JP4472962B2 - 表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属や無機材料あるいはまた合成樹脂等からなる各種の線状材料や帯状材料（以下、被処理材料という。）を、大気中又は真空容器内において連続して走行させ、その走行経路中において大気圧又は真空下プラズマやスパッタリング、ＣＶＤ、蒸着等によって、被処理材料の表面の接着性を改善する等の表面改質や、被処理材料の表面に金属膜、セラミックス膜、有機膜等を成膜するなどといった各種の表面処理を行う、連続走行材料の表面処理装置に関する。

従来、大気圧下又は真空下において、被処理材料に対し大気圧又は真空下でのプラズマ等による表面改質処理や、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着等による成膜処理などの表面処理を行う表面処理装置がある。かかる表面処理装置は、大気圧下又は装置内を真空状態にして巻出し部から巻取り部まで被処理材料を連続して走行させながら、その間の表面処理源で表面処理を施すものである（例えば、下記特許文献１参照）。

ところで、糸などの線状材料やテープなどの比較的狭い幅の帯状材料を被処理材料とする場合、これらは表面処理源の大きさに比べて幅が狭いことから、被処理材料以外の周りの領域への成膜が多く、そのため成膜効率が低いという問題がある。また、これらの被処理材料は、表面処理源を１度通過させるだけでは効率が悪く、接着性の改善処理や成膜処理などの表面処理を行う場合、所定の処理時間や所定の厚さの膜厚得るために、遅い速度で走行させる必要がある。そのため、被処理材料は高温雰囲気中に比較的長時間さらされることとなり、熱の影響により変形したり、熱膨張により走行が不安定になる問題が起こるばかりでなく、処理速度が遅く、生産性が非常に低下するといった問題がある。

かかる問題を解決するためには、巻出し部から引き出された被処理材料を、１対の平行に配列したガイドロール間に螺旋状に複数回巻付けた後、巻取り部にセットし、この状態で走行させつつ表面処理を行えばよい。このようにして表面処理源の前や近傍を複数回通過できる構造とすれば、一回だけ通過する場合に比べて、極めて早い速度での走行でありながら、所定の表面改質や厚い膜厚を得ることができる。また、表面処理源の前や近傍の通過回数が増加することにより、表面処理源を覆う面積の増加に繋がるので、帯状材料以外の領域への成膜が少なくなり、そのため成膜効率を向上することができる。

しかしながら、被処理材料がロール上を滑りにくいものである場合、このように螺旋状に走行させることは、以下に述べるように必ずしも容易ではない。１本のロール表面に線状材料や帯状材料としての被処理材料を螺旋状に巻きつけ、その両端に巻出し部、巻取り部を設けて帯状材料を走行させようとすると、被処理材料は螺旋状に順序良く送り出されるわけではなく、巻取り側では螺旋状が解消されていき、巻出し側では同じ位置に繰り出されて重なって巻き込まれるように挙動してしまい、結局は走行が停止してしまう。そのため、螺旋状で走行させるには、巻き付かせたロールは回転させずに、その表面を被処理材料が滑るように横移動しなければ、螺旋状は維持されない。この現象はロールが１本から２本、３本、云々と複数本になっても変わらない。これでは、被処理材料が滑りの摩擦によって、擦過傷を与えてしまうばかりでなく、被処理材料の走行抵抗が増大し、引っ張りに弱い材料は、切断の憂き目にあう。

また、ガイドロールに鍔をつけて強制的に螺旋状に走行するように案内することもできるが、その場合、被処理材料、特に帯状材料の両端を鍔にこすり付けて走行させることになるため、ダメージを与える元になり、また、被処理材料の両端に付着した表面処理材料が鍔との摩擦により脱落して粉が発生し、これが被処理材料の表面に付着して製品不良の問題を引き起こすことにもなる。

従来、例えば糸などの線状材料を処理するために、ネルソンロールと呼ばれる一対のロールを用いて、両ロール間を螺旋状に走行させる場合がある（例えば、下記特許文献２参照）。かかるネルソンロールは、一方のロールの軸を他方のロールに向けて傾斜させて構成されたものであり、この傾斜により螺旋状走行を容易にするものではあるが、依然として被処理材料がロール上を滑ることを前提とするものであり、帯状材料のように滑りにくい被処理材料には適さない。

