JP2003027234A

JP2003027234A - 連続シート状材料の表面処理装置及びそのガスシール構造

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Publication number: JP2003027234A
Application number: JP2001220713A
Authority: JP
Inventors: Koki Sugime; 弘毅杉目; Kozo Soejima; 浩三副島; Hidemasa Yoshimura; 秀正吉村; Akiyoshi Tsuchiya; 章嘉土谷
Original assignee: HIRANO KOON KK
Current assignee: HIRANO KOON KK
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JP4763165B2

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、前処理室と表
面処理室との間のガスシールとして、簡易な構造であり
ながら、シート状材料が広幅になった場合でも十分な性
能が得られるものを提供する。【解決手段】シート状材料Ｓに前処理を施す加熱処理
室１６およびプラズマ処理室１８と、引き続き成膜処理
を行う成膜室２２とを設け、各室の間に仕切壁４２を設
けて、該仕切壁４２にシート状材料Ｓが通過する開口４
４と、該開口４４をガスシールする互いに平行な一対の
シールロール４８，５０を設け、両ロール４８，５０
を、微小隙間を空けて配置し、かつ、互いの軸がシート
状材料Ｓの走行方向にずれた位置であって、シート状材
料Ｓが両ロールにそれぞれ所定の抱き角で接触して走行
するように配設する。

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、Ｃ
ＶＤ、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、酸化膜や窒化膜等のセラミック
ス膜を１層ないしは多層に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に関す
る。この種の表面処理装置は、例えば、透明フィルムに
成膜することで、反射防止フィルムとしたり、タッチパ
ネルなどの機能性フィルム、更には、磁気テープや太陽
電池など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。

【０００３】かかる表面処理装置においては、シート状
材料の表面や内部に存在する水などの不純ガス分子をシ
ート状材料から除去したり、成膜性の向上や汚れ除去、
表面の活性化などの目的として、上記表面処理に先立っ
てシート状材料を加熱処理したりプラズマ処理したりす
る場合がある。このような前処理により真空中に放出さ
れた不純ガスが、その後の成膜等の表面処理室内に入り
込むと、満足のいく表面処理を行うことが難しい。とり
わけ、金属膜、酸化膜、窒化膜などの成膜には、必要な
ガス分子以外のガスが混入することを極力避けねばなら
ない。

【０００４】また、種類の異なる膜を多層に積層する連
続成膜の場合にも、各成膜処理工程間でのガスの混入を
防止することが求められる。

【０００５】しかしながら、従来は、このような不純ガ
スのみを除去することができず、装置全体を排気するこ
とにより、不純ガスを含む状態で必要なガス圧にしてお
り、必ずしも満足のいく表面処理がなされていないのが
実状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような不純ガス
はその発生場所の近傍でできるだけ囲ってその分だけ排
気することが、他室にまで拡散したガスを言わば薄めた
状態で排気するよりも効率的であり、排気量も少ない。
そのためには、前処理室とその後の表面処理室との間を
ガスシールする必要がある。

【０００７】このような前処理室と表面処理室とのガス
シール構造としては、両室間の仕切壁にシート状材料を
通過させるスリット状の隙間を設けることが考えられ
る。しかしながら、かかるスリット状の隙間では、シー
ト状材料が広幅になったときに問題が生じやすい。すな
わち、広幅のシートでは、走行時に幅方向で波打った
り、耳端がカールしやすいため、シート状材料の表面の
傷付きを防止する観点から上記隙間をある程度確保する
必要があり、十分なガスシール性が得られない。一方、
ガスシール性を重視すると、隙間を狭くする必要があ
り、シートがスリットの上下に擦れてキズがつきやすく
なる。

