JP3245999B2 - Continuous wire coating equipment - Google Patents
Continuous wire coating equipmentInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、連続線材にイオンプ
レーティングなどの物理蒸着（ＰＶＤ）法によって被膜
処理を施す連続線材のコーティング装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a continuous wire coating apparatus for coating a continuous wire by physical vapor deposition (PVD) such as ion plating.
【０００２】[0002]
【従来の技術】連続線材の表面にＰＶＤ法で被膜処理を
施すコーティング装置は、図７に示すように真空蒸着容
器40内に繊維の巻出し機構41び巻取機構42を配して概略
構成されている。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 7, a coating apparatus for coating a surface of a continuous wire by a PVD method is provided with a fiber unwinding mechanism 41 and a winding mechanism 42 in a vacuum evaporation vessel 40. Have been.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のコーテ
ィング装置は、(1) 成膜領域43に繊維44が曝されている
時間が短いため成膜速度が小さい、(2) 繊維44の片面に
厚く成膜してしまい、周方向の膜厚均一性に乏しい、
(3) 繊維44が成膜領域43に繰返し曝されるよう送り機構
を構成する場合、蒸発源45からの輻射熱の影響で繊維に
弛みが生じやすいため繊維送りを安定に行うことが難し
い、などの問題があった。However, the conventional coating apparatus has the following disadvantages. (1) The film forming speed is low because the time during which the fiber 44 is exposed to the film forming area 43 is short. Thick film is formed, and film thickness uniformity in the circumferential direction is poor.
(3) When the feed mechanism is configured so that the fiber 44 is repeatedly exposed to the film formation region 43, it is difficult to stably feed the fiber because the fiber is easily loosened due to the influence of radiant heat from the evaporation source 45. There was a problem.
【０００４】この発明の目的は、前記した従来技術の欠
点を解消し、連続線材をその弛みを防止しつつ成膜領域
に繰返し曝して均一に成膜処理することができる連続線
材のコーティング装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to provide a continuous wire coating apparatus capable of uniformly exposing a continuous wire to a film forming region while preventing the continuous wire from being loosened. To provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、並行に配置された一対のロールを繰返し
経由させるようにして連続線材を走行させつつその線材
表面に被膜処理を施す連続線材のコーティング装置にお
いて、隔壁によって、上記ロールを収容する真空蒸着室
と、上記連続線材が巻かれるスプールを収容するスプー
ル室と、上記スプールを駆動させるためのモータ等を収
容する動力室とを仕切り、上記真空蒸着室内に上記連続
線材の巻取側にその張力を一定に調節する張力制御機構
を設けると共に、上記ロールをその軸方向に複数に分割
し、且つ分割された各要素が独立して回転し得るように
構成し、且つ各要素の軸方向両側にスラスト受を設けた
ものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method for continuously coating a surface of a wire while running the continuous wire by repeatedly passing a pair of rolls arranged in parallel. In a wire rod coating apparatus, a vacuum deposition chamber accommodating the roll by a partition wall
And a spool for accommodating the spool around which the continuous wire is wound.
And a motor for driving the spool.
And a tension control mechanism that adjusts the tension to a constant value on the winding side of the continuous wire rod in the vacuum evaporation chamber, and divides the roll into a plurality in the axial direction thereof, and Each element is configured to be able to rotate independently , and thrust receivers are provided on both axial sides of each element .
【０００６】[0006]
【作用】上記構成によれば、張力制御機構による張力調
節に加えてロール自体が連続線材の膨脹分を吸収する機
能を持つので、連続線材のたわみが確実に防止され、連
続線材を常に安定した送りで成膜領域に繰返し曝して均
一に成膜処理することができると共に、ロールの各要素
の軸方向への移動が規制され、互いに独立して好適に回
転できる。 According to the above construction, since the roll itself has a function of absorbing the expansion of the continuous wire in addition to the tension adjustment by the tension control mechanism, the bending of the continuous wire is reliably prevented, and the continuous wire is always stabilized. exposed repeatedly to film area feed it is possible to uniformly forming process, each element of the roll
Movement in the axial direction of the
Can be turned over.