また、下記特許文献３，４には、コードのディップ処理機において、コードを一対のリターンロール間で螺旋状に走行させるために、各リターンロールを周面に溝を持つ複数のロール部で形成したものが開示されているが、この方法は帯状材料には適用できず、また、線状材料に対しても溝壁面との摩擦によるダメージを与える可能性がある。
特開２００３−１３２２４号公報。 特開２００２−１１５１４２号公報。 特開平９−７５８１６号公報。 特開平９−１３７３３３号公報。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、線状材料だけでなく帯状材料についてもガイドロール間を螺旋状に周回走行可能として、効率的に表面処理することができる表面処理装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載の帯状材料の表面処理装置は、巻出し部および巻取り部と、これら巻出し部から巻取り部まで連続して走行する被処理材料に表面処理を施す表面処理源と、前記被処理材料の走行を案内する複数のロール部を軸方向に重ねてなる一対のガイドロールとを備え、これら一対のガイドロール間に前記被処理材料を螺旋状に周回させることにより該一対のガイドロール間を複数回往復して走行させながら前記表面処理源により表面処理を行うようにした表面処理装置であって、前記一対のガイドロールは、軸中心線が互いに平行に配置され、かつ、該一対のガイドロール間を互いに逆方向に走行する被処理材料の中心線同士が平行になるよう配設されており、少なくとも一方の前記ガイドロールは、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割されて、該分割された複数のロールがそれぞれ前記複数のロール部を軸方向に重ねてなる。そして、複数のロールに分割された少なくとも一方のガイドロールにおいて、前記複数のロールのうち他方のガイドロールから進入してくる被処理材料を受け取る第１ロールは、各ロール部の回転軸が当該第１ロールの軸中心線を含みかつ前記進入してくる被処理材料の中心線に垂直な平面内において所定角度傾斜した状態に配置され、分割された残りのロールは、各ロール部の回転軸が前記第１ロールと同じ方向及び同じ角度に傾斜した状態に配置され、かつ、これら複数のロールにおいて対応する各ロール部が同一平面上に配置されており、これにより、一方のガイドロールから他方のガイドロールを経て該一方のガイドロールを周回する際に被処理材料が１ピッチ分だけ次のロール部に移動するようにしたものである。

この表面処理装置では、巻出し部から引き出された被処理材料を、一対の対向するガイドロール間に螺旋状に複数回巻付けた後、巻取り部にセットし、この状態で一対のガイドロール間を複数回往復走行させつつ表面処理源により被処理材料の表面処理を行う。その際、これら一対のガイドロールのうち少なくとも一方のガイドロールの各ロール部の回転軸が上記のように傾斜した状態に配されているので、被処理材料はロール部の周面に案内されることで一周毎に１ピッチずつずれていく。そのため、各ロール部上で被処理材料を滑らさなくても螺旋走行させることが可能となる。

また、上記のようにガイドロールを複数のロールに分割した場合、分割したロール間を走行する被処理材料には、一対のガイドロール間を走行する被処理材料のような捩れがないため、より均一な表面処理をする上で有利である。

本発明の表面処理装置においては、請求項２記載のように、前記一対のガイドロールが、それぞれ、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割され、そのうちの一方のガイドロールでは、分割された複数のロールの各ロール部がそれぞれの回転軸をロールの軸中心線に対して所定角度傾斜させた状態で重ね合わされ、他方のガイドロールでは、分割された複数のロールの各ロール部がそれぞれの回転軸をロールの軸中心線上に一致させた状態で重ね合わされていることが好ましい。これにより、他方のガイドロールのロール部から出て、一方のガイドロールの対向するロール部を周回して該ロール部から出て行くときの被処理材料の位置は、上記他方のガイドロールから出たときとは１ピッチ分だけずれた位置になる。すなわち、傾斜した一方の各ロール部によって、被処理材料を１ピッチ分だけ順次ずらした位置に送り出すことができる。また、この場合、前記他方のガイドロールにおいては各ロール部の回転軸がガイドロールの軸中心線に同軸に配置されているため、当該ガイドロールに駆動ロールを組み込む際の構造を簡単にすることができる。

また、このように他方のガイドロールの各ロール部の回転軸を同軸上に配置する代わりに、請求項３記載のように、前記一対のガイドロールが、それぞれ、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割され、前記一対のガイドロールの双方において、分割された複数のロールの各ロール部がそれぞれの回転軸をロールの軸中心線に対して所定角度傾斜させた状態で重ね合わされるようにしてもよい。この場合、双方のロール部の傾斜により被処理材料が１周回毎に１ピッチ分順次ずらされることになる。

本発明の表面処理装置においては、また、請求項４記載のように、前記ガイドロールの各ロール部がそれぞれ単独で回転可能に設けられてもよい。これにより、張力や熱等による被処理材料の伸びを吸収することができる。

