JP4703043B2

JP4703043B2 - 連続シート状材料の表面処理装置及び表面処理方法

Info

Publication number: JP4703043B2
Application number: JP2001204111A
Authority: JP
Inventors: 弘毅杉目; 卓塩山; 守中野
Original assignee: ヒラノ光音株式会社
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003013224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルム等の比較的滑りやすいシート状材料を真空室内において連続して走行させ、その走行経路中においてプラズマやスパッタ、ＣＶＤ、蒸着等によって該シート状材料の表面を改質したり、該表面に金属膜、セラミックス膜、有機膜等の膜を成膜するなどの各種の表面処理を行なう、連続シート状材料の表面処理装置及び表面処理方法に関する。この表面処理装置及び方法は、太陽電池、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）、タッチパネル、反射防止膜や赤外線・紫外線防止膜、電磁シールド膜などの各種の機能性フィルムの製造に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、真空下において、連続シート状材料に対しプラズマ等による表面改質処理や、スパッタ、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、装置内を真空状態にして巻出部から巻取部までシート状材料を連続して走行させながら、その間の処理部でシート状材料に表面処理を施すものである。
【０００３】
このようなシート状材料を巻出部にセットする際には、装置内を大気圧状態として、シート状材料の巻物体を巻出部にセットし、その始端を引き出して処理部を通過させてから巻取部まで導いて巻取側に接続する。そして、巻出部と巻取部との間にストールテンションと称される初期張力をかけて、大気中での準備が完了する。その後、装置内を密閉して、排気装置により内部を真空引きし、装置内を真空状態としてからシート状材料を走行させて表面処理を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように大気圧下でセットされた巻物体は、そのシート状材料間に薄い空気層が介在していることから、その後真空引きする際に、この空気が抜き出されることになって、シート状材料にフローティング現象が起こる。また、かかるシート状材料の巻物体には、その巻回時における巻き込み張力等によって残留応力が存在している。そのため、このような残留応力等に起因して、上記フローティング現象の際にシート状材料に巻ズレが生じてしまうが、その時の左右への動き、量ないし程度は、全く予想できない。かかる巻ズレは、シート状材料の厚みが薄く、また、巻物体の巻径が大きいほど甚だしい状態となる。そして、一度巻ズレが起こってしまうと、その巻物体はもとの耳端の揃った状態にすることができない。
【０００５】
このような巻ズレを抑制するため、従来は、上記のストールテンションをかなり強くして、真空引きを開始させるなどの工夫がなされているが、その効果は不十分である。また、シート状材料によっては、例えば薄いフィルムのように大きなストールテンションをかけられない場合もある。
【０００６】
以上のように巻ズレが発生した巻物体を巻出部から巻き出すと、シート状材料の蛇行の原因になって次の工程に移すことができないばかりか、シート状材料が軌道から外れて破れるなどのトラブルの元になる。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、真空室内において巻出部から巻取部まで連続して走行させるシート状材料の表面処理装置において真空引き時における巻ズレを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の連続シート状材料の表面処理装置は、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本体と、該本体内に設けられた巻出部及び巻取部と、真空状態の本体内において巻出部から巻取部まで連続して走行するシート状材料に表面処理を施す処理部と、前記巻出部にセットされたシート状材料の巻物体の両端面を当接保持し、かつ当接解除可能な保持手段と、を備えるものである。
