JP4763165B2 - 連続シート状材料の表面処理装置及びそのガスシール構造 - Google Patents
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Description
【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、酸化膜や窒化膜等のセラミックス膜を1層ないしは多層に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に関する。この種の表面処理装置は、例えば、透明フィルムに成膜することで、反射防止フィルムとしたり、タッチパネルなどの機能性フィルム、更には、磁気テープや太陽電池など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。
【0003】
かかる表面処理装置においては、シート状材料の表面や内部に存在する水などの不純ガス分子をシート状材料から除去したり、成膜性の向上や汚れ除去、表面の活性化などの目的として、上記表面処理に先立ってシート状材料を加熱処理したりプラズマ処理したりする場合がある。このような前処理により真空中に放出された不純ガスが、その後の成膜等の表面処理室内に入り込むと、満足のいく表面処理を行うことが難しい。とりわけ、金属膜、酸化膜、窒化膜などの成膜には、必要なガス分子以外のガスが混入することを極力避けねばならない。
【0004】
また、種類の異なる膜を多層に積層する連続成膜の場合にも、各成膜処理工程間でのガスの混入を防止することが求められる。
【0005】
しかしながら、従来は、このような不純ガスのみを除去することができず、装置全体を排気することにより、不純ガスを含む状態で必要なガス圧にしており、必ずしも満足のいく表面処理がなされていないのが実状である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような不純ガスはその発生場所の近傍でできるだけ囲ってその分だけ排気することが、他室にまで拡散したガスを言わば薄めた状態で排気するよりも効率的であり、排気量も少ない。そのためには、前処理室とその後の表面処理室との間をガスシールする必要がある。
【0007】
このような前処理室と表面処理室とのガスシール構造としては、両室間の仕切壁にシート状材料を通過させるスリット状の隙間を設けることが考えられる。しかしながら、かかるスリット状の隙間では、シート状材料が広幅になったときに問題が生じやすい。すなわち、広幅のシートでは、走行時に幅方向で波打ったり、耳端がカールしやすいため、シート状材料の表面の傷付きを防止する観点から上記隙間をある程度確保する必要があり、十分なガスシール性が得られない。一方、ガスシール性を重視すると、隙間を狭くする必要があり、シートがスリットの上下に擦れてキズがつきやすくなる。
【0008】
また、前処理室と表面処理室とのガスシール構造としては、両室間の仕切壁に、シート状材料を送り出す一対のプレスロールを設けることも考えられる。しかしながら、プレスロールでは、シート状材料を装置にセットする際に、接触したロールを一旦離す必要があり、そのためのガスシール構造が複雑になる。また、ロールを駆動させるための構造も必要になり、更にロールが摩耗しやすいといった問題も生じる。
【0009】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、前処理室と表面処理室との間のガスシール構造として、簡易な構造でありながら、シート状材料が広幅になった場合でも十分な性能が得られ、もって表面処理室への不純ガスの混入を抑えて良好な表面処理を行う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。
【0010】
【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、真空室内において連続して走行するシート状材料に対し表面処理を施す表面処理装置であって、前記シート状材料に対して第1の処理を施す第1処理室と、その後該シート状材料に対して第2の処理を施す第2処理室とを備え、前記の第1処理室と第2処理室との間に仕切壁が設けられ、該仕切壁には、前記シート状材料が通過する開口と、該開口をガスシールする互いに平行な一対のシールロールとが設けられ、前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定の抱き角で接触して走行するように配設され、前記仕切壁に、前記シールロールをシート状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられたものである。
【0011】
また、本発明のガスシール構造は、真空室内において連続して走行するシート状材料に対し表面処理を施す表面処理装置において、表面処理室とこれに隣接する室との間のガスシール構造であって、両室を仕切る仕切壁と、該仕切壁に設けられた前記シート状材料が通過するための開口と、該開口をガスシールする互いに平行な一対のシールロールとからなり、前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定の抱き角で接触して走行するように配設され、更に、前記仕切壁に、前記シールロールをシート状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられたものである。