本発明の表面処理装置において、上記表面処理源は、ガイドロール上の被処理材料に対して表面処理を施すように配置することもできるが、好ましくは成膜物質などによりガイドロールが汚れるのを防止するため、請求項５記載のように、複数本のガイドロールの間に配して、その間を往復走行する複数列の被処理材料に対して表面処理が施されるようにすることである。

本発明の表面処理装置においては、また、前記ガイドロールが複数組設けられ、かつ各組のガイドロールにそれぞれ表面処理源が設けられて、前記巻出し部から前記巻取り部まで連続して走行する被処理材料を各組のガイドロール間で順次に表面処理するようにしてもよい。表面処理の回数は、表面改質や成膜の目的によって必ずしも一種類とは限らない、同じ面に複数層の成膜をしたい場合、ガイドロール間を広げて表面処理の発生源の複数の設置も可能であるが、使用ガスの種類や処理圧力が変わる場合は、別々の処理ゾーンや真空槽が必要になる。そのような場合、上記のように構成することで、被処理材料を切断することなく、連続して複数の表面処理を行うことができる。

本発明の表面処理装置は、大気圧中で表面処理を行うものであってもよく、また、請求項７記載のように、大気圧状態から真空状態に真空引き可能な内部空間を持つ真空容器を備え、該真空容器内に、前記巻出し部と、前記巻取り部と、前記ガイドロールと、前記表面処理源とを配することにより、真空状態で表面処理を行うようにしたものであってもよい。

本発明の表面処理装置であると、糸などの線状材料やテープなどの比較的幅の狭い帯状材料を被処理材料として表面処理する場合であっても、被処理材料が表面処理源の前や近傍を繰り返し通過することで複数回にわたって表面処理されるので、１回だけ通過するのに比べて、極めて早い速度での走行でありながら、所定の表面改質や厚い膜厚を得ることができる。

また、表面処理源の前や近傍の通過回数が増加することにより、表面処理源を覆う面積の増加に繋がるので、被処理材料以外の領域への成膜が少なくなり、そのため成膜効率を向上することができる。また、特に真空状態で表面処理を行う真空処理装置の場合、このように成膜効率が向上することで、被処理材料が成膜物質を表面処理源の周囲から外部に効率よく運び出すことができるので、表面処理源の周囲への成膜物質の付着を防いで汚染を解消することができる。

以上のように、本発明であると、線状材料や比較的幅の狭い帯状材料であっても効率的に表面処理することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態（参考例）に係る表面処理装置の側面断面図である。この装置は、被処理材料に対してスパッタやプラズマ（ＣＶＤ）により表面処理を行うものであり、図中の符号１は真空容器、符号２は巻出し部としての巻出しリール、符号３は巻取り部としての巻取りリール、符号４は第１ガイドロール、符号５は第２ガイドロール、符号７は表面処理源、符号Ｓは被処理材料として帯状材料が走行しているときの軌跡をそれぞれ示している。

被処理材料は、糸などの線状材料やテープなどの比較的狭い幅の帯状材料であり、金属、無機材料又は合成樹脂などから形成されるものである。帯状材料の場合、その幅は特に限定されるものではないが、本実施形態のものでは３〜２０ｍｍのものを対象としている。

真空容器１は、大気圧状態から真空状態に真空引き可能な内部空間を持つ箱形容器であり、その内部に、巻出しリール２、巻取りリール３、第１ガイドロール４、第２ガイドロール５、及び表面処理源７が配されている。なお、大気圧下で表面処理を行う表面処理装置である場合には、この真空容器１は不要である。

この実施形態では、真空容器１の上部に巻出しリール２と巻取りリール３がともに軸方向を水平方向に向けて配され、その下方に第１ガイドロール４と第２ガイドロール５が上下に対向して配されており、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５の間における真空容器１の左右両側内側面に表面処理源７が設けられている。なお、各部の位置関係はこれに限定されるものではなく、例えば、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５とを水平方向に対向して配置してもよく、また、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５とをともに軸方向を鉛直方向に向けて、帯状材料の幅方向が鉛直方向に向いた状態で走行するように配置することもできる。

図１において、巻出しリール２から出た帯状材料Ｓは、上下一対の第１ガイドロール４及び第２ガイドロール５に案内されて両ガイドロール４，５間を複数回往復走行してから、巻出しリール３に巻き取られるようになっており、第１及び第２ガイドロール４，５間で往復走行する際に、その間に配された表面処理源７により表面処理が施されるようになっている。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、第１及び第２ガイドロール４，５の一例を示している。図示するように、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５は、両者の軸部４１，５１、詳細には軸中心線４２，５２が互いに平行に配置されている。