【０００８】また、前処理室と表面処理室とのガスシー
ル構造としては、両室間の仕切壁に、シート状材料を送
り出す一対のプレスロールを設けることも考えられる。
しかしながら、プレスロールでは、シート状材料を装置
にセットする際に、接触したロールを一旦離す必要があ
り、そのためのガスシール構造が複雑になる。また、ロ
ールを駆動させるための構造も必要になり、更にロール
が摩耗しやすいといった問題も生じる。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、前処理室と表面処理室との間のガスシール
構造として、簡易な構造でありながら、シート状材料が
広幅になった場合でも十分な性能が得られ、もって表面
処理室への不純ガスの混入を抑えて良好な表面処理を行
うことができる表面処理装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【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、真空室内において連続して走行す
るシート状材料に対し表面処理を施す表面処理装置であ
って、前記シート状材料に対して第１の処理を施す第１
処理室と、その後該シート状材料に対して第２の処理を
施す第２処理室とを備え、前記の第１処理室と第２処理
室との間に仕切壁が設けられ、該仕切壁には、前記シー
ト状材料が通過する開口と、該開口をガスシールする互
いに平行な一対のシールロールとが設けられ、前記一対
のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて配置さ
れ、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた
位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定
の抱き角で接触して走行するように配設されたものであ
る。

【００１１】また、本発明のガスシール構造は、真空室
内において連続して走行するシート状材料に対し表面処
理を施す表面処理装置において、表面処理室とこれに隣
接する室との間のガスシール構造であって、両室を仕切
る仕切壁と、該仕切壁に設けられた前記シート状材料が
通過するための開口と、該開口をガスシールする互いに
平行な一対のシールロールとからなり、前記一対のシー
ルロールは、両者間に微小隙間を空けて配置され、か
つ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた位置で
あって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定の抱き
角で接触して走行するように配設されたものである。

【００１２】かかる本発明によれば、両ロール間に微小
隙間を空けて配置した一対のシールロールによって仕切
壁の開口をガスシールしたことから、シート状材料を装
置にセットしやすく、簡易な構造でのガスシールが可能
になる。また、シート状材料が広幅になった場合でも、
十分なガスシール性を確保しつつシート表面への傷つき
を防止することができる。そして、第１処理室と第２処
理室との間にこのようなガスシール構造を設けたことに
より、両処理室間でのガスの拡散が防止されて、効率的
な排気が可能になるとともに良好な表面処理を施すこと
ができる。

【００１３】上記において、一対のシールロールはそれ
ぞれ仕切壁に対してガスシール状態に取り付けられてい
なければならない。そのための構成として、前記仕切壁
には、シールロールをシート状材料の非接触側において
微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられていてもよく、
この場合、覆い体によってシールロールの回転を妨げず
にガスシールできることから好適である。

【００１４】本発明の表面処理装置においては、上記の
第１処理室と第２処理室とにそれぞれ排気装置が設けら
れていることが好ましい。これにより、第１処理室と第
２処理室をそれぞれ独立して排気でき、効率的な排気が
可能になるとともに、両処理室間に圧力差を設けること
も可能になる。

【００１５】本発明の表面処理装置においては、上記第
２の処理がプラズマ、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着等の表面
処理であり、上記第１の処理が該表面処理に先立ってシ
ート状材料に施される加熱処理やプラズマ処理などの前
処理である場合がある。より具体的には、第１の処理
（前処理）が加熱処理であり、第２の処理（表面処理）
がプラズマによる表面改質処理、又はスパッタ、ＣＶ
Ｄ、蒸着等の成膜処理であってもよい。また、第１の処
理（前処理）がプラズマによる表面改質処理であり、第
２の処理（表面処理）がスパッタ、ＣＶＤ、蒸着等の成
膜処理であってもよい。

【００１６】更に、前処理として加熱処理とプラズマ処
理を行ってから、成膜処理を施してもよい。その場合、
前処理を施す第１処理室が、シート状材料を加熱する加
熱処理室と、加熱処理したシート状材料に対してプラズ
マによる表面改質を行うプラズマ処理室とからなり、該
加熱処理室とプラズマ処理室との間に仕切壁が設けら
れ、該仕切壁に前記開口と前記一対のシールロールとが
設けられていることが好ましい。

【００１７】

【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。

【００１８】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に対してスパッタ又は
プラズマＣＶＤによる成膜処理を行うものであり、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。

【００１９】本体１０の天井面には、複数の排気装置１
２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。

