JP2008248266A - シートの薄膜形成装置および薄膜付きシートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転する円筒状シート案内面の周面に沿って搬送する電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法において、前記シート案内面上の前記シート薄膜形成面に、プラズマ発生源から供給される荷電粒子のうち、いずれかの極性の荷電粒子を主に誘導することにより前記シートを帯電させた後、前記シートに薄膜を形成する。
【選択図】 図3(a)
Description
本発明における薄膜形成材料としては、特に限定されるものではなく、金属または金属アロイ、金属化合物などいずれでもよい。具体的には単体金属としては、Al、Cu、Zn、Co、Fe、Snが例示される。また、金属アロイとしては、Al−Zn、Al−Cu、Co−Cr、などが挙げられ、さらに金属化合物としては、AlOx、CuOx、ZnS、ZnO、SiOx、ITOなどが例示される。
プラズマ電極の筐体19で、プラズマ放電しやすい圧力環境を維持するために、筐体内にガスを導入して筐体内の圧力を調整することもできる。ガスは、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスや酸素から選択できる。また、これらのガスの混合ガスも使用可能である。ガスの導入量は、プラズマ放電領域27を発生させる雰囲気の圧力、荷電粒子放射口25のコンダクタンス、プラズマ電極18のシート幅方向の長さ、等により最適な範囲は変化するが、プラズマ放電領域の発光を明るくできる条件や、プラズマ電極18に印加する電圧を低く抑えられる条件から、適宜好適な条件を設定できる。プラズマ電極18に印加する電圧は直流、交流いずれでもよいが、安定に放電を持続する点で交流の方が好ましい。また、プラズマ電極18に直流電圧を印加する場合は、その直流電圧による電界が、荷電粒子をシート1の表面に誘導するための電界に影響することがあり、プラズマを発生するための電圧と荷電粒子を誘導するための電位差との機能を分離するために、プラズマ電極18の方には接地電位を基準とする交流電圧を印加する方が好ましい。交流電圧には正弦波状に電圧が変化するものの他、矩形波状やパルス波のように急峻な電圧変化を発生させる、プラズマ用の電源も市販されているが、いずれでもよい。プラズマ電極に印加する交流電圧は、正弦波状の交流電圧を使用する場合は、電圧の振幅100〜1,000[V]、周波数50[Hz]〜50[MHz]の範囲において、帯電させる場所の圧力環境に応じて適宜選択できる。プラズマ電極に流れる電流(交流の場合は2乗平均平方根値)は電極のシート幅方向(長手方向)の幅10[cm]あたり10[mA]以上であることが好ましい。またはプラズマ電極に投入する電力は電極の幅10[cm]あたり2[W]以上であることが好ましい。該電流または該投入電力が低い場合、発生する荷電粒子の量が少なく帯電が不充分になったり、プラズマが時間的に不安定になって帯電にムラができる場合がある。
また、荷電粒子放射口25とシート1との距離は、1〜100[mm]の範囲が適当である。近すぎるとシート1と接触する可能性があり、その場合、シート1を損傷しかねない。また、100[mm]よりも大きくなると荷電粒子がシート1まで十分に供給されなくなる。
シート案内面3とプラズマ電極の筐体19との間に付与する電位差は、極性は正負いずれでもよいが、負の荷電粒子をシート1に誘導する極性にすることがより好ましい。発明者らの知見によれば、減圧雰囲気下では負の荷電粒子は主に電子であり、正の荷電粒子はイオンであるが、イオンよりも電子の方が質量は小さいため、電圧を印加して荷電粒子を移動させるには、電子の方が制御しやすい。そのため、主な負の荷電粒子である電子をシート1の表面に誘導する方が、イオンを誘導するよりも帯電の効率がよく、好適である。このためにはシート案内面の電位がプラズマ電極の筐体の電位よりも高くなるように、シート案内面と対向電極との間に電位差を設ければよい。またシート案内面とプラズマ電極の筐体との間に付与する電位差は10[V]以上かつ1,000[V]以下の範囲が適当である。低すぎると電荷を十分に引き寄せられなくなり、1000[V]よりも高くなるとシートとの間で異常放電を起こす可能性がある。また、1000[V]より高い電圧を印加すると、従来技術の電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置の加速電圧と同様の電圧で荷電粒子をシート1の表面に打ち込むことになり、薄膜形成後もシート内に帯電が残ることがあり、好ましくない。