第１ガイドロール４は、帯状材料Ｓの幅寸法に略相当する厚みを有する薄い円柱状のロール部４ａ〜４ｅを複数枚（この実施形態では５枚）軸方向に重ね合わせてなり、各ロール部４ａ〜４ｅの周面で帯状材料Ｓを案内するように構成されている。各ロール部４ａ〜４ｅは、同一の直径を持つ円柱状をなしており、水平に配された上記軸部４１の周りに取り付けられている。また、各ロール部４ａ〜４ｅは、それぞれの回転軸がガイドロール４の軸部４１、詳細にはその軸中心線４２上に一致するように重ね合わされており、そのため、各ロール部４ａ〜４ｅの周面も軸中心線４２と平行になっている。

該第１ガイドロール４において、中央に位置する１のロール部４ｃを除くその他の各ロール部４ａ，４ｂ，４ｄ，４ｅは、軸受けとなるベアリング（摺動機構）４３によって軸部４１に対してそれぞれ単独に回動自在に取り付けられている。一方、中央のロール部４ｃは、キー４５により軸部４１に固定されており、不図示の駆動手段による軸部４１の回転に伴って回転するように構成されている。従って、このロール部４ｃが帯状材料Ｓを一定速度で走行させるための駆動ロールとなっている。なお、かかる駆動ロールは必ずしも中央のロール部４ｃでなくてもよい。

第２ガイドロール５も、第１ガイドロール４と同様に、帯状材料Ｓの幅寸法に略相当する厚みを有する薄い円柱状のロール部５ａ〜５ｄを複数枚（この実施形態では４枚）軸方向に重ね合わせてなり、各ロール部５ａ〜５ｄは水平に配された上記軸部５１の周りに取り付けられている。

この第２ガイドロール５では、帯状材料Ｓが各ロール部５ａ〜５ｄを周回する際に螺旋状走行の１ピッチ分ずれた位置から送り出されるように、各ロール部５ａ〜５ｄは、それぞれの回転軸５４ａ〜５４ｄがガイドロール５の軸部５１、詳細にはその軸中心線５２に対して所定の同一角度θだけ傾斜した状態で重ね合わされている。そのため、各ロール部５ａ〜５ｄの周面も軸中心線５２に対して所定角度θだけ傾斜している。

このように帯状材料Ｓを１ピッチ分ずらしながら、しかも蛇行しないように走行させるためには、各ロール部４ａ〜４ｅ及び５ａ〜５ｄに対して帯状材料Ｓが直角に進入することを前提として、ロール部５ａ〜５ｄの回転軸を傾斜させる必要がある。そのため、本実施形態では、一対のガイドロール４，５間を互いに逆方向に走行する帯状材料Ｓ１，Ｓ２（図１参照）の中心線（幅方向中心線）同士が互いに平行になるように、しかも、傾斜させる第２ガイドロール５において各ロール部５ａ〜５ｄの回転軸５４ａ〜５４ｄが、第２ガイドロール５の軸中心線５２を含みかつ該ガイドロール５に対して進入する帯状材料Ｓ２の中心線に垂直な平面８２内において所定角度θ傾斜するように構成している。

詳細には、第１ガイドロール４の各ロール部における帯状材料Ｓの受け側の位置と送り側の位置との間の距離Ｄ１と、第２ガイドロール５の各ロール部における帯状材料Ｓの受け側の位置と送り側の位置との間の距離Ｄ２とが同じ値（Ｄ１＝Ｄ２）に設定されている。ここで、第２ガイドロール５では各ロール部５ａ〜５ｄが角度θ傾斜しているため、各ロール部５ａ〜５ｄの直径を第１ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｅの直径よりも大きくする必要があり、詳細には、第１ガイドロール４の各ロール部の直径は上記距離Ｄ１と等しく、第２ガイドロール５の各ロール部の直径はＤ２／ｃｏｓθに設定されている。

また、上記傾斜は、図３に示すように、ガイドロール４，５の両軸中心線４２，５２を含む平面８３に垂直な平面であって、かつ、該軸中心線４２，５２をそれぞれ含む互いに平行な平面８１，８２内において、第１ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｅの回転軸と、第２ガイドロール５の各ロール部５ａ〜５ｄの回転軸５４ａ〜５４ｄとが、所定の同一角度θをなして捩れた関係になるように設定されている。より詳細には、この実施形態では、第１ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｅの回転軸は軸中心線４２に平行であるため、第２ガイドロール５の各ロール部５ａ〜５ｄの回転軸５４ａ〜５４ｄを上記平面８２内において軸中心線５２に対して角度θだけ傾斜させている。

