JP4714714B2 - 気密を保持するゲートバルブ、このゲートバルブを使用したフィルム製造装置およびフィルム製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム、例えば電子ペーパー（紙）あるいは液晶表示装置のカラーフィルタ、有機ＥＬの基板、薄膜太陽電池を載置するフィルタあるいは真空成膜法が適用される連続したフィルムの搬送時に気密を保持する装置に使用されるゲートバルブ（弁）、特にフィルム搬送時に気密を保持するゲートバルブ、このゲートバルブを使用したフィルム製造装置およびフィルム製造方法に関する。

フィルムの巻出ロールを収納する部屋（室）、フィルムの巻取りロールを収納する部屋、これらの部屋を連通する搬送路の途中に設けられた反応室およびフィルム搬送装置を備えてフィルム製造装置あるいはフィルム製造方法が構成されることがよく知られている。

特許文献１には、フィルムに張力が付与された状態で、中間室と成膜室を仕切るためにゲートバルブが設けられ、フィルムを挟み込みつつ閉じることにより、全成膜室は隔離されることが記載されている。

特許文献２には、真空槽を隔壁により２分割して、一方をフィルム交換室として前記巻出しコア及び巻取りコアを設置し、他方を成膜室として前記メインロールを設置し、前記隔壁に巻出し側のフィルム及び巻取り側のフィルムが貫通するスリットを設けるとともに、このスリットをフィルムが挿通した状態で密封する開閉可能なシールを備えた成膜装置が記載されている。

特開２０００−２６１０１５号公報 特開２０００−２９０３８９号公報

通常、フィルムの巻出ロールを収納する部屋、フィルムの巻取りロールを収納する部屋、これらの部屋を連通する搬送路の途中に設けられた成膜室などの反応室およびフィルム搬送装置を備えて構成されたフィルム製造装置にあっては、装置全体を真空引きして巻出しロールあるいは巻取りロール等の部品の交換などの操作を行って来た。

この手法によると、ロール交換のために加熱ＯＦＦ、ベント、ローラ交換、真空引き、加熱ＯＮ、そして生産開始というステップが必要になるために作業時間として２〜３日要することになって稼動率を下げる原因となる。また、特定の部品、部位に不具合が発生した時に、装置全体を止めなければならず、効率が悪くなっていた。また、中間室と成膜室とを隔離するためにゲートバルブを設けることあるいはフィルムが貫通するスリットにシートを備えて設けることが提案されているが、これらの手法によると極く微量のリーク発生のおそれがあり、気密、すなわち真空状態を維持することが困難であるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みて外部リークをより少なくして真空状態を維持することができ、頻度の高いローラ交換時に素早く雰囲気圧力状態を形成し、１min（分）に１回は要する動作頻度に即座に対応することのできるフィルム搬送時に気密を保持するゲートバルブを提供することを目的とする。

本発明は、このようなゲートバルブを各部屋間に組み込むことによって各部屋を独立に制御してロール交換時において反応室のシールを真空が低下しない状態と、あるいは反応室の圧力解放時にはロール巻出し部屋、ロール巻取り部屋のシールを真空が低下しない状態とすることができるようにすることを目的とする。

本発明は、気密を保持するゲートバルブであって、
入口側および出口側にフィルム通過窓が形成され、内部に空間部が形成されたバルブ本体と、前記空間部で前記入口側および出口側のフィルム通過窓をそれぞれ包囲閉塞する筒状体を備えた弾性筒体と、前記空間部に設けられ、前記弾性筒体の外面に接触して弾性筒体を面押圧するピストンと、から構成され、
前記入口側のフィルム通過窓、前記筒状体の内部および前記出口側のフィルム通過窓はフィルムを通過させ、該フィルムが通過の一過程で、前記ピストンは前記弾性筒体を面押圧して該弾性筒体の内部両面を前記フィルムを介して密着させて前記入口側のフィルム通過窓および出口側のフィルム通過窓の連通を遮断すること
を特徴とする気密を保持するゲートバルブを提供する。

本発明は、また、前記入口側のフィルム通過窓、出口側のフィルム通過窓および弾性筒体はフィルムの通過方向に対して横長細状に形成され、保持部材によって前記入口側のフィルム通過窓および前記出口側のフィルム通過窓を包囲して保持されることを特徴とする気密を保持するゲートバルブを提供する。

本発明は、また、前記ピストンは対向して前記弾性筒体の両側に配設され、その内の一方がもしくは双方がピストン駆動装置によって駆動されて前記弾性筒体を面押圧することを特徴とするフィルム搬送時に気密を保持するゲートバルブを提供する。

