JP2015008176A - コアアダプタ及びこれを有する巻取装置並びに該装置を備えたロールツーロール表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シワのない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルム基板を高い生産性で製造できるコアアダプタを提供する。
【解決手段】 長尺基板Ｆを外周面に巻回させる円筒形状のコア１０の両側に取り付けられる１対のコアアダプタ２０であって、各コアアダプタ２０は該コア１０に向けて付勢された切頭円錐形状のテーパーコーン３１の傾斜面３２に全周に亘って当接する第１係合部２１と、該コア１０の一端面１１に可撓性部材２５を介して係合する第２係合部２４と、該コア１０の内側に端部から嵌め込まれる挿入部２３とからなり、該挿入部２３の外周面２３ａに斜め巻きコイルスプリング２６が巻き付けられている。このコアアダプタ２０は、真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺基板Ｆの巻取装置に好適に使用される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ロールツーロールで搬送される長尺基板を巻き取るコアアダプタ及びこれを有する巻取装置に関し、特に長尺耐熱性樹脂フィルムをロールツーロールで搬送しながら連続してスパッタリング等の成膜を行うロールツーロール表面処理装置に用いられるコアアダプタ及びこれを有する巻取装置に関する。

液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルム上に配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板が用いられている。このフレキシブル配線基板は、耐熱性樹脂フィルムの片面若しくは両面に金属膜を成膜した金属膜付耐熱性樹脂フィルムにパターニング処理を施すことによって作製されるが、近年は配線パターンがますます繊細化、高密度化する傾向にあり、これに伴って金属膜付耐熱性樹脂フィルムにはシワ等のない平滑なものが求められている。

この種の金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造方法として、従来、金属箔を接着剤により耐熱性樹脂フィルムに貼り付けて製造する方法（３層基板の製造方法）、金属箔に耐熱性樹脂溶液をコーティングした後、乾燥させて製造する方法（キャスティング法）、耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法単独で、又は真空成膜法と湿式めっき法との併用で金属膜を成膜して製造する方法（メタライジング法）等が知られている。また、メタライジング法に用いる真空成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等がある。

メタライジング法について、特許文献１には、ポリイミド絶縁層上にクロム層をスパッタリングした後、銅をスパッタリングして導体層を形成する方法が記載されている。また、特許文献２には、銅ニッケル合金をターゲットとするスパッタリングによる第一の金属薄膜と、銅をターゲットとするスパッタリングによる第二の金属薄膜とがポリイミドフィルム上に成膜されたフレキシブル回路基板用材料が開示されている。これらスパッタリング法による成膜は、一般に密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて基材としての耐熱性樹脂フィルムに与える熱負荷が大きいといわれている。そして、成膜の際に耐熱性樹脂フィルムに大きな熱負荷が掛かると、フィルムにシワが発生し易くなることも知られている。

そこで、上記ポリイミドフィルムなどの耐熱性樹脂フィルムに対して真空成膜法により成膜を行って金属膜付耐熱性樹脂フィルムを作製する工程では、内部に冷媒を循環させたキャンロールを備えたスパッタリングウェブコータが一般的に使用されている。この装置は、巻出ロールから巻き出して巻取ロールで巻き取るように構成されたいわゆるロールツーロール方式で搬送される長尺の耐熱性樹脂フィルムを、搬送経路の途中に設けたキャンロールの外周面に巻き付けて冷却しながらスパッタリングを行うものである。

このようなキャンロールで金属膜付耐熱性樹脂フィルムを良好に冷却するためには、キャンロールの外周面に金属膜付耐熱性樹脂フィルムを安定的に密着させることが重要であり、そのため、ロールツーロール方式では、キャンロールの上流側及び下流側にそれぞれ設けた張力センサーロールによって精密に張力制御を行っている。さらに、巻取ロールにおいても、安定した張力で巻き取ってシワが発生しないようにするため、キャンロールと同様に上流側の張力センサーロールによって張力制御を行っている。

特開平２−９８９９４号公報 特許第３４４７０７０号公報

しかしながら、スパッタリングウェブコーターのキャンロールで冷却しながら成膜を行っても、金属膜付耐熱性樹脂フィルムが成膜中に受ける大きな熱負荷により、巻取ロールで金属膜付耐熱性樹脂フィルムを巻き取った時に、当該樹脂フィルムの特に幅方向の中央部にシワが発生することがあった。このシワの発生を低減するため、巻取ロールの上部にニアロールを設置することもあったが、十分にシワの発生を防ぐことができないことがあった。

