前面からわずかに突出した姿勢に保持されている。

【００２７】保持部材３０が巻物体Ｗ１の端面に押し付
けられると、レバー４８がスプリング５４の付勢力に抗
して回動し、当接面部４６の凹部内に収容されることで
リミットスイッチ５０を押す。上記駆動部４４のエアシ
リンダには圧縮エアが電磁弁を通して供給されており、
このリミットスイッチ５０の信号でエア供給が停止さ
れ、同時に左右で押し引きしないようにエアシリンダに
はロックがかかるようになっている。これにより、保持
部材３０は、当接面部４６が巻物体Ｗ１の端面に当接し
たことを検知したときに停止するようになっており、保
持部材３０と巻物体Ｗ１の端面との間に隙間ができた
り、保持部材３０が巻物体Ｗ１の端面を不必要に押した
りすることが防止されている。なお、保持部材３０の駆
動方式が電気的なモータである場合はリミットスイッチ
５０の信号でモータを停止させればよく、停止後の保持
部材３０の微動禁止のためのブレーキも、様々な方法で
実施することができる。

【００２８】保持部材３０による巻物体Ｗ１の当接範囲
は、真空引き時における巻ズレを防止できるものであれ
ば特に限定されない。保持部材３０は、巻物体Ｗ１の径
方向の全体にわたって当接することが好ましいが、必ず
しも全体で当接していなくてもよい。巻ズレは巻物体の
外径側で生じやすいため、巻物体Ｗ１の外周縁からの径
方向における当接範囲Ａが、コアＣ１上に巻かれたシー
ト状材料Ｓの厚みＢに対して３０％以上（Ａ≧０．３
Ｂ）であれば、通常、巻ズレを防止することができる。

【００２９】なお、本実施形態では、図１に示すよう
に、上述した保持部材３０を巻出室１４だけでなく、巻
取室１６にも設けており、巻取部にシート状材料Ｓの巻
物体Ｗ２が配されていた状態で真空引きする際に、保持
部材３０により巻物体Ｗ２の両端面を当接保持して巻ズ
レを防止できるようになっている。

【００３０】上記した表面処理装置を用いてシート状材
料Ｓに表面処理を施す際には、本体１０内が大気圧の状
態で、シート状材料Ｓの巻物体Ｗ１を巻出室１４にセッ
トし、セットした巻物体Ｗ１の始端Ｓ１を巻取側に接続
する。巻出側への接続は、始端Ｓ１を巻出室１４から引
き出し所定の経路をパスして巻取室１６まで導き、巻取
室１６にセットされた巻取用のコアＣ２に係止してもよ
く、あるいまた、先行して走行していた先のシート状材
料の後端Ｓ０と接続してもよい。その際、図２に示すよ
うに、先のシート状材料の後端Ｓ０とセットした巻物体
Ｗ１の始端Ｓ１とが幅方向において一致していない場合
（ズレＸがある場合）、軸サイドレー４０により巻物体
Ｗ１を軸方向にずらし、両者を一致させてから接続す
る。接続後、巻出部と巻取部との間のシート状材料Ｓに
ストールテンションと呼ばれる初期張力をかける。但
し、走行は停止したままとする。

【００３１】次いで、図２に示すように、巻物体Ｗ１の
両端面を保持手段３０により当接保持する。詳細には、
駆動部４４によって保持部材３０を巻物体Ｗ１の端面に
向かって軸方向に移動させ、レバー４８とリミットスイ
ッチ５０からなる検知部の作用によって、保持部材３０
をその当接面部４６が巻物体Ｗ１の端面に当接したこと
を検知したときに停止させ、同時にロックをかけて、保
持部材３０が巻物体Ｗ１の端面を当接保持した状態のま
ま動かないように固定する。なお、左右の保持部材３０
は、同時に動作させても、片側ずつ動作させてもよい。

【００３２】このようにして保持部材３０により巻物体
Ｗ１の両端面を保持した状態で、扉（不図示）を閉める
などして本体１０内を密閉し、排気装置１２により本体
１０内を大気圧状態から真空状態に真空引きする。真空
引きにより、巻物体Ｗ１におけるシート材料間の空気が
抜き出されシート状材料にフローティング現象が起こる
が、巻物体Ｗ１の端面が保持部材３０によって動かない
ように保持されているため、シート状材料間のズレが防
止される。

【００３３】そして、本体１０内が真空状態になった
後、駆動部４４によって保持部材３０を巻物体Ｗ１から
退避させて保持状態を解除する。その後、巻取軸となる
コアＣ２を駆動させて、巻出室１４から巻取室１６まで
シート状材料Ｓを走行させ、その間の反応室１８で表面
処理を施す。なお、巻物体Ｗ１の端面を保持部材３０が
押さえたままの状態ではシート状材料Ｓの駆動装置が作
動できないようなインターロック機構を設けておくこと
もできる。

【００３４】このようにして表面処理が終了すると、本
体１０内を大気圧状態に戻し、本体１０を開けて、処理
したシート状材料Ｓの巻物体Ｗ２を巻取室１６から取り
出す。