そして、この傾斜により帯状材料Ｓが第２ガイドロール５を周回するときに１ピッチ分だけずらされるように、即ち、ロール部５ａ〜５ｄに進入してきた帯状材料Ｓが図１に示すようにロール周面を半回転する間に、螺旋状走行の１ピッチ分の距離αだけずらされて送り出されるように、上記角度θが設定されている。そのため、この角度θは、ロール部５ａ〜５ｄの直径と、第１ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｅ間のピッチαとにより定まり、前記直径を斜辺とし前記ピッチαを底辺とする直角三角形の頂角が上記角度θとなる。

第２ガイドロール５の各ロール部５ａ〜５ｄは、軸受けとなるベアリング５３によってロール軸５１に対してそれぞれ単独に回動自在に取り付けられており、ベアリング５３は上記のように各ロール部５ａ〜５ｄが傾斜していることから、軸部５１に対して所定角度傾けて形成されている。

以上のように第１及び第２ガイドロール４，５を構成することにより、巻出しリール２から引き出された帯状材料Ｓは、第１ガイドロール４の一端のロール部４ａの周面を通過した後、第２ガイドロール５の対向するロール部５ａの周面を通過する。その際、ロール部５ａが上記のように傾斜しているため、そのロール周面に沿って案内される帯状材料Ｓは螺旋状走行の１ピッチ分の距離αだけずれた位置から送り出されて、第１ガイドロール４の次のロール部４ｂに進入する。そして、このロール部４ｂの周面を通過した後、第２ガイドロール５の次のロール部５ｂに進入し、以後同様に繰り返すことにより、帯状材料Ｓを第１及び第２ガイドロール４，５間で螺旋状に走行させて両ロール群間を複数回往復させることができる。そして、この例では、第２ガイドロール５の反対側の端部のロール部５ｄから送り出された帯状材料Ｓが第１ガイドロール４の対向するロール部４ｅを経て巻取りリール３で巻き取られる。

このように帯状材料Ｓを螺旋状に走行させる場合、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５との間を一周する間に１ピッチ分だけずらされることによって捩れが発生するが、この捩れは、永久歪みが残らないように２つのガイドロール４，５間の距離を離しておくことで解消することができる。この距離は、材料によっても異なるので一概には言えないが、例えば、軸部４１，５１間の距離を各ロール部の厚み（即ち帯状材料Ｓの幅）の１０倍以上に設定しておくことが好ましい。

上記表面処理源７は、スパッタ源やプラズマ源となる電極から構成されており、上記のようにして両ガイドロール４，５間でターンして複数回往復走行する帯状材料Ｓに対し、ガイドロール４，５に接触しない外表面に表面処理するために、図１に示すように両ロール群４，５間を走行する帯状材料Ｓの外側面に相対して配されている。

また、第１ガイドロール４から第２ガイドロール５への走行時だけでなく、第２ガイドロール５から第１ガイドロール４への走行時にも表面処理できるように、走行する帯状材料Ｓの往路及び復路のそれぞれに相対して設けられている。

なお、表面処理源７は、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５との間において両ガイドロールに干渉しない範囲で設けられており、表面処理源７の設置数によって両ガイドロールの間隔を決定することができる。また、図２に示すように、帯状材料Ｓは第１及び第２ガイドロール４，５間で複数列に並んだ状態にて走行するので、表面処理源７は、これら全ての列の帯状材料Ｓに対して一度に処理できるような幅に設定されている。

以上説明した本実施形態の表面処理装置であると、帯状材料Ｓが表面処理源７の前を繰り返し通過することで複数回にわたって表面処理されるので、１回だけ通過するのに比べて、極めて早い速度での走行でありながら、所定の表面改質や厚い膜厚を得ることができる。また、表面処理源７の前を通過する回数が増加することにより、表面処理源７の前方を覆う面積の増加に繋がるので、帯状材料Ｓ以外の領域への成膜が少なくなり、そのため成膜効率を向上することができる。

しかも、第２ガイドロール５を回転軸がそれぞれ所定の同一角度θを持って重なり合う複数のロール部５ａ〜５ｄで構成したことから、帯状材料Ｓをロール部５ａ〜５ｄの周面に案内させて一周毎に１ピッチずつずらしていくことができ、そのため、帯状材料Ｓをロール上で滑らせることなく螺旋状に走行させることができる。

