JPH08165559A - 機能性フィルムの成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

機能性フィルムの成膜装置及び成膜方法

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JPH08165559A
JPH08165559A JP30793794A JP30793794A JPH08165559A JP H08165559 A JPH08165559 A JP H08165559A JP 30793794 A JP30793794 A JP 30793794A JP 30793794 A JP30793794 A JP 30793794A JP H08165559 A JPH08165559 A JP H08165559A
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JP
Japan
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film
base material
substrate
film thickness
width direction
Prior art date
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JP30793794A
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English (en)
Inventor
Takahiro Harada
隆宏 原田
Noritoshi Tomikawa
典俊 富川
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Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】フィルムの幅方向の膜厚分布均一性向上し、機
能性フィルムの機能を有する有効幅を大きくし、生産性
を高めることのできる機能性フィルムの成膜装置及び成
膜方法を提供すること。 【構成】真空系内にフィルム基材を搬送し、フィルム基
材上に蒸着により薄膜層を形成してなる機能性フィルム
の成膜装置において、前記フィルム基材と蒸着源(8)
との間に、フィルム基材の移動方向における被蒸着物質
の入射面積がフィルム基材の幅方向ごとに任意に変動可
能となる複数の仕切り(16)が設けられてなることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックフィル
ム、紙等の長尺フィルムの上に、金属やセラミックスか
ら成る単層或いは多層の薄膜を形成してなる、ガスバリ
ヤー性フィルム、ホログラムフィルム、偽造防止フィル
ム、装飾性フィルム等の機能性フィルムの成膜装置及び
その成膜方法に関し、特に幅方向の膜厚変化の制御を行
なう成膜装置およびその成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】前記機能性フィルムの製造は、生産性や
コストを考慮して、比較的広幅で長尺のフィルムや紙を
基材として、金属やセラミックスの薄膜を形成してなさ
れる。この広幅で長尺のフィルム基材の上に、フィルム
の幅方向に対し、薄膜を均一性良く成膜することは非常
に難しい。
【0003】これらに対して、真空蒸着法、イオンプレ
ーティング法等の蒸着法では、フィルム幅に近い横長の
蒸発源を用い、蒸発源の温度分布が一様になるようにし
たり、或いは複数の蒸発源を設置し且つ各々の蒸発源の
温度を制御し、フィルムの幅方向に対して蒸発量が均一
となるようにしたりして、フィルムの幅方向の均一性を
向上させた。またフィルムの搬送速度を調節したり、蒸
発源の温度を調節することにより、フィルムの移動方向
の均一性を向上させた。さらに形成した薄膜の膜厚を測
定する膜厚モニターを使用し、これらの方法の効率を向
上してきた。
【0004】また、蒸着法以外の方法、例えばスパッタ
リング法、プラズマCVD法では、ガス導入位置、放電
電極形状等の工夫により、各種ガスの流れ、ガス圧力、
プラズマの空間密度等の均質化を計り、膜厚均一性の良
い薄膜作成を試みてきた。
【0005】しかし、年々膜厚の薄膜化が進むととも
に、光学機能性フィルム、ハイガスバリヤー性フィルム