【０００７】[0007]
【実施例】次に、この発明の実施例について説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.
【０００８】図１に示すようにこの実施例のコーティン
グ装置１はその内部が隔壁２，３によって３室に仕切ら
れており、真空蒸着室４、スプール室５および動力室６
が形成されている。As shown in FIG. 1, the interior of a coating apparatus 1 of this embodiment is partitioned into three chambers by partition walls 2 and 3, and a vacuum evaporation chamber 4, a spool chamber 5 and a power chamber 6 are provided.
Are formed.
【０００９】真空蒸着室４内には、高さ方向のほぼ中間
位置に一対のロール７が並設され、下方に電子銃11を内
蔵した蒸発源るつぼ８が設けられている。また、ロール
７と蒸発源るつぼ８との間には高周波コイル９が、ロー
ル７の上方には棒状ヒータ10がそれぞれ設けられてい
る。それぞれのロール７の回転軸12は、コーティング装
置１の側壁に固設された軸受板13と隔壁２に固設された
気密軸受18とに水平に掛け渡されて回転自在に支持され
ており、回転軸12の軸心に固定された駆動軸14は隔壁２
を貫通して動力室６内に延在している。これにより、真
空蒸着室４と動力室６とは気密に区画され、後述する各
モータ17,24,25の周囲は真空状態とならないのでその作
動が正確且つ円滑に行われ、信頼性が高くなる。各駆動
軸14の先端部近傍にはプーリ15が取り付けられており、
両プーリ15に環状ベルト16が掛け渡されている。一方の
駆動軸14にモータ17が接続されており、この１つのモー
タ17の駆動力を環状ベルト16を介してもう一方の駆動軸
14にも伝えて両ロール７を同時に回転させる構成となっ
ている。なお、各ロール７は、分割形成された小さなロ
ールを軸方向に多数組合わせた構造を有している。その
詳細については後述する（図２，図３）。In the vacuum evaporation chamber 4, a pair of rolls 7 are juxtaposed at a substantially intermediate position in the height direction, and an evaporation source crucible 8 having an electron gun 11 built therein is provided below. A high-frequency coil 9 is provided between the roll 7 and the evaporation source crucible 8, and a bar-shaped heater 10 is provided above the roll 7. The rotating shaft 12 of each roll 7 is horizontally supported by a bearing plate 13 fixed to the side wall of the coating apparatus 1 and a hermetic bearing 18 fixed to the partition 2 so as to be rotatably supported. The drive shaft 14 fixed to the axis of the rotary shaft 12 is a partition 2
And extends into the power chamber 6. This allows true
The empty vapor deposition chamber 4 and the power chamber 6 are air-tightly partitioned, and
Since the surroundings of the motors 17, 24 and 25 are not in vacuum,
Movement is performed accurately and smoothly, and reliability is improved. A pulley 15 is attached near the tip of each drive shaft 14,
An annular belt 16 is stretched over both pulleys 15. A motor 17 is connected to one drive shaft 14, and the driving force of this one motor 17 is applied to the other drive shaft via an annular belt 16.
The structure is such that both rolls 7 are simultaneously rotated by transmitting the information to 14. Each of the rolls 7 has a structure in which a large number of small rolls formed by division are combined in the axial direction. The details will be described later (FIGS. 2 and 3).
