JP4529688B2 - 真空蒸着装置及び蒸着フィルム製造方法 - Google Patents
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Description
この種の真空蒸着装置は、通常、次の(1)〜(3)のように動作する。
(1)真空中で巻出しロールから巻き出した素材フィルムを適宜、テンションロールを介して入側ガイドロールからコーティングロールに導入する。
(2)コーティングロール上で蒸着層を素材フィルム表面に形成する。
(3)コーティングロールから導出された蒸着フィルム表面の蒸着層を出側ガイドロールで押さえながら、当該蒸着フィルムを適宜、テンションロールを介して巻取りロールに巻き取らせる。
ここで、巻出し及び巻取りロール、コーティングロール及びテンションロールは、それぞれ図示しないモータにより回転が制御されている。それ以外の各ロールは、フィルムの移動に応じて回転するフリーロールになっている。
しかしながら、以上のような真空蒸着装置では、通常は何の問題もないが、本発明者の検討によれば、次のような点で改良の余地があると考えられる。
例えば、蒸着フィルムが巻取りロールに巻き取られるまでの間に、蒸着フィルム表面の蒸着層が各ロールに擦られ、蒸着層に傷が入る可能性がある点である。仮に蒸着層に傷が入ると、ガスバリア性や防湿性といった蒸着層の性能が不十分になる恐れがある。このため、蒸着層に傷が入る可能性がある点を解消するように、改良する余地があると考えられる。
本発明の目的は、蒸着層に傷が入る可能性を解消でき、蒸着層の性能を十分に実現し得る真空蒸着装置及び蒸着フィルム製造方法を提供することである。
(1)本発明の真空蒸着装置は、真空中で巻出しロールから巻き出した素材フィルムを入側ガイドロールからコーティングロールに導入し、このコーティングロール上で蒸着層を素材フィルム表面に形成し、コーティングロールから導出された蒸着フィルム表面の蒸着層を出側ガイドロールで押さえながら当該蒸着フィルムを巻取りロールに巻き取らせる構成であって、コーティングロールの外周速度v1と出側ガイドロールの外周速度v2とをv1=v2となるように同調させるための同調手段、を備えている。
本発明によれば、同調手段が両ロールの外周速度v1,v2をv1=v2と同調させることにより、蒸着フィルム表面の蒸着層が出側ガイドロールに擦れないため、蒸着層に傷が入る可能性を解消でき、蒸着層の性能を十分に実現させることができる。
(2)本発明の真空蒸着装置は、(1)に対応する構成において、同調手段としては、コーティングロールの回転軸を回転中心とする第1歯車と、出側ガイドロールの回転軸を回転中心とする第2歯車と、第1歯車の回転を第2歯車に伝達するための偶数個の中間歯車と、を備えている。
(3)本発明の真空蒸着装置は、(1)に対応する構成において、同調手段としては、コーティングロールの回転軸を回転中心とする第1ベルト車と、出側ガイドロールの回転軸を回転中心とする第2ベルト車と、第1ベルト車の回転を第2ベルト車に伝達するためのベルトと、を備えている。
(4)本発明の真空蒸着装置は、(1)に対応する構成において、出側ガイドロールを回転させるためのモータと、コーティングロールの半径がr1であり、出側ガイドロールの半径がr2であり、コーティングロールの単位時間当りの回転数がn1であるとき、出側ガイドロールの単位時間当りの回転数n2をn2=n1(r1/r2)とするように、モータを制御する制御手段と、を備えている。
(5)本発明の真空蒸着装置は、(1)に対応する構成において、コーティングロール上のフィルムに蒸着層を形成するための蒸着ユニットと、蒸着ユニットを収容し、少なくとも外壁の一部が着脱又は開閉可能な蒸着室と、コーティングロールの上流側又は下流側に個別に設けられた1本以上の処理ロールと、処理ロール上のフィルムに、蒸着ユニットとは異なる方式のコーティング処理又は表面処理を施すための1台以上の処理ユニットと、処理ユニットを個別に収容し、少なくとも外壁の一部が着脱又は開閉可能な1室以上の処理室と、蒸着ユニット及び処理ユニットに対し、フィルムを「上流側から下流側への正方向」又は「下流側から上流側への逆方向」の双方向に供給するための双方向供給手段と、を備えている。
(6)本発明の真空蒸着装置は、(5)に対応する構成において、蒸着ユニットとしては、PVD方式により、蒸着処理をフィルム上に施すものである。
(7)本発明の蒸着フィルム製造方法は、(1)〜(4)の装置を方法として表現したものである。
図2は、同実施形態における真空蒸着装置の一部を示す模式図である。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る真空蒸着装置に適用される同調手段の一例を示す模式図
図4は、本発明の第3の実施形態に係る真空蒸着装置に適用される同調手段の一例を示す模式図である。
図5は、同実施形態における同調手段の変形例を示す模式図である。
図6は、本発明の第4の実施形態に係る真空蒸着装置に適用される同調手段の一例を示す模式図である。