これは、巻出ロールと巻取ロールだけが他のロールと支持機構を異にしていることによるものであり、具体的には巻出ロール及び巻取ロールの各々は、円筒形状のコアの両側にコアアダプタを取り付けた後、シリンダーのピストンロッド先端に取り付けられたテーパーコーンと称される部材で両側から挟みこんで固定する方式がとられている。そのため、コアの中心軸とシリンダーの中心軸との偏芯の度合いがコアとコアアダプタとの取り付け状態の良否に左右され、これが原因となって樹脂フィルムにシワが発生することがあった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、シワのない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルム基板を高い生産性で製造することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明が提供するアダプタは、長尺基板を外周面に巻回させる円筒形状のコアの両側に取り付けられる１対のコアアダプタであって、各コアアダプタは該コアに向けて付勢された切頭円錐形状の支持部材の傾斜面に全周に亘って当接する第１係合部と、該コアの一端面に可撓性部材を介して係合する第２係合部と、該コアの内側に端部から嵌め込まれる挿入部とからなり、該挿入部の外周面に斜め巻きコイルスプリングが巻き付けられていることを特徴としている。

本発明によれば、シワのない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルム基板を高い生産性で製造することができる。

本発明に係るコアアダプタを有する巻取装置が好適に使用される真空成膜装置の一具体例を示す正面図である。 本発明に係るコアアダプタの取り付け方法の説明図であり、コアアダプタをコアの両端に嵌め込んだ後、その両側をテーパーコーンで支持する様子が示されている。 本発明に係るコアアダプタの一具体例の斜視図である。 図３のコアアダプタを軸方向に切断した時の部分断面図であり、コアの端部及びテーパーコーンのテーパー部との係合状態が示されている。 通常のコイルスプリング（ａ）及び斜め巻きコイルスプリング（ｂ）の側面図及び正面図である。 図３のコアアダプタに取り付けられている斜め巻きコイルスプリングをコアアダプタの中心軸方向から見たときの部分正面図であり、荷重のない状態（ａ）と、コアに嵌め込まれて荷重が掛けられた状態（ｂ）とが示されている。 従来のコアアダプタと本発明のコアアダプタを用いた際の巻取張力変動率の変化を示すグラフである。

先ず、本発明のコアアダプタを有する巻取装置が好適に使用される長尺基板の真空成膜装置について図１を参照しながら説明する。この図１に示す真空成膜装置は、巻出室１１１、成膜室１１２、及び巻取室１１３からなる真空チャンバーと、該真空チャンバー内に収められ、ロールツーロールで搬送される長尺耐熱性樹脂フィルム基板（以下、単に長尺フィルム又は長尺基板とも称する）Ｆの搬送経路を画定するロール群と、メタライジング法により長尺フィルムＦの上に金属膜を成膜する手段とで主に構成され、スパッタリングウェブコーターとも称される装置である。この真空成膜装置は、真空中においてロールツーロール方式で搬送される長尺フィルムＦの表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に好適に用いられる。

具体的に説明すると、巻出ロール１１４から巻き出された長尺フィルムＦは、キャンロール１２３の外周面に巻きつけられて冷却されながら熱負荷のかかる表面処理が施された後、巻取ロール１２９で巻き取られるようになっている。この巻出ロール１１４から巻取ロール１２９までの搬送経路のうち、巻出ロール１１４からキャンロール１２３までの間に、長尺フィルムＦを案内するフリーロール１１５、１２０と、長尺フィルムＦの張力の測定を行う張力センサーロール１１９、１２１と、キャンロール１２３のすぐ上流側に設けられたモータ駆動の前フィードロール１２２とがこれらの符号の順に配置されている。

前フィードロール１２２は、キャンロール１２３に向かう長尺フィルムＦの速度を、キャンロール１２３の周速度に対して調整する役割を担っており、これにより、内部に水などの冷媒が循環しているキャンロール１２３の外周面に、連続的に搬送されている長尺フィルムＦを確実に密着させて良好に冷却することが可能になる。

巻出ロール１１４からキャンロール１２３までの搬送経路には、スパッタリング成膜前に長尺フィルムＦを乾燥させるヒーターボックス１１６が設けられている。このヒーターボックス１１６内には、長尺フィルムＦを挟んで対向する１対のヒーター１１７、１１８が内蔵されている。これらヒーター１１７、１１８は、長尺フィルムＦの水分を除去できるのであればその種類には特に限定はなく、例えばシースヒーター、カーボンヒーター、ランプヒーター等を使用することができる。