【００１０】スプール室５内には、連続線材19の巻出ス
プール20および巻取スプール21が各々の駆動軸22,23 の
先端に装着されて設けられている。これらスプール20,2
1 の駆動軸22,23 は、動力室６内に設けられたモータ2
4,25 の駆動軸に各々接続されている。そして、巻出ス
プール20に巻回された未処理の連続線材19が隔壁３に形
成された小孔26を通して真空蒸着室４に導入され、両ロ
ール７を平行巻きで多数回経由する間に線材表面に被膜
処理が施され、処理後の連続線材19が隔壁３に形成され
た小孔27を通してスプール室５に導入されて巻取スプー
ル21に巻取られる構成となっている。連続線材19の走行
経路の小孔27の下流近傍には固定プーリ28が設けられ、
その固定プーリ28と巻取スプール21間の経路途中には張
力制御機構29の移動プーリ30が設けられている。張力制
御機構29は、移動プーリ30の回転軸31を動力室６内に設
けた昇降装置32で水平に支持して概略構成される。回転
軸31は、隔壁２に上下方向に長く形成された長孔33に挿
通されており、昇降装置32を昇降駆動させることによっ
て移動プーリ30の高さを自在に変化させて連続線材19の
張力を適切なほぼ一定の範囲内に調節できるようになっ
ている。そのために昇降装置32は連続線材19の張力を検
出するためのセンサ（図示せず）を内蔵している。In the spool chamber 5, an unwind spool 20 and a take-up spool 21 for a continuous wire 19 are mounted on the leading ends of respective drive shafts 22,23. These spools 20,2
The drive shafts 22 and 23 of the motor 1
Each is connected to 4,25 drive shafts. Then, the unprocessed continuous wire 19 wound on the unwinding spool 20 is introduced into the vacuum deposition chamber 4 through the small holes 26 formed in the partition wall 3, and passes through both rolls 7 in parallel winding many times. The surface is coated with a coating, and the continuous wire 19 after the processing is introduced into the spool chamber 5 through the small hole 27 formed in the partition wall 3 and wound on the winding spool 21. A fixed pulley 28 is provided near the downstream of the small hole 27 in the traveling route of the continuous wire 19,
A moving pulley 30 of a tension control mechanism 29 is provided on the way between the fixed pulley 28 and the take-up spool 21. The tension control mechanism 29 is schematically configured by horizontally supporting a rotating shaft 31 of the movable pulley 30 by an elevating device 32 provided in the power chamber 6. The rotating shaft 31 is inserted into a long hole 33 formed in the partition 2 so as to be long in the vertical direction. The height of the movable pulley 30 is freely changed by driving the lifting device 32 to move up and down, and the tension of the continuous wire 19 is changed. Can be adjusted within an appropriate substantially constant range. For this purpose, the lifting device 32 has a built-in sensor (not shown) for detecting the tension of the continuous wire 19.
【００１１】図２に示すように、ロール７はその軸方向
に複数に分割されており、しかも分割された各要素（分
割ロール）７ａが独立して回転し得るように構成されて
いる。分割ロール７ａの外周部には、連続線材19の横ず
れを防止するための環状の案内溝34が軸方向に多段に形
成されている。As shown in FIG. 2, the roll 7 is divided into a plurality in the axial direction, and each of the divided elements (divided rolls) 7a can rotate independently. An annular guide groove 34 for preventing lateral displacement of the continuous wire 19 is formed in multiple stages in the axial direction on the outer peripheral portion of the split roll 7a.
【００１２】図３に示すように、各分割ロール７ａは、
回転軸12に嵌装された個々のベアリング35によってそれ
ぞれ別々に回転自在に支持されている。35ａと35ｂは、
それぞれベアリング35のインナリング（回転軸12に固
定）とアウタリング（分割ロール７ａに固定）である。
相隣接する分割ロール７ａ間には、回転軸12に嵌装され
たリング状のスラスト受36が設けられている。各分割ロ
ール７ａはそれ自体は回転軸12に対して回転自在である
が、スラスト受36との接触によって回転軸12の回転力が
伝達される。だだし、各分割ロール７ａとスラスト受36
間の摩擦力はさほど強くないため、連続線材19の張力が
ある程度以上になるとその分割ロール７ａはスラスト受
36との摩擦力に抗して容易に単独で回転することにな
る。さらに、各分割ロール７ａはスラスト受36によっ
て、軸方向への移動が規制され、隣り合う分割ロール７
ａの回転の影響を受けない。 As shown in FIG. 3, each split roll 7a is
The bearings are individually rotatably supported by individual bearings 35 fitted to the rotating shaft 12. 35a and 35b are
These are an inner ring (fixed to the rotating shaft 12) and an outer ring (fixed to the split roll 7a) of the bearing 35, respectively.