図3(a)には本発明の別の実施形態の例を示している。図1(b)と違う点は、シート案内面3を接地し、シート案内面3とは別に対向電極(電位差付与電極)16を配置している点である。シート案内面3は、シート1を冷却しながら搬送したり、蒸着材料の蒸気10がシート1に入射する角度を最適化する機能があり、本実施形態に適用される巻取式蒸着装置の中でも比較的大きな構造物で複雑な構造となる場合があるが、このような場合、シート案内面3を接地から電気的に絶縁し、電圧印加できる構造にすることが困難なことがある。この場合には、シート案内面3を接地したまま、図3(a)のように対向電極16を別に配置した方が好適である。図3(a)の実施形態での荷電粒子の動きを描いた模式図を図9に示す。プラズマ電極18で発生した正および負の荷電粒子は、対向電極16とシート案内面3との間に形成される電気力線によって、いずれかの極性の荷電粒子が主にシート1の表面に引き寄せられる。図9ではシート案内面3を接地し、対向電極に負の電圧を印加しており、シート1の表面に負の荷電粒子を誘導している様子を示している。図3(a)のようにシート案内面3とは別に対向電極16を配置する場合、プラズマ電極18から発生する荷電粒子23を、シート案内面3と対向電極16の間に送り込むように、各構成要素を配置した方がよい。具体的には、プラズマ電極の筐体19の荷電粒子放出口25が、シート案内面3と対向電極16との間に向けられていることが好ましい形態である。たとえプラズマ電極の筐体19の中にガスを導入しない場合においても、減圧雰囲気下では気体分子は拡散し易いため、荷電粒子放出口25から漏れ出た荷電粒子の一部はシート案内面3と対向電極16との間に拡散し、シートの薄膜形成面を帯電させることはできる。プラズマ電極の筐体19の中にガスを導入した方が、筐体内と筐体外との差圧により荷電粒子放出口25の方向に荷電粒子がより多く放出され、シート案内面3と対向電極16との間に導入されるため、より有効である。これとは逆に、プラズマ電極18からの荷電粒子23が、シート案内面3と対向電極16との間以外の場所に放出された場合、対向電極16の印加電圧によって荷電粒子23が、シート1に向かう方向とは別の方向に反発されてしまい、効率よく帯電できないことがある。対向電極16とシート案内面3との間隔はできるだけ近い方がよく、その最短部分の距離が1[mm]以上、100[mm]以下であることが好ましい。1[mm]より近い場合、両者が接触しシート1やシート案内面3の表面を傷つけてしまうことがある。また、100[mm]より距離が長い場合、シート案内面3と対向電極16との間で形成する電界に対し、その他の接地電位である隔壁や真空チャンバと対向電極16との間で形成する電界が無視できなくなり、プラズマ電極18から発生する荷電粒子23がシート1の表面以外の接地電位の物体に誘導される確率が高くなり、シート1の帯電効果が不充分となることがある。帯電効果を強くする場合には、対向電極16とシート案内面3との電界をさらに強くすることが有効であり、そのため両者の間隔は1[mm]以上、20[mm]以下の範囲であることがさらに好ましい。また図9に示す、対向電極16とシート案内面3がシート1の搬送方向に対向している長さ16aは、10[mm]以上、300[mm]以下の範囲が好ましい。10[mm]より短い場合、荷電粒子をシート1の表面に誘導する範囲が小さくなり帯電効果が不充分となる場合がある。また300[mm]より長い場合は、プラズマ電極18から発生する荷電粒子が対向電極16の端部まで届く確率が低くなり、帯電効果の向上は見込めなくなることがある。なお、図3(a)では対向電極16をプラズマ電極18に対しシート1の走行方向の下流側に配置しているが、これとは反対に上流側に配置しても良い。ただ、上流側に配置した場合、対向電極16近傍でシート1が帯電するが、その下流でプラズマ電極18から放出される荷電粒子により、シート1の帯電の一部が中和される場合もあり、どちらかといえば、プラズマ電極18の下流側に対向電極16を配置することが好ましい。