キャンロール１２３から巻取ロール１２９までの搬送経路も、上記した巻出ロール１１４からキャンロール１２３までの搬送経路と同様に、キャンロール１２３の周速度に対する調整を行うモータ駆動の後フィードロール１２４、長尺フィルムＦの張力の測定を行う張力センサーロール１２５、１２７、及び長尺フィルムＦを案内するフリーロール１２６、１２８がこれらの符号の順に配置されている。なお、この真空成膜装置には、更に長尺フィルムＦの搬送方向を変えるためのフリーロール（図示せず）が設けられることがある。

上記巻出ロール１１４及び巻取ロール１２９では、各々パウダークラッチ等によるトルク制御によって長尺フィルムＦの張力バランスが保たれている。また、キャンロール１２３の回転とこれに連動して回転するモータ駆動の前フィードロール１２２及び後フィードロール１２４により、巻出ロール１１４から長尺フィルムＦが巻き出されて巻取ロール１２９で巻き取られるようになっている。

キャンロール１２３の周りには、キャンロール１２３の外周面上に画定される搬送経路に沿って成膜手段としての板状の４つのマグネトロンスパッタリングカソード１３０、１３１、１３２及び１３３が、当該外周面に巻き付けられる長尺フィルムＦに対向するように設けられている。なお、金属膜のスパッタリング成膜の場合は、板状のターゲットを使用することができるが、板状ターゲットを用いた場合、ターゲット上にノジュール（異物の成長）が発生することがある。これが問題になる場合は、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用することが好ましい。

上記した真空成膜装置には、更に真空チャンバー内を減圧してその状態を維持するためのドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の真空排気設備（図示せず）が設けられている。この真空排気設備により、成膜装置の成膜室１１２は、到達圧力１０^−４Ｐａ程度までの減圧と、その後のスパッタリングガスの導入による０.１〜１０Ｐａ程度の圧力調整が行われ、この圧力条件の下でスパッタリング成膜が行われる。スパッタリングガスにはアルゴンなど公知のガスが使用され、目的に応じてさらに酸素などのガスが添加される。なお、真空チャンバーの形状や材質は、上記の減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。

上記したような真空成膜装置を用いることにより、例えば長尺フィルムＦの表面にＮｉ系合金等の膜とＣｕ膜とをスパッタリング成膜する際、スパッタリングに大電力を投入することができるので高速成膜が可能になる。従って、シワのない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルムを高い生産性で製造することができる。このようにして作製された金属膜付耐熱性樹脂フィルムは、サブトラクティブ法によりフレキシブル配線基板に加工することができる。ここで、サブトラクティブ法とは、レジストで覆われていない部分の金属膜（例えば、上記Ｃｕ膜）をエッチングにより除去してフレキシブル配線基板を製造する方法である。

なお、上記Ｎｉ合金等から成る膜はシード層と呼ばれ、金属膜付耐熱性樹脂フィルムの電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性によりその組成が選択される。そして、このシード層には、Ｎｉ−Ｃｒ合金、インコネル、コンスタンタン、モネル等の各種公知の合金を用いることができる。また、金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの金属膜（Ｃｕ膜）を更に厚くしたい場合は、上記の真空成膜処理の後処理として、湿式めっき処理を行ってもよい。この後処理としての湿式めっき処理は、電気めっき処理だけで金属膜を厚くする場合と、一次めっきとして無電解めっき処理を行い、二次めっきとして電解めっき処理を行う等の湿式めっき法の組み合わせで厚くする場合がある。なお、湿式めっき処理には、一般的な湿式めっき法の諸条件を採用することができる。

また、上記金属膜付耐熱性樹脂フィルムに用いる耐熱性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム又は液晶ポリマー系フィルムから選ばれる樹脂フィルムを挙げることができる。これら材料は、金属膜付耐熱性樹脂フィルムに要求されるフレキシブル基板としての柔軟性、実用上必要な強度、配線材料としての好適な電気絶縁性等の観点から好ましい。

次に、上記した真空成膜装置の巻取ロール１２９に使用される本発明のコアアダプタの一具体例について詳細に説明する。巻取ロール１２９は、図２（ａ）に示すように両端が開放された円筒（パイプ）形状のコア１０からなり、その外周面に所定の長さ及び幅を有する長尺フィルムが巻回される。このコア１０の両側に、図２（ｂ）に示すように、略円筒形状の１対のコアアダプタ２０が取り付られる。

