JP2010047784A - 巻取装置及びロール・ツー・ロール処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺材を巻き取る際に不要な部分と必要な部分とを分けて巻き取ることができ、例えば多段のスパッタ工程を有し、且つ膜厚の薄い長尺樹脂ファイルムにスパッタリングするときの巻き取りに好適な巻取装置を提供する。
【解決手段】巻取装置３０には、不要部分をその外周面に巻き付けながら巻き取る円柱状の内部巻取コア３２と、必要部分をその外周面に巻き付けながら巻き取る円筒状の外部巻取ロール３４とが備えられている。内部巻取コア３２は、その横断面の中央部を貫通する回転軸４０を中心に回転するものであり、回転軸４０の長手方向一端部は、モータなどの動力源４２に接続されている。この動力源４２が正逆いずれかに駆動することにより、回転軸４０と共に内部巻取コア３２も正逆回転する。
【選択図】図２

Description

本発明は、長尺樹脂フィルムのような長尺材をロール状に巻き取る巻取装置、及びこの巻取装置が組み込まれたロール・ツー・ロール処理装置に関する。

長尺樹脂フィルムはフレキシブル性を有し、容易に加工できるので、その表面に金属膜や酸化物膜を形成した電子部品や光学部品、包装材料、セラミックのグリーンシートを形成するための基材などとして広く産業界で用いられている。例えば、液晶ディスプレイのドライバ回路には、フレキシブル性と微細配線に対応する特性を持つＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）が採用されている。また、携帯電話など小型電子機器ではフレキシブル配線基板が使用されている。

ＣＯＦ用の基板やフレキシブル配線基板は、長尺樹脂フィルムに金属膜が成膜された基板をいわゆるサブトラクティブ法等で加工することにより製造される。近年は、リジット基板に加えフレキシブル基板への用途が拡大していると共に、ファインピッチ化の進展も目覚しい。ファインピッチが進展するに伴って、長尺樹脂フィルムの表面に成膜された金属膜の均一性は非常に重要な問題となってきている。長尺樹脂フィルムに金属膜を成膜した基板を製造する技術としては、長尺のポリイミドフィルムをロール・ツー・ロール真空成膜装置内で搬送しながら、その表面にニッケル−クロム合金及び銅等の金属薄膜をスパッタリング等で成膜する工程を経て、銅薄膜上に銅を電気めっきする製法が知られている。

スパッタリング法などの乾式成膜法で成膜を行う場合、スパッタリングの初期には、ターゲット材の表面層に形成された酸化層がスパッタリングされる。このため、酸化物がスパッタリングされたり、異常スパッタリングによるパーティクルが発生したりして、長尺樹脂フィルムの表面に好ましくない異物が堆積するおそれがある。樹脂フィルムの表面に異物が堆積して凹凸が生じた場合、特に、成膜する樹脂フィルムの膜厚が薄くなってくるほど、この凹凸の存在は、連続的な成膜プロセスにおいて大きな問題となってくる。そこで、ターゲット材の交換初期や真空装置を開放してターゲットを大気に晒した場合（ターゲット材の表面層に酸化層が形成される可能性がある場合）、その後の最初の製造段階では、製造条件よりも出力を下げてスパッタリングを行い、ターゲット表面をクリーニングする（プレスパッタリングと称される）。このプレスパッタリングでは不要なスパッタ粒子が飛散するので、このような不要なスパッタ粒子によって防着板やシャッターに成膜させ、製品となる樹脂フィルムには成膜させない処理が施されている。これら防着板やシャッターに成膜させた後は、装置からシャッターや防着板を取り外して、製品となる成膜を開始する工程に移行する。

上記の防着板やシャッターと同様にスパッタリング粒子を遮断するものとして、カソード付近に配置されたマスクや、ターゲットに対向する樹脂フィルム表面の処理位置以外を覆うマスク板などが知られている。

しかし、上記した防着板やシャッターを使用する技術では、真空成膜装置にシャッターや防着板の機構を取り付けることになるので、その分、コストが高くなる。また、シャッターや防着板にはプレスパッタリングによってスパッタリング粒子が堆積して堆積物が形成されるので、シャッターや防着板を定期的に清掃したり取り替えたりする必要があり、真空成膜装置のメンテナンスの工数が増加する。なお、長尺樹脂フィルムの表面に酸化物膜を形成する場合も、ロール・ツー・ロール真空成膜装置によってスパッタリング成膜することが知られているが、このような装置でも、上記と同様の問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑み、長尺材を巻き取る際に不要な部分と必要な部分とを分けて巻き取ることができ、例えば多段のスパッタ工程を有し、且つ膜厚の薄い長尺樹脂ファイルムにスパッタリングするときの巻き取りに好適な巻取装置、及びこの巻取装置が組み込まれたロール・ツー・ロール処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の巻取装置は、長尺材をロール状に巻き取る巻取装置において、
（１）前記長尺材の一部をロール状に巻き取る第１巻取手段と、
（２）前記長尺材のうち前記一部とは異なる部分をロール状に巻き取る第２巻取手段とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、
（３）前記第１巻取手段及び前記第２巻取手段のいずれか一方が長尺材を巻き取っているときは、他方は該長尺材を巻き取らないものであることが好ましい。

さらに、
（４）第１巻取手段は、長尺材をその外周面に巻き取る円筒状又は円柱状の内部巻取コアであり、
（５）前記第２巻取手段は、前記内部巻取コアを取り囲むと共に前記内部巻取コアに同心に配置された、長尺材をその外周面に巻き取る円筒状の外部巻取ロールであり、
（６）該外部巻取ロールは、その外側から前記内部巻取コアに向かって長尺材を通過させるスリットがその外周壁に形成されたものであってもよい。

