JP3796831B2

JP3796831B2 - 真空蒸着装置

Info

Publication number: JP3796831B2
Application number: JP23330196A
Authority: JP
Inventors: 征典植田; 登志夫安田; 佳久東田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: JPH1081958A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着前のフィルムにオイルマスクを形成して非蒸着部分を有する真空蒸着フィルムを製造する真空蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空蒸着装置内で蒸着フィルムに幾何学模様の非蒸着部を形成する方法としては、物理的マスク蒸着法やオイルマスク法等があり、また蒸着後では、蒸着フィルム上の金属をレーザーで蒸発させるレーザーマージン法等がある。これらの方法のうち、特にオイルマスク法は安価な設備で実施できるため広く使用されている。
【０００３】
図４は、真空蒸着装置に設けられる従来のオイルマスク形成機を示す。転写ローラ２の表面にオイルノズル３から噴射したオイルを塗布し、その転写ローラ２を印刷ローラ１に押圧して、印刷ローラ表面の凸状の幾何学模様上にオイル被膜を形成し、その印刷ローラ１をバックアップローラ４に押圧した状態で、両ローラ１，４の間にフィルム１１を通して、そのフィルム１１上に幾何学模様のオイル被膜を転写するようになっている。
【０００４】
上記のようにオイル被膜を転写するときの転写性を良好にするため、転写ローラ２を印刷ローラ１に対し、また印刷ローラ１をバックアップローラ４に対してそれぞれ押圧力を与えるようにしてある。その押圧機構として、印刷ローラ１および転写ローラ２の各々の軸端部に、軸と直交する方向に螺進する押しボルト１２をボルトホルダー１３に保持するように設けており、この押しボルト１２を手動で回転させることにより、それぞれのローラ軸端を案内バー１４に沿って押し込み、押圧力を発生させるようにしている。
【０００５】
印刷ローラ１や転写ローラ２の押圧力の調整は、真空蒸着運転する前の大気開放状態のとき作業者が手動で押しボルト１２を回動させて行い、その回転角度で押圧力を管理するようにしていた。しかし、高いバネ定数のローラを押しボルトで位置決めし、押圧力を付与しようとするため、適正押圧力に合わせることが非常に困難となり、実際の押圧力の定量値や押したローラが受ける軸方向の押圧力バランスは分からないため、作業者の経験や感に依存するところが多く非常に困難な作業であった。
【０００６】
したがって、押しボルトの回転角度による管理には非常な熟練を要し、作業者の技術レベルにより設定押圧力が変わったり、或いは正確に設定したとしても、各ローラの温度上昇によってローラ径が膨張することにより蒸着運転中に押圧力が過大になり、最後にはローラを損傷してしまう問題を起こすことがあった。これは押しボルトで押されるローラと対向ローラとの間でバネ要素となるものがゴムローラのゴム厚み程度のものしかなく、しかもゴム硬度が高いため、非常に高いバネ定数となっていることにも原因がある。
【０００７】
従来では、上記のようなトラブルが発生すると、蒸着作業を一時中断して真空蒸着装置を大気開放状態に戻し、再度押しボルトの回転角度を調整し直すように対応していた。
また、印刷ローラの幾何学模様とフィルムのローラ軸方向位置との相対位置関係は高い精度を要求されるが、従来装置では蒸着運転前の大気開放状態において、印刷ローラの軸方向位置をスケールで測定して位置合わせすることにより相対位置関係を設定していた。そして、蒸着作業の予備運転を行うことによって、フィルムとオイルマスクの相対的な位置関係を確認するようにし、この時に幾何学模様のオイルマスクとローラ軸方向位置とがずれていたり、フィルムへのオイル転写量の分布が悪い場合には、蒸着作業を一時中止し、再度手動による調整をする必要があった。
【０００８】