コアアダプタ２０が取り付けられたコア１０は、図２（ｃ）に示すように、両側から切頭円錐部材で形成されるテーパーコーン３１で挟み込まれて支持される。このテーパーコーン３１は、図示しないエアーシリンダーのピストンロッド３０の先端部に設けられており、図２（ｄ）に示すように、コア１０を支持している状態においても、エアーシリンダーによって常にコア１０を挟み込む向き（矢印の向き）に付勢されている。これらピストンロッド３０、テーパーコーン３１及びエアーシリンダーからなる支持機構は、図示しない回転駆動部に搭載されており、この回転駆動部の回転により支持機構を介して巻取ロール１２９が回転し、これにより外周面に長尺フィルムが巻き取られる。なお、本発明においては、これらコアアダプタ、支持機構及び回転駆動部をまとめて巻取装置と定義する。

コアアダプタ２０について、図３及び４を参照しながらより詳細に説明する。コアアダプタ２０は両端が開放された略円筒形状の部材からなり、その一端部がテーパーコーン３１の傾斜面３２に全周に亘って当接する第１係合部２１となっている。この第１係合部２１は、コア１０よりも肉厚に形成されており、また、テーパーコーン３１の傾斜面３２と面同士で当接できるように、内周側縁部２２がテーパーコーン３１の傾斜面と同じ角度でテーパー加工されている。

コアアダプタ２０において第１係合部２１とは反対側の端部は、コア１０の内側に端部から嵌め込まれる挿入部２３となっている。この挿入部２３は第１係合部２１に比べて縮径しており、この縮径によってコアアダプタ２０の軸方向の略中央には、全周に亘って環状の段差面からなる第２係合部２４が形成されている。この第２係合部２４の外径はコア１０の内径よりも大きく形成されており、また挿入部２３の外周面２３ａ側には、上記環状の段差面に当接させてＯリングなどの可撓性部材２５が嵌められている。これにより、コアアダプタ２０の挿入部２３がコア１０の内側に挿入された時、第２係合部２４は可撓性部材２５を介してコア１０の一端面１１に係合することになる。なお、可撓性部材２５の材質には、例えば真空チャンバー内での使用に耐え得るウレタン系ゴムなどを使用することができる。

前述したように、コアアダプタ２０の第１係合部２１の内周側縁部２２に全周に亘って当接するテーパーコーン３１は、コア１０を挟み込む向きに付勢されているので、テーパーコーン３１の切頭円錐形状により、コアアダプタ２０の中心軸とテーパーコーン３１の中心軸とを一致させるような調芯作用が働く。この時、第１係合部２１は前述したようにコア１０よりも分厚く形成されているため、コア１０が例えば肉厚を厚くできない導電性樹脂材質で形成されていても、テーパーコーン３１からの押圧力でコア１０が割れたり変形したりするような問題が生じにくくなる。また、コア１０の環状の端面１１とコアアダプタ２０の第２係合部２４とで可撓性部材２５がコア１０の軸方向に圧縮されるので、巻取ロール１２９の回転の際にコア１０とコアアダプタ２０との間ですべりが生じることがなくなる。なお、後述する斜め巻きコイルスプリングは、この支持機構によるコア１０を挟み込む方向の支持には関与していない。

ところで、コア１０に対してコアアダプタ２０は容易に取り付けたり取り外したりすることが望まれるため、図４に示すように、コアアダプタ２０において上記した挿入部２３の外径はコア１０の内径よりも少し小さめに形成されている。これにより生ずる挿入部２３の外周面２３ａとコア１０の内周面１０ａとの間のクリアランス（Ｃ）のため、コア１０の中心軸を水平にしてコアアダプタ２０を介してテーパーコーン３１で支持する時、コア１０の自重の影響によりコア１０の中心軸がコアアダプタ２０の中心軸よりもクリアランスＣ分だけ下方にずれ、これが巻取ロール１２９の偏芯の原因となることがあった。