【００２０】本体１０内は、シート状材料Ｓの走行方向
に沿って順番に、巻出室１４、加熱処理室１６、プラズ
マ処理室１８、第１接続室２０、成膜室２２、第２接続
室２４、第３接続室２６および巻取室２８に区画されて
いる。なお、加熱処理室１６とプラズマ処理室１８とは
通常はこの順番となるが、両者を入れ換えることもでき
る。

【００２１】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が順次に引
き出されるようになっている。引き出されたシート状材
料Ｓは、複数のガイドロール３０などにより支持されな
がら巻取室２８まで連続して走行し、巻取室２８内に水
平にセットされたコアＣ２を駆動させることにより巻物
体Ｗ２として巻き取られるようになっている。

【００２２】加熱処理室１６は、巻出室１４から引き出
されたシート状材料Ｓを、真空中で加熱して、脱ガス
（主として水分子）を行う処理室であり、加熱源として
の赤外線ヒータ３２がシート表面に赤外線を照射するよ
うに配設されている。また、赤外線の反射板３４が、ヒ
ータ３２の背後と、シート状材料Ｓを挟んで反対側と
に、対向して配置されている。

【００２３】プラズマ処理室１８は、脱ガスされたシー
ト状材料Ｓに対し、真空中で成膜の前処理としてプラズ
マによる表面改質を行う処理室であり、プラズマ源とな
る電極３６がシート状材料Ｓと相対するように配されて
いる。

【００２４】成膜室２２は、プラズマにより表面改質さ
れたシート状材料Ｓに対して真空中で成膜する処理室で
あり、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３８と、このロール３８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又はＣ
ＶＤ用プラズマ源となる複数の電極４０とを備える。

【００２５】加熱処理室１６とプラズマ処理室１８との
間、プラズマ処理室１８と成膜室２２（詳細には第１接
続室２０）との間、および、成膜室２２（詳細には第１
接続室２０）と第２接続室２４との間には、それぞれ両
室間をガスシール状態に仕切る仕切壁４２が設けられて
いる。そして、各仕切壁４２には、シート状材料Ｓが通
過するための水平方向に細長い開口４４と、シート状材
料Ｓの走行を許容しながら該開口４４をガスシールする
シールロールユニット４６が設けられている。なお、加
熱処理室１６とプラズマ処理室１８との間を仕切らず
に、両者を同一チャンバー内に設けてもよい。

【００２６】また、第２接続室２４と第３接続室２６と
の間は、両室間をガスシール状態に仕切る仕切壁６０が
設けられ、この仕切壁６０に、シート状材料Ｓを通過さ
せるスリットシール６２が設けられている。スリットシ
ール６２は、互いに平行に相対して配した一対の平行平
板によって形成されるスリット状の隙間により構成され
ている。なお、このシール６２は、単なるスリット状の
開口を仕切壁６０に設けることで構成してもよい。ま
た、第２接続室２４と第３接続室２６との間にはガスシ
ール構造を設けなくてもよい。

【００２７】そして、このように仕切られた本体１０内
の各空間（巻出室１４及び加熱処理室１６と、プラズマ
処理室１８と、第１接続室２０及び成膜室２２と、第２
接続室２４と、第３接続室２６及び巻取室２８）には、
それぞれ排気装置１２が設けられて、独立して排気でき
るようになっている。

【００２８】図２に示すように、シールロールユニット
４６は、仕切壁４２に近接配置された上下一対の互いに
平行なシールロール４８，５０と、各シールロール４
８，５０を覆う上下一対の覆い体５２，５４とで構成さ
れている。

【００２９】一対のシールロール４８，５０は、両者間
に微小隙間αを形成するように近接して対向配置されて
おり、ともにシート状材料Ｓの幅方向に対して平行に配
されている。この微小隙間αの寸法は、シート状材料Ｓ
の厚みの２〜１０倍程度（通常０．５〜２ｍｍ程度）に
設定することが、良好なガスシール性を確保する上で好
ましい。

【００３０】また、一対のシールロール４８，５０は、
互いの軸４８ａ，５０ａがシート状材料Ｓの走行方向に
おいて前後にずれた位置に配置されている。詳細には、
この実施形態では、両ロールの軸４８ａ，５０ａを含む
平面Ｐが鉛直面（仕切壁４２の壁面）に対してやや斜め
に傾斜するように配されている。ここで、平面Ｐの鉛直
面に対する傾斜角ηは１０°〜３０°程度に設定するこ
とが好適である。

