JP4423966B2

JP4423966B2 - 連続真空成膜装置

Info

Publication number: JP4423966B2
Application number: JP2003427117A
Authority: JP
Inventors: 順菊池
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005185884A

Description

本発明は、真空成膜を行いながら帯状の巻き取り基材を大気中から真空中へ供給し、真空中から大気中へ成膜加工が施された巻き取り成膜基材等が搬出できる連続真空成膜装置に関する。

従来、真空成膜装置１００は図２０に示すように真空チャンバー１１３内に、巻き出しロール軸１０７と巻取りロール軸１０６とガイドロール１０９あるいは成膜ドラム１０１、冷却ロール１０８等が具備され、巻き出しロール軸１０７から帯状の巻き取り基材１１０が繰り出され成膜室１０２、１０３、１０４、で帯状の巻き取り基材１１０の片面に成膜加工が施され、巻き取りロール軸１０６で巻き取り成膜基材１１１が巻き取られる。さらに片面が成膜加工された巻き取り成膜基材１１１の取り出し、あるいは帯状の巻き取り基材１１７を供給する際には、少なくとも巻き出しロール軸１０７と巻取りロール軸１０６が設けられている部分の雰囲気を大気圧に戻した後、図には示していないが開口扉が開口され、帯状の巻き取り基材１１０等あるいは成膜された巻き取り成膜基材１１１等が供給あるいは搬出された後、開口された開口扉が密封され、真空チャンバー１１３内を真空にすると共にガスの流量、温度等の微調整が行われている。

また、図２１あるいは図２２に示すように、巻き出しロール軸１０７と巻き取りロール軸１０６が大気雰囲気中に設けられ、巻き出しロール軸１０７に取り付けられている帯状の巻き取り基材１１０がガイドロール１０９から順次減圧されている減圧室１１２に入り成膜室１０２で帯状の巻き取り基材１１０の片側面に成膜加工が施された後、成膜された巻き取り成膜基材１１１は冷却ロール１０８を通り、順次大気に戻されて行く減圧室１１２からガイドロール１０９を移送し、巻き取りロール軸１０６に成膜加工された巻き取り成膜基材１１１が巻かれるＡｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ式と呼ばれる真空成膜装置１００（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）も知られている。

さらに、上記真空成膜装置１００の生産性の効率化を計るために、巻き出しロール軸１０７に取り付けられている帯状の巻き取り基材１１０あるいは成膜加工が施され、巻き取りロール軸１０６に巻き取られている巻き取り成膜基材１１１の交換を自動的に施すことのできる連続真空成膜装置（例えば、特許文献３参照。）も知られている。

以下に先行技術文献を示す。
特開平１−２９８１６３号公報特開平３−１２０３６３号公報特開平１−２７２７６７号公報

従来、図２０に示すような真空成膜装置１００は真空チャンバー１１３内に、巻き出しロール軸１０７と巻取りロール軸１０６とガイドロール１０９あるいは成膜ロール１０４、冷却ロール１０８等が設けられているが、帯状の巻き取り基材１１０の供給や帯状の巻き取り基材１１０に成膜加工が施された巻き取り成膜基材１１１を取り出す際には真空チャンバー１１３内が大気中に開放されるために、大気中のコンタミ（Ｃｏｎｔａｍｉｎａ
ｔｉｏｎ：汚染）や、あるいは水蒸気等が成膜室に付着し、成膜加工された巻き取り成膜基材１１１にピンホール等が生じる原因になっている。

また、図２０に示す真空成膜装置１００の場合、帯状の巻き取り基材１１０の供給あるいは帯状の巻き取り基材１１０に成膜加工が施された巻き取り成膜基材１１１を取り出す際には、図には示していないがゲートバルブ等を閉じて成膜室を真空に保つ方法もとられている、この時、ゲートバルブ等は帯状の巻き取り基材１１０あるいは巻き取り成膜基材１１１を挟み込んで閉じるために、帯状の巻き取り基材１１０あるいは巻き取り成膜基材１１１は移動できず、成膜加工作業が中断される。

また、帯状の巻き取り基材１１０の供給や成膜加工が施された巻き取り成膜基材１１１を取り出す際に、真空チャンバー１１３内が大気中に開放されるために、再び成膜加工を施す際には真空チャンバー１１３内を減圧にする以外にガスの流量や温度等の微調整をはじめ成膜条件をやり直す必要が有る。このために成膜作業を開始するまでの時間がかかる他に、成膜加工が施された巻き取り成膜基材１１１の品質を常に均一に維持することが非常に困難である。

また、巻き出しロール軸１０７に取り付けられている帯状の巻き取り基材１１０あるいは成膜加工が施され、巻き取りロール軸１０６に巻き取られている巻き取り成膜基材１１１の交換を自動的に施すことのできる特許文献３のＡｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ式連続真空成膜装置１００は、１回の条件出しで長時間連続成膜が行なえるため、生産性が優れている。