さらにまた、
（７）前記外部巻取ロールは、その外周壁の前記スリットを囲む部分のうち長尺材が接触する部分は曲面になっているものであってもよい。

さらにまた、
（８）前記外部巻取ロールの前記外周壁の前記スリットを囲む部分に配置された、前記内部巻取コアに向かう長尺材が接触して回転させるロールを備え、
（９）該ロールの外周面は前記外部巻取ロールの前記外周面よりも内側に位置するものであってもよい。

さらにまた、
（１０）前記内部巻取コアを回転させる動力源と、
（１１）前記内部巻取コアの回転力を前記外部巻取ロールに伝達する、切替自在な回転力伝達手段とを備えてもよい。

さらにまた、
（１２）前記内部巻取コアに長尺材を巻き取るときは、前記外部巻取ロールを停止させておいてもよい。

さらにまた、
（１３）前記外部巻取ロールに長尺材を巻き取るときは、前記内部巻取コアに長尺材を巻き取るときの該内部巻取コアの回転方向とは反対の方向に、前記外部巻取ロール及び前記内部巻取コアを同じ回転速度で回転させるものであってもよい。

さらにまた、
（１４）前記外部巻取ロールの回転を防止する回転防止部材を備えてもよい。

さらにまた、
（１５）前記外部巻取ロールは、着脱自在に装着されたものであってもよい。

さらにまた、
（１６）前記長尺材のうち前記内部巻取コアに巻き取られた部分がずれることを防止する巻きずれ防止部材を備えてもよい。

さらにまた、
（１７）前記外部巻取ロール及び前記内部巻取コアの位置を変える位置変更部材を備えてもよい。

また、上記目的を達成するための本発明のロール・ツー・ロール処理装置は、
（１８）前記長尺材として長尺樹脂フィルムを使用し、
（１９）上記したいずれかの巻取装置を備え、前記長尺樹脂フィルムの少なくとも表面に処理を施すことを特徴とするものである。

ここで、
（２０）前記長尺樹脂フィルムを前記巻取装置に案内すると共にその搬送路を変更させるガイドロールを備えてもよい。

さらに、
（２１）前記長尺樹脂フィルムの少なくとも表面に真空成膜を施す成膜機構を備えてもよい。

本発明によれば、長尺材を第１巻取手段と第２巻取手段とに別々に分けて巻き取ることができる。このため、長尺材のうち第１巻取手段が巻き取る一部と、第２巻取手段が巻き取る部分とが異なる材質等の場合、長尺材を材質等に応じて別々に巻き取ることができる。例えば、長尺材にプレスパッタリングし、続けてスパッタリングする場合、長尺材のうちプレスパッタリングされた部分（不要部分）を第１巻取手段に巻き取り、続いて、長尺材のうちスパッタリングした部分（製品部分）を第２巻取手段に巻き取ることにより、従来のシャッタや防着板が無くてもプレスパッタリングできることとなる。このように本発明の巻取装置を用いた場合、シャッタや防着板を清掃するなどのメンテナンス作業が不要となり、メンテナンス費用を低減できる。また、プレスパッタリングによって発生した粒子などが、長尺材のうちスパッタリングされる部分の表面に堆積して突起となり、この突起によって長尺材の裏面を傷付けることが防止される。本発明の巻取装置は、特に、多段のスパッタ工程があるロール・ツー・ロール真空成膜装置などのロール・ツー・ロール処理装置に好適に用いられる。

本発明は、２つのスパッタリングカソードを備えたロール・ツー・ロール真空成膜装置に実現された。

図１を参照して、本発明の一例を説明する。図１は、本発明のロール・ツー・ロール処理装置の一例を模式的に示す側面図であり、この一例としてロール・ツー・ロール真空成膜装置を挙げる。図１では、各種ロールが円状に描かれているが、実際は円筒状（又は円柱状）のものである。

ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０は、その構成部品のほとんどが収納され、所定の圧力を維持できる構造を有する筐体１２を備えている。図１に示す筐体１２は直方体状であるが、本発明の実施には、筐体１２の形状は問わず、円筒状でも良く、１０^−４Ｐａから１Ｐａまでの範囲内に減圧された状態を維持できればよい。筐体１２の内部は、真空ポンプ（図示せず）により、使用する液体の蒸気圧又は１０^−４Ｐａから１０^−３Ｐａまでの範囲内の圧力のいずれか高い圧力まで真空引きされた後にスパッタリングガス（アルゴン）を導入させ、約０．１Ｐａから約１．０Ｐａまでの範囲内の圧力にしてスパッタリングを行う。

筐体１２の内部には、成膜される前の長尺の樹脂フィルムＦ（本発明にいう長尺材の一例である）がロール状に巻かれた巻出ロール１４と、成膜された後の樹脂フィルムＦを順次に巻き取る巻取装置３０が配置されている。巻出ロール１４から連続的に引き出された樹脂フィルムＦは、この樹脂フィルムＦに張力を付与すると共に所定の搬送方向に案内するための第１ガイドロール１８及び第２ガイドロール２０に案内されてキャンロール２２に到達する。キャンロール２２を通過した樹脂フィルムＦは、この樹脂フィルムＦに張力を付与すると共に所定の搬送方向に案内するための第３ガイドロール２４及び第４ガイドロール２６に案内されて弛まずに搬送されて巻取装置３０に巻き取られる。