等の機能性フィルムの高機能化が進み、非常に膜厚均一
性の良い薄膜を安定して大面積で作成することが必要に
なってきた。特にフィルムの幅方向全体の膜厚均一性を
向上するのが難しく、上記の方法では、要求に見合う膜
厚均一性がなかなか得られない。
【0006】例えば、上記フィルム幅に近い横長の蒸発
源を用いた場合、フィルムの中心と端では中心付近が比
較的厚く薄膜が形成される。また複数の蒸発源を設置し
且つ各々の蒸発源の温度を制御する場合も、各々の蒸発
源に膜厚の分布があり、波状の膜ができやすく、フィル
ム幅全体に十分な膜厚均一性が得られていない。よっ
て、フィルムの幅方向で膜厚の不安定なため十分の機能
を有する有効幅が狭く、機能性フィルムを作成しても生
産性が低く、高価格を招く結果となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの問題点を
解決するためになされたものであり、その課題とすると
ころは、フィルムの幅方向、またフィルムの移動方向の
膜厚分布の均一性を向上し、機能性フィルムの機能を有
する有効幅を大きくし、生産性を高めることのできる機
能性フィルムの成膜装置及び成膜方法を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
真空系内にフィルム基材を搬送し、フィルム基材上に蒸
着により薄膜層を形成してなる機能性フィルムの成膜装
置において、前記フィルム基材と蒸着源との間に、フィ
ルム基材の移動方向における被蒸着物質の入射面積がフ
ィルム基材の幅方向ごとに任意に変動可能となる複数の
仕切りが設けられてなることを特徴とする機能性フィル
ムの成膜装置である。
【0009】請求項2の発明は、前記蒸着後のフィルム
基材の走行経路上に、フィルム基材の幅方向に複数の膜
厚測定部が設けられてなることを特徴とする機能性フィ
ルムの成膜装置である。
【0010】請求項3の発明は、前記仕切りと、前記膜
厚測定部を同数とし、フィルム基材の同じ位置に設けら
れてなることを特徴とする機能性フィルムの成膜装置で
ある
【0011】請求項4の発明は、前記仕切りが、基材フ
ィルムの移動方向に向かい合って2つ設けてなることを
特徴とする機能性フィルムの成膜装置である。
【0012】請求項5に記載の発明は、前記仕切りが、
フィルム基材の移動方向に移動可能な複数の棒状または
板状の仕切板からなることを特徴とする機能性フィルム
の成膜装置である。
【0013】請求項6に記載の発明は、真空系内にフィ
ルム基材を搬送し、フィルム基材上に蒸着により薄膜層
を形成してなる機能性フィルムの成膜方法において、前
記フィルム基材と蒸着源との間に、フィルム基材の移動
方向における被蒸着物質の入射面積がフィルム基材の幅
方向ごとに任意に変動可能となる複数の仕切りを設け、
前記蒸着後のフィルム基材の走行経路上に、フィルム基
材の幅方向に複数の膜厚測定部を設け、前記膜厚測定部
から算出された膜厚結果に基づき、幅方向ごとの被蒸着
物質の入射面積の変動とフィルム基材の搬送速度をリア
ルタイムで調節し、蒸着薄膜の幅方向の膜厚とフィルム
基材の移動方向の膜厚の制御を行なうことを特徴とする
機能性フィルムの成膜方法である。
【0014】
【作用】フィルム基材上に薄膜層を形成する際に、蒸着
源とフィルム基材の間に設置した仕切りを適宜移動さ
せ、仕切りの形状を調節することにより、蒸発源からの
蒸発粒子の入射面積を変化させることができるので、幅
方向の膜厚分布を変えることができる。蒸着源の形状に
もよるが、一般的に、幅方向の中心に近づくほどに入射
面積を小さくしていくことで、膜厚均一性の良い薄膜を
得ることが可能となる。また、幅方向の膜厚を部分的に
厚くしたり薄くしたりすることも可能である。さらにフ
ィルム基材の搬送速度を調節し、これと入射面積の調節
とを組み合わせて、同時にフィルム基材の移動方向の膜
厚の調節も可能となる。
【0015】フィルム基材上に形成した薄膜層の膜厚を
複数の膜厚測定部で監視しながら、また、フィルム基材
の幅方向に複数設置した膜厚測定部と、例えば以下の一
実施例に挙げたような仕切りとしてなる移動可能な複数
の棒状又は板状の仕切板の設置数と同数にすると共に、
フィルム幅方向で同じ位置に設置することで、各々の膜
厚測定部から算出された膜厚結果に基づき、同じ位置に
設置した棒状又は板状の仕切板を適宜移動させ、仕切板