そこで、本発明の一具体例のコアアダプタ２０では、挿入部２３の外周面２３ａに周方向に沿って少なくとも１本（図３及び図４では２本が例示されている）の斜め巻きコイルスプリング２６が巻き付けられている。斜め巻きコイルスプリング２６は、図５（ａ）に示す一般的なコイルスプリングとは異なり、図５（ｂ）に示すようにスプリングを構成する各コイルがばねの巻き方向（図中の白矢印の方向）に対して傾斜するように巻かれたスプリングである。このスプリングの両端同士を接合して略Ｏ型の環状に形成することにより、当該環状体の半径方向からの荷重に対してコイルの傾斜角度を変化させることで弾性変形させることができる。このような斜め巻きコイルスプリングは、例えば米国Ｂａｌ Ｓｅａｌ社などから入手可能である。

図６（ａ）に示すように、環状にした斜め巻きコイルスプリング２６をコアアダプタ２０の挿入部２３の外周面２３ａに巻きつけることにより、図６（ｂ）に示すように、コアアダプタ２０の挿入部２３がコア１０の内側に挿入された時、コアアダプタ２０の半径方向の荷重に対して斜め巻きコイルスプリング２６がコアアダプタ２０の半径方向に弾性変形することにより、コア１０を水平にしたときでも調芯作用が働いてコアアダプタ２０の中心軸とコア１０の中心軸とが一致する。

その結果、コア１０の内周面１０ａとコアアダプタ２０の挿入部２３の外周面２３ａとの間のクリアランスＣが全周に亘って略均一になり、巻取ロール１２９の偏芯がほとんど生じなくなる。この時、環状の斜め巻きコイルスプリング２６はその環の全周に亘って略均一な力でコア１０の内周面１０ａに接触するため、コア１０の内周面１０ａが削れて粉塵発生の原因となるような問題も生じにくい。なお、図６（ａ）に示すように、斜め巻きコイルスプリング２６にコアアダプタ２０の半径方向から荷重が掛かっていない時のコイル高さ（Ｈ）に対する、コアアダプタ２０の半径方向の斜め巻きコイルスプリング２６の変形量（Ｘ）の割合を変形率と称する。

斜め巻きコイルスプリング２６は、コアアダプタ２０の挿入部２３をコア１０に挿入した時に軸方向にずれることがないように、固定しておくのが好ましい。この固定方法には、例えばコアアダプタ２０の挿入部２３の外周面２３ａに全周に亘って溝を設け、この溝内に嵌め込む方法を挙げることができる。あるいは、コアアダプタ２０の挿入部２３に軸方向に傾斜するテーパー部や段差を設けたりして斜め巻きコイルスプリングを動きにくくしてもよいし、斜め巻きコイルスプリング２６をピン止めなどの機械的結合手段を用いて固定してもよい。

上記したコアアダプタ２０は、コア１０の重量が重いときに優れた効果を発揮し、具体的にはコア１０の重さが３ｋｇ以上の時に偏芯を抑えられるという顕著な効果が得られる。また、長尺フィルムＦの膜厚が薄い場合はシワが発生しやすく、偏芯の影響も大きいため、長尺フィルムＦの膜厚が５〜２５μｍ程度の場合に顕著な効果が得られる。なお、巻取ロール１２９が偏芯すると、張力センサーロールが張力変化を検知し、これにより巻取ロール１２９の駆動力を変化させて巻取張力を一定にしようとする制御系が働くが、この制御系はフィルム搬送速度が１ｍ／分以上になると追従が困難になる。

本発明のコアアダプタ２０では、図４に示すコア１０の内周面１０ａとコアアダプタ２０の挿入部２３の外周面２３ａとの間のクリアランスＣが、どの位置で測定しても０.１ｍｍ以上１.０ｍｍ以下の範囲内にあるのが好ましい。このクリアランスＣが０.１ｍｍ未満ではコア１０の内周面１０ａと挿入部２３の外周面２３ａとが回転時に接触しやすくなり、コア１０から発塵が生じるおそれがある。一方、クリアランスＣが１.０ｍｍを超えると、コア１０にコアアダプタ２０を取り付ける時に、コア１０の中心軸に対してコアアダプタ２０の中心軸が偏芯しやすくなり、これが原因でシワや発塵が生じるおそれがある。

また、このクリアランスＣの範囲内では、斜め巻きコイルスプリング２６の変形率が５％以上３５％以下であるのが好ましい。変形率が３５％を超えるとバネが弱すぎて例えば、重量５ｋｇ以上の重いコア１０の場合に支えきれずに、クリアランスＣ分だけコア１０が下がってコア１０の内周面１０ａの一部とコアアダプタ２０の挿入部２３の外周面２３ａの一部とが当接した状態で固定されてしまうおそれがある。一方、変形率が５％未満ではバネが強すぎてコア１０にコアアダプタ２０の挿入部を挿入する際、コア１０の内周面１０ａが削れて粉塵発生の原因となるおそれがある。