樹脂フィルムＦは、上述したように第１ガイドロール１８、第２ガイドロール２０、キャンロール２２、第３ガイドロール２４、第４ガイドロール２６によって弛まないように張られているので、樹脂フィルムＦの裏面（成膜されない面）Ｆｒはキャンロール２０の外周面２０ａに接触している。また、筐体１２の内部には、樹脂フィルムＦの表面Ｆｆに成膜するための第１スパッタリングカソード２８と第２スパッタリングカソード２９が、キャンロール２０に対向して配置されている。樹脂フィルムＦに成膜中は、スパッタリング等のプラズマ等で樹脂フィルムＦが加熱されるが、キャンロール２２によって冷却される。

なお、ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０は、後述するようにプレスパッタリングを樹脂フィルムＦに行うため、シャッターや防着板が不要であり、プレスパッタリングによってシャッターや防着板に堆積物が生じ得ないので、これら堆積物が製品に付着することに起因する製品不具合のおそれがない。また、従来のシャッターや防着板を備えたロール・ツー・ロール真空成膜装置では、通常の操業条件の３０％〜５０％の電力を投入してプレスパッタリングを行う。このように電力を絞る理由は、スパッタリングターゲット表面の酸化物などのスパッタリング粒子が急に飛んだときは樹脂フィルムＦの表面の凹凸が激しくなるからである。しかし、本発明のロール・ツー・ロール真空成膜装置１０では、通常の操業条件の１００％〜１１０％の電力を投入してプレスパッタリングすることが可能であり、従来のロール・ツー・ロール真空成膜装置よりも短時間でプレスパッタリングを実施することができる。この理由は、樹脂フィルムＦのうちプレスパッタリングされた不要部分を、通常の製品と区分けして巻き取ることができるので、スパッタリング粒子の凹凸による製品への懸念が無いからである。

上記した樹脂フィルムＦとしては、それ自体公知の樹脂フィルムを使用することができ、例えば低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル−１−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィン同士のランダムあるいはブロック共重合体等のポリオレフィン、環状オレフィン共重合体など、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフエニレンオキサイド等や、ポリ乳酸など生分解性樹脂、あるいはそれらの混合物のいずれかの樹脂であってもよい。また、ポリイミドやエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるものであってもよい。長尺樹脂フィルムＦの寸法は、その用途に応じて適宜定めることができ、厚さ１００μｍ以下、フィルム長が１００ｍ以上であればよい。

図２から図４までを参照して、巻取装置３０について説明する。図２（ａ）は、図１のロール・ツー・ロール真空成膜装置の側面側から見た巻取装置を示す概略図であり、（ｂ）は、図１のロール・ツー・ロール真空成膜装置の側面側から見た巻取装置の内部の概略構成を示す一部断面図であり、外部巻取ロールは断面図を示す。図３（ａ）は、図１のロール・ツー・ロール真空成膜装置の正面側から見た巻取装置の一部を示す断面図（図２（ａ）のＸ―Ｘ断面図）であり、内部巻取コアに長尺樹脂フィルムＦを巻き取っている状態を表しており、（ｂ）は、（ａ）と同じ断面図であるが、外部巻取ロールに長尺樹脂フィルムＦを巻き取っている状態を表している。図４は、樹脂フィルムを折り曲げないようにスリットにロールが配置された外部巻取ロールを示す断面図である。

巻取装置３０は、長尺の樹脂フィルムＦのうちプレスパッタリングされた不要部分（本発明にいう、長尺材の一部の一例である）と、この樹脂フィルムＦのうち製品となる必要部分（本発明にいう、長尺材のうち一部とは異なる部分の一例である）とを分けて巻き取るためのものである。巻取装置３０には、上記の不要部分をその外周面に巻き付けながら巻き取る円柱状の内部巻取コア３２と、上記の必要部分をその外周面に巻き付けながら巻き取る円筒状の外部巻取ロール３４とが備えられている。内部巻取コア３２は、その横断面の中央部を貫通する回転軸４０を中心に回転するものであり、回転軸４０の長手方向一端部は、モータなどの動力源４２に接続されている。この動力源４２が正逆いずれかに駆動することにより、回転軸４０と共に内部巻取コア３２も正逆回転する。ここでは、図３の矢印Ａ方向を正回転方向とし、矢印Ｂ方向を逆回転方向とする。

図２（ｂ）に示すように、回転軸４０のうち動力源４２に接続されている長手方向一端部よりもやや中央部側の部分は、軸受４４を介して筐体１２に回転自在に固定されている。同様に、回転軸４０のうち長手方向一端部とは反対側の長手方向他端部も軸受４６を介して筐体１２に回転自在に固定されている。回転軸４０には、この回転軸４０の回転（回転力）を外部巻取ロール３４に伝達するか遮断するかの切替が自在に行える回転力伝達部材４８を介して外部巻取ロール３４も固定されている。回転力伝達部材４８は、後述するようにクラッチ又はラチェットによって構成されている。

外部巻取ロール３４の２つの側壁３５は内部巻取コア３２の側壁面よりも外側に位置しており、２つの側壁３５の中央部にそれぞれ回転力伝達部材４８が取り付けられている。動力源４２を駆動させて回転軸４０を矢印Ａ方向に回転させる場合、回転力伝達部材４８によって回転軸４２の回転力（即ち、内部巻取コア３２の回転力）が外部巻取ロール３４に伝達されるように構成されており、この逆に、動力源４２を駆動させて回転軸４０を矢印Ｂ方向に回転させる場合、回転力伝達部材４８によって回転軸４２の回転力（即ち、内部巻取コア３２の回転力）が外部巻取ロール３４に伝達されない（遮断される）ように構成されている。なお、回転軸４２を矢印Ｂ方向に回転させるとき外部巻取ロール３４の回転を防止する回転防止部材（ブレーキ）を備えてもよい。また、外部巻取ロール３４は、回転軸４０に自在に着脱できるように構成してもよい。このように構成するためには、回転軸４２に回転力伝達部材４８を固定しておき、この回転力伝達部材４８に外部巻取ロール３４を着脱自在に取り付けられるように、例えば、外部巻取ロール３４を回転力伝達部材４８にネジ止めなどすれば良い。外部巻取ロール３４を回転軸４０に着脱自在にした場合、内部巻取コア３２に巻き取られた長尺樹脂フィルムＦの取出しが容易になる。