しかし、図２１あるいは図２２に示すように巻き出しロール軸１０７に取り付けられている帯状の巻き取り基材１１０は順次減圧されている減圧室１１２を通って成膜室１０２内に移送され成膜室１０２で成膜された後、成膜された巻き取り成膜基材１１１は順次大気圧に戻されている減圧室１１２を移送し、巻き取りロール軸１０６に巻き取られるが、帯状の巻き取り基材１１０あるいは巻き取り成膜基材１１１が移送する減圧室１０２には隙間があり、空気が流入されるために真空ポンプを数段に分けて排気しなければならないために、イニシャルコストあるいはランニングコストが高くなると言う問題がある。

また、真空ポンプの数やシールドの個所等が多くなるに伴って、真空成膜装置１００が非常に大掛かりとなる以外に、真空から大気へ急激な変化があるために、成膜加工が施された巻き取り成膜基材１１１および成膜面にダメージを与える場合がある。

本発明は、上記した従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、コストを抑えながら生産性と品質を向上させるために真空成膜を行いながら帯状の巻き取り基材の供給や成膜された成膜基材の取り出しができる連続真空成膜装置を提供することを目的にしている。

本発明は上記の課題を解決するために成されたもので、請求項１に係る発明は、真空チャンバー中に帯状の巻き取り基材を軸着する巻き出し部と成膜された帯状の巻き取り成膜基材を軸着する巻き取りロール部と巻き出し部近傍と巻き取りロール部近傍下部に帯状の巻き取り基材を接着、切断する貼り継ぎ装置と蛇腹部により形成されるロードロック室を具備し連続真空成膜を行う連続真空成膜装置であって、伸縮可能で、伸長時にはその端部を回転アーム板面に密着接合させ、真空チャンバー内の空間を仕切るための蛇腹部と、この蛇腹部を排気・減圧させるための排気・吸引手段を有すると共に、前記蛇腹部の端部を巻き出しロール部の回転アーム板面に密着接合させて蛇腹部とで囲まれる空間を真空チャンバー内から隔絶せしめ、且つ蛇腹部内を徐々に大気圧に戻した後に、新しい帯状の巻き取り基材を巻き出しロール部に供給する供給手段と、前記蛇腹部の端部を巻き取りロール
部の回転アーム板面に密着接合させて蛇腹部とで囲まれる空間を真空チャンバー内から隔絶せしめ、且つ蛇腹部内を徐々に大気圧に戻した後に、成膜済みの帯状の巻き取り成膜基材を巻き取りロール部から排出する搬出手段と、さらに真空成膜中の走行している帯状の巻き取り基材の最後端と前記巻き出し部にセットされている新しい帯状の巻き取り基材の最先端を貼り継ぐ第１の貼り継ぎ装置と成膜された帯状の巻き取り成膜基材の先端を前記巻き取りロール部にセットされている新しいコアーに貼り継ぐ第２の貼り継ぎ装置を具備する事を特徴とする連続真空成膜装置である。

請求項２に係る発明は請求項１の連続真空成膜装置において、帯状の巻き取り基材と巻き取り成膜基材が係合する巻き出し部と巻き取り部に駆動する２本のロール軸を具備していることを特徴とする。

本発明により、帯状の巻き取り基材に成膜加工を施している中で、巻き出しロール軸のコアを取り出し、さらにコアに巻かれている帯状の巻き取り基材を供給し、また、さらに巻き取りロール軸に成膜加工が施された巻き取り成膜基材とコアを取り出し、巻き取り成膜基材とコアを取り出した巻き取りロール軸受にコアの取り付けが容易にできる。

また、上記の様に成膜加工を施している中で、帯状の巻き取り基材の供給や巻き取り成膜基材とコアの取り出し、さらに巻き取りロール軸受にコアの挿入ができることにより、成膜室の条件等を変える事無しに連続して成膜加工を施すことができる。

さらに、ロードロック室のリークおよび排気が成膜時間の中で徐々に行なう事ができるために、帯状の巻き取り基材、あるいは成膜加工が施された巻き取り成膜基材の成膜面をいためる問題も解消され、常に均一で品質の安定した良好な成膜面が得られる。

本発明の連続真空成膜装置を実施の形態に沿って以下に図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図１９は本発明の一実施例を示す。図１は本発明の連続真空成膜装置の一実施例の概略を示す説明図である。図２は図１の側断面の概略を示す説明図である。図１に示すように本発明の連続真空成膜装置２０は真空チャンバー１６内に帯状の巻き取り基材１０を係合する巻き出し部１７と成膜された巻き取り成膜基材１１を巻き取る巻き取り部１８と帯状の巻き取り基材１０あるいは巻き取り成膜基材１１が自動的に貼り継ぎを行うための貼り継ぎ装置、あるいはガイドローラ９、冷却ローラ１９、成膜ドラム１、さらに図２に示すようにロードロック室を形成する蛇腹管１４が設けられている。