の形状を調節することにより、仕切板の形状を最適化す
ることが可能となり、より容易に膜厚の調節が可能とな
る。
【0016】また、前記仕切板が、基材フィルムの移動
方向に向かい合って2つ設けることにより、本発明の成
膜装置を、蒸発源からの斜め蒸着や垂直蒸着にも対応で
きるものとすることができる。
【0017】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の一実施例を説
明する。図1に本発明の機能性フィルムの成膜装置の一
実施例の構造を模式的に示し、図2に本発明における仕
切板の一実施例の形状を模式的に示す。図1において、
成膜装置のケーシング1の内部は、真空吸引孔2以外は
密閉され、真空吸引孔2を介して真空ポンプ3により排
気される。ケーシング1の内部は、薄膜形成材料の種類
に応じて、10-3〜10-6Torr程度の真空度まで排
気され、その真空度に維持される。
【0018】真空状態に維持されたケーシング1の内部
には、長尺のプラスチックフィルムや紙などのフィルム
基材4を連続的に搬送する設備が設けられており、この
設備は巻出しロール5、コーティングドラム6、巻取り
ロール7と、必要に応じてこれらのロール5、6、7の
間にガイドロール、テンションロール等を適宜設けるこ
とができる。フィルム基材4は、コーティングドラム6
の上で、薄膜形成手段により薄膜が形成される。図1に
おける薄膜形成手段とは蒸発源8であり、蒸発源8の設
置した蒸発材料が加熱源9によって加熱され蒸発する。
加熱源9としては抵抗加熱源、電子ビーム加熱源等が使
用できる。
【0019】仕切板16は、フィルムの幅方向に複数の
板を並べて構成され、図2では板の数を5枚にしてい
る。さらに蒸着源8を挟んだ反対側にもう一組対称型で
設置されている。各々の板は、独立に移動できるように
なっていて、水平方向の前後、図2では左右に移動でき
るようになっている。各々の板を移動させることによ
り、仕切板16の形状を変化させることができる。
【0020】コーティングドラム6の上で、薄膜が形成
されたフィルム基材10は巻取りロール7で巻取られる
前に膜厚測定部11により測定され、さらに膜厚算出部
13において形成された薄膜の膜厚が算出される。薄膜
の膜厚算出結果に基づいて、制御装置13から移動ドラ
イバ15に制御信号を送り、移動ドライバ15により仕
切板16の形状を自動的に変化させる。膜厚測定部11
は、仕切板16を構成する板と同数で、さらにフィルム
の幅方向に対して同じ位置に設置するのが最も好まし
い。
【0021】上記のように、仕切板16の形状が変化す
ることによって、蒸発源8からの蒸発粒子の入射面積を
変化させることができる。よって、走行しているフィル
ム基材4に薄膜を形成する時間を、フィルムの幅方向で
変えることができる。つまり、薄膜の膜厚が薄いところ
では、蒸着源8を挟んで対をなし、仕切板16を構成し
ている板の間隔を広くして、薄膜が形成される時間を長
くする、逆に薄膜の膜厚が厚いところでは、仕切板16
を構成している板の間隔を狭くして、薄膜が形成される
時間を短くすることによって、フィルムの幅方向の膜厚
分布を均一にすることができる。
【0022】上記、膜厚測定部11における膜厚測定法
としては、可視、紫外、赤外の光の透過吸収反射を測定
したり、蛍光X線法などが使用でき、また膜厚算出部及
び制御装置13は、市販のパソコン等が使用できる。
【0023】さらに、膜厚測定部11及び膜厚算出部1
3から算出された膜厚結果に基づき、制御装置13から
回転ドライバ12に制御信号を送り、回転ドライバ12
により巻取りロールの回転速度、つまりフィルム基材4
及び10の搬送速度をリアルタイムで調節することによ
り、フィルムの流れ方向の膜厚を制御する。或いは膜厚
測定部11及び膜厚算出部13から算出された膜厚結果
に基づき、制御装置13から加熱ドライバ14に制御信
号を送り、加熱ドライバ14により加熱源9の温度を制
御し、蒸発源8からの蒸発量つまり薄膜形成速度をリア
ルタイムで調節することにより、フィルムの流れ方向の
膜厚を制御する。また回転ドライバ12と加熱ドライバ
14の両方を併用しても良い。
【0024】以上、代表的な一実施例を用いて本発明を
説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、請求の範囲に記載した技術的範囲内で機能性フィル