上記した個々の部材・部品について詳細を説明する。

外部巻取ロール３４は内部巻取コア３２よりも外径及び長さ共に大きいものであり、外部巻取ロール３４の中に内部巻取コア３２が収容されている。また、外部巻取ロール３４は内部巻取コア３２を取り囲むと共に内部巻取コア３２に同心に配置されている。内部巻取コア３２が不要部分を巻き取っているときは外部巻取ロール３４は必要部分を巻き取らず、外部巻取ロール３４が必要部分を巻き取っているときは内部巻取コア３２は不要部分を巻き取らない。

内部巻取コア３２の直径、外部巻取ロール３４の外径、及びこれらの長さ（長尺樹脂フィルムの巾方向の長さ）は、長尺樹脂フィルムＦの長さおよび巾に基づいて適宜に決める。なお、長尺樹脂フィルムＦは、コア（内部巻取コア３２と同じようなもの）に巻回されて広く市場に流通しており、そのコアの外径は８ｃｍまたは１７ｃｍである。ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０で用いる内部巻取コア３２は、この流通しているコアを用いる。内部巻取コア３２の外径を８ｃｍとしたときは、既存のロール・ツー・ロール真空成膜装置を改修することなく、この装置に巻取装置３０を取り付けることができる。さらに外部巻取ロール３４の外径を１７ｃｍとしたときは、内部巻取コア３２と外部巻取ロール３４は互いに干渉することはなく、巻取装置３０の目的を達成することができる。なお、内部巻取コア３２に、長尺樹脂フィルムＦの先端部分を固定する止め金（図示せず、公知ロールに備えられている）を備えてもよい。

図２（ａ）や図３に示すように、外部巻取ロール３４の外周壁３６（外部巻取ロール３４を構成するもの）には、その外側から内部巻取コア３２に向かって長尺樹脂フィルムＦを通過させるスリット３６ａが形成されている。スリット３６ａの長さ（外部巻取ロール３４の長手方向の長さ）は長尺樹脂フィルムＦの幅よりも長く、その幅（隙間）は、長尺樹脂フィルムＦの厚さよりも十分に長い。また、外周壁３６のスリット３６ａを囲む部分のうち長尺樹脂フィルムＦが接触する部分３６ｂ（図３（ｂ）に示すように長尺樹脂フィルムＦが外部巻取ロール３４に巻き取られているときに接触する部分）は曲面になっている。即ち、外部巻取ロール３４のスリット３６ａの側面（外部巻取ロール３４の長手方向に延びる面）のうち、図３（ｂ）の矢印Ａ方向（回転方向）の上流側の面（部分３６ｂと同じ）は、長尺樹脂フィルムＦが外部巻取ロール３４に巻き始められるときに折り曲がらないように、この部分３６ｂから外部巻取ロール３４の表面に滑らかに続く曲面で構成されている。

上記の例では、長尺樹脂フィルムＦが接触する部分３６ｂを曲面にしたが、図４に示すように、この部分３６ｂにロール３６ｃを配置してもよい。即ち、外部巻取ロール３４の外周壁３６に形成されたスリット３６ａを囲む部分のうち、外部巻取ロール３６が矢印Ａ方向に回転するときの回転方向上流側には、内部巻取コア３２に向かう長尺樹脂フィルムＦが接触して回転させるロール３６ｃが配置されている。また、ロール３６ｃは、外部巻取ロール３４の長手方向に延びる回転軸を中心にして自在に回転する。ロール３６ｃの外周面は外部巻取ロール３４の外周面よりも内側に位置させ、ロール３６ｃを外部巻取ロール３４の表面から突出させないようにすることが望ましい。ロール３６ｃが外部巻取ロール３４の表面から突出している場合、外部巻取ロール３４が巻取った長尺樹脂フィルムＦに傷を付けるおそれがある。なお、部分３６ｂやロール３６ｃの表面に弾力性を有する材料を配置し、長尺樹脂フィルムＦが折れ曲がることなどを防ぐこともできる。

回転力伝達部材４８は、上述したように、内部巻取コア３２が接続されている動力源４２の動力を外部巻取ロール３４に伝達するためのものである。この回転力伝達部材４８をクラッチで構成することができる。クラッチで構成する場合、図３（a）に示す矢印Ｂ方向に内部巻取コア３２が回転するときはこの回転力を外部巻取ロール３４に伝達しない（遮断する）ために、公知の乾式クラッチや電磁クラッチを用いることが望ましい。内部巻取コア３２の回転を外部巻取ロール３４へ遮断する必要がある理由は、内部巻取コア３２のみを回転させて、外部巻取ロール３４の回転を停止させるためであり、外部巻取ロール３４のみを停止させることで、内部巻取コア３２に長尺樹脂フィルムＦを巻取ることができるからである。乾式クラッチのクラッチディスクの接続などの制御は、エアーシリンダーや油圧など公知の動力で行うことができる。回転力伝達部材４８によって内部巻取コア３２の回転を外部巻取ロール３４へ伝達する場合、外部巻取ロール３４と内部巻取コア３２は回転軸４０を中心にして（同心で）同じ回転数で回転する。