上記、巻き出し部１７は回転アーム板８の両端縁に駆動する２本の巻き出しロール軸受が具備されている。また、巻き取り部１８も同様に回転アーム板８の両端縁に駆動する２本の巻き取りロール軸受が具備されている。

また、巻き出し部１７および巻き取り部１８の各下部方向に帯状の巻き取り基材１０あるいは巻き取り成膜基材１１を自動的に貼り継ぎを行うための押さえローラ５とカッター６が貼り継ぎアーム先端に具備されている。

また、ロードロック室を形成する蛇腹管１４の一方の開口扉１３方向は真空チャンバー１６の内壁の開口部外周で密着接合されている。また蛇腹管１４の他方の先端周縁は回転アーム板８面と密着接合した際により密着性を良くするためにパッキンあるいはＯリング等、図には示していないが密封構造が設けられている。また、蛇腹管１４はステンレスあるいはアルミニウム合金等で作製されるが、特に限定されるものではない。

以下に、本願発明の一実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明について図に基づいて詳細に説明する。上記のように図１〜図１９は、本発明の連続真空成膜装置２０の一実施例の概略を示す説明図で、真空チャンバー１６内で帯状の巻き取り基材１０を交換する際に、帯状の巻き取り基材１０の最後端と新しい帯状の巻き取り基材の最先端をつなぐ状態を示したものである。

また、図３は本発明の連続真空成膜装置２０の一実施例の概略を示す説明図であり、図４は図３の側断面の概略を示す説明図である。図３に示すように巻き出し部１７の一方の巻き出しロール軸受には新しい帯状の巻き取り基材が準備され、その新しい帯状の巻き取り基材の最先端には粘着テープが施されている。走行中の帯状の巻き取り基材１０が少なくなると回転アーム板８が駆動し、新しい帯状の巻き取り基材の最先端に施されている粘着テープに走行中の帯状の巻き取り基材１０が接すると同時に、新しい帯状の巻き取り基材の下部に施されている貼り継ぎ装置の押さえローラ５が上がり、走行中の巻き取り基材１０が新しい帯状の巻き取り基材の最先端に施されている粘着テープに押しつけられ接着させると同時に、走行中の帯状の巻き取り基材１０の最後端が切断される。

次ぎに、図５は本発明の連続真空成膜装置２０の一実施例の概略を示す説明図であり、図６は図５の側断面の概略を示す説明図である。図５に示すように新しい帯状の巻き取り基材１０が粘着テープによって走行中の帯状の巻き取り基材とつながり切断された後、貼り継ぎ装置のカッター６と押さえローラ５が戻る（下がる）。

次ぎに、貼り継ぎ装置のカッター６と押さえローラ５が戻ると、回転アーム板８が回転し、図７に示すように帯状の巻き取り基材１０および巻取り用コアの交換する位置に停止すると、図８に示すように蛇腹管１４が伸びて蛇腹管１４の先端が回転アーム板８面に密着接合され、帯状の巻き取り基材のコアおよび巻取りロール部の一部がロードロックされる。帯状の巻き取り基材のコアおよび巻取りロール部の一部がロードロックされるとロードロック室内部をリークし、大気圧になった後で開口扉１３が開放され、開口部からロール交換治具１５により帯状の巻き取り基材のコアと帯状の巻き取り基材および巻取り成膜基材と巻取り成膜基材のコアが交換される。

さらに、図９に示すように帯状の巻き取り基材１０のコアと帯状の巻き取り基材１０および巻取り成膜基材１１と巻取り成膜基材１１のコアが交換されたあと図１０に示すようにロードロック室の開口扉１３が密封され、さらに、排気が完了すると蛇腹管１４が縮まり、次ぎの帯状の巻き取り基材が交換されるまでこの状態で待機する。

次ぎに、図１１〜図１９は、本発明の連続真空成膜装置２０の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。図１１〜図１９は帯状の巻き取り基材を大気中から真空中に挿入し、あるいは交換する状態を示したものである。また、図１１は真空チャンバー１６内部で蛇腹管１４が縮まり、帯状の巻き取り基材の交換が完了した状態を示す。

また、帯状の巻き取り基材を大気中から真空中に挿入し、あるいは交換する場合、図１２に示すように蛇腹管１４が回転アーム板まで伸び回転アーム板８面に密着接合され、帯状の巻き取り基材１０のコアをロードロックした後に、ロードロック室内部をリークし大気圧に戻される。