図7は、本発明の第5の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図である。
図8〜図10は、同実施形態における変形例の構成を模式的に示す断面図である。
図11は、本発明の第6の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図である。
図12〜図14は、同実施形態における変形例の構成を模式的に示す断面図である。
図15は、本発明の第7の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図である。
図16は、同実施形態における変形例の構成を模式的に示す断面図である。
すなわち、本発明者の検討によれば、蒸着層に傷が入る状況は、形成された蒸着層が最初に接する出側ガイドロールの外周速度v2がコーティングロールの外周速度v1よりも遅い場合に、蒸着層が出側ガイドロールに擦れて生じるからである。このため、各実施形態は、いずれも蒸着層が出側ガイドロールに擦れないようにするための同調手段を備えた点で共通し、同調手段の構成が異なる点で相違している。以下、順に説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図であり、図2はこの真空蒸着装置の一部を示す模式図である。この真空蒸着装置1は、紙又はプラスチック等の素材フィルムf1の表面に、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素等の蒸着層を形成して、ガスバリア性や防湿性を有する蒸着フィルムf2を製造するものである。図示するように、隔壁2を介して導入出部10及び蒸着室20が互いに隔てられている。
導入出部10は、素材フィルムf1を蒸着室20に導入し、蒸着フィルムf2を蒸着室20から導出するための部屋であり、巻出ロール11、入側テンションロール12、入側ガイドロール13、コーティングロール14、出側ガイドロール15、出側テンションロール16、巻取りロール17及び同調手段18を備えている。
巻出ロール11は、予め素材フィルムf1が巻かれており、蒸着フィルムの製造時に、この素材フィルムf1が入側テンションロール12に巻き出されるものである。
入側テンションロール12は、任意の巻出経路上に適宜、複数個(図示せず)が配置され、巻出ロール11から巻き出された素材フィルムf1の張力を調整しつつ、入側ガイドロール13に導出するものである。
入側ガイドロール13は、コーティングロール14の近傍に配置され、入側テンションロール12から導出された素材フィルムf1をコーティングロール14に案内しながら導出するものである。
コーティングロール14は、一部が蒸着室20内のルツボ24に対向するように配置され、入側ガイドロール13から導出された素材フィルムf1を蒸着室20内に導出し、素材フィルムf1表面に蒸着層が形成されてなる蒸着フィルムf2を出側ガイドロール15に導出するものである。なお、コーティングロール14、図示しない制御装置から回転数(毎分)等が制御されることにより、結果として外周速度v1で回転可能となっている。
出側ガイドロール15は、コーティングロール14の近傍に配置され、蒸着フィルムf2がコーティングロール14から導出された後に少なくとも最初に蒸着層表面が接するロールであり、この蒸着フィルムf2を出側テンションロール16に導出するものである。なお、出側ガイドロール15は、正確には蒸着フィルムf2の蒸着層表面に触れるロールであって、巻取りロール17以外のロールを意味している。この意味では、出側ガイドロール15は、通常3本ある。よって、後述する同調手段18は、最初に蒸着層表面が接するロールに限らず、蒸着層表面が触れる全てのロールについて外周速度v2をコーティングロール14の外周速度v1と同調させることが好ましい。
ここで、コーティングロール14の近傍とは、例えば15mm〜50mmの範囲内であるが、これに限らず、50mm〜100mmの範囲内としてもよい。また、本明細書中の真空蒸着装置10は、同調手段18の説明に不要なものはその記載を省略している。
また、出側ガイドロール15は、同調手段18から制御され、コーティングロール14の外周速度v1と同じ外周速度v2を有して回転することにより、蒸着フィルムf2の蒸着面に傷を付けずに、蒸着フィルムf2を出側テンションロール16に導出するものとなっている。
出側テンションロール16は、任意の巻取り経路上に適宜、複数個(図示せず)が配置され、出側ガイドロール15から導出された蒸着フィルムf2の張力を調整しつつ、巻取りロール17に導出するものである。
巻取りロール17は、出側テンションロール16から導出された蒸着フィルムf2が巻き取られるものである。
同調手段18は、コーティングロール14の外周速度v1と、出側ガイドロール15の外周速度v2とをv1=v2となるように同調させるためのものであり、例えば、次の(a)〜(c)に示す方式などが使用可能となっている。
(a)歯車を介して同調させる構成であり、例えば平歯車、はすば歯車、かさ歯車、ねじ歯車、ウォームとウォームホイールなどの任意の歯車が適宜、用いられる。