また、対向電極に流れる電流は対向電極のシート幅方向(長手方向)の幅10[cm]あたり2[mA]以下であることが好ましい。2[mA]より大きな電流が流れると、対向電極の周囲に発光を伴う放電(本発明でいうプラズマ放電)が発生し、対向電極に電圧が安定に印加できない場合がある。また、対向電極の周囲にプラズマ放電が発生すると、そのプラズマ放電で発生した正負の荷電粒子が周囲に拡散し、帯電処理した直後のシートを除電し、密着効果が不充分となる場合がある。さらにシートの厚みが1[μm]以上100[μm]以下において、シートの厚み1[μm]あたりのシート案内面と対向電極との間の電位差(すなわちシート案内面と対向電極との間の電位差をシート厚みで割った値)が10[V/μm]以上100[V/μm]以下であることが、図1(b)の実施形態と同じ理由で好ましい条件である。
また図3(a)の実施形態と同じく、シート案内面3を接地し、シート案内面3とは別に対向電極16を配置する場合、プラズマ電極18の荷電粒子放出口25から放出される荷電粒子23を含むガスが効率よく対向電極16とシート案内面3との間に導入されるように、ガス導入経路29を設けることがさらに好ましい。
図4には、プラズマ電極18と荷電粒子放射口25と対向電極16とを一式の装置として構成した例を示す。図4のように一式の装置とする場合、プラズマ電極の筐体19は接地し、対向電極16には電圧を印加するので、両者を電気的に絶縁するために荷電粒子放射口25は絶縁材料を使用するなどの工夫が必要である。
一方、蒸着された薄膜13が絶縁性の場合、薄膜13に電圧を印加することが不可能なため前述の静電密着は適用できない。このような場合には、図7に示すように、シート1の表面に薄膜13が形成された後のシート案内面3上のシート1に本実施形態の帯電処理を再度施すことにより、シート案内面3の上にシート1が広い範囲で密着された状態で搬送することができる。但し、帯電処理したシート1をそのまま搬送し続けると、シート1に帯電が残っているため、シート案内面3の剥離点でシート1がシート案内面3にまとわりついたり、巻取ロール体6で、シート同士がまとわりついてシワを発生させてしまうことがある。そのためこの実施形態のように、薄膜形成後に帯電処理する場合は、帯電処理後のシート案内面3上で、シート1が剥離点32を通過する前に、シート1を除電する必要がある。シートの除電方法については、真空中で電気絶縁性シートを除電する方法として公知であるプラズマ放電を用いる方法や強制的にシートに向けてガスを照射する方法が知られているが、いずれでもよい。図7では、剥離点32よりも上流側に除電用プラズマ電極30を配置し、シート1の表面を除電している例を示している。
なお、ここで記した薄膜の導電性および絶縁性については表面抵抗の測定によりおよそ識別できる。前記の静電密着技術は表面抵抗が103[Ω/□]以下の薄膜において有効となる。103[Ω/□]以上の薄膜でシートをシート案内面に貼り付けるには、シートを帯電させる方法が有効となるが、従来技術の帯電方法ではシートの帯電やブロッキングなどの後工程の問題が起こりやすかった。本実施形態の帯電方法はこの後加工での帯電の影響を起こりにくくできる方法であり、103[Ω/□]以上の薄膜の形成において有効と言える。但し表面抵抗が1014[Ω/□]より高い薄膜においては、薄膜形成時にシート薄膜形成面の帯電を見かけ上除去することが困難になる場合があり、薄膜形成後のシワやブロッキングを発生させることがある。
なお薄膜の表面抵抗の測定は、薄膜形成後に巻き取ったシートを取り出して、JIS K7194(1994)およびJIS K6911(1962)に記載の方法で測定できる。表面抵抗の値が106[Ω/□]以下の場合はJIS K7194に記載の四探針法が、106[Ω/□]以上の場合はJIS K6911に記載のリング電極による測定方法が有効である。
発明者らの知見によれば、シートの帯電はその用途にもよるが、その帯電量の絶対値が30[μC/m2]を越える時に巻き取り時のシワや巻取ロールでのブロッキングなどの弊害を起こす可能性が高い。従って薄膜形成後のシートの帯電量を30[μC/m2]以下の状態にして巻き取るのが好ましい。この帯電量は以下のように測定できる。まず、シート厚みがt[m]で、比誘電率εの材質の単層からなるシートの単位面積(1[m2])あたりの静電容量C[F]は、真空誘電率をε0[F/m]とすると、式(1)で表される。