【００３１】更に、一対のシールロール４８，５０は、
シート状材料Ｓが両ロールにそれぞれ所定の抱き角θ，
δで接触して走行するように配設されている。すなわ
ち、シート状材料Ｓは、各シールロール４８，５０の周
面にそれぞれ所定範囲にわたって接触してその走行方向
が当該周面に沿って変えられるように、手前のロール４
８から他方のロール５０に渡されている。ここで、抱き
角θはシート状材料Ｓのシールロール４８への入射点と
放射点におけるそれぞれの接線のなす角度であり、抱き
角δはシート状材料Ｓのシールロール５０への入射点と
放射点におけるそれぞれの接線のなす角度であり、両者
θ，δはともに１５°〜９０°程度に設定することが好
適である。

【００３２】なお、シールロール４８，５０は、その働
き幅やシート状材料Ｓの厚み、その表面上に成膜する膜
厚や膜質などにもよるが、外径が５０〜２００ｍｍ程度
が最適である。

【００３３】覆い体５２，５４は、上下一対のシールロ
ール４８，５０を、それぞれ仕切壁４２における開口４
４の上下に、ガスシール状態に取り付けるための部材で
あり、シート状材料Ｓと接触していない側のロール周面
を略全体にわたって、微小空間βを空けて覆っている。
この微小空間βの寸法は、上記微小空間αと同じ程度
か、あるいは、ロール４８，５０が覆い体５２，５４に
擦れない程度でできるだけ小さく設定することが好まし
い。

【００３４】図３に示すように、覆い体５２，５４は、
シールロール４８，５０の両端面においても、周面と同
様に、所定の微小隙間γを空けて覆うように設けられて
いる。この微小隙間γは上記微小隙間βと同じ程度に設
定することができる。

【００３５】一対のシールロール４８，５０は、走行す
るシート状材料Ｓを通過させるのに利便性が高いことか
ら従動ロール（フリーロール）にて構成している。詳細
には、図３に示すように、シールロール４８は、固定さ
れたシャフト部４８ｂと、該シャフト部４８ｂに対し回
転用ベアリング４８ｃを介して回動自在に配されたロー
ル部４８ｄからなり、シャフト部４８ｂの両端が覆い体
５２にシール材５６を介して固定されている。なお、シ
ール材５６としては、ゴム系Ｏリング、弗素樹脂等の樹
脂系リングなど、ガスの出入りの少ない構造であれば何
でもよい。また、シールロール４８，５０はシャフト部
をロール部と一体に回転するように構成してもよく、そ
の場合、磁気シール等のような回転の際の抵抗を減じる
シール機構を採用することが好適である。また、シャフ
ト部とロール部を一体に回転するようにした場合、シー
ルロールを外部から駆動される駆動ロールとすることも
できる。

【００３６】シールロール４８，５０の面長はシート状
材料Ｓの幅よりもわずかに大きく設定されている。その
ため、上記シールロールユニット４６において、一対の
ロール４８，５０にシート状材料Ｓが渡されたとき、前
後の真空室間でガスの流れを許容する隙間は、ロール４
８，５０とそれぞれの覆い体５２，５４との隙間、及
び、ロール面長とシート状材料Ｓの幅の差における２本
のロール４８，５０間の隙間だけとなる。この隙間を流
れるガスの流れ抵抗は非常に大きい。その結果、前後の
真空室の圧力差を一桁ないし二桁程も大きく取ることが
でき、それぞれ最適な圧力での処理が可能となり、特に
成膜室２２への不純ガスの混入を大幅に抑えることがで
きる。

【００３７】また、上記シールロールユニット４６であ
ると、ロール４８，５０に抱かせてシート状材料Ｓを走
行させることから、シート状材料Ｓが広幅になった場合
でも、幅方向での波打ちや耳端のカールの問題を生じる
ことなく、従って、上記のような優れたガスシール性を
発揮しつつ、しかもシート表面に傷付きが生じることが
ない。