以上説明したように、ロールツーロールで搬送される長尺基板の真空成膜装置の巻取装置に本発明のコアアダプタを用いることにより、巻取張力を安定させると共に、高速で長尺基板を搬送した時に巻取ロールで発生しやすいシワの発生を抑制することが可能になる。よって、シワのない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルム基板を高い生産性で製造することが可能になる。

なお、上記の説明では、本発明のコアアダプタを真空成膜装置の巻取ロールに使用する場合を例に挙げて説明したが、本発明はかかる一具体例に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲内で様々な態様で実施することができる。例えば、本発明のコアアダプタを巻出ロールに応用してもよく、この場合は巻出張力を安定させることが可能になる。また、帯電したフィルムを巻き取る場合においては、導電性コア（金属製）コアを用いると共に、コアアダプタ及び斜め巻きコイルスプリングにも導電性材料を用いて導電性コアと導電性のコアアダプタとを良好に導通させることでコアを接地することが帯電防止のためには効果的である。

また、図１の真空成膜装置において、長尺フィルムＦに積層させる金属膜にはＮｉ−Ｃｒ合金やＣｕ等のほか、目的に応じて酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等を成膜することもある。更に図１の真空成膜装置は、熱負荷の掛かる処理としてスパッタリング処理を想定したものであるため、マグネトロンスパッタリングカソードが図示されているが、熱負荷の掛かる処理が蒸着処理などの他のものである場合は、板状ターゲットに代えて他の真空成膜手段が設けられる。他の真空成膜手段としては、ＣＶＤ（化学蒸着）又は真空蒸着などを挙げることができる。

また、減圧雰囲気下での長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜処理を例にあげて説明してきたが、減圧雰囲気下に限定されるものではなく、例えば、大気圧中の加熱ヒーターによる乾燥装置においても本発明に係るコアアダプタを取り付けた巻取ロールや巻取装置を好適に用いることができる。この場合に使用される長尺基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような樹脂フィルムやポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂フィルムのほか、金属箔や金属ストリップを使用することができる。

[実施例]
図１に示すような真空成膜装置（スパッタリングウェブコータ）において、長尺フィルムＦとして幅５００ｍｍ、長さ１０００ｍ、厚さ２５μｍの東レ・デュポン株式会社製の耐熱性ポリイミドフィルム「カプトン（登録商標）」をロールツーロールで搬送させながら、その表面にスパッタリングにより金属膜を成膜して金属膜付耐熱性樹脂フィルムを作製した。

具体的には、キャンロール１２３には、直径８００ｍｍ、幅８００ｍｍの金属製筒状体を用い、その外周面にハードクロムめっきを施した。巻取ロール１２９のコア１０には、外径１６４ｍｍ、幅（軸方向の長さ）８００ｍｍ、肉厚５ｍｍのアルミ製の筒状部材を用い、その外周面にハードクロムめっきを施した。このコア１０の両端に図３に示すようなコアアダプタ２０を取り付けた。

コアアダプタ２０の挿入部２３には、全周に亘って深さ３.０ｍｍの溝を２本形成し、各溝に図５（ｂ）に示すようなワイヤー径（ｄ）０.５ｍｍ、コイル幅（Ｗ）５.０ｍｍ、コイル高さ（Ｈ）４.５ｍｍの斜め巻きコイルスプリング２６を環状にしたものを装着した。このコアアダプタ２０の挿入部２３をコア１０に挿入した。コアアダプタ２０が両端に取り付けられたコア１０を真空成膜装置に取り付ける前に、コアアダプタ２０の挿入部２３の外周面２３ａとコア１０の内周面１０ａとの間のクリアランスＣを上下を含む数箇所で測定したところ、全て０.５ｍｍであった。

上記のコアアダプタ２０が両端に取り付けられたコア１０を真空成膜装置に取り付けた。具体的には、軸方向に往復動自在なピストンロッド３０の先端部に設けられたテーパーコーン３１の傾斜面３２を、コア１０の両端部に取り付けたコアアダプタ２０の第１係合部２１の内周側縁部２２に当接させた。この時、エアーシリンダーの空気圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ^２にセットして、コア１０を挟み込む方向にピストンロッド３０を付勢した。このようにして取り付けた巻取ロール１２９のコア１０に対して、巻取室１１３の内壁に取り付けたマイクロメータ（図示せず）で、コア１０の右側、中央部、及び左側の偏芯度を測定したところ、すべて±３０μｍ以下であった。