また、シートの帯電量を電位計で測定した電位値をV[V]とすると、その電位から算出される帯電量(帯電電荷密度)σ[C/m2])の最大値は、式(2)で表される。
=ε0εV/t [C/m2] ・・・・・・・・・・(2)
なおこのときの電位計の測定とは、薄膜形成面が接地した金属板上に密着するようにシートを張り付け、シートの表面(薄膜が形成されていない面)から表面電位計により電位を測定する方法である。発明者らの知見によれば、薄膜形成後のシートのシワやブロッキングは、この帯電量が30[μC/m2]よりも大きい場合に発生しやすい。
(1)熱負けの検出方法
蒸着を完了したシートが平面光源の前を通過するように数[m/分]の速度で走行させ、シートを通過する平面光源の光を観察しながらシートの色ムラやシワを目視で観察する。シートは100[m]の長さ分を観察する。周囲に対して色の濃い部分(透過率の低い部分)を切り出す。切り出したシート片を静かに机上に置き、色の濃い部分を起点としたシワ状のシート変形があれば、熱負けと判断する。
(2)シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度の測定
シートの薄膜未形成面の帯電が、後加工に影響を及ぼすレベルかどうかを確認するために帯電電荷密度を測定した。帯電量が30[μC/m2]以下の場合は、後加工に影響を及ぼさない範囲とした。
(3)プラズマ用高周波電源の電圧振幅の測定
プラズマ用高周波電源の出力ケーブルに高電圧プローブ(テクトロニクス社製P6015A型)を取りつけ、さらにプローブをオシロスコープ(テクトロニクス社製TDS1000B型)に接続し、電圧波形を表示させ、電圧振幅を測定した。
(4)対向電極に流れる電流の測定
例えば図3に示されている、対向電極16と直流電源14の間に接続されている電気抵抗15の両端の電圧をデジタルマルチメータ(フルーク社製114型)で測定し、電圧を電気抵抗15の抵抗値で割り、電流を求めた。
[実施例1]
電気絶縁性シートとして、厚さ4.5[μm]、幅620[mm]のポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製「ルミラー」)の片面に、図1(b)に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
(蒸着条件)
蒸発源 :誘導加熱坩堝
蒸発材料 :アルミニウム
蒸発パワー:30[kW]
真空環境 :2×10−2[Pa]
膜厚:60[nm]
蒸着膜の表面抵抗:0.9[Ω/□]
(フィルム搬送条件)
搬送速度 :50[m/分]
(プラズマ電極条件)
図1(b)に示すように、接地した筐体内にマグネトロン電極を内蔵するプラズマ発生源を配置した。各条件は以下の通り。
(1)プラズマ電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)プラズマ用高周波電源の電力出力:200[W]
(3)プラズマ用高周波電源の電圧振幅:500[V]
(4)プラズマ用高周波電源の周波数:100[kHz]
(5)プラズマ電極の筐体の荷電粒子放射口:直径2[mm]のピンホールを10[mm]の間隔でシートの幅方向に直線上に均等配置。シート案内面と荷電粒子放射口との間隔が20[mm]となるように配置。
(6)荷電粒子放射口の向き:プラズマ電極であるマグネトロン電極の中心と、荷電粒子放射口の中心を結んだ直線の延長線が円筒形シート案内面の表面にほぼ垂直に入射する向き。
(シート案内面条件)
図1(a)に示すように円筒形のシート案内面を使用した。このシート案内面の内部には、シート案内面の表面の温度を調整するための媒体が循環され、装置外部の冷媒循環装置から一定温度の媒体が導入されている。各条件は以下の通り。
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)円筒形シート案内面への印加電圧:+200[V]
(4)電気抵抗15の抵抗値:1[kΩ]
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しに熱負けしていると見られる色の濃い部分の有無を観察した結果、熱負けは見られなかった。また、シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は13[μC/m2]であった。