ムの成膜装置を種々改変し利用できる。
【0025】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、プラス
チックフィルムや紙などの長尺のフィルム基材上に薄膜
を形成する際に、形成した薄膜の膜厚を測定する手段に
より膜厚を監視すると共に、算出した膜厚結果からフィ
ルム基材上に薄膜層を形成する手段とフィルム基材の間
に設置した、複数の棒、或いは板を適宜移動させて、仕
切板の形状を調節することによって、蒸発源からの蒸発
粒子の入射面積を変化させ、膜厚分布を変えることがで
きる。仕切板の形状を最適化することにより、膜厚均一
性の良い薄膜形成した機能性フィルムを得ることが可能
となる。
【0026】さらに、膜厚測定部及び膜厚算出部から算
出された膜厚結果に基づき、フィルム基材の搬送速度と
薄膜形成速度を、独立に或い併用してリアルタイムで調
節することにより、フィルムの幅方向の膜厚を均一性良
くできると共に、フィルムの長さ方向に対しても膜厚均
一性の良い機能性フィルムを作成できる。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における機能性フィルムの成膜装置の一
実施例の構造を示す説明図である。
【図2】本発明における仕切板の一実施例の形状を示す
説明図である。
【符号の説明】
1…機能性フィルムの成膜装置のケーシング 2…真空
吸引孔 3…真空ポンプ 4…フィルム基材 5…巻出しロール 6…コーティングドラム 7…巻取りロール 8…蒸発
源 9…加熱源 10…薄膜形成後のフィルム基材 11…膜厚測定部 12…回転ドライバ 13…膜厚算出部及び制御装置 14…加熱ドライバ 15…移動ドライバ 16…仕切

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空系内にフィルム基材を搬送し、フィル
    ム基材上に蒸着により薄膜層を形成してなる機能性フィ
    ルムの成膜装置において、前記フィルム基材と蒸着源と
    の間に、フィルム基材の移動方向における被蒸着物質の
    入射面積がフィルム基材の幅方向ごとに任意に変動可能
    となる複数の仕切りが設けられてなることを特徴とする
    機能性フィルムの成膜装置。
  2. 【請求項2】前記蒸着後のフィルム基材の走行経路上
    に、フィルム基材の幅方向に複数の膜厚測定部が設けら
    れてなることを特徴とする請求項1記載の機能性フィル
    ムの成膜装置。
  3. 【請求項3】前記仕切りと、前記膜厚測定部を同数と
    し、フィルム基材の同じ位置に設けられてなることを特
    徴とする請求項2記載の機能性フィルムの成膜装置。
  4. 【請求項4】前記仕切りが、基材フィルムの移動方向に
    向かい合って2つ設けてなることを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか記載の機能性フィルムの成膜装置。
  5. 【請求項5】前記仕切りが、フィルム基材の移動方向に
    移動可能な複数の棒状または板状の仕切板からなること
    を特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の機能性フィ
    ルムの成膜装置。
  6. 【請求項6】真空系内にフィルム基材を搬送し、フィル
    ム基材上に蒸着により薄膜層を形成してなる機能性フィ
    ルムの成膜方法において、前記フィルム基材と蒸着源と
    の間に、フィルム基材の移動方向における被蒸着物質の
    入射面積がフィルム基材の幅方向ごとに任意に変動可能
    となる複数の仕切りを設け、前記蒸着後のフィルム基材
    の走行経路上に、フィルム基材の幅方向に複数の膜厚測
    定部を設け、前記膜厚測定部から算出された膜厚結果に
    基づき、幅方向ごとの被蒸着物質の入射面積の変動とフ
    ィルム基材の搬送速度をリアルタイムで調節し、蒸着薄
    膜の幅方向の膜厚とフィルム基材の移動方向の膜厚の制
    御を行なうことを特徴とする機能性フィルムの成膜方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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