【００３８】また、上記シールロールユニット４６は、
両ロール４８，５０間に微小隙間を空けたままガスシー
ルする構造であるため、プレスロールによるガスシール
構造に比べて簡易な構造でのガスシールが可能であり、
また、ロールが摩耗するといった問題もない。

【００３９】以上より本実施形態の表面処理装置である
と、加熱処理室１６やプラズマ処理室１８で発生した水
分などの不純ガスを、それぞれ各室単独で排気すること
ができ、排気量を少なくして効率的な排気が可能とな
る。また、これらの不純ガスの成膜室２２への混入が大
幅に抑制され、優れた成膜処理が可能になる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、前処理室と表面処理室
との間のガスシール構造を、簡易な構造でありながら、
シート状材料が広幅になった場合でも十分な性能を発揮
させることができ、もって表面処理室への不純ガスの混
入を抑えて良好な表面処理を行うことができる。

【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シールロールユニット
の縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１０……本体１２……排気装置１６……加熱処理室１８……プラズマ処理室２２……成膜室３２……赤外線ヒータ３６……プラズマ源４０……スパッタ源又はＣＶＤ用プラズマ源４２……仕切壁４４……開口４６……シールロールユニット４８，５０……シールロール５２，５４……覆い体 α，β，γ……微小隙間Ｓ……シート状材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉村秀正大阪府柏原市平野２−６−27 (72)発明者土谷章嘉奈良県大和高田市中三倉堂１−６−８ヌーベル上島Ｂ205 Ｆターム(参考） 4K029 AA11 AA25 BA01 BA43 BA58 BC08 CA05 DA01 FA05 FA06 JA10 KA01 KA07 4K030 BA01 BA38 BA42 CA07 CA12 DA02 DA03 FA03 GA14 KA08 KA10 LA16 LA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空室内において連続して走行するシート
状材料に対し表面処理を施す表面処理装置であって、前記シート状材料に対して第１の処理を施す第１処理室
と、その後該シート状材料に対して第２の処理を施す第
２処理室とを備え、前記の第１処理室と第２処理室との間に仕切壁が設けら
れ、該仕切壁には、前記シート状材料が通過する開口
と、該開口をガスシールする互いに平行な一対のシール
ロールとが設けられ、前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて
配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向に
ずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞ
れ所定の抱き角で接触して走行するように配設されたこ
とを特徴とする連続シート状材料の表面処理装置。
【請求項２】前記仕切壁に、前記シールロールをシート
状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体
が設けられた請求項１記載の表面処理装置。
【請求項３】前記第１処理室と前記第２処理室とにそれ
ぞれ排気装置が設けられた請求項１又は２記載の表面処
理装置。
【請求項４】前記第２の処理がシート状材料に対する表
面処理であり、前記第１の処理が該表面処理に先立って
シート状材料に施される前処理である請求項１〜３のい
ずれかに記載の表面処理装置。
【請求項５】前記第１の処理が加熱処理であり、前記第
２の処理が表面改質処理又は成膜処理である請求項４記
載の表面処理装置。
【請求項６】前記第１の処理がプラズマによる表面改質
処理であり、前記第２の処理が成膜処理である請求項４
記載の表面処理装置。
【請求項７】前記の前処理を施す第１処理室が、シート
状材料を加熱する加熱処理室と、加熱処理したシート状
材料に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処
理室とからなり、該加熱処理室とプラズマ処理室との間
に仕切壁が設けられ、該仕切壁に前記開口と前記一対の
シールロールとが設けられたことを特徴とする請求項４
記載の表面処理装置。
【請求項８】真空室内において連続して走行するシート
状材料に対し表面処理を施す表面処理装置において、表
面処理室とこれに隣接する室との間のガスシール構造で
あって、両室を仕切る仕切壁と、該仕切壁に設けられた前記シー
ト状材料が通過するための開口と、該開口をガスシール
する互いに平行な一対のシールロールとからなり、前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて
配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向に
ずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞ
れ所定の抱き角で接触して走行するように配設されたこ
とを特徴とする連続シート状材料の表面処理装置におけ
るガスシール構造。