巻出ロール１１４に上記耐熱性ポリイミドフィルム（長尺フィルムＦ）をセットし、この耐熱性ポリイミドフィルムの先端部をキャンロール１２３を含むロール群を経由して巻取ロール１２９に取り付けた。巻出ロール１１４と巻取ロール１２９の張力は１００Ｎとした。なお、長尺フィルムＦの表面にシード層としてのＮｉ−Ｃｒ膜の上に金属膜としてのＣｕ膜を成膜させるべく、マグネトロンスパッタリングカソード１３０にはＮｉ−Ｃｒターゲットを用い、マグネトロンスパッタリングカソード１３１、１３２、１３３にはＣｕターゲットを用いた。

巻出室１１１、成膜室１１２及び巻取室１１３を複数台のドライポンプにより５Ｐａまで排気した後、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて３×１０^−３Ｐａまで排気した。この状態で、耐熱性ポリイミドフィルム（長尺フィルムＦ）の搬送速度を９ｍ／分に設定して搬送を開始した。前フィードロール１２２の周速度は、キャンロール１２３へ長尺フィルムＦを強く密着させるために速度基準でキャンロール１２３の周速度より０.１％遅い速度で回転させた。キャンロール１２３は６０℃に温度制御し、ヒーター１１７、１１８は１００℃に温度制御した。

各マグネトロンスパッタリングカソード１３０、１３１、１３２、１３３にアルゴンガスを導入して電力を印加し、ロールツーロールで搬送される長尺フィルムＦに膜厚１０ｎｍのＮｉ−Ｃｒ膜のシード層と、その上に積層される膜厚１００ｎｍのＣｕ膜とを成膜した。なお、スパッタリングカソードへの印加総電力は７０ｋＷであった。

成膜の際、巻取ロール１２９上の耐熱性ポリイミドフィルムにシワは観測されなかった。また、巻取張力を張力センサーロール１２７によりモニターしたところ、図７に示すように、約４秒周期で巻取り張力が変動していた。この張力変動率を観察したところ、±０.６％であった（図７の符号１）。なお、別の長尺フィルムＦを巻出ロール１１４にセットして上記と同様の方法で３回に亘って成膜試験を行ったが、いずれも図７に示すように巻取り張力変動率は±１％未満であった（図７の符号２〜４）。

耐熱性ポリイミドフィルムの１０００ｍの成膜が完了後、各マグネトロンスパッタリングカソード１３０、１３１、１３２、１３３への電力供給を停止すると共に、アルゴンガスの供給を停止し、更に耐熱性ポリイミドフィルム（長尺フィルムＦ）の搬送を停止した。その後、複数台のドライポンプ、複数台のターボ分子ポンプ、及びクライオコイルを停止し、巻出室１１１、成膜室１１２、及び巻取室１１３に大気を導入した。そして、成膜された長尺フィルムＦが巻き取られている巻取ロール１２９を大気中に取り出し、そのままの状態で常温まで温度を下げた後、長尺フィルムＦを調べたが、シワは観測されなかった。

［比較例］
コアアダプタ２０に環状の斜め巻きコイルスプリング２６を装着しなかった以外は上記実施例と同様にして巻取ロール１２９を真空成膜装置に取り付けた。実施例と同様にして巻取室１１３の内壁に取り付けたマイクロメータ（図示せず）で、コア１０の右側、中央部、及び左側の偏芯度を測定したところ、右側は±５０μｍ、中央部は±１００μｍ、左側は±２００μｍとなった。

以降、実施例と同様にして金属膜付耐熱性樹脂フィルムを作製した。成膜の際、巻取ロール１２９上の耐熱性ポリイミドフィルムに中央部に斜めシワが観測された。また、実施例と同様にして巻取張力を張力センサーロール１２７によりモニターしたところ、図７に示すように、約４秒周期で巻取り張力が変動しており、その張力変動率を観察したところ、±４％であった（図７の符号５）。