【００３５】以上のように本実施形態によれば、巻出室
１４にセットされた巻物体Ｗ１の両端面を保持部材３０
により当接保持した状態で本体１０内を真空引きしてい
るため、真空引き時における巻物体Ｗ１の巻ズレを確実
に防止することができる。

【００３６】また、上記のように軸サイドレー４０によ
って巻物体Ｗ１を軸方向にずらした場合には、保持部材
３０によって保持する巻物体Ｗ１の端面が正規の位置か
らずれることになる。このようにずれた場合でも、上記
のように保持部材３０の当接面部４６に検知部を設け
て、当接面部４６が巻物体Ｗ１の端面に当接すると同時
に保持部材３０を停止させるようにしたので、左右の保
持部材３０が巻物体Ｗ１を押し引きするのを防止するこ
とができる。かかる構成は、特に、保持部材３０の駆動
を自動で行うことが要求される生産機に有効である。な
お、保持部材３０の駆動が手動の場合には、巻物体Ｗ１
の端面の位置を目視で確認しながら保持部材３０を当接
させることができるため、このような検知部は不要であ
る。

【００３７】上記実施形態においては、巻出室１４にセ
ットした巻物体Ｗ１の始端を巻取側に接続してから、そ
の両端面を保持部材３０により当接保持しているが、両
者を入れ換えて、保持部材３０を巻物体Ｗ１の端面に当
接させてから、その始端を巻取側に接続するようにして
もよい。その場合、駆動部４４がエアシリンダからなる
ため、エア圧をコントロールすることにより、巻物体Ｗ
１の両端面を押さえた状態で軸サイドレー４０を動作さ
せることもでき（なお、保持部材３０で巻物体Ｗ１を保
持した後に軸サイドレー４０を動作させる場合、駆動部
４４のロックを解除してエアシリンダーによって押す力
だけにしておけば、軸サイドレー４０の動作に追従させ
ることが可能であることは言うまでもない）、大気中に
おいて、巻物体Ｗ１の位置調整とともに保持部材３０の
位置調整が可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、真空空間内
で巻出部から巻取部までシート状材料を連続して走行さ
せながら表面処理を行う連続シート状材料の表面処理装
置において、真空引き時における巻物体の巻ズレを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理装置の側面
断面図である。

【図２】同表面処理装置における巻出部の平面図であ
る。

【図３】同表面処理装置における保持部材の側面図であ
る。

【図４】同表面処理装置における保持部材の正面図であ
る。

【符号の説明】

１０……本体 １４……巻出室 １６……巻取室 １８……反応室（処理部） ３０……保持部材 ４６……当接面部 ４８……レバー ５０……リミットスイッチ Ｓ……シート状材料 Ｗ１，Ｗ２……巻物体 Ｃ１，Ｃ２……コア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 守 大阪府大阪市東住吉区杭全２−13−５− 605 Ｆターム(参考） 4K029 AA11 AA25 BD00 BD02 CA05 JA10 KA01 KA09 4K030 CA07 CA12 GA02 GA14 LA16 LA24

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気圧状態から真空状態に真空引き可能な
   内部空間を持つ本体と、 該本体内に設けられた巻出部及び巻取部と、 真空状態の本体内において巻出部から巻取部まで連続し
   て走行するシート状材料に表面処理を施す処理部と、 前記巻出部にセットされたシート状材料の巻物体の両端
   面を当接保持し、かつ当接解除可能な保持手段と、 を備える連続シート状材料の表面処理装置。
2. 【請求項２】前記保持手段が大気圧状態で巻物体の両端
   面を保持し、この保持した状態で本体内を真空引きする
   ようにした請求項１記載の表面処理装置。
3. 【請求項３】前記保持手段が、巻物体を挟んでその軸方
   向の両側に相対して配された一対の保持部材であり、そ
   れぞれ軸方向に進退して巻物体の端面に当接しかつ離脱
   可能に設けられた請求項１又は２記載の表面処理装置。
4. 【請求項４】前記保持部材が、巻物体の端面を当接保持
   する当接面部と、該当接面部に設けられて巻物体の端面
   の位置を検知する検知部とを備え、 前記保持部材を巻物体の端面に向かって移動させ、前記
   検知部によって当接面部が巻物体の端面に当接したこと
   を検知したときに前記保持部材が停止するようにした請
   求項３記載の表面処理装置。
5. 【請求項５】前記巻取部に配されたシート状材料の巻物
   体の両端面を当接保持し、かつ当接解除可能な第２の保
   持手段を備える請求項１〜４のいずれかに記載の表面処
   理装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の表面処理
   装置を用いてシート状材料に表面処理を施す方法であっ
   て、 前記本体内が大気圧の状態で前記シート状材料の巻物体
   を前記巻出部にセットする工程、 セットしたシート状材料の始端を巻取側に接続する工
   程、 セットした巻物体の両端面を前記保持手段により当接保
   持する工程、 巻物体の両端面を保持した状態で本体内を真空引きする
   工程、 本体内が真空状態になった後、前記保持手段による保持
   を解除してから前記シート状材料を走行させて前記処理
   部で表面処理を施す工程、 とを含む連続シート状材料の表面処理方法。