本発明は、フィルムの巻出ロールを収納する部屋、フィルムの巻取りロールを収納する部屋、これらの部屋を連通する搬送路の途中に設けられた反応室およびフィルム搬送時に気密を保持する装置を備えたフィルム製造装置において、
前記反応室の前後部に請求項１から３に記載したいずれかの気密を保持するゲートバルブが使用されること
を特徴とするフィルム製造装置を提供する。

本発明は、また、フィルム製造装置によるフィルム製造方法において、
前記フィルム巻出ロールを収納する部屋、フィルム巻取りロールを収納する部屋、および反応室を各独立に真空処理を行うこと
を特徴とするフィルム製造方法を提供する。

本発明によれば、入口側のフィルム通過窓、筒状体の内部および出口側のフィルム通過窓はフィルムを通過させ、該フィルムが通過の一過程で、ピストンは弾性筒体を面押圧して該弾性筒体の内部両面をフィルムを介して密着させて入口側のフィルム通過窓および出口側のフィルム通過窓の連通を遮断するようにしているので、外部リークをより少なくして真空状態を維持することができ、頻度の高いローラ交換時に素早く雰囲気圧力状態を形成し、１min（分）に１回は要する動作頻度に即座に対応することのできる気密を保持するゲートバルブを提供することができる。

また、本発明によれば、このようなゲートバルブを各部屋間に組み込むことによって各部屋を独立に制御してロール交換時において反応室のシールを真空が低下しない状態と、あるいは反応室の圧力解放時にはロール巻出し部屋、ロール巻取り部屋のシールを真空が低下しない状態とすることができるようになる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１−図３は、本発明の実施例の構成を示し、図１はフィルム製造装置の全体図、図２は搬送装置に使用するゲートバルブの構成を示す横断面図、図３は図２の横断面図の一部を示す図面である。

図１において、フィルム製造装置１は、フィルム巻出ロールを収納する部屋であるロール巻出部屋２、フィルム巻取りロールを収納する部屋であるロール巻取り部屋３、３つの反応室４Ａ、４Ｂ、４Ｃ（以下、４で示す）、フィルム搬送路５から構成され、ロール巻出部屋２にはロール巻出機６、ロール巻取り部屋３にはロール巻取り機７が設けられる。ロール巻出部屋２とロール巻取り部屋３とはフィルム搬送路５で連通され、フィルム搬送路５の途中に成膜室となる反応室４が設けられる。この反応室４は成膜室に限定されず、各種の真空処理室を含むことができる。

各反応室４の前後の搬送路５には後述するゲートバルブ１１と１２、１３と１４、１５と１６が設けられる。図１に示す例にあっては上流から下流への一連のものとなっているが、特許文献２に示すようにロールを巻出部屋２とロール巻取り部屋３とを一体として、一体とされた部屋と反応室４との間にゲートバルブを設けた構成としてもよい。

ロール巻出部屋２、ロール巻取り部屋３、反応室のそれぞれにはベント・真空引き手段（真空ポンプ）１７が接続される。

反応室４での成膜、あるいは各種処理によるフィルム製造については周知であり、いくつもの特許文献に記載されるところである。

ロール巻出機６にまかれたロール８は、ロールを巻出機６によって繰り出され、各ゲートバルブ、各反応室および搬送路５をフィルム１０に示すようにして貫通し、ロール巻取り機７に巻取られて巻回ロール９となる。

図２および図３は図１に示すゲートバルブ１１−１６の詳細構成を示す。ゲートバルブ１１−１６は同一構成としてあり、従ってその内の１つが図２および図３に示してある。ここではゲートバルブ１１を例にとって説明する。

ゲートバルブ１１は、箱状のバルブ本体２１を備える。バルブ本体２１は、フィルム１０の流れ方向の前部に設けた前板２２、後部に設けた後板２３、その側方に設けた側方板２４（図３では片側のみを図示してあるが、当然に他側にも同一形状の側方板がある）、上面板２５および下面板２６の８面板から箱状に形成され、内部に空間部３０を形成する。各面板は、図示したように、各部に設けたボルト３１によって一体化され、面板間にはパッキング３２が設けてあり、リークを防止している。