図５を参照して、回転力伝達部材４８をラチェット６０で構成した例を説明する。図５（ａ）は、内部巻取コアが矢印Ａ方向に回転するときの回転力伝達部材を示す説明図であり、（ｂ）は、内部巻取コアが矢印Ｂ方向に回転するときの回転力伝達部材を示す説明図である。

ラチェット６０は、内部ラック６２と外部ラック６４を備えている。内部ラック６２は回転軸４０の外周面に固定されており、外部ラック６４は外部巻取ロール３４の側壁３５の中央部に嵌め込まれて固定されている。内部ラック６２と外部ラック６４は、例えばフリーホイールのようなラチェット機構を持っており、一方向だけ（本例では、図５に示す矢印Ａ方向に内部ラック６２が回転するときのみ）に内部ラック６２の動力（回転軸４０の回転力）を外部ラック６４に伝達する。内部ラック６２の爪６２ａは伸縮自在であり、コイルばね６３などの弾性体を介して回転軸４０に固定されている。回転軸４０が矢印Ａ方向に回転し、内部ラック６２の爪６２ａが外部ラック６４の爪６４ａに噛み合うように当接したときは、内部ラック６２の動力（即ち、内部巻取コア３２の回転力）が外部ラック６４に伝達されて外部巻取ロール３４が回転する。一方、回転軸４０が矢印Ｂ方向に回転し、内部ラック６２の爪６２ａが外部ラック６４の爪６４ｂに噛み合わないときは、内部ラック６２の動力は外部ラック６４には伝達されず、外部巻取ロール３４は回転せずに内部巻取コア３２のみが回転する。

回転軸４０が矢印Ｂ方向に回転するときは、内部ラック６２の爪６２ａが外部ラック６４の爪６４ａの腹部分６４ｂに接触するので、コイルばね６３などの弾性体が縮み、外部ラック６４を回転させることが無い。なお、内部ラック６２の爪６２ａを伸縮させる構成に代えて、外部ラック６４の爪６４ａを伸縮させるように構成しても良い。また、爪６２ａの伸縮に用いる弾性体はバネやゴム等のエラストマーを用いることができる。なお、内部ラック６２及び外部ラック６４の爪は、耐摩耗性や耐衝撃を備える金属や樹脂等公知の材料で形成することができる。

上記のようには回転力伝達部材４８をラチェット６０で構成した場合は、内部巻取コア３２のみが正逆両方向（矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向）に回転し、外部巻取ロール３４は正方向（矢印Ａ方向）にのみ回転するように簡易に構成できる。

巻取装置３０の内部巻取コア３２及び外部巻取ロール３４の回転方向を制御する機器としてラチェット６０を採用した場合は、内部巻取コア３２に長尺樹脂フィルムＦを巻取るときと、外部巻取ロール３４に長尺樹脂フィルムＦを巻き取るときの選択は、内部巻取コア３２を正逆回転させるだけで済む。即ち、長尺樹脂フィルムＦを内部巻取コア３２に巻取るときは、内部巻取コア３２を逆回転（矢印Ｂ方向に回転）させることにより内部巻取コア３２のみが回転し、長尺樹脂フィルムＦを外部巻取ロール３４に巻き取るときは、内部巻取コア３２を正回転（矢印Ａ方向に回転）させることにより外部巻取ロール３４も正回転する。

ここで、図２と図３を再び参照して、長尺樹脂フィルムＦを内部巻取コア３２に巻き取る場合と、外部巻取ロール３４に巻き取る場合について説明する。

ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０（図１参照）において、第１スパッタリングカソード２８と第２スパッタリングカソード２９のターゲット表面をクリーニングするプレスパッタリングを行う場合、不要なスパッタ粒子が長尺樹脂フィルムＦの表面Ｆｆに付着・堆積する。このため、長尺樹脂フィルムＦのうち表面Ｆｆに不要なスパッタ粒子が付着・堆積した部分（不要部分）を内部巻取コア３２に巻き取る。長尺樹脂フィルムＦを内部巻取コア３２で巻き取り始める際、樹脂フィルムＦの先端を止め金に固定するか、または、この先端を内部巻取コア３２に粘着テープで固定する。内部巻取コア３２の外周面に樹脂フィルムＦが数周ほど巻き取られることにより巻きしまるので、樹脂フィルムＦがずれることはない。外部巻取ロール３４に樹脂フィルムＦを巻き取らせる場合も同様である。

上記のように樹脂フィルムＦを内部巻取コア３２に巻き取らせる場合、回転軸４０が矢印Ｂ方向に回転するように駆動源４２を駆動させる。これにより内部巻取コア３２は矢印Ｂ方向（逆回転方向）に回転するが、外部巻取ロール３４は停止したままである。内部巻取コア３２の回転に伴って、長尺樹脂フィルムＦはスリット３６ａを通過して内部巻取コア３２に巻き取られる。スリット３６ａは、長尺樹脂フィルムＦの搬送経路の障害とならない向きに向かせておく。

樹脂フィルムＦの不要部分を内部巻取コア３２に巻き取らせた後は、駆動源４２の駆動を逆方向にして回転軸４０が矢印Ａ方向に回転するように駆動源４２を駆動させる。これにより内部巻取コア３２は矢印Ａ方向（正回転方向）に回転すると共に外部巻取ロール３４も矢印Ａ方向に回転し、製品となる必要部分が外部巻取ロール３４に巻き取られ始める。この場合、回転力伝達部材４８をラチェット６０（図５参照）で構成したときは、内部巻取コア３２の回転速度と外部巻取ロール３４の回転速度は同じになる。外部巻取ロール３４の回転速度が内部巻取コア３２の回転速度よりも速くなるように構成しても良いが、外部巻取ロール３４の回転速度が内部巻取コア３２の回転速度よりも遅くなるように構成した場合は、長尺樹脂フィルムＦを外部巻取ロール３４に巻き取ることができない。