[実施例2]
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例1と同じで、図3(a)に示す巻取式真空蒸着装置を用い、以下に示す蒸着条件で蒸着した。
(プラズマ電極条件)
図3(a)に示すように、接地した筐体内にマグネトロン電極を内蔵するプラズマ発生源を配置した。各条件は以下の通り。
(1)プラズマ電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)プラズマ用高周波電源の電力出力:200[W]
(3)プラズマ用高周波電源の電圧振幅:500[V]
(4)プラズマ用高周波電源の周波数:100[kHz]
(5)プラズマ電極の筐体の荷電粒子放射口:直径2[mm]のピンホールを10[mm]の間隔でシートの幅方向に直線上に均等配置。シート案内面と荷電粒子放射口との間隔が50[mm]となるよう配置。
(6)荷電粒子放射口の向き:プラズマ電極であるマグネトロン電極の中心と、荷電粒子放射口の中心を結んだ直線の延長線が円筒形シート案内面と対向電極とのほぼ中間の位置に入射する向き。
(シート案内面条件)
図3(a)に示すように円筒形のシート案内面を使用した。実施例1と同様にこのシート案内面の内部にも媒体が循環され、その媒体は一定温度で温度制御されている。なお本実施例では、シート案内面は電気的に接地している。各条件は以下の通り。
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)シート案内面への電圧印加:接地(0[V])
(対向電極条件)
図3(a)に示すように円筒形のシート案内面に対抗して、ステンレス製の対向電極を配置している。各条件は以下の通り。
(1)対向電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)対向電極のシート走行方向の長さ:50[mm]
(3)対向電極の厚み:3[mm]
(4)印加電圧:−300[V]
(5)電気抵抗15の抵抗値:1[kΩ]
(6)対向電極に流れる電流:0.8[mA]
(7)シート案内面との距離:10[mm]
(8)荷電粒子放射口との最短距離:20[mm]
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しに熱負けしていると見られる色の濃い部分の有無を観察した結果、熱負けは見られなかった。また、シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は7[μC/m2]であった。
[実施例3]
使用した電気絶縁性シート、フィルム搬送条件は実施例1と同じであるが、図3(a)に示す巻取式真空蒸着装置を用い、蒸発源近傍に酸素を導入しながら酸化アルミ膜をフィルム上に形成した。
(蒸着条件)
蒸発源 :誘導加熱坩堝
蒸発材料 :アルミニウム
蒸発パワー:29[kW]
酸素導入量:2500「cc/分」
真空環境 :4×10−2[Pa]
膜厚:60[nm]
蒸着膜表面抵抗:2×1012[Ω/□]
(プラズマ電極条件)
図3(a)に示すように、接地した筐体内にマグネトロン電極を内蔵するプラズマ発生源を配置した。各条件は以下の通り。
(1)プラズマ電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)プラズマ用高周波電源の電力出力:200[W]
(3)プラズマ用高周波電源の電圧振幅:500[V]
(4)プラズマ用高周波電源の周波数:100[kHz]
(5)プラズマ電極の筐体の荷電粒子放射口:直径2[mm]のピンホールを10[mm]の間隔でシートの幅方向に直線上に均等配置。
(6)荷電粒子放射口の向き:プラズマ電極であるマグネトロン電極の中心と、荷電粒子放射口の中心を結んだ直線の延長線が円筒形シート案内面と対向電極とのほぼ中間の位置に入射する向き。
(シート案内面条件)
図3(a)に示すように円筒形のシート案内面を使用した。実施例1と同様にこのシート案内面の内部にも媒体が循環され、その媒体は一定温度で温度制御されている。なお本実施例では、シート案内面は電気的に接地している。各条件は以下の通り。