前板２２および後板２３には、フィルム通過窓（貫通孔）３３、３４がフィルム貫通方向に向けて形成してある。内部の空間部３０には、弾性筒体３５が配設される。弾性筒体３５は、内部にフィルム１０が貫通する細長状の空間部４０が形成され、弾性材で形成された筒状体３６を備える。例えばフィルム材質がカプトンの時には弾性材はＦＫＭ（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）が使用可能である。フィルムの粘着性・硬さ、装置側での処理（プロセス）時の熱入力などで熱を持つことを考慮して適宜材料を選択する。図３に示すようにこの筒状体３６は、フィルム通過窓３３、３４に向かって開口し、達することになる開口部３７、３８を有し、側方部に曲面の閉塞部３９を有する。開口部３７、３８にはそれぞれ折曲部４１、４２が外方に向けて形成されている。

前板２２には、空間部３０内に配置して押え板である保持部材４３が、そして後板２３には、空間部３０内に配置して保持部材４４が設けてある。保持部材４３は、円板状をなし、中央部に孔４５を有して、この孔４５を貫通して筒状体３６が開口部３７に向けて配設され、折曲部４１が保持部材４３に設けた溝部４６に配設される。保持部材４３と前板２２との間には、図示するようにして、ボルト４７が設けてあって、ボルト締めをすることによって折曲部４１は保持部材４３によってしっかりと前板２２の内壁に固定され、リークが防止される。後板２３に設けられる保持部材４４についても同様であり、このために孔４９、溝部５０、ボルト５１が設けられる。弾性筒体３５と保持部材４３、４４とセット化して一体化することも可能である。

このように、弾性筒体３５に形成することによってしわ、破れ、傷などのダメージを与える可能性が小さくなる。ローリングによるシール方法を採用した場合には、シール接触幅が狭くなり面圧が高くなってフィルムに与えるテンションによってはフィルムにダメージを与えるおそれが生じるが、弾性筒体にすることによって、シール接触幅を広くすることができ、シール幅を広くすることで、真空保持性能をよくすることができる。

入口側のフィルム通過窓３３、出口側の通過窓３４および弾性筒体３５（すなわち筒状体３６）はフィルム１０の通過方向に対して横長細状に形成され、保持部材４３、４８によって入口側のフィルム通過窓３３および出口側のフィルム通過窓３４を包囲して保持される。この状態において、筒状体３６は、上面側部６１および下面側部６２は緊張状態とされる。このような緊張状態において筒状体３６内の空間部４０をフィルム１０は筒状体３６内面に接触することなく通過できるように部材（図示せず）によって保持され、通過する。

このような緊張状態とされた筒状体３６には空間部３０に配設した上下一対のピストン７１（７１Ａ、７１Ｂ）が筒状体３６、すなわち弾性筒体３５を面接触し、面押圧する。この例の場合、上側のピストン７１Ａは、ボルト７２によって上面板２５に固定され、上下動することがなく、筒状体３６の上面側部６１に接触している。下側のピストン７１Ｂは、ピストン駆動装置７３によって駆動されて上下動する。ピストン駆動装置７３は介在部材７４を介して下面板２６の下側に配設され、ボルト７５によって下面板２６に固定される。ピストン駆動装置７３は駆動軸７６を備え、この駆動軸７６は連結部材７７によってピストン７１Ｂに連結される。

この例の場合、上側のピストン７１Ａを固定とし、下側のピストン７１Bを可動としているが、逆の構成としてもよいし、双方のピストン７１Ａ，７１Ｂを可動にしてもよい。

このようにピストン７１は、対向して弾性筒体３５の両側に配設され、その内の一方がもしくは双方がピストン駆動装置７３によって駆動されて弾性筒体３５をピストン７１の先端面部で面押圧することになる。

入口側のフィルム通過窓３３、筒状体３６の内部および出口側のフィルム通過窓３４はフィルム１０を通過させる。フィルム１０が通過の一過程である停止状態において、ピストン７１は弾性筒体３５を面押圧して弾性筒体３５の内部両面をフィルム１０を介して密着させる。これによって入口側のフィルム通過窓３４およびフィルム通過窓３５の連通が遮断される。

図１において、ゲートバルブ１１−１６には図２および図３に示したゲートバルブが使用される。各ゲートバルブ１１−１６はそれぞれ独立に制御可能であり、各反応室４の前後に設けたゲートバルブ１１，１２とゲートバルブ１３，１４とゲートバルブ１５，１６をペアで制御することができる。ロール巻出機６のロールを交換する場合にはゲートバルブ１１が使用され、ロール巻取り機７の巻回ロール９を交換する場合にはゲートバルブ１６が使用される。各反応室４を他の反応室からの遮断、あるいはロール巻出部屋２、ロール巻取り部屋３からの遮断にあたってはペアとされたゲートバルブ１１，１２、ゲートバルブ１３，１４、ゲートバルブ１５，１６をそれぞれ使用することができる。このような状態においてロール巻出部屋２、ロール巻取り部屋３および反応室４を各独立にベント・真空引き手段１７によって真空処理することができる。