このようなオイルマスクのローラ軸方向調整を大気中で手動調整する作業には限界があり、これら作業効率の悪いことが、オイルマスク蒸着フィルムの生産効率がオイルマスクのない一般蒸着フィルムにくらべて大きく低下する原因になっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来の問題を解決し、真空蒸着運転を中断することなく転写ローラや印刷ローラの押圧力調整を容易に実施することができる真空蒸着装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、真空蒸着作業を中断することなく印刷ローラのオイルマスクとフィルムのローラ軸方向位置との相対位置の調整を容易に実施することができる真空蒸着装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成する本発明の真空蒸着装置は、オイル転写用の転写ローラを印刷ローラに押圧し、該印刷ローラをバックアップローラに押圧し、該印刷ローラとバックアップローラとの間にフィルムを走行させて、該フィルム上に非蒸着部となるオイルマスクを形成するオイルマスク形成機を設けた真空蒸着装置において、前記転写ローラを前記印刷ローラ方向へ、前記印刷ローラを前記バックアップローラ方向へそれぞれ移動させる押圧駆動手段とガイド機構を設け、前記押圧駆動手段と前記転写ローラおよび前記印刷ローラとの間にそれぞれ圧縮弾性力を生ずる弾性体を設け、前記押圧駆動手段と前記転写ローラおよび印刷ローラとの間にそれぞれ押圧力検出器を設け、該押圧力検出器の押圧力信号に基づいて前記押圧駆動手段の駆動量を制御する制御部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
このように押圧力検出器の押圧力信号に基づいて押圧駆動手段の駆動量を制御するので、真空蒸着運転を中断することなく転写ローラや印刷ローラの押圧力調整を容易に実施することができるようになる。また上記第２の目的を達成する本発明の好ましい態様の真空蒸着装置は、さらに前記印刷ローラと転写ローラの両軸端支持部をそれぞれフレームで支持し、該フレームをローラ軸方向へ移動させる駆動手段とガイド機構を設けると共に、前記フレームのローラ軸方向の位置を検出する変位測定器を設け、該変位測定器の位置信号に基づいて前記フレームの軸方向の移動量を制御する制御部を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
このように位置検出器の位置信号に基づいてフレームの軸方向の移動量を制御するので、真空蒸着作業を中断することなく印刷ローラのオイルマスクとフィルムのローラ軸方向位置との相対位置の調整を容易に実施することができるようになる。
さらに、本発明の真空蒸着装置によれば、押圧駆動手段の駆動量の制御やフレームの軸方向の移動量の制御を真空蒸着作業を中段することなく容易に実施することができるため、非蒸着部を有する蒸着フィルムを効率よく生産することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の真空蒸着装置の全体を示し、図２は同装置におけるオイルマスク形成機の部分を示し、図３は図２のＸ−Ｘ矢視による断面を制御部と共に示したものである。
図１に示すように、真空蒸着装置は、真空槽１０の内部に巻き出しロール５をセットし、この巻き出しロール５に続いてオイルマスク形成機１００を設け、続いて冷却ロール７と巻き取りロール６を設けている。冷却ロール７の下方には、アルミニウムなどの蒸着用金属棒８を加熱ボート９により蒸発させる蒸着部が設けられている。
【００１４】
巻き出しロール５から巻き出されたフィルム１１は、オイルマスク形成機１００において幾何学模様のオイルマスクを転写される。次いで冷却ロール７において、加熱ボート９で溶融蒸発した金属粒子がフィルム１１のオイルマスクされた片面に密着して蒸着が施される。金属の蒸発源は特に限定されるものではなく、加熱ボート以外に従来公知のものがいずれも適用可能であり、例えばルツボ、エレクトロンビームガンなどを使用することができる。
【００１５】
オイルマスク形成機１００は、図２に示すように、印刷ローラ１、転写ローラ２、バックアップローラ４を有し、印刷ローラ１とバックアップローラ４との間に被処理用の樹脂フィルム１１を挟むようにしている。これらローラのうち転写ローラ２とバックアップローラ４とは平滑なローラ表面を有するが、印刷ローラ１は表面に幾何学模様の凸部を有している。