【０００９】
本発明の連続シート状材料の表面処理方法は、該表面処理装置を用いてシート状材料に表面処理を施す方法であって、前記本体内が大気圧の状態で前記シート状材料の巻物体を前記巻出部にセットする工程、セットしたシート状材料の始端を巻取側に接続する工程、セットした巻物体の両端面を前記保持手段により当接保持する工程、巻物体の両端面を保持した状態で本体内を真空引きする工程、本体内が真空状態になった後、前記保持手段による保持を解除してから前記シート状材料を走行させて前記処理部で表面処理を施す工程、とを含むものである。
【００１０】
本発明によれば、巻出部にシート状材料の巻物体をセットしてから本体内を真空引きする際に、該巻物体の左右両側の端面を保持手段により当接保持しているため、該巻物体におけるシート状材料間のズレを防止しながら、シート状材料間の空気を抜くことができる。そして、真空引きが完了すれば、もはや巻ズレが生じることはないので、保持手段による巻物体の保持を解除して、シート状材料を走行させ、表面処理を行うことができる。
【００１１】
上記の保持手段は、巻物体を挟んでその軸方向の両側に相対して配された一対の保持部材であって、それぞれ軸方向に進退して巻物体の端面に当接しかつ離脱可能に設けられていてもよい。
【００１２】
この場合、保持部材は、巻物体の端面を当接保持する当接面部と、該当接面部に設けられて巻物体の端面の位置を検知する検知部とを備え、前記保持部材を巻物体の端面に向かって移動させ、前記検知部によって当接面部が巻物体の端面に当接したことを検知したときに前記保持部材が停止するように構成することが好ましい。これにより、巻物体の端面を確実に探り当てることができ、保持部材と巻物体の端面との間に隙間ができたり、保持部材が巻物体の端面を不必要に押したりすることを防止することができる。
【００１３】
上記においては、巻出部に保持手段を設けているが、真空引きの際に巻取部にもシート状材料の巻物体が配されている場合を考慮して、巻取側にも同様の保持手段を設けてもよい。すなわち、巻取部に配されたシート状材料の巻物体の両端面を当接保持し、かつ当接解除可能な第２の保持手段を設けて、大気圧状態で第２の保持手段により巻取部に配された巻物体の両端面を保持し、保持した状態で前記本体内を真空引きし、第２の保持手段による保持を解除してからシート状材料を走行させるようにしてもよい。このように巻出部と巻取部の両方に保持手段を設けた場合、シート状材料を正逆走行どちらで走行させる場合にも、真空引き時における巻出側での巻物体の巻ズレを防止することができる。また、巻取側を途中の径まで巻き込んだ後、大気に戻し、再度真空引きして継続的に正規の方向に巻き込みをさせる場合に、巻出部だけでなく巻取部でも真空引き時における巻物体の巻ズレを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る表面処理装置の側面断面図である。この装置は、プラスチックフィルム等の連続シート状材料Ｓをスパッタやプラズマ（ＣＶＤ）により表面処理（コーティング）を行うものであり、大気圧状態から真空状態に真空引きすることができる密閉された室（内部空間）を形成する本体１０を備える。
【００１６】
本体１０の天井面には、１又は複数の排気装置１２が取り付けられており、これらの排気装置１２を動作させることによって、本体１０内は大気圧状態から真空状態に真空引きできるようになっている。
【００１７】
本体１０内は、巻出室１４、巻取室１６および反応室１８と、これらを接続する接続室２０とに区画されている。
【００１８】
巻出室１４内には、基材となるシート状材料ＳをコアＣ１に巻回してなる巻物体Ｗ１が水平にセットされ、この巻物体Ｗ１からシート状材料Ｓを順次に引き出す巻出部が構成されている。また、巻取室１６内には、コアＣ２が水平にセットされ、このコアＣ２を駆動させることにより処理されたシート状材料Ｓを巻き取って巻物体Ｗ２を得る巻取部が構成されている。なお、本実施形態では、シート状材料Ｗが正逆両方向に走行できるように、巻出室１４と巻取室１６は、ともに巻出部としても巻取部としても作用し得るように構成されており、逆方向に走行させる際には、符号１６が巻出室、符号１４が巻取室となる。