以上のように、本実施例によれば：
（１）ゲートバルブを組込むことで、各チャンバーを独立できる。
（２）ローラ交換時に、ローラ室のみ真空破壊すれば良い。
（３）ローラ交換を短時間で済ませる。
加熱ＯＦＦ→ベント→ローラ交換→真空引き→加熱ＯＮ→生産開始
（４）不具合時に、該当チャンバーを真空破壊すれば良い。

また、次の仕様を達成することができる。
（１）ローラ交換頻度：５Ｈｒに１回
（２）動作頻度：１minに１回→１４４０回／１日
６９４日で１００万回
（３）雰囲気圧力：０．１Ｐａ
（４）シール：真空が低下しない程度→ポンプ能力に左右される
（５）外部リーク：１．３×Ｅ−１０Ｐａ

本発明の実施例のフィルム製造装置の概念を示す図。 本発明の実施例のフィルム搬送装置に使用するゲートバルブの構成を示す縦断面図。 図２の横断面図。

符号の説明

１…フィルム製造装置、２…ロール巻出部屋、３…ロール巻取り部屋、４，４Ａ，４Ｂ…反応室、５…フィルム搬送路、６…ロール巻出機、７…ロール巻取り機、８，９…ロール、１０…フィルム、１１，１２，１３，１４，１５，１６…ゲートバルブ、２１…バルブ本体、２２…前板、２３…後板、２４…側方板、２５…上面板、２６…下面板、３０…空間部、３３，３４…フィルム通過窓（貫通孔）、３５…弾性筒体、３６…筒状体、４３，４８…保持部材、７１，７１Ａ，７１Ｂ…ピストン、７３…ピストン駆動装置。

Claims (4)

1. 気密を保持するゲートバルブであって、
   入口側および出口側にフィルム通過窓が形成され、内部に空間部が形成されたバルブ本体と、前記空間部内で前記入口側および出口側のフィルム通過窓をそれぞれ包囲閉塞し、前記入口側および出口側フィルム通過窓に達する、上側面部および下側面部を備えた筒状体の弾性筒体と、前記空間部に設けられ、前記弾性筒体の外面に接触して弾性筒体を面押圧するピストンと、から構成され、
   前記入口側のフィルム通過窓、前記筒状体の内部および前記出口側のフィルム通過窓はフィルムを通過させ、該フィルムが通過の一過程で、前記ピストンは前記弾性筒体を面押圧して該弾性筒体の内部両面を前記フィルムを介して密着させて前記入口側のフィルム通過窓および出口側のフィルム通過窓の連通を遮断し、
   前記入口側のフィルム通過窓、出口側のフィルム通過窓および弾性筒体はフィルムの通過方向に対して横長細状に形成され、前記弾性筒体は、保持部材によって前記入口側のフィルム通過窓および前記出口側のフィルム通過窓を包囲して保持され、前記保持部材が、フィルム通過時に、前記弾性筒体の上側面部および下側面部のそれぞれを、前記入口側のフィルム通過窓および前記出口側のフィルム通過窓のそれぞれに緊張させて保持し、該緊張状態で、かつフィルムが真空状態の前記弾性筒体の内側に接触することなく通過可能とされたことを特徴とする気密を保持するゲートバルブ。
2. 請求項１において、前記ピストンは対向して前記弾性筒体の両側に配設され、その内の一方がもしくは双方がピストン駆動装置によって駆動されて前記弾性筒体を面押圧することを特徴とする気密を保持するゲートバルブ。
3. フィルムの巻出ロールを収納する部屋、フィルムの巻取りロールを収納する部屋、これらの部屋を連通する搬送路の途中に設けられた反応室およびフィルム搬送時に気密を保持する装置を備えたフィルム製造装置において、
   前記反応室の前後部に請求項１または２に記載したいずれかの気密を保持するゲートバルブが使用されること
   を特徴とするフィルム製造装置。
4. 請求項３に記載したフィルム製造装置によるフィルム製造方法において、
   前記フィルム巻出ロールを収納する部屋、フィルム巻取りロールを収納する部屋、および反応室を各独立に真空処理を行うこと
   を特徴とするフィルム製造方法。

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