また、２つのガイドロール４，５のそれぞれの軸中心線４２，５２が互い平行であるため、帯状材料Ｓに必要以上の移動ズレが生じないようにすることができ、帯状材料Ｓへの歪みを軽減することができる。

更に、各ロール部４ａ〜４ｅ及び５ａ〜５ｄを分割してそれぞれ単独で回転可能としたことにより、張力や熱等による帯状材料Ｓの伸びを吸収することができる。また、その際、第１ガイドロール４については、各ロール部４ａ〜４ｅの回転軸を軸中心線４２と同一軸上に配置しているため、簡単な構造で駆動ロール（ロール部４ｃ）を設けることができる。なお、第１ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｅを全て軸部４１と一体に設けて、ガイドロール４全体を駆動ロールとして作用させることもできる。また、その場合、各ロール部４ａ〜４ｅを隙間なく結合して、ガイドロール４を一体の円柱状のものとして構成することもできる。更に、ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｅを、全てベアリング４３により軸部４１に対して単独に回動自在に取り付け、別途、帯状材料Ｓを一定速度で走行させる繰出ロールなどを設けることもできる。

図４は、第１及び第２ガイドロール４，５の別の構成例を示したものであり、図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面図である。この例は、基本的な構成については図２に示すものと同じであり、両ガイドロール４，５を構成する各ロール部４ａ〜４ｋ，５ａ〜５ｊの枚数、及びその厚みと直径との関係が、図２の例とは異なる。従って、この例でも、第１ガイドロール４については、各ロール部４ａ〜４ｋの回転軸が軸中心線４２と同一軸上に配置され、第２ガイドロール５については、各ロール部５ａ〜５ｊの回転軸５４ａ…５４ｊが軸中心線５２と所定の同一角度θだけ傾斜した状態に配置されている。その他の構成は図２の例と同一であるため、同じ符号を付して説明は省略する。

図５は、第１及び第２ガイドロール４，５の別の構成例を示したものであり、図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面図である。この例では、第１及び第２の両方のガイドロール４，５において、各ロール部４ａ〜４ｄ及び５ａ〜５ｄの回転軸４４ａ〜４４ｄ及び５４ａ〜５４ｄが軸中心線４２，５２に対して所定角度傾斜するように重ね合わされている。

詳細には、図６に示すように、第１ガイドロール４では、各ロール部４ａ〜４ｄの回転軸４４ａ〜４４ｄが上記平面８１内において軸中心線４２に対してθ／２だけ傾斜した状態に配置されている。また、第２ガイドロール５では、各ロール部５ａ〜５ｄの回転軸５４ａ〜５４ｄが上記平面８２内において軸中心線５２に対してθ／２だけ傾斜した状態に配置されている。第２ガイドロール５での回転軸５４ａ〜５４ｄの傾きは、第１ガイドロール４での回転軸４４ａ〜４４ｄの傾きとは、軸中心線４２，５２に関して逆向きに設定されており、これにより両回転軸４４ａ〜４４ｄ及び５４ａ〜５４ｄのなす角度がθに設定されている。

この場合、第１ガイドロール４の各ロール部４ａ〜４ｄで螺旋状の送りピッチの半分だけずらされ、第２ガイドロール５の各ロール部５ａ〜５ｄで残りの半ピッチ分がずらされるので、結果として、第１ガイドロール４から第２ガイドロール５を経て第１ガイドロール４を周回する際に帯状材料Ｓが１ピッチ分だけ次のロール部に移動するようになっている。このように双方のガイドロール４，５において各ロール部の回転軸を傾斜させて、螺旋状の送りピッチを両者で分担する場合、両ガイドロール４，５間を走行する帯状材料Ｓを表面処理源７に対して正面に向きやすくすることができ、より均一な表面処理を行う上では有利である。

なお、この場合、両回転軸４４ａ〜４４ｄ及び５４ａ〜５４ｄの傾きの合計（即ち、両回転軸のなす角度）が上記角度θとなるように設定すればよく、上記のようにθ／２ずつには限定されず、種々の角度の組み合わせを採用することができる。

図７は、他の実施形態（参考例）に係る表面処理装置の側面断面図であり、この実施形態では、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５の組み合わせと同じ形式の組み合わせからなる、第３ガイドロール９と第４ガイドロール１０が追加されている。