【００１９】
反応室１８内には、巻出室１４から巻取室１６まで連続して走行するシート状材料Ｓに表面処理を施す処理部が構成されている。処理部は、シート状材料Ｓの加熱又は冷却を行うバックアップロール２２と、このロール２２に沿って走行するシート状材料Ｓと相対するように配されたスパッタ源やプラズマ源となる複数の電極２４とからなり、各電極２４毎に仕切壁２６によって仕切られている。なお、本装置が蒸着装置である場合には、上記電極２４は蒸発源となり、バックアップロール２２の真下に位置することもある。
【００２０】
接続室２０内には、ガイドロール等の複数の支持ロール２８が配されており、シート状材料Ｓは、これらの支持ロール２８により支持されて巻出室１４から反応室１８を通って巻取室１６まで走行する。
【００２１】
巻出室１４内には、セットされた巻物体Ｗ１の両端面を当接保持して、真空引き時におけるシート間のズレを防止する保持部材３０が設けられており、図１では該保持部材３０による巻物体Ｗ１の当接位置が示されている。
【００２２】
図２は、巻出室１４内に巻物体Ｗ１をセットし、その両端面を保持部材３０で押さえている状態を示す図である。
【００２３】
巻出室１４には、巻物体Ｗ１のコアＣ１の両端を締め付けることにより保持するテーパーコーン３２ａ，３２ｂが左右に対向して配設されており、そのシャフト３４ａ，３４ｂとともに、コアＣ１のための回転軸受けが構成されている。そして、一方のテーパーコーン３２ａのシャフト３４ａはエアシリンダ３６に接続されており、そのエア圧により他方のテーパーコーン３２ｂとの間でコアＣ１を保持するようになっている。他方のテーパーコーン３２ｂのシャフト３４ｂは、ブレーキなどの駆動部３８に接続されている。また、この駆動側には、シャフト３４ｂを軸方向に進退させる軸サイドレー４０が設けられており、これにより、巻物体Ｗ１を左右に移動させて軸方向での位置調整できるようになっている。
【００２４】
保持部材３０は、巻物体Ｗ１を挟んでその軸方向の両側に相対向するように対で設けられている。保持部材３０は、巻物体Ｗ１の軸方向において、その端面に向かって前進して面接触にて当該端面に当接し、また、後退して当該端面から離脱するように構成されている。詳細には、保持部材３０のシャフト４２が、巻出室１４の側壁に設けられた駆動部４４に接続されて、この駆動部４４により、巻出室１４の側壁から巻物体Ｗ１の軸方向に押し出され、かつ、引き込まれるようになっている。
【００２５】
駆動部４４は、この実施形態ではエアシリンダからなる。エアシリンダは、エア圧をコントロールすることによって保持部材３０による押圧力を変化させることができるため、後述するように大気中での保持部材３０の位置調整が可能となり、好ましい。保持部材３０によって規制する巻ズレの力は巻物体Ｗ１の径や幅により異なるが、通常、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ^２の力で巻物体Ｗ１の端面を押すことができるエアシリンダであれば、好適に用いることができる。なお、駆動部４４としては、電気的な駆動モータや手動ハンドルであってもよい。
【００２６】
図３，４は、保持部材３０の拡大図である。保持部材３０は、巻物体Ｗ１の端面の一部を当接保持する矩形板状の当接面部４６を備え、この当接面部４６に巻物体Ｗ１の端面の位置を検知する検知部が設けられている。検知部は、当接面部４６の中央部に配されたレバー４８と、レバー４８が当接面部４６内に収納されることで押されるリミットスイッチ５０とからなる。レバー４８は、当接面部４６に設けられた凹部内において軸５２に回動可能に取り付けられ、その後面に付勢手段であるスプリング５４が取り付けられて当接面部４６の前面からわずかに突出した姿勢に保持されている。
【００２７】
保持部材３０が巻物体Ｗ１の端面に押し付けられると、レバー４８がスプリング５４の付勢力に抗して回動し、当接面部４６の凹部内に収容されることでリミットスイッチ５０を押す。上記駆動部４４のエアシリンダには圧縮エアが電磁弁を通して供給されており、このリミットスイッチ５０の信号でエア供給が停止され、同時に左右で押し引きしないようにエアシリンダにはロックがかかるようになっている。これにより、保持部材３０は、当接面部４６が巻物体Ｗ１の端面に当接したことを検知したときに停止するようになっており、保持部材３０と巻物体Ｗ１の端面との間に隙間ができたり、保持部材３０が巻物体Ｗ１の端面を不必要に押したりすることが防止されている。なお、保持部材３０の駆動方式が電気的なモータである場合はリミットスイッチ５０の信号でモータを停止させればよく、停止後の保持部材３０の微動禁止のためのブレーキも、様々な方法で実施することができる。