巻取装置３０で長尺樹脂フィルムＦを巻き取るに当たっては、長尺樹脂フィルムＦが内部巻取コア３２に巻取られる場合、又は外部巻取ロール３４に巻取られる場合に応じて、長尺樹脂フィルムＦの搬送経路が最適となるように第４ガイドロール２６（図１参照）の位置を移動する構成にしても良い。例えば、第４ガイドロール２６の軸受け（図示せず）をジャッキ等により上下に移動可能とすることにより、長尺樹脂フィルムＦの搬送経路を可変にすることができる。また、内部巻取コア３２に長尺樹脂フィルムＦを巻き取る場合には、長尺樹脂フィルムＦの搬送経路にスリット３６ａの向きを合わせる。即ち、長尺樹脂フィルムＦが内部巻取コア３２に巻き取れられる際は、内部巻取コア３２、外部巻取ロール３４のスリット３６ａ及び第４ガイドロール２６が最適な搬送経路となるように第４ガイドロール２６を上下に移動させ、長尺樹脂フィルムＦが図３（ａ）に示すように、周辺の部材などに接触せずにスリット３６ａを通過するようにする。長尺樹脂フィルムＦが外部巻取ロール３４に巻き取れられる際は、外部巻取ロール３４と第４ガイドロール２６が最適な搬送経路となるように第４ガイドロール２６を上下に移動させる。なお、軸受４４又は軸受４６に、回転軸４０の回転方向を検出するための検出センサを設け、この検出センサの検出結果に応じて第４ガイドロール２６を上下に自動的に移動させるように構成してもよい。

外部巻取ロール３４に長尺樹脂フィルムＦの一定量を巻き取って成膜工程が終了したときは、外部巻取ロール３４の側壁３５を取り外し、内部巻取コア３２の外周面と外部巻取ロール３４の間に張られている樹脂フィルムＦを切断し（図３に示す内部巻取コア３２と外部巻取ロール３４の間の樹脂フィルムＦを切断し）、切断した端部を外部巻取ロール３４の内周面に粘着テープで固定して外部巻取ロール３４ごと樹脂フィルムＦを次工程へ移行する。これにより、ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０を使用した成膜工程は終了する。

上記した例では、長尺樹脂フィルムＦの搬送経路を最適に保つために第４ガイドロール２６を上下動させたが、巻取装置３０を移動させてもよい。この例を、図６を参照して説明する。図６は、巻取装置を移動させる構成のロール・ツー・ロール真空成膜装置を模式的に示す側面図である。

ロール・ツー・ロール真空成膜装置１００では、回動軸１０２ａを中心にして回動する（所定角度だけ回転する）回動アーム１０２（本発明にいう位置変更部材の一例である）を筐体１２に取り付けておき、巻取装置３０の軸受４４、４６を筐体１２に固定せずに、回動アーム１０２に固定した。このように構成することにより、回動アーム１０２を適宜な角度だけ回動させて、長尺樹脂フィルムＦの搬送経路を最適に保てるように巻取装置３０を移動できる。回動アーム１０２の内部に、内部巻取コア３２及び外部巻取ロール３４を回転させる動力を伝達する歯車（図示せず）、シャフト（図示せず）、平ベルト（図示せず）、Ｖベルト（図示せず）、コグドベルト（図示せず）等を格納しておくことにより、筐体１２の外部に配置された駆動源４２（図２参照）の駆動力を内部巻取コア３２に伝達でき、内部巻取コア３２などを回転させることが可能となる。上記の歯車やシャフトなどは、駆動源４２によって駆動されるように構成してもよいし、他の駆動源によって駆動されるように構成してもよい。

図７と図８を参照して、内部巻取コア３２に巻き取られた樹脂フィルムＦを巻きずれさせない巻ずれ防止機構について説明する。

図７は、巻ずれ防止機構の概略構成を示す側面図である。図８は、外部巻取ロールの側壁に取り付けられた巻ずれ防止機構を示す概略図である。これらの図では、図１から図３までに示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されている。なお、巻ずれ防止機構は無くてもよい。

巻ずれ防止機構８０は、内部巻取コア３２の外周面に巻き取られた樹脂フィルムＦを外側から押え付ける巻ずれ防止板８２を備えている。この巻ずれ防止板８２は、コイルばね８４を介して外部巻取ロール３４の側壁３５に取り付けられている。巻ずれ防止板８２は、外部巻取ロール３４に追従して回転する。従って、内部巻取コア３２のみが回転しているときは、巻ずれ防止板８２は回転せず、外部巻取ロール３４が回転するときは、内部巻取コア３２及び外部巻取ロール３４と同じ回転数で同じ方向に巻ずれ防止板８２が回転する。

巻ずれ防止板８２が、内部巻取コア３２の外周面に巻き取られた樹脂フィルムＦの表面を押え付けない場合にはコイルばね８４が伸び、この逆に、長尺樹脂フィルムＦの表面を押え付ける場合にはコイルばね８４が縮むように構成されている。コイルばね８４を伸縮させるものとしては、ガス圧力、電磁石や圧電素子等の電気的手段を用いることができる。