【００１６】
印刷ローラ１と転写ローラ２とは、対向する一対のプレート状のフレーム２１に回転自在に支持され、かつ転写ローラ２は背面の圧縮コイルバネ３３によって印刷ローラ１を押圧するようにしている。また、バックアップローラ４は真空槽１０のフレームに回転自在に支持され、かつ印刷ローラ１によって押圧されるようになっている。
【００１７】
印刷ローラ１、転写ローラ２、バックアップローラ４は駆動のないフリーローラであり、そのため相互の押圧によりフィルム１１から回転力を受け、フィルム１１と同じ周速で回転するようになっている。但し、これらローラはフィルムの走行速度と同じ周速になれば必ずしもフリーローラである必要はなく、駆動ローラであっても差し支えない。
【００１８】
転写ローラ２の下方にはオイルノズル３が設置され、温度８０〜１８０℃に加熱されたオイルを噴射あるいは蒸発によって転写ローラ２の表面に軸方向に均一に塗布するようになっている。転写ローラ２に塗布されたオイルは、回転接触によって印刷ローラ１の幾何学模様の凸部に転写される。印刷ローラ１の凸部に転写されたオイルの被膜は、バックアップローラ４との間を走行するフィルム１１の表面に転写されてオイルマスクを形成する
図３は、オイルマスク形成機１００において、バックアップローラ４に対する印刷ローラ１の押圧力調整機構と、フィルム１１に対する印刷ローラ１の軸方向の位置調整機構との詳細を、制御部２０と共に示すものである。
【００１９】
左右のフレーム２１にそれぞれモータ３６が固定され、そのモータ軸３８が印刷ローラ１の方向に向けられており、制御部２０のモータコントローラ２０５から入力する駆動信号により正逆に回転するようになっている。モータ軸３８にはボールネジ軸３７が連結され、そのボールネジ軸３７の中間部にボールネジナット３４を介して直動転がり軸受け３５が連結されている。
【００２０】
また、ボールネジ軸３７の先端部にもバカ孔を介して別の直動転がり軸受け３２が支持され、上下二つの直動転がり軸受け３２，３５の間に圧縮コイルバネ３３が介在している。さらに、ボールネジ軸３７の上端に設けた直動転がり軸受け３２は、ロードセル等の押圧力検出器３１と球面軸受け３０とを介して印刷ローラ１の軸端を支持するようにしている。
【００２１】
上記構成において、モータ３６、ボールネジ軸３７、ボールネジナット３４、圧縮コイルバネ３３などは、本発明の押圧駆動手段を構成し、また直動転がり軸受け３２，３５とこれをガイドするフレーム２１の内面などは、本発明のガイド機構を構成する。
押圧駆動手段におけるモータ３６によりボールネジ軸３７が回転し、ボールネジナット３４が印刷ローラ１に近づく方向に進むと、ガイド機構の直動転がり軸受け３５はフレーム２１の内面をガイド面として直進し、圧縮コイルバネ３３を圧縮する。この圧縮コイルバネ３３の圧縮による反発弾性力により直動転がり軸受け３２が押圧力検出器３１を押圧し、さらに球面軸受け３０を介して印刷ローラ１の軸端を押圧する。
【００２２】
この押圧力に対して、球面軸受け３０は球面すべり接触により印刷ローラ１の軸端を角度自由に支持しているので、軸端での押圧力のこじれをなくし、ローラ軸方向に対して押圧力を分散平均化する。したがって、印刷ローラ１はバックアップローラ４との間に挟持するフィルム１１に対してローラ軸方向に均一な押圧力を与えることができる。
【００２３】
押圧力の検出は押圧力検出器３１によりなされる。押圧力検出器３１が検知した押圧力信号は真空槽１０の外側に設置した制御部２０内の押圧力検出器アンプ２０１に送られ、アンプ２０１は信号を増幅してコントローラ２０２へ送る。さらに押圧力信号はコントローラ２０２から表示器２０３に送られて表示されるので、作業者は常にこれをモニターすることができるようになっている。
【００２４】
また、作業者は予め押圧力設定器２０４に任意の設定押圧力を入力しておくことにより、その押圧力設定信号がコントローラ２０２に送信される。コントローラ２０２は、押圧力設定信号と押圧力検出器３１で検知された実際の押圧力信号との差を演算し、その差をフィードバック信号としてモータコントローラ２０５へ発信することによりモータ３６を駆動させ、演算差が０に近くなったときフィードバック信号が停止され、モータ３６が停止するようになっている。したがって、印刷ローラ１の軸端には常に設定押圧力を適正に負荷することができる。