【0012】
かかる本発明によれば、両ロール間に微小隙間を空けて配置した一対のシールロールによって仕切壁の開口をガスシールしたことから、シート状材料を装置にセットしやすく、簡易な構造でのガスシールが可能になる。また、シート状材料が広幅になった場合でも、十分なガスシール性を確保しつつシート表面への傷つきを防止することができる。そして、第1処理室と第2処理室との間にこのようなガスシール構造を設けたことにより、両処理室間でのガスの拡散が防止されて、効率的な排気が可能になるとともに良好な表面処理を施すことができる。
【0013】
また、前記仕切壁には、シールロールをシート状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられているので、覆い体によってシールロールの回転を妨げずにガスシールできる。
【0014】
本発明の表面処理装置においては、上記の第1処理室と第2処理室とにそれぞれ排気装置が設けられていることが好ましい。これにより、第1処理室と第2処理室をそれぞれ独立して排気でき、効率的な排気が可能になるとともに、両処理室間に圧力差を設けることも可能になる。
【0015】
本発明の表面処理装置においては、上記第2の処理がプラズマ、スパッタ、CVD、蒸着等の表面処理であり、上記第1の処理が該表面処理に先立ってシート状材料に施される加熱処理やプラズマ処理などの前処理である場合がある。より具体的には、第1の処理(前処理)が加熱処理であり、第2の処理(表面処理)がプラズマによる表面改質処理、又はスパッタ、CVD、蒸着等の成膜処理であってもよい。また、第1の処理(前処理)がプラズマによる表面改質処理であり、第2の処理(表面処理)がスパッタ、CVD、蒸着等の成膜処理であってもよい。
【0016】
更に、前処理として加熱処理とプラズマ処理を行ってから、成膜処理を施してもよい。その場合、前処理を施す第1処理室が、シート状材料を加熱する加熱処理室と、加熱処理したシート状材料に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処理室とからなり、該加熱処理室とプラズマ処理室との間に仕切壁が設けられ、該仕切壁に前記開口と前記一対のシールロールとが設けられていることが好ましい。
【0017】
【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。
【0018】
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に対してスパッタ又はプラズマCVDによる成膜処理を行うものであり、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。
【0019】
本体10の天井面には、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。
【0020】
本体10内は、シート状材料Sの走行方向に沿って順番に、巻出室14、加熱処理室16、プラズマ処理室18、第1接続室20、成膜室22、第2接続室24、第3接続室26および巻取室28に区画されている。なお、加熱処理室16とプラズマ処理室18とは通常はこの順番となるが、両者を入れ換えることもできる。
【0021】
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が順次に引き出されるようになっている。引き出されたシート状材料Sは、複数のガイドロール30などにより支持されながら巻取室28まで連続して走行し、巻取室28内に水平にセットされたコアC2を駆動させることにより巻物体W2として巻き取られるようになっている。
【0022】
加熱処理室16は、巻出室14から引き出されたシート状材料Sを、真空中で加熱して、脱ガス(主として水分子)を行う処理室であり、加熱源としての赤外線ヒータ32がシート表面に赤外線を照射するように配設されている。また、赤外線の反射板34が、ヒータ32の背後と、シート状材料Sを挟んで反対側とに、対向して配置されている。
【0023】
プラズマ処理室18は、脱ガスされたシート状材料Sに対し、真空中で成膜の前処理としてプラズマによる表面改質を行う処理室であり、プラズマ源となる電極36がシート状材料Sと相対するように配されている。
【0024】
成膜室22は、プラズマにより表面改質されたシート状材料Sに対して真空中で成膜する処理室であり、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38と、このロール38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又はCVD用プラズマ源となる複数の電極40とを備える。
【0025】