なお、別の長尺フィルムＦを巻出ロール１１４にセットして上記と同様の方法で４回に亘って成膜試験を行ったが、いずれも図７に示すように巻取り張力変動率は±１〜５％であった（図７の符号６〜９）。成膜が完了した巻取ロール１２９を大気中に取り出して常温まで温度を下げてからシワの有無を調べたところ、改めて中央部に斜めシワが確認された。

このように実施例と比較例で差が生じた理由は、比較例では斜め巻きコイルスプリングを装着しなかったため、コアの内周面とコアアダプタの外周面との間のクリアランス分だけコアが下がって固定されてしまい、その結果、コアの中心軸がコアアダプタの中心軸に対して偏芯したと考えられる。そして、このコアの偏芯が、巻取ロール１２９とフリーロール１２８間の距離を周期的に変え、これに伴いこの間の張力も周期的に変動し、張力センサーロール１２７で測定される巻取張力が不安定となり巻取シワ発生の原因になったと考えられる。

Ｆ 長尺耐熱性樹脂フィルム基板（長尺基板）
Ｈ コイル高さ
Ｗ コイル幅
ｄ ワイヤー径
Ｘ スプリング変形量
Ｃ クリアランス
１０ コア
１１ 環状端面
２０ コアアダプタ
２１ 第１係合部
２２ 内周側縁部
２３ 挿入部
２４ 第２係合部
２５ 可撓性部材
２６ 斜め巻きコイルスプリング
３０ ピストンロッド
３１ テーパーコーン
３２ 傾斜面
１１１ 巻出室
１１２ 成膜室
１１３ 巻取室
１１４ 巻出ロール
１１５、１２０、１２６、１２８ フリーロール
１１９、１２１、１２５、１２７ 張力センサーロール
１１６ ヒーターボックス
１１７、１１８ ヒーター
１２２ 前フィードロール
１２３ キャンロール
１２４ 後フィードロール
１２９ 巻取ロール
１３０、１３１、１３２、１３３ マグネトロンスパッタリングカソード

Claims (10)

1. 長尺基板を外周面に巻回させる円筒形状のコアの両側に取り付けられる１対のコアアダプタであって、各コアアダプタは該コアに向けて付勢された切頭円錐形状の支持部材の傾斜面に全周に亘って当接する第１係合部と、該コアの一端面に可撓性部材を介して係合する第２係合部と、該コアの内側に端部から嵌め込まれる挿入部とからなり、該挿入部の外周面に斜め巻きコイルスプリングが巻き付けられていることを特徴とするコアアダプタ。
2. 前記斜め巻きコイルスプリングは、前記挿入部の外周面に周方向に沿って設けられた溝内に嵌め込まれており、前記コアに前記挿入部が嵌め込まれた時、前記挿入部の外周面と前記コアの内周面との間のクリアランスが０.１ｍｍ以上１.０ｍｍ以下であり、前記コアの半径方向における前記斜め巻きコイルスプリングの変形率が５％以上３５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のコアアダプタ。
3. 前記コアの質量が３ｋｇ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコアアダプタ。
4. 前記コア、前記コアアダプタ、及び前記斜め巻きコイルスプリングの材質が導電性であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコアアダプタ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のコアアダプタを円筒形状のコアの両端に取り付け、該コアに向けて付勢された前記支持部材を該コアアダプタの第１係合部に当接させながら該支持部材を回転させることにより、該コアの外周面に長尺基板を巻き取ることを特徴とする長尺基板の巻取り方法。
6. ロールツーロールで搬送される長尺基板を円筒形状のコアに巻き取る巻取装置であって、請求項１〜４のいずれかに記載のコアアダプタと、該コアアダプタの第１係合部に全周に亘って当接し且つ該コアに向けて付勢された切頭円錐形状の支持部材を有する支持機構と、該支持機構を回転させる回転駆動部とを備えたことを特徴とする巻取装置。
7. 前記巻取装置が前記長尺基板のロールツーロールでの搬送が行われる真空チャンバー内に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の巻取装置。
8. 前記真空チャンバーと、該真空チャンバー内においてロールツーロールで搬送される長尺基板の少なくとも一方の面に熱負荷のかかる処理を行う処理手段と、該長尺基板の搬送経路の終端に設けられた請求項７に記載の巻取装置とを備えることを特徴とするロールツーロール表面処理装置。
9. 請求項８に記載の処理手段が乾式めっき手段であることを特徴とするロールツーロール成膜装置。
10. 前記乾式めっき手段がスパッタリングカソードであることを特徴とする、請求項９に記載のロールツーロール成膜装置。

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