【００２５】
さらに、本発明のオイルマスク形成機１００では、フレーム２１が真空槽１０のフレームに直動転がり軸受け３９を介して支持され、印刷ローラ１の軸方向へ移動可能になっている。真空槽１０のフレームにモータ４０が支持され、そのモータ軸端にボールネジ軸４１が連結され、そのボールネジ軸４１に螺合させたボールネジナット４２がフレーム２１に連結するようになっている。また、真空槽１０のフレームに変位測定器４３が設けられ、この変位測定器４３が印刷ローラ１の軸方向に対するフレーム２１の位置を検出するようになっている。
【００２６】
上記構成において、モータ４０、ボールネジ軸４１、ボールネジナット４２などは、本発明の駆動手段を構成し、また直動転がり軸受け３９や真空槽１０のフレームのガイド面などは、本発明のガイド機構を構成している。
作業者が、予め印刷ローラ１の軸方向位置を設定して制御部２０の軸方向位置設定器２０６に入力すると、コントローラ２０２が上述した押圧力調整の場合と同様にモータコントローラ２０５を介しモータ４０を駆動させ、ボールネジ軸４１を回転させることにより、フレーム２１全体を印刷ローラ１の軸方向に作業者が設定した軸方向位置に移動させる。
【００２７】
このフレーム２１の移動量は変位測定器４３によって検出され、その信号が位置検出器アンプ２０７を通してコントローラ２０２に送られる。この信号は表示器２０３に表示されるので、作業者は現在のフレーム位置から印刷ローラ１の位置を常に確認することができる。コントローラ２０２は、上述した押圧力調整と同様に、軸方向位置設定器２０６の信号と変位測定器４３が検出した信号との演算差をとり、０付近になるまでモータ４０を回転させる。
【００２８】
図３の実施形態は、印刷ローラ１の押圧力調整と軸方向位置調整とを行う制御機構について示したものであるが、この制御機構は転写ローラ２を印刷ローラ１に対して押圧力調整する機構にも同様に適用できる。ただし、軸方向位置調整機構は、転写ローラ２と印刷ローラ１とが同じフレーム２１に支持されているため個々に調整する必要はない。
【００２９】
本発明において、印刷ローラは様々な幾何学模様毎に用意されており、異なる幾何学模様のオイルマスクを転写するときは別のローラに置き換える必要があるため、ローラの脱着は簡易にできるようになっていることが望ましい。
図１，２の実施形態では、印刷ローラ１、転写ローラ２、バックアップローラ４はＬ状の軸配置になっていて、同一直線上に配置するようになっていないが、設置スペースが許容される場合には同一直線上に配置することができる。このように３本のローラの軸を同一直線上に配置した場合は、実施形態のように各ローラ毎に押圧力調整をするよりも、印刷ローラ１と転写ローラ２の組合せ体に対して本発明の調整機構を設置し、さらにフレームをバックアップローラ４の方向へ移動させる機構を設けて、ローラ間の押圧力調整を互いに干渉し合わないようにすることが望ましい。
【００３０】
このように３本のローラの軸を同一直線上に配置する場合は、互いの押圧力が過大な場合でもローラにたわみが起こりにくくし、ローラ軸方向のオイルマスクむらを低減する利点がある。
本発明において、ガイド機構としては、実施形態で挙げたフレームのガイド面に対して直動転がり軸受けを使用する例示したが、この軸受けは直動スベリ軸受けでもあってもよい。また、磁気浮上などを利用した非接触タイプのガイドレールであってもよい。また、押圧駆動手段は、実施形態のようにモータにより送りネジを駆動させるものが好ましいが、真空対応で位置決め可能な油圧シリンダ、空圧シリンダやリニアモータなどでもよい。但し、油圧シリンダや空圧シリンダは、真空中では作動油、空気の漏れが完全に無視できないため、モータを用いることが最も適している。
【００３１】
また、印刷ローラ、転写ローラと押圧駆動手段との間に設ける押圧検出器としては、一般に計量用に用いられるロードセルが好ましいが、重量、力を計測できるものであれば、他のいかなる手段も使用することができる。