ガス圧力を用いる場合には、図７に示すように、回転力伝達部材４８に円板状のカバー８６を取り付けると共に、外部巻取ロール３４の側壁３５の内面にシリンダ８８を固定しておく。巻ずれ防止板８２の長手方向一端部にシリンダ８８の上端（一端）とコイルばね８４の一端を接続する。コイルばね８４の他端は、側壁３５のうち内部巻取コア３２に近い部分に固定する。また、筐体１２の外部から回転軸４０やカバー８６を通してガス供給管９０をシリンダ８８に接続する。このガス供給管９０を経由して外部からガスがシリンダ８８に供給されている間はシリンダ８８が伸びてコイルばね８４が伸びた状態を維持できる。このようにコイルばね８４が伸びている状態では、図７の実線で示すように巻ずれ防止板８２は、内部巻取コア３２の外周面に巻き取られた樹脂フィルムＦの表面から離れている。この状態では、内部巻取コア３２に長尺樹脂フィルムＦを巻き取れることとなる。シリンダ８８へのガスの供給を停止する（ガスを断つ）ことによりシリンダ８８が縮んでコイルばね８４も縮み、図７の二点鎖線で示すように巻ずれ防止板８２は、内部巻取コア３２の外周面に巻き取られた樹脂フィルムＦの表面を押し付ける。電気的手段を用いる場合も同様である。なお、真空成膜装置１０では、供給ガスをアルゴンなどにすることにより、シリンダ８８からガスがリークしても筐体１２内部の雰囲気を汚染することがほとんどない。また、巻ずれ防止機構８０を駆動させるガスなどの動力を上記したクラッチの動力と共通にできる。また、巻ずれ防止板８２に、長尺樹脂フィルムＦを押え付けるための滑り止めの凹凸や爪を設けても良い。

上記したロール・ツー・ロール真空成膜装置１０を用いて長尺樹脂フィルムＦに薄膜を形成した例を説明する。

長尺樹脂フィルムＦとしては、厚さ３８μｍ、巾５０ｃｍ、長さ２５００ｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製 カプトン（登録商標））を用いた。巻取装置３０の内部巻取コア３２の直径を８ｃｍとし、外部巻取ロール３４の外径を１７ｃｍとし、それらの巾はそれぞれ８０ｃｍとした。また、スパッタリングカソード２８にはクロム７質量％のニッケルクロム合金ターゲットを備え、スパッタリングカソード２９には銅ターゲットを備えた。スパッタリングカソード２８、２９ともマグネトロンスパッタリングカソードとした。また、スパッタリングカソード２８、２９とキャンロール２２との間に防着板などは配置していない。

ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０の筐体１２の内部を到達圧力の１０^−４Ｐａまで減圧した後、この内部にアルゴンガスを導入して０．１Ｐａとなるようにした。ついて、スパッタリングカソード２８、２９に通常の成膜時の電力の１１０％を投入し、プレスパッタリングを実施した。プレスパッタリングを実施している間は、内部巻取コア３２を図３の矢印Ｂ方向に回転させて、内部巻取コア３２に長尺樹脂フィルムＦを巻き取った。その後、スパッタリングカソード２８、２９に通常の成膜の電力を投入して、長尺樹脂フィルムＦに通常の成膜処理を実施した。長尺樹脂フィルムＦに通常の成膜処理を実施する際は、外部巻取ロール３４を図２の矢印Ａ方向に正回転させて、外部巻取ロール３４に長尺樹脂フィルムＦを巻取った。

プレスパッタリングされた長尺樹脂フィルムＦのうち任意の１ｍを光学顕微鏡で観察したところ、その表面に突起が見られた。一方、通常の成膜を実施した長尺樹脂フィルムＦのうち任意の１ｍには突起が見られなかった。また、プレスパッタリングされた長尺樹脂フィルムＦが、通常の成膜を行った長尺樹脂フィルムＦの裏面を傷付けることも無かった。

一方、本発明の巻取装置３０を備えない、即ち、円筒状のみの巻取りロール（従来の巻取りロール）を用いたことのみ変更して上述の条件で、長尺樹脂フィルムＦにプレスッパッタリングと通常の成膜を実施したところ、巻取った製品には、プレスパッタリングを実施した表面の突起に起因する変形が通常の成膜を行った部分にも見られた。

ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０には巻取装置３０が備えられており、プレスパッタリングされた長尺樹脂フィルムＦ（不要部分）と通常の成膜がされた長尺樹脂フィルムＦ（必要部分、製品）とを分けて巻取ることができるので、好ましくない凹凸や異物が付着したり好ましくない変質を生じたりしたフィルムと、正常部分を製造段階で巻き分けることが可能である。このように巻き分ける効果の一つとしては、長尺樹脂フィルムＦが巻回されていく過程で、突起を有する下地の長尺樹脂フィルムＦがその上に巻回される長尺樹脂フィルムの裏面を傷付けることが無いことが挙げられる。

上記した実施例では、巻取装置３０をロール・ツー・ロール真空成膜装置１０に組み込んだ例を説明した。巻取装置３０は、ロール・ツー・ロール真空成膜装置１０の他、減圧雰囲気下で長尺樹脂フィルムＦの表面をプラズマ処理などで改質するロール・ツー・ロール表面処理装置、装置内で長尺樹脂フィルムＦを巻出し巻取りの搬送しながら乾燥を行うロール・ツー・ロール乾燥装置などのロール・ツー・ロール処理装置に用いることができる。

また、巻取装置３０は、長尺樹脂フィルムＦをロール・ツー・ロールで搬送して、その表面に磁気塗料やセラミックスラリー等を塗布するドクターブレード等をはじめとする各種コーターの巻取装置にも用いることができる。このため、本発明のロール・ツー・ロール処理装置には各種コーターを含んでも良い。