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)シート案内面への電圧印加:接地(0[V])
(対向電極条件)
図3(a)に示すように円筒形のシート案内面に対向して、ステンレス製の対向電極を配置している。各条件は以下の通り。
(1)対向電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)対向電極のシート走行方向の長さ:50[mm]
(3)対向電極の厚み:3[mm]
(4)印加電圧:−200[V]
(5)電気抵抗15の抵抗値:1[kΩ]
(6)対向電極に流れる電流:0.7[mA]
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しに熱負けしていると見られる色の濃い部分の有無を観察した結果、熱負けは見られなかった。また、シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は16[μC/m2]であった。
[実施例4]
使用した電気絶縁性シート、フィルム搬送条件は実施例1と同じであるが、図3(a)に示す巻取式真空蒸着装置を用い、蒸発源近傍に酸素を導入しながら酸化アルミ膜をフィルム上に形成した。
(蒸着条件)
蒸発源 :誘導加熱坩堝
蒸発材料 :アルミニウム
蒸発パワー:35[kW]
酸素導入量:5000「cc/分」
真空環境 :5×10−2[Pa]
膜厚:150[nm]
蒸着膜表面抵抗:4×10−8[Ω/□]
(プラズマ電極条件)
図3(a)に示すように、接地した筐体内にマグネトロン電極を内蔵するプラズマ発生源を配置した。各条件は以下の通り。
(1)プラズマ電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)プラズマ用高周波電源の電力出力:200[W]
(3)プラズマ用高周波電源の電圧振幅:500[V]
(4)プラズマ用高周波電源の周波数:100[kHz]
(5)プラズマ電極の筐体の荷電粒子放射口:直径2[mm]のピンホールを10[mm]の間隔でシートの幅方向に直線上に均等配置。
(6)荷電粒子放射口の向き:プラズマ電極であるマグネトロン電極の中心と、荷電粒子放射口の中心を結んだ直線の延長線が円筒形シート案内面と対向電極とのほぼ中間の位置に入射する向き。
(シート案内面条件)
図3(a)に示すように円筒形のシート案内面を使用した。実施例1と同様にこのシート案内面の内部にも媒体が循環され、その媒体は一定温度で温度制御されている。なお本実施例では、シート案内面は電気的に接地している。各条件は以下の通り。
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)シート案内面への電圧印加:接地(0[V])
(対向電極条件)
図4に示すように円筒形のシート案内面に対向して、ステンレス製の対向電極を配置している。各条件は以下の通り。
(1)対向電極のシート幅方向の長さ:700[mm]
(2)対向電極のシート走行方向の長さ:50[mm]
(3)対向電極の厚み:3[mm]
(4)印加電圧:−400[V]
(5)電気抵抗15の抵抗値:1[kΩ]
(6)対向電極に流れる電流:1.0[mA]
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しに熱負けしていると見られる色の濃い部分の有無を観察した結果、熱負けは見られなかった。また、シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は18[μC/m2]であった。
[比較例1]
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例3と同じで、図10に示す巻取式真空蒸着装置を用い蒸着した。
(シート案内面条件)
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)シート案内面とガイドロールとの間への電圧印加:0[V]
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果、23箇所の熱負けが見つけられた。また、シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は6[μC/m2]であった。