また、印刷ローラ、転写ローラと押圧駆動手段との間に設ける弾性体としては、コイルバネが最も適しているが、板バネや硬度の低いゴムのようなものでも代用することができる。また、この弾性体に力を加えたときの変形量を測定し、近似的に押圧力検出手段とすることもできる。また印刷ローラ、転写ローラの軸支持は、球面軸受けで行うことが最も好ましいが、支持角度自在に支持できるものであれば、例えばゴムのような弾性体を支持部材に用いるようにしてもよい。
【００３２】
また、本発明において、印刷ローラ、転写ローラを支持するフレームを真空槽のフレームからローラ軸方向へ移動可能に支持するガイド機構としては、押圧力調整に使用するガイド機構と同様に、直動転がり軸受けが最も好ましいが、直動スベリ軸受けや磁気浮上など非接触タイプのガイドレールであってもよい。
フレームをガイド機構上に移動させる駆動手段も、押圧力調整に使用する押圧駆動手段と同様に、モータにより送りネジを駆動させるものが最も好ましいが、油圧シリンダ・空圧シリンダやリニアモータなどでも可能である。
【００３３】
また、その移動量を検出する変位測定器は、測定方法は問わず真空状態で安定して使えれるものであればいかなるものでもよい。
【００３４】
【発明の効果】
上述したように、本発明の真空蒸着装置によれば、蒸着作業を中断することなく、オイルマスク形成機のローラ押圧力の調整を、作業者の技術や勘に頼らずに制御部への設定値入力のみで容易に行うことができる。また、本発明の好ましい態様によれば、印刷ローラの軸方向位置合わせも、押圧力調整と同様に設定値を入力するのみで容易に自動調整することができる。また、本発明の真空蒸着装置の使用により、蒸着ロス、時間ロスなしに常に安定したオイルマスクを有する蒸着フィルムを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる真空蒸着装置の断面図である。
【図２】図１の装置のオイルマスク形成機部分を示す拡大図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ矢視による断面を制御部と共に示した概略図である。
【図４】従来のオイルマスク形成機の断面図である。
【符号の説明】
１印刷ローラ
２転写ローラ
３オイルノズル
４バックアップローラ
１０真空槽
１１フィルム
２０制御部
３１押圧力検出器
３２，３５直動転がり軸受け（ガイド機構）
３３圧縮コイルバネ（押圧駆動手段）
３４ボールネジナット（押圧駆動手段）
３６モータ（押圧駆動手段）
３７ボールネジ軸（押圧駆動手段）
３９直動転がり軸受け（ガイド機構）
４０モータ（駆動手段）
４１ボールネジ軸（駆動手段）
４２ボールネジナット（駆動手段）
４３変位測定器

Claims

オイル転写用の転写ローラを印刷ローラに押圧し、該印刷ローラをバックアップローラに押圧し、該印刷ローラとバックアップローラとの間にフィルムを走行させて、該フィルム上に非蒸着部となるオイルマスクを形成するオイルマスク形成機を設けた真空蒸着装置において、前記転写ローラを前記印刷ローラ方向へ、前記印刷ローラを前記バックアップローラ方向へそれぞれ移動させる押圧駆動手段とガイド機構を設け、前記押圧駆動手段と前記転写ローラおよび前記印刷ローラとの間にそれぞれ圧縮弾性力を生ずる弾性体を設け、前記押圧駆動手段と前記転写ローラおよび印刷ローラとの間にそれぞれ押圧力検出器を設け、該押圧力検出器の押圧力信号に基づいて前記押圧駆動手段の駆動量を制御する制御部を設けた真空蒸着装置。
前記転写ローラと印刷ローラの両軸端支持部を、それぞれ角度調整自在に支持した請求項１に記載の真空蒸着装置。
前記印刷ローラと転写ローラの両軸端支持部をそれぞれフレームで支持し、該フレームをローラ軸方向へ移動させる駆動手段とガイド機構を設けると共に、前記フレームのローラ軸方向の位置を検出する位置検出器を設け、該位置検出器の位置信号に基づいて前記フレームの軸方向の移動量を制御する請求項１または２に記載の真空蒸着装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空蒸着装置を使用して、非蒸着部分を有する蒸着フィルムを製造する蒸着フィルムの製造方法。