【００２８】
保持部材３０による巻物体Ｗ１の当接範囲は、真空引き時における巻ズレを防止できるものであれば特に限定されない。保持部材３０は、巻物体Ｗ１の径方向の全体にわたって当接することが好ましいが、必ずしも全体で当接していなくてもよい。巻ズレは巻物体の外径側で生じやすいため、巻物体Ｗ１の外周縁からの径方向における当接範囲Ａが、コアＣ１上に巻かれたシート状材料Ｓの厚みＢに対して３０％以上（Ａ≧０．３Ｂ）であれば、通常、巻ズレを防止することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、図１に示すように、上述した保持部材３０を巻出室１４だけでなく、巻取室１６にも設けており、巻取部にシート状材料Ｓの巻物体Ｗ２が配されていた状態で真空引きする際に、保持部材３０により巻物体Ｗ２の両端面を当接保持して巻ズレを防止できるようになっている。
【００３０】
上記した表面処理装置を用いてシート状材料Ｓに表面処理を施す際には、本体１０内が大気圧の状態で、シート状材料Ｓの巻物体Ｗ１を巻出室１４にセットし、セットした巻物体Ｗ１の始端Ｓ１を巻取側に接続する。巻出側への接続は、始端Ｓ１を巻出室１４から引き出し所定の経路をパスして巻取室１６まで導き、巻取室１６にセットされた巻取用のコアＣ２に係止してもよく、あるいまた、先行して走行していた先のシート状材料の後端Ｓ０と接続してもよい。その際、図２に示すように、先のシート状材料の後端Ｓ０とセットした巻物体Ｗ１の始端Ｓ１とが幅方向において一致していない場合（ズレＸがある場合）、軸サイドレー４０により巻物体Ｗ１を軸方向にずらし、両者を一致させてから接続する。接続後、巻出部と巻取部との間のシート状材料Ｓにストールテンションと呼ばれる初期張力をかける。但し、走行は停止したままとする。
【００３１】
次いで、図２に示すように、巻物体Ｗ１の両端面を保持手段３０により当接保持する。詳細には、駆動部４４によって保持部材３０を巻物体Ｗ１の端面に向かって軸方向に移動させ、レバー４８とリミットスイッチ５０からなる検知部の作用によって、保持部材３０をその当接面部４６が巻物体Ｗ１の端面に当接したことを検知したときに停止させ、同時にロックをかけて、保持部材３０が巻物体Ｗ１の端面を当接保持した状態のまま動かないように固定する。なお、左右の保持部材３０は、同時に動作させても、片側ずつ動作させてもよい。
【００３２】
このようにして保持部材３０により巻物体Ｗ１の両端面を保持した状態で、扉（不図示）を閉めるなどして本体１０内を密閉し、排気装置１２により本体１０内を大気圧状態から真空状態に真空引きする。真空引きにより、巻物体Ｗ１におけるシート材料間の空気が抜き出されシート状材料にフローティング現象が起こるが、巻物体Ｗ１の端面が保持部材３０によって動かないように保持されているため、シート状材料間のズレが防止される。
【００３３】
そして、本体１０内が真空状態になった後、駆動部４４によって保持部材３０を巻物体Ｗ１から退避させて保持状態を解除する。その後、巻取軸となるコアＣ２を駆動させて、巻出室１４から巻取室１６までシート状材料Ｓを走行させ、その間の反応室１８で表面処理を施す。なお、巻物体Ｗ１の端面を保持部材３０が押さえたままの状態ではシート状材料Ｓの駆動装置が作動できないようなインターロック機構を設けておくこともできる。
【００３４】
このようにして表面処理が終了すると、本体１０内を大気圧状態に戻し、本体１０を開けて、処理したシート状材料Ｓの巻物体Ｗ２を巻取室１６から取り出す。
【００３５】
以上のように本実施形態によれば、巻出室１４にセットされた巻物体Ｗ１の両端面を保持部材３０により当接保持した状態で本体１０内を真空引きしているため、真空引き時における巻物体Ｗ１の巻ズレを確実に防止することができる。
【００３６】