A ring-shaped thrust receiver 36 fitted on the rotating shaft 12 is provided between the adjacent split rolls 7a. Each split roll 7a is rotatable with respect to the rotary shaft 12 itself, but the rotational force of the rotary shaft 12 is transmitted by contact with the thrust receiver 36. However, each split roll 7a and thrust receiver 36
Since the frictional force between them is not so strong, when the tension of the continuous wire 19 exceeds a certain level, the split roll 7a receives the thrust.
It will easily rotate independently against the frictional force with 36. Further, each split roll 7a is supported by a thrust receiver 36.
The movement in the axial direction is restricted, and the adjacent split rolls 7
It is not affected by the rotation of a.
【００１３】さて、上記のように構成されるこの実施例
のコーティング装置１は、真空蒸着室４を適当な真空度
に保ちつつ、蒸発源るつぼ８、高周波コイル９、棒状ヒ
ータ10および電子銃11を作動させ、さらに両ロール７に
バイアス電圧を印加した状態で、モータ17,24 ,25 を駆
動させることにより、巻出スプール20から未処理の連続
線材19が巻き出されて真空蒸着室４に導入され、両ロー
ル７を往復する間に蒸発源るつぼ８の蒸発材37から飛来
する粒子が線材表面に付着して成膜され、被膜処理され
た連続線材19がスプール室５に導入されて巻取スプール
21に巻取られてゆく。連続線材19が成膜領域に繰返し曝
されるので、連続線材19の表面全体に均一な膜厚で被膜
が形成される。In the coating apparatus 1 of this embodiment configured as described above, the evaporation source crucible 8, the high-frequency coil 9, the rod-shaped heater 10, and the electron gun 11 are maintained while maintaining the vacuum deposition chamber 4 at an appropriate degree of vacuum. The unprocessed continuous wire 19 is unwound from the unwinding spool 20 by driving the motors 17, 24, 25 while applying a bias voltage to both rolls 7, and The particles flying from the evaporating material 37 of the evaporation source crucible 8 adhere to the surface of the wire during the reciprocation of the two rolls 7 and form a film, and the coated continuous wire 19 is introduced into the spool chamber 5 and wound. Take spool
It is wound on 21. Since the continuous wire 19 is repeatedly exposed to the film formation region, a film having a uniform thickness is formed on the entire surface of the continuous wire 19.
【００１４】連続線材19を巻取スプール21に巻取ってゆ
く間、張力制御機構29は内蔵したセンサで連続線材19の
張力を常時検出し、張力が低下すると直ちに昇降装置32
を作動させて移動プーリ30を適当な位置まで下降させ
る。これにより、巻取スプール21と固定プーリ28間の連
続線材19が引き下げられて連続線材19の張力が回復す
る。両ロール７の各分割ロール７ａが各々独立に回転で
きるので、張力制御機構29の作動により高められた連続
線材19の張力が各分割ロール７ａに順次伝達されてゆ
き、最終的に巻出スプール20から巻取スプール21に至る
全連続線材19の張力が適切なものとなる。したがって、
蒸発源るつぼ８や棒状ヒータ10などからの輻射熱の影響
による連続線材19の弛みを防止し、連続線材19の走行状
態を常に安定に維持しつつ良好な被膜処理を行うことが
できる。While the continuous wire 19 is wound on the take-up spool 21, the tension control mechanism 29 constantly detects the tension of the continuous wire 19 by a built-in sensor.
Is operated to lower the movable pulley 30 to an appropriate position. Thereby, the continuous wire 19 between the take-up spool 21 and the fixed pulley 28 is pulled down, and the tension of the continuous wire 19 is recovered. Since the divided rolls 7a of the two rolls 7 can rotate independently, the tension of the continuous wire 19 increased by the operation of the tension control mechanism 29 is sequentially transmitted to the divided rolls 7a, and finally the unwinding spool 20a. The tension of the entire continuous wire 19 from to the take-up spool 21 becomes appropriate. Therefore,
It is possible to prevent the continuous wire 19 from being loosened due to the influence of radiant heat from the evaporation source crucible 8 and the rod-shaped heater 10, and to perform a good coating treatment while always keeping the running state of the continuous wire 19 stable.