[比較例2]
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例3と同じで、図12に示す巻取式真空蒸着装置を用い、薄膜形成前のシート案内面上のシート薄膜形成面を電子ビーム照射装置から電子を照射し、シートの表面を帯電させる方法で蒸着した。上記以外は以下に示す蒸着条件で蒸着した。
(電子ビーム照射装置照射条件)
以下の条件で、シート薄膜形成面を帯電処理した。
(1)加速電圧:5[kV]
(2)カソード電流:20[mA]
(3)シート案内面との距離:500[mm]
(4)シートへの電子照射範囲:シート幅方向650[mm]、シート走行方向100[mm]
(シート案内面条件)
図4に示すように円筒形のシート案内面を使用した。実施例1と同様にこのシート案内面の内部にも媒体が循環され、その媒体は一定温度で温度制御されている。なお本実施例では、シート案内面は電気的に接地している。各条件は以下の通り。
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)シート案内面への電圧印加:接地(0[V])
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しにピンホール観察した結果、熱負けは見られなかった。しかしながら、巻き取られたフィルムロールにはシワが発生した。得られたシートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は70[μC/m2]であった。
[比較例3]
使用した電気絶縁性シート、蒸着条件およびフィルム搬送条件は実施例3と同じで、図10に示す巻取式真空蒸着装置を用い、蒸発源近傍に酸素を導入しながら酸化アルミ膜をフィルム上に形成した。上記以外は以下に示す蒸着条件で蒸着した。
(シート案内面条件)
図1(a)に示すように円筒形のシート案内面を使用した。このシート案内面の内部には、シート案内面の表面の温度を調整するための媒体が循環され、装置外部の冷媒循環装置から一定温度の媒体が導入されている。各条件は以下の通り。
(1)円筒形シート案内面の直径:500[mm]
(2)シート案内面内部に流す媒体温度:−20[℃]
(3)円筒形シート案内面への印加電圧:+200[V]
(4)電気抵抗15の抵抗値:1[kΩ]
蒸着を完了したフィルムを、100[m]の長さでバックライト光源越しに熱負けしていると見られる色の濃い部分の有無を観察した結果、11箇所の熱負けが見つけられた。また、シートの薄膜未形成面の帯電電荷密度は22[μC/m2]であった。
2 原反ロール体
3 シート案内面
4 中間ローラ(巻出側)
5 中間ローラ(巻取側)
6 巻取ロール体
7 誘導加熱坩堝
8 蒸着材料
9 電力投入装置
10 蒸気
11 マスク部材
12 開口部
13 薄膜
14 直流電源
15 電気抵抗
16 対向電極
16a 対向電極の走行方向長さ
17 プラズマ用高周波電源
18 プラズマ電極
19 プラズマ電極の筐体
20 シート搬送方向
21 接地
22 荷電粒子源
23 荷電粒子
24 隔壁
25 荷電粒子放射口
27 プラズマ放電領域
29 ガス導入経路
30 除電用プラズマ電極
31 薄膜形成開始点
32 剥離点
33 巻付点
41 減圧室
41a 巻取室
41b 帯電処理室
41c 蒸着室
42 真空ポンプ
42a 巻取室用真空ポンプ
42b 帯電処理室用真空ポンプ
42c 蒸着室用真空ポンプ
43 バルブ
44 ガスボンベ
45 減圧弁
Claims (14)
- 減圧雰囲気下において、シート案内面に接触しながら搬送方向に搬送されている電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法であって、前記シート案内面上のシート薄膜形成面に、プラズマ発生源から供給される荷電粒子のうちいずれかの極性の荷電粒子を、前記プラズマ発生源と前記シート案内面との間に10[V]以上かつ1000[V]以下の電位差を付与し誘導することにより、前記シート薄膜形成面を帯電させた後、前記シート案内面上の前記シート薄膜形成面に前記薄膜を形成することを特徴とする薄膜付きシートの製造方法。