また、上記のように軸サイドレー４０によって巻物体Ｗ１を軸方向にずらした場合には、保持部材３０によって保持する巻物体Ｗ１の端面が正規の位置からずれることになる。このようにずれた場合でも、上記のように保持部材３０の当接面部４６に検知部を設けて、当接面部４６が巻物体Ｗ１の端面に当接すると同時に保持部材３０を停止させるようにしたので、左右の保持部材３０が巻物体Ｗ１を押し引きするのを防止することができる。かかる構成は、特に、保持部材３０の駆動を自動で行うことが要求される生産機に有効である。なお、保持部材３０の駆動が手動の場合には、巻物体Ｗ１の端面の位置を目視で確認しながら保持部材３０を当接させることができるため、このような検知部は不要である。
【００３７】
上記実施形態においては、巻出室１４にセットした巻物体Ｗ１の始端を巻取側に接続してから、その両端面を保持部材３０により当接保持しているが、両者を入れ換えて、保持部材３０を巻物体Ｗ１の端面に当接させてから、その始端を巻取側に接続するようにしてもよい。その場合、駆動部４４がエアシリンダからなるため、エア圧をコントロールすることにより、巻物体Ｗ１の両端面を押さえた状態で軸サイドレー４０を動作させることもでき（なお、保持部材３０で巻物体Ｗ１を保持した後に軸サイドレー４０を動作させる場合、駆動部４４のロックを解除してエアシリンダーによって押す力だけにしておけば、軸サイドレー４０の動作に追従させることが可能であることは言うまでもない）、大気中において、巻物体Ｗ１の位置調整とともに保持部材３０の位置調整が可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上より、本発明によれば、真空空間内で巻出部から巻取部までシート状材料を連続して走行させながら表面処理を行う連続シート状材料の表面処理装置において、真空引き時における巻物体の巻ズレを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面処理装置の側面断面図である。
【図２】同表面処理装置における巻出部の平面図である。
【図３】同表面処理装置における保持部材の側面図である。
【図４】同表面処理装置における保持部材の正面図である。
【符号の説明】
１０……本体
１４……巻出室
１６……巻取室
１８……反応室（処理部）
３０……保持部材
４６……当接面部
４８……レバー
５０……リミットスイッチ
Ｓ……シート状材料
Ｗ１，Ｗ２……巻物体
Ｃ１，Ｃ２……コア

Claims

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本体と、
該本体内に設けられた巻出部及び巻取部と、
真空状態の本体内において巻出部から巻取部まで連続して走行するシート状材料に表面処理を施す処理部と、
前記巻出部にセットされたシート状材料の巻物体の両端面を当接保持し、かつ当接解除可能な保持手段と、
を備える連続シート状材料の表面処理装置。
前記保持手段が大気圧状態で巻物体の両端面を保持し、この保持した状態で本体内を真空引きするようにした請求項１記載の表面処理装置。
前記保持手段が、巻物体を挟んでその軸方向の両側に相対して配された一対の保持部材であり、それぞれ軸方向に進退して巻物体の端面に当接しかつ離脱可能に設けられた請求項１又は２記載の表面処理装置。
前記保持部材が、巻物体の端面を当接保持する当接面部と、該当接面部に設けられて巻物体の端面の位置を検知する検知部とを備え、
前記保持部材を巻物体の端面に向かって移動させ、前記検知部によって当接面部が巻物体の端面に当接したことを検知したときに前記保持部材が停止するようにした請求項３記載の表面処理装置。
前記巻取部に配されたシート状材料の巻物体の両端面を当接保持し、かつ当接解除可能な第２の保持手段を備える請求項１〜４のいずれかに記載の表面処理装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の表面処理装置を用いてシート状材料に表面処理を施す方法であって、
前記本体内が大気圧の状態で前記シート状材料の巻物体を前記巻出部にセットする工程、
セットしたシート状材料の始端を巻取側に接続する工程、
セットした巻物体の両端面を前記保持手段により当接保持する工程、
巻物体の両端面を保持した状態で本体内を真空引きする工程、
本体内が真空状態になった後、前記保持手段による保持を解除してから前記シート状材料を走行させて前記処理部で表面処理を施す工程、
とを含む連続シート状材料の表面処理方法。