【００１５】なお、この実施例においては上記一対のロ
ール７に対する連続線材19の巻き方として“平行巻き”
の例を示したが、図４に示すように“たすき巻き”にす
ることも可能である。In this embodiment, the method of winding the continuous wire 19 around the pair of rolls 7 is "parallel winding".
However, it is also possible to form a "cross winding" as shown in FIG.
【００１６】次に、この発明の変形実施例について説明
する。Next, a modified embodiment of the present invention will be described.
【００１７】図５は平行巻きの場合、図６はたすき巻き
の場合の変形実施例を示している。これらの図におい
て、39は一対の押えロールであり、押えロール39は上記
一対のロール７間の上側の連続線材19を下側の連続線材
19の高さまで押し下げている。FIG. 5 shows a modified embodiment in the case of parallel winding, and FIG. 6 shows a modified embodiment in the case of cross winding. In these figures, reference numeral 39 denotes a pair of pressing rolls. The pressing roll 39 is formed by connecting the upper continuous wire 19 between the pair of rolls 7 to the lower continuous wire 19.
Pushed down to a height of 19.
【００１８】このように、一対のロール７間のすべての
連続線材19を同一の高さに揃えることにより、上記蒸発
材37からの連続線材19の距離を一定に保ち、かつ同一条
件のプラズマに曝すことができるようになり、連続線材
19の周方向の膜厚および膜質の均一化を図ることができ
る。As described above, by keeping all the continuous wires 19 between the pair of rolls 7 at the same height, the distance of the continuous wires 19 from the evaporating material 37 is kept constant, and the plasma under the same conditions is maintained. Can be exposed to continuous wire
The thickness and quality of the film 19 in the circumferential direction can be made uniform.
【００１９】以下に、上記押えロールを使用して試作し
た被覆線材と従来方法によるものとの膜厚均一性の比較
例を開示しておく。Hereinafter, a comparative example of the uniformity of the film thickness of the coated wire rod manufactured as a trial using the presser roll and that obtained by the conventional method will be disclosed.
【００２０】従来法の平行巻きによる成膜実験では、 例１．最大膜厚2.9 μｍ 〜 最小膜厚1.2 μｍ（最大
値の41％） 例２．最大膜厚 3.3μｍ 〜 最小膜厚 0.6μｍ（最大
値の54％） が得られ、従来法のたすき巻きによる成膜実験では、 例３．最大膜厚 3.5μｍ 〜 最小膜厚 0.8μｍ（最大
値の23％） 例４．最大膜厚 3.3μｍ 〜 最小膜厚 0.6μｍ（最大
値の18％） というデータが得られた。In a conventional film-forming experiment using parallel winding, Maximum thickness 2.9 μm-minimum thickness 1.2 μm (41% of maximum) A maximum film thickness of 3.3 μm to a minimum film thickness of 0.6 μm (54% of the maximum value) was obtained. Maximum film thickness 3.5 μm-minimum film thickness 0.8 μm (23% of maximum value) Data was obtained from a maximum film thickness of 3.3 μm to a minimum film thickness of 0.6 μm (18% of the maximum value).
【００２１】これに対し、平行巻きの場合に押えロール
39を一つ（片側だけ）使用することによって、 最大膜厚 6μｍ 〜 最小膜厚 4μｍ（最大値の67％） と膜厚均一性が大幅に改善された。On the other hand, in the case of parallel winding,
By using one (only one side) of 39, the film thickness uniformity was greatly improved from a maximum film thickness of 6 μm to a minimum film thickness of 4 μm (67% of the maximum value).