図７に示すように、真空容器１は、上記第１及び第２ガイドロール４，５が配された第１真空槽１ａと、第１真空槽１ａとは仕切壁１１で区画され、第３及び第４ガイドロール９，１０が配された第２真空槽１ｂとを備える。第１真空槽１ａには、第１及び第２ガイドロール４，５間で往復走行する帯状材料Ｓに対して表面処理するための表面処理源７ａ，７ａが設置され、第２真空槽１ｂには、第３及び第４ガイドロール９，１０間で往復走行する帯状材料Ｓに対して表面処理するための表面処理源７ｂ，７ｂが設置されている。

この例では、巻出しリール２から引き出された帯状材料Ｓは、まず、第１真空槽１ａ内において、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５との間を繰り返し通過し、この間で表面処理源７ａにより表面処理がなされる。処理された帯状材料Ｓは、そのまま仕切壁１１のスリットを通って第２真空槽１ｂに案内されて、第３ガイドロール９と第４ガイドロール１０との間を繰り返し通過し、この間で表面処理源７ｂにより表面処理がなされて、巻取りリール３で巻き取られる。このようにすることで、帯状材料Ｓを切断することなく、連続して複数の表面処理を行うことができる。

なお、上記の例では、第１真空槽１ａと第２真空槽１ｂとを区別して設けたが、このように仕切ることなく同じ真空槽内で複数の表面処理を連続して行うこともできる。また、第５及び第６のガイドロールなど更なるガイドロールを設けて、表面処理を３回ないしそれ以上行うこともできる。また、上記の例では、第３及び第４ガイドロール９，１０を、第１及び第２ガイドロール４，５の横に並べて設けたが、第１及び第２ガイドロール４，５の下方に設けてもよく、これらの位置関係は図に示すものに限定されるものではない。

図８は、本発明に係る一実施形態を示すものである。この実施形態は、上記した図１〜３の例において、一対のガイドロール４，５をそれぞれ、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割したものである。すなわち、第１ガイドロール４を、互いに平行な軸中心線４６ａ，４７ａを持つ２つのロール４６，４７に分割し、また、第２ガイドロール５を、互いに平行な軸中心線５６ａ，５７ａを持つ２つのロール５６，５７に分割しており、これら４本のロールは図示するように矩形状に配置されている。

各ロール４６，４７，５６，５７は、上記実施形態と同様複数のロール部を軸方向に重ねてなり、また、第２ガイドロール５に相当するロール５６，５７では各ロール部の回転軸が所定角度傾斜している。この場合、第１ガイドロール４に相当するロール４６，４７においては対応する各ロール部が同一平面上にあり、これにより一方のロール４７のロール部から送り出された帯状材料Ｓを他方のロール４６の対応するロール部でそのまま受けることができるようになっている。また、第２ガイドロール５に相当するロール５６，５７においても同様に対応する各ロール部が同一平面上にあり、一方のロール５６のロール部から送り出された帯状材料Ｓを他方のロール５７の対応するロール部でそのまま受けることができるようになっている。

そして、この実施形態においても帯状材料Ｓを１ピッチ分ずらしながら、しかも蛇行しないように走行させるために、一対のガイドロール４，５間を互いに逆方向に走行する帯状材料Ｓ１，Ｓ２の中心線同士が互いに平行になるように、しかも、傾斜させるロール５６において各ロール部の回転軸が、その軸中心線５６ａを含みかつ該ロール５６に対して進入する帯状材料Ｓ２の中心線に垂直な平面８２内において所定角度傾斜するように構成されている。ロール５７の各ロール部の回転軸は、ロール５６と同じ方向でかつ同じ角度傾斜している。

このように各ガイドロール４，５を分割することにより、分割したロール４６，４７間およびロール５６，５７間にも表面処理源７を配して、表面処理を行うことが可能となり、しかも、この分割したロール間を走行する帯状材料Ｓには、一対のガイドロール４，５間を走行する帯状材料Ｓのような捩れがないため、より均一な表面処理をする上で有利である。

図９は、更に他の実施形態を示すものであり、この実施形態では、各ガイドロール４，５をそれぞれ３つに分割している。すなわち、第１ガイドロール４はロール４６，４７，４８に、第２ガイドロール５はロール５６，５７，５８に、それぞれ３本のロールに分割されている。その他の構成は図８で説明した例と同様であり、このように分割数を増やすことにより、表面処理源７の数を増やして表面処理効率を上げることが可能となる。

なお、図８，９で説明した例では、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５の分割数及びロール配置を同一にしたが、第１ガイドロール４と第２ガイドロール５とで分割数やロール配置を異なるものにすることもでき、両ガイドロール４，５の一方のみを分割することもできる。