次ぎに、ロードロック室内部をリークし、大気圧に戻した後、図１３に示すように開口扉１３が開放され、帯状の巻き取り基材のコアを取り出すためにロール交換治具１５が挿
入され、さらに挿入されたロール交換治具１５に沿ってコアが図１４に示すように移動し、また、さらに図１５に示すように帯状の巻き取り基材のコアを載せたロール交換治具１５が真空チャンバー１６の外側に移動され帯状の巻き取り基材のコアがロール交換治具１５から取り外される。

次ぎに、帯状の巻き取り基材のコアがロール交換治具１５から取り外された後、図１６に示すように帯状の巻き取り基材がロール交換治具１５に取り付けられる。ロール交換治具１５に帯状の巻き取り基材が取り付けられると、ロール交換治具１５は図１７に示すように帯状の巻き取り基材を再び真空チャンバー１６内に挿入し、帯状の巻き取り基材を回転アーム板の両端縁に施されている巻き出しロール軸受に軸着されと、図１８に示すようにロードロック室の開口扉１３が閉じて、ロードロック室内部が排気され、排気が完了すると図１９に示すように蛇腹管１４が縮まり帯状の巻き取り基材の交換の準備が完了する。

本発明の活用例として、高品質の成膜基材を高能率で生産する事が可能となり、さらに帯状の巻き取り基材が合成樹脂フィルムあるいはガラス、紙、布等にも適し、包装材料、ディスプレイ用材料など広い範囲で利用できることはもとより、本発明の連続真空成膜装置は真空成膜加工以外の医療部材の滅菌ある殺菌装置あるいはバイオ関連機器・装置広い分野に利用できる優れた発明である。

本発明の連続真空成膜装置の一実施例の概略を示す説明図である。図１の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の概略を示す説明図である。図３の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の概略を示す説明図である。図５の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の概略を示す説明図である。図７の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の概略を示す説明図である。図９の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。本発明の連続真空成膜装置の一実施例の側断面の概略を示す説明図である。従来の巻取り式真空成膜装置の概略を示す説明面図である。従来のAir-to-Air式真空成膜装置の概略を示す説明図である。従来のAir-to-Air式真空成膜装置の概略を示す説明図である。

符号の説明

１・・・・成膜ドラム
２・・・・成膜室
３・・・・成膜室
４・・・・成膜室
５・・・・押さえローラ
６・・・・カッター
７・・・・成膜ドラム開口部
８・・・・回転アーム板
９・・・・ガイドローラ
１０・・・帯状の巻き取り基材
１１・・・巻き取り成膜基材
１３・・・開口扉
１４・・・蛇腹管
１５・・・ロール交換治具
１６・・・真空チャンバー
１７・・・巻き出し部
１８・・・巻き取り部
１９・・・冷却ロール
２０・・・連続真空装置

Claims

真空チャンバー中に帯状の巻き取り基材を軸着する巻き出し部と成膜された帯状の巻き取り成膜基材を軸着する巻き取りロール部と巻き出し部近傍と巻き取りロール部近傍下部に帯状の巻き取り基材を接着、切断する貼り継ぎ装置と蛇腹部により形成されるロードロック室を具備し連続真空成膜を行う連続真空成膜装置であって、伸縮可能で、伸長時にはその端部を回転アーム板面に密着接合させ、真空チャンバー内の空間を仕切るための蛇腹部と、この蛇腹部を排気・減圧させるための排気・吸引手段を有すると共に、前記蛇腹部の端部を巻き出しロール部の回転アーム板面に密着接合させて蛇腹部とで囲まれる空間を真空チャンバー内から隔絶せしめ、且つ蛇腹部内を徐々に大気圧に戻した後に、新しい帯状の巻き取り基材を巻き出しロール部に供給する供給手段と、前記蛇腹部の端部を巻き取りロール部の回転アーム板面に密着接合させて蛇腹部とで囲まれる空間を真空チャンバー内から隔絶せしめ、且つ蛇腹部内を徐々に大気圧に戻した後に、成膜済みの帯状の巻き取り成膜基材を巻き取りロール部から排出する搬出手段と、さらに真空成膜中の走行している帯状の巻き取り基材の最後端と前記巻き出し部にセットされている新しい帯状の巻き取り基材の最先端を貼り継ぐ第１の貼り継ぎ装置と成膜された帯状の巻き取り成膜基材の先端を前記巻き取りロール部にセットされている新しいコアーに貼り継ぐ第２の貼り継ぎ装置を具備する事を特徴とする連続真空成膜装置。
前記帯状の巻き取り基材と帯状の巻き取り成膜基材が軸着する巻き出し部と巻き取り部は駆動する２本のロール軸を具備していることを特徴とする請求項１記載の連続真空成膜装置。