【００２２】したがって、図５、図６のように押えロー
ル39を２本使用すれば、さらに膜厚の均一化が期待でき
る。Therefore, if two press rolls 39 are used as shown in FIGS. 5 and 6, the film thickness can be expected to be more uniform.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上要するにこの発明によれば、張力制
御機構による張力調節に加え、複数に分割されてなるロ
ール自体が連続線材の膨脹分を吸収する機能を持つの
で、連続線材のたわみが確実に防止され、連続線材を常
に安定した送りで成膜領域に繰返し曝して均一に成膜処
理することができる。また、ロールの各要素の軸方向へ
の移動が規制され、互いに独立して好適に回転できる。
さらに、隔壁によって、真空蒸着室とスプール室と動力
室とを仕切っているので、モータの信頼性を高めること
ができる。 In summary, according to the present invention, in addition to the tension adjustment by the tension control mechanism, the roll itself divided into a plurality has the function of absorbing the expansion of the continuous wire, so that the deflection of the continuous wire is ensured. Thus, the continuous wire is repeatedly exposed to the film-forming region at a stable feed rate, and the film can be uniformly formed. Also, in the axial direction of each element of the roll
Are restricted, and can rotate suitably independently of each other.
In addition, the partition wall allows the vacuum deposition chamber, spool chamber, and power
Improves motor reliability by partitioning the room
Can be.
【図１】この発明のコーティング装置の一実施例を示す
図であり、(a) 横断面図、(b)は縦断面図である。FIG. 1 is a view showing one embodiment of a coating apparatus of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view and (b) is a longitudinal cross-sectional view.
【図２】図１の要部（ロール）を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a main part (roll) of FIG. 1;
【図３】図２の要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 2;
【図４】この発明の他の実施例を示す概略斜視図であ
る。FIG. 4 is a schematic perspective view showing another embodiment of the present invention.
【図５】この発明の変形実施例を示す図であり、(a) 概
略斜視図、(b) は側面図である。FIG. 5 is a view showing a modified embodiment of the present invention, in which (a) is a schematic perspective view, and (b) is a side view.
【図６】この発明の変形実施例を示す図であり、(a) 概
略斜視図、(b) は側面図である。FIG. 6 is a view showing a modified embodiment of the present invention, in which (a) is a schematic perspective view and (b) is a side view.
【図７】従来のコーティング装置を示す概略構成図であ
る。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a conventional coating apparatus.
４ 真空蒸着室 ７ ロール ７ａ 分割ロール １９ 連続線材 ２９ 張力制御機構 ２０ 巻出スプール ２１ 巻取スプール ３９ 押えロール 4 Vacuum evaporation chamber 7 Roll 7a Split roll 19 Continuous wire rod 29 Tension control mechanism 20 Unwinding spool 21 Take-up spool 39 Pressing roll
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平１−147253（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−13423（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A 1-147253 (JP, U) JP-B 4-134423 (JP, B2) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58
Claims (1)
経由させるようにして連続線材を走行させつつその線材
表面に被膜処理を施す連続線材のコーティング装置にお
いて、隔壁によって、上記ロールを収容する真空蒸着室
と、上記連続線材が巻かれるスプールを収容するスプー
ル室と、上記スプールを駆動させるためのモータ等を収
容する動力室とを仕切り、上記真空蒸着室内に上記連続
線材の巻取側にその張力を一定に調節する張力制御機構
を設けると共に、上記ロールをその軸方向に複数に分割
し、且つ分割された各要素が独立して回転し得るように
構成し、且つ各要素の軸方向両側にスラスト受を設けた
ことを特徴とする連続線材のコーティング装置。In a continuous wire coating apparatus for coating a surface of a continuous wire while running the continuous wire by repeatedly passing a pair of rolls arranged in parallel, a partition wall contains a vacuum for accommodating the roll. Vapor deposition chamber
And a spool for accommodating the spool around which the continuous wire is wound.
And a motor for driving the spool.
And a tension control mechanism that adjusts the tension to a constant value on the winding side of the continuous wire rod in the vacuum evaporation chamber, and divides the roll into a plurality in the axial direction thereof, and The coating device for a continuous wire , wherein each element is configured to be able to rotate independently and thrust receivers are provided on both axial sides of each element .
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