- 減圧雰囲気下において、シート案内面に接触しながら搬送方向に搬送されている電気絶縁性シート上に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ、薄膜を形成する薄膜付きシートの製造方法であって、前記シート案内面上のシート薄膜形成面に、プラズマ発生源から供給される荷電粒子のうちいずれかの極性の荷電粒子を、前記シート案内面に対向配置した電極との間に10[V]以上かつ1000[V]以下の電位差を付与し誘導することにより、前記シート薄膜形成面を帯電させた後、前記シート案内面上の前記シート薄膜形成面に前記薄膜を形成することを特徴とする薄膜付きシートの製造方法。
- 前記電極として、シート表面非接触式のものを用いることを特徴とする請求項2に記載の薄膜付きシートの製造方法。
- 前記電極として、シート表面接触式のものを用いることを特徴とする請求項2に記載の薄膜付きシートの製造方法。
- 前記シート案内面の電位が前記プラズマ発生源の電位または前記電極の電位よりも高くなるよう前記電位差を付与し、シート薄膜形成面に負極性の荷電粒子を誘導することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
- 前記シートの厚みは1[μm]以上100[μm]以下であって、シートの厚み1[μm]あたりの前記電位差は10[V/μm]以上かつ100[V/μm]以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
- 前記シート薄膜形成面に形成された前記薄膜の表面抵抗は103[Ω/□]以上かつ1014[Ω/□]以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の薄膜付きシートの製造方法。
- 減圧室と、該減圧室内においてシートと接触しながら前記シートを搬送するシート案内面を有し前記シート案内面の運動に伴って前記シートを搬送するシート搬送手段と、前記シート案内面上の前記シートに向かって微粒子を飛散させて前記シート上に薄膜を形成する微粒子発生源と、前記シート案内面上の前記シートを帯電させる帯電手段とを備えるシートの薄膜形成装置であって、前記帯電手段は、筐体の内部でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記筐体からプラズマで発生した荷電粒子を前記筐体の外部に放出するための放出口と、前記プラズマ発生手段と前記シート案内面との間に10[V]以上かつ1000[V]以下の電位差を付与できる電位差付与手段とで構成され、かつ前記放出口と前記シート案内面が対向して配置してあることを特徴とするシートの薄膜形成装置。
- 減圧室と、該減圧室内においてシートと接触しながら前記シートを搬送するシート案内面を有し前記シート案内面の運動に伴って前記シートを搬送するシート搬送手段と、前記シート案内面上の前記シートに向かって微粒子を飛散させて前記シート上に薄膜を形成する微粒子発生源と、前記シート案内面上の前記シートを帯電させる帯電手段とを備えるシートの薄膜形成装置であって、前記帯電手段は、筐体の内部でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記筐体からプラズマで発生した荷電粒子を前記筐体の外部に放出するための放出口と、前記シート案内面との間に10[V]以上かつ1000[V]以下の電位差を付与する電位差付与電極とを有することを特徴とするシートの薄膜形成装置。
- 前記電位差付与電極が前記シート表面非接触式であることを特徴とする請求項9に記載のシートの薄膜形成装置。
- 前記電位差付与電極が前記シート表面接触式であることを特徴とする請求項9に記載のシートの薄膜形成装置。
- 前記プラズマ発生手段は、交流電圧でプラズマを励起するものであることを特徴とする請求項8から11のいずれかに記載のシートの薄膜形成装置。
- 前記放出口が前記筐体の表面積に対して占める割合は、0.1[%]以上かつ3[%]以下であることを特徴とする請求項8から12のいずれかに記載のシートの薄膜形成装置。
- 前記シート案内面と前記放出口との距離は、1[mm]以上かつ100[mm]以下であることを特徴とする請求項8から13のいずれかに記載のシートの薄膜形成装置。
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