加熱処理室16とプラズマ処理室18との間、プラズマ処理室18と成膜室22(詳細には第1接続室20)との間、および、成膜室22(詳細には第1接続室20)と第2接続室24との間には、それぞれ両室間をガスシール状態に仕切る仕切壁42が設けられている。そして、各仕切壁42には、シート状材料Sが通過するための水平方向に細長い開口44と、シート状材料Sの走行を許容しながら該開口44をガスシールするシールロールユニット46が設けられている。なお、加熱処理室16とプラズマ処理室18との間を仕切らずに、両者を同一チャンバー内に設けてもよい。
【0026】
また、第2接続室24と第3接続室26との間は、両室間をガスシール状態に仕切る仕切壁60が設けられ、この仕切壁60に、シート状材料Sを通過させるスリットシール62が設けられている。スリットシール62は、互いに平行に相対して配した一対の平行平板によって形成されるスリット状の隙間により構成されている。なお、このシール62は、単なるスリット状の開口を仕切壁60に設けることで構成してもよい。また、第2接続室24と第3接続室26との間にはガスシール構造を設けなくてもよい。
【0027】
そして、このように仕切られた本体10内の各空間(巻出室14及び加熱処理室16と、プラズマ処理室18と、第1接続室20及び成膜室22と、第2接続室24と、第3接続室26及び巻取室28)には、それぞれ排気装置12が設けられて、独立して排気できるようになっている。
【0028】
図2に示すように、シールロールユニット46は、仕切壁42に近接配置された上下一対の互いに平行なシールロール48,50と、各シールロール48,50を覆う上下一対の覆い体52,54とで構成されている。
【0029】
一対のシールロール48,50は、両者間に微小隙間αを形成するように近接して対向配置されており、ともにシート状材料Sの幅方向に対して平行に配されている。この微小隙間αの寸法は、シート状材料Sの厚みの2〜10倍程度(通常0.5〜2mm程度)に設定することが、良好なガスシール性を確保する上で好ましい。
【0030】
また、一対のシールロール48,50は、互いの軸48a,50aがシート状材料Sの走行方向において前後にずれた位置に配置されている。詳細には、この実施形態では、両ロールの軸48a,50aを含む平面Pが鉛直面(仕切壁42の壁面)に対してやや斜めに傾斜するように配されている。ここで、平面Pの鉛直面に対する傾斜角ηは10°〜30°程度に設定することが好適である。
【0031】
更に、一対のシールロール48,50は、シート状材料Sが両ロールにそれぞれ所定の抱き角θ,δで接触して走行するように配設されている。すなわち、シート状材料Sは、各シールロール48,50の周面にそれぞれ所定範囲にわたって接触してその走行方向が当該周面に沿って変えられるように、手前のロール48から他方のロール50に渡されている。ここで、抱き角θはシート状材料Sのシールロール48への入射点と放射点におけるそれぞれの接線のなす角度であり、抱き角δはシート状材料Sのシールロール50への入射点と放射点におけるそれぞれの接線のなす角度であり、両者θ,δはともに15°〜90°程度に設定することが好適である。
【0032】
なお、シールロール48,50は、その働き幅やシート状材料Sの厚み、その表面上に成膜する膜厚や膜質などにもよるが、外径が50〜200mm程度が最適である。
【0033】
覆い体52,54は、上下一対のシールロール48,50を、それぞれ仕切壁42における開口44の上下に、ガスシール状態に取り付けるための部材であり、シート状材料Sと接触していない側のロール周面を略全体にわたって、微小空間βを空けて覆っている。この微小空間βの寸法は、上記微小空間αと同じ程度か、あるいは、ロール48,50が覆い体52,54に擦れない程度でできるだけ小さく設定することが好ましい。
【0034】
図3に示すように、覆い体52,54は、シールロール48,50の両端面においても、周面と同様に、所定の微小隙間γを空けて覆うように設けられている。この微小隙間γは上記微小隙間βと同じ程度に設定することができる。
【0035】
一対のシールロール48,50は、走行するシート状材料Sを通過させるのに利便性が高いことから従動ロール(フリーロール)にて構成している。詳細には、図3に示すように、シールロール48は、固定されたシャフト部48bと、該シャフト部48bに対し回転用ベアリング48cを介して回動自在に配されたロール部48dからなり、シャフト部48bの両端が覆い体52にシール材56を介して固定されている。なお、シール材56としては、ゴム系Oリング、弗素樹脂等の樹脂系リングなど、ガスの出入りの少ない構造であれば何でもよい。また、シールロール48,50はシャフト部をロール部と一体に回転するように構成してもよく、その場合、磁気シール等のような回転の際の抵抗を減じるシール機構を採用することが好適である。また、シャフト部とロール部を一体に回転するようにした場合、シールロールを外部から駆動される駆動ロールとすることもできる。
【0036】
シールロール48,50の面長はシート状材料Sの幅よりもわずかに大きく設定されている。そのため、上記シールロールユニット46において、一対のロール48,50にシート状材料Sが渡されたとき、前後の真空室間でガスの流れを許容する隙間は、ロール48,50とそれぞれの覆い体52,54との隙間、及び、ロール面長とシート状材料Sの幅の差における2本のロール48,50間の隙間だけとなる。この隙間を流れるガスの流れ抵抗は非常に大きい。その結果、前後の真空室の圧力差を一桁ないし二桁程も大きく取ることができ、それぞれ最適な圧力での処理が可能となり、特に成膜室22への不純ガスの混入を大幅に抑えることができる。