参考例に係る表面処理装置の側面断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２に示す第１及び第２ガイドロールにおける各ロール部の回転軸の傾斜関係を示す模式図である。 第１及び第２ガイドロールの他の参考例を示す断面図（図１のＡ−Ａ線に相当する断面）である。 第１及び第２ガイドロールの更に他の参考例を示す断面図（図１のＡ−Ａ線に相当する断面）である。 図５に示す第１及び第２ガイドロールにおける各ロール部の回転軸の傾斜関係を示す模式図である。 他の参考例に係る表面処理装置の側面断面図である。 本発明の一実施形態におけるガイドロールの配置を示す概略図である。 更に他の実施形態におけるガイドロールの配置を示す概略図である。

符号の説明

１……真空容器
２……巻出しリール（巻出し部）
３……巻取りリール（巻取り部）
４……第１ガイドロール
４ａ〜４ｋ……第１ガイドロールのロール部
４２……第１ガイドロールの軸中心線
４４ａ〜４４ｄ……ロール部の回転軸
４６，４７，４８……第１ガイドロールを分割したロール
５……第２ガイドロール
５ａ〜５ｊ……第２ガイドロールのロール部
５２……第２ガイドロールの軸中心線
５４ａ〜５４ｄ……ロール部の回転軸
５６，５７，５８……第２ガイドロールを分割したロール
７，７ａ，７ｂ……表面処理源
８１……軸中心線４２を含む平面
８２……軸中心線５２を含む平面
８３……両軸中心線４２，５２を含む平面
９……第３ガイドロール
１０……第４ガイドロール
Ｓ……帯状材料（被処理材料）

Claims (8)

1. 巻出し部および巻取り部と、これら巻出し部から巻取り部まで連続して走行する被処理材料に表面処理を施す表面処理源と、前記被処理材料の走行を案内する複数のロール部を軸方向に重ねてなる一対のガイドロールとを備え、これら一対のガイドロール間に前記被処理材料を螺旋状に周回させることにより該一対のガイドロール間を複数回往復して走行させながら前記表面処理源により表面処理を行うようにした表面処理装置であって、
   前記一対のガイドロールは、軸中心線が互いに平行に配置され、かつ、該一対のガイドロール間を互いに逆方向に走行する被処理材料の中心線同士が平行になるよう配設されており、
   少なくとも一方の前記ガイドロールは、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割されて、該分割された複数のロールがそれぞれ前記複数のロール部を軸方向に重ねてなり、
   複数のロールに分割された少なくとも一方のガイドロールにおいて、前記複数のロールのうち他方のガイドロールから進入してくる被処理材料を受け取る第１ロールは、各ロール部の回転軸が当該第１ロールの軸中心線を含みかつ前記進入してくる被処理材料の中心線に垂直な平面内において所定角度傾斜した状態に配置され、分割された残りのロールは、各ロール部の回転軸が前記第１ロールと同じ方向及び同じ角度に傾斜した状態に配置され、かつ、これら複数のロールにおいて対応する各ロール部が同一平面上に配置されており、これにより、一方のガイドロールから他方のガイドロールを経て該一方のガイドロールを周回する際に被処理材料が１ピッチ分だけ次のロール部に移動するようにした
   ことを特徴とする表面処理装置。
2. 前記一対のガイドロールが、それぞれ、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割され、そのうちの一方のガイドロールでは、分割された複数のロールの各ロール部がそれぞれの回転軸をロールの軸中心線に対して所定角度傾斜させた状態で重ね合わされ、他方のガイドロールでは、分割された複数のロールの各ロール部がそれぞれの回転軸をロールの軸中心線上に一致させた状態で重ね合わされたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
3. 前記一対のガイドロールが、それぞれ、互いに平行な軸中心線を持つ複数のロールに分割され、前記一対のガイドロールの双方において、分割された複数のロールの各ロール部がそれぞれの回転軸をロールの軸中心線に対して所定角度傾斜させた状態で重ね合わされたことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
4. 前記ガイドロールの各ロール部がそれぞれ単独で回転可能に設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面処理装置。
5. 前記表面処理源が、前記一対のガイドロールの間に配されて、その間を往復走行する複数列の被処理材料に対して表面処理が施されるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面処理装置。
6. 前記表面処理源が、前記分割されたロールの間に配されて、当該分割されたロール間を走行する被処理材料に対して表面処理が施されるようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表面処理装置。
7. 大気圧状態から真空状態に真空引き可能な内部空間を持つ真空容器を備え、該真空容器内に、前記巻出し部と、前記巻取り部と、前記ガイドロールと、前記表面処理源とが配されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表面処理装置。
8. 前記被処理材料が帯状材料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面処理装置。

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