これらのロール・ツー・ロール処理装置では、例えば、上述のロール・ツー・ロール乾燥装置の場合、通常運転前に装置内の異物の除去を目的として、通常とは異なる加熱条件や雰囲気条件にすることがあり、また、各種コーターの場合、運転開始時にドクターブレードの塗布条件が不安定な場合など、通常の製品とは区別される成膜がされた長尺樹脂フィルムが存在することがある。このように通常の製品とは区別されるべき長尺樹脂フィルムは、品質管理上の不適合品となる。これら不適合品を本発明の巻取装置３０の内部巻取コア３２に巻取り、通常の製品を外部巻取ロール３４に巻取ることにより、製造設備上で通常の製品を区別することが可能となり、品質管理上でも好ましい。

本発明のロール・ツー・ロール処理装置の一例を模式的に示す側面図である。 （ａ）は、図１のロール・ツー・ロール真空成膜装置の側面側から見た巻取装置を示す概略図であり、（ｂ）は、図１のロール・ツー・ロール真空成膜装置の側面側から見た巻取装置の内部の概略構成を示す一部断面図であり、外部巻取ロールは断面図を示す。 （ａ）は、図１のロール・ツー・ロール真空成膜装置の正面側から見た巻取装置の一部を示す断面図（図２（ａ）のＸ―Ｘ断面図）であり、内部巻取コアに長尺樹脂フィルムＦを巻き取っている状態を表しており、（ｂ）は、（ａ）と同じ断面図であるが、外部巻取ロールに長尺樹脂フィルムＦを巻き取っている状態を表している。 樹脂フィルムを折り曲げないようにスリットにロールが配置された外部巻取ロールを示す断面図である。 （ａ）は、内部巻取コアが矢印Ａ方向に回転するときの回転力伝達部材を示す説明図であり、（ｂ）は、内部巻取コアが矢印Ｂ方向に回転するときの回転力伝達部材を示す説明図である。 巻取装置を移動させる構成のロール・ツー・ロール真空成膜装置を模式的に示す側面図である。 巻ずれ防止機構の概略構成を示す側面図である。 外部巻取ロールの側壁に取り付けられた巻ずれ防止機構を示す概略図である。

符号の説明

１０ ロール・ツー・ロール真空成膜装置
３０ 巻取装置
３２ 内部巻取コア
３４ 外部巻取ロール
３６ａ スリット
４０ 回転軸
４２ 動力源
４８ 回転力伝達部材
Ｆ 長尺樹脂フィルム

Claims (15)

1. 長尺材をロール状に巻き取る巻取装置において、
   前記長尺材の一部をロール状に巻き取る第１巻取手段と、
   前記長尺材のうち前記一部とは異なる部分をロール状に巻き取る第２巻取手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。
2. 前記第１巻取手段及び前記第２巻取手段のいずれか一方が長尺材を巻き取っているときは、他方は該長尺材を巻き取らないものであることを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
3. 第１巻取手段は、
   長尺材をその外周面に巻き取る円筒状又は円柱状の内部巻取コアであり、
   前記第２巻取手段は、
   前記内部巻取コアを取り囲むと共に前記内部巻取コアに同心に配置された、長尺材をその外周面に巻き取る円筒状の外部巻取ロールであり、
   該外部巻取ロールは、
   その外側から前記内部巻取コアに向かって長尺材を通過させるスリットがその外周壁に形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻取装置。
4. 前記外部巻取ロールは、
   その外周壁の前記スリットを囲む部分のうち長尺材が接触する部分は曲面になっているものであることを特徴とする請求項３に記載の巻取装置。
5. 前記外部巻取ロールの前記外周壁の前記スリットを囲む部分に配置された、前記内部巻取コアに向かう長尺材が接触して回転させるロールを備え、
   該ロールの外周面は前記外部巻取ロールの前記外周面よりも内側に位置するものであることを特徴とする請求項３に記載の巻取装置。
6. 前記内部巻取コアを回転させる動力源と、
   前記内部巻取コアの回転力を前記外部巻取ロールに伝達する、切替自在な回転力伝達手段とを備えたことを特徴とする請求項３、４、又は５に記載の巻取装置。
7. 前記内部巻取コアに長尺材を巻き取るときは、前記外部巻取ロールを停止させておくことを特徴とする請求項３から６までのうちのいずれか一項に記載の巻取装置。
8. 前記外部巻取ロールに長尺材を巻き取るときは、前記内部巻取コアに長尺材を巻き取るときの該内部巻取コアの回転方向とは反対の方向に、前記外部巻取ロール及び前記内部巻取コアを同じ回転速度で回転させるものであることを特徴とする請求項３から７までのうちのいずれか一項に記載の巻取装置。
9. 前記外部巻取ロールの回転を防止する回転防止部材を備えたことを特徴とする請求項３から８までのうちのいずれか一項に記載の巻取装置。
10. 前記外部巻取ロールは、着脱自在に装着されたものであることを特徴とする請求項３から９までのうちのいずれか一項に記載の巻取装置。
11. 前記長尺材のうち前記内部巻取コアに巻き取られた部分がずれることを防止する巻きずれ防止部材を備えたことを特徴とする請求項３から１０までのうちのいずれか一項に記載の巻取装置。
12. 前記外部巻取ロール及び前記内部巻取コアの位置を変える位置変更部材を備えたことを特徴とする請求項３から１１までのうちのいずれか一項に記載の巻取装置。
13. 前記長尺材は長尺樹脂フィルムであり、
    請求項１から１２までのうちのいずれかの巻取装置を備え、前記長尺樹脂フィルムの少なくとも表面に処理を施すことを特徴とするロール・ツー・ロール処理装置。
14. 前記長尺樹脂フィルムを前記巻取装置に案内すると共にその搬送路を変更させるガイドロールを備えたことを特徴とする請求項１３に記載のロール・ツー・ロール処理装置。
15. 前記長尺樹脂フィルムの少なくとも表面に真空成膜を施す成膜機構を備えたことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のロール・ツー・ロール処理装置。

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