【0037】
また、上記シールロールユニット46であると、ロール48,50に抱かせてシート状材料Sを走行させることから、シート状材料Sが広幅になった場合でも、幅方向での波打ちや耳端のカールの問題を生じることなく、従って、上記のような優れたガスシール性を発揮しつつ、しかもシート表面に傷付きが生じることがない。
【0038】
また、上記シールロールユニット46は、両ロール48,50間に微小隙間を空けたままガスシールする構造であるため、プレスロールによるガスシール構造に比べて簡易な構造でのガスシールが可能であり、また、ロールが摩耗するといった問題もない。
【0039】
以上より本実施形態の表面処理装置であると、加熱処理室16やプラズマ処理室18で発生した水分などの不純ガスを、それぞれ各室単独で排気することができ、排気量を少なくして効率的な排気が可能となる。また、これらの不純ガスの成膜室22への混入が大幅に抑制され、優れた成膜処理が可能になる。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、前処理室と表面処理室との間のガスシール構造を、簡易な構造でありながら、シート状材料が広幅になった場合でも十分な性能を発揮させることができ、もって表面処理室への不純ガスの混入を抑えて良好な表面処理を行うことができる。
【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シールロールユニットの縦断面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【符号の説明】
10……本体
12……排気装置
16……加熱処理室
18……プラズマ処理室
22……成膜室
32……赤外線ヒータ
36……プラズマ源
40……スパッタ源又はCVD用プラズマ源
42……仕切壁
44……開口
46……シールロールユニット
48,50……シールロール
52,54……覆い体
α,β,γ……微小隙間
S……シート状材料
Claims (7)
- 真空室内において連続して走行するシート状材料に対し表面処理を施す表面処理装置であって、
前記シート状材料に対して第1の処理を施す第1処理室と、その後該シート状材料に対して第2の処理を施す第2処理室とを備え、
前記の第1処理室と第2処理室との間に仕切壁が設けられ、該仕切壁には、前記シート状材料が通過する開口と、該開口をガスシールする互いに平行な一対のシールロールとが設けられ、
前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定の抱き角で接触して走行するように配設され、
前記仕切壁に、前記シールロールをシート状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられた
ことを特徴とする連続シート状材料の表面処理装置。 - 前記第1処理室と前記第2処理室とにそれぞれ排気装置が設けられた請求項1記載の表面処理装置。
- 前記第2の処理がシート状材料に対する表面処理であり、前記第1の処理が該表面処理に先立ってシート状材料に施される前処理である請求項1又は2に記載の表面処理装置。
- 前記第1の処理が加熱処理であり、前記第2の処理が表面改質処理又は成膜処理である請求項3記載の表面処理装置。
- 前記第1の処理がプラズマによる表面改質処理であり、前記第2の処理が成膜処理である請求項3記載の表面処理装置。
- 前記の前処理を施す第1処理室が、シート状材料を加熱する加熱処理室と、加熱処理したシート状材料に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処理室とからなり、該加熱処理室とプラズマ処理室との間に仕切壁が設けられ、該仕切壁に前記開口と前記一対のシールロールとが設けられたことを特徴とする請求項3記載の表面処理装置。
- 真空室内において連続して走行するシート状材料に対し表面処理を施す表面処理装置において、表面処理室とこれに隣接する室との間のガスシール構造であって、
両室を仕切る仕切壁と、該仕切壁に設けられた前記シート状材料が通過するための開口と、該開口をガスシールする互いに平行な一対のシールロールとからなり、
前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定の抱き角で接触して走行するように配設され、
更に、前記仕切壁に、前記シールロールをシート状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられた
ことを特徴とする連続シート状材料の表面処理装置におけるガスシール構造。
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JP2003027234A (ja) | 2003-01-29 |
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