(b)ベルトを介して同調させる方式で、例えばVベルト、タイミングベルト又は歯付ベルト等の任意のベルトが用いられる。なお、ベルトに限らず、チェーンを用いてもよい。
(c)モータを制御する方式であり、例えばコーティングロール14のモータM1とは別に設けられ、出側ガイドロール15を回転させるモータM2と、このモータM2の回転を制御するモータ制御部とが用いられる。
蒸着室20は、蒸着材料を保持するルツボ24を収容し、図示しない電子銃などの蒸発手段により、ルツボ24内の蒸着材料を蒸発させ、コーティングロール14により導入される素材フィルムf1の表面に蒸着層を形成するための部屋である。
なお、蒸着室20に用いられる蒸着方式は、PVD(physical vapor deposition:物理蒸着法)方式及びCVD(chemical vapor deposition:化学蒸着法)方式のいずれの方式としてもよい。PVD方式としては、抵抗加熱、誘導加熱及び電子線加熱等のいずれかの方式としてもよい。
次に、以上のように構成された真空蒸着装置による蒸着フィルムの製造方法を説明する。
真空蒸着装置1においては、真空中で巻出しロール11から巻き出した素材フィルムf1を入側テンションロール12を介して入側ガイドロール14からコーティングロール14に導入する。
コーティングロール14は、この素材フィルムf1を蒸着室20に導入し、素材フィルムf1表面に蒸着層が形成されてなる蒸着フィルムf2を出側ガイドロール15に導出する。
出側ガイドロール15は、この蒸着フィルムf2表面の蒸着層を押さえながら、当該蒸着フィルムf2を出側テンションロール16に導出する。
このとき、同調手段18により、コーティングロール14の外周速度v1と、出側ガイドロール15の外周速度v2とがv1=v2となるように同調されている。
これにより、形成後の蒸着層を導出する速度v1と、蒸着層に最初に接して蒸着層を押さえるロール15の速度v2とが一致することにより、蒸着層が出側ガイドロール15に擦れることが無いので、蒸着層に傷を付けずに蒸着フィルムf2を出側テンションロール16に導出できる。
以下同様に、出側テンションロール16は、導出された蒸着フィルムf2を巻取りロール17に導出し、巻取りロール17はこの蒸着フィルムf2を順次巻き取る。しかる後、巻出ロール11の全ての素材フィルムf1を蒸着室を通して蒸着フィルムf2に形成し、巻取りロール17に巻き取った時点で、巻取りロール17単位の蒸着フィルムf2の製造が完了する。
上述したように本実施形態によれば、同調手段18が、コーティングロール14の外周速度v1と出側ガイドロール15の外周速度v2とをv1=v2とすることにより、蒸着フィルムf2表面の蒸着層が出側ガイドロール15に擦れないため、蒸着層に傷が入る可能性を解消でき、蒸着層の性能を十分に実現させることができる。
(第2の実施形態)
図3は本発明の第2の実施形態に係る真空蒸着装置に適用される同調手段の一例を示す模式図であり、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。なお、以下の各実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
すなわち、本実施形態は、第1の実施形態の具体例であり、同調手段18を(a)歯車により実現した構成となっている。
係る同調手段18は、コーティングロール14の回転軸を回転中心とする第1歯車a1と、出側ガイドロール15の回転軸を回転中心とする第2歯車a2と、第1歯車a1の回転を第2歯車a2に伝達するための2個の中間歯車a3,a4とを備えている。
ここで、各歯車a1〜a4としては、平歯車を用いたが、これに限らず、前述したように任意の歯車が適用可能となっている。
また、中間歯車a3,a4の個数は、2個に限らず、任意の偶数個であればよい。偶数個の理由は、コーティングロール14と出側ガイドロール15との回転方向の関係(互いに逆回転)を変えない意味であり、この意味を満たすならば特殊な配置により奇数個にしてもよい。なお、この偶数個は0をも含んでいる(中間歯車a3,a4を省略し、第1歯車a1が直接、第2歯車a2に回転力を伝達する構成に変形してもよい)。
また、第1歯車a1、第2歯車a2及び各中間歯車a3,a4の歯数は、コーティングロール14の半径をr1とし、出側ガイドロール15の半径をr2としたとき、第1歯車a1の単位時間当りの回転数n1と第2歯車a2の単位時間当りの回転数n2とがn2=n1(r1/r2)の関係をもつように設定されている。
以上のような構成としても、コーティングロール14の外周速度v1と出側ガイドロール15の外周速度v2とをv1=v2となるように同調させることができるので、第1の実施形態の効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
図4は本発明の第3の実施形態に係る真空蒸着装置に適用される同調手段の一例を示す模式図である。
すなわち、本実施形態は、第1の実施形態の具体例であり、同調手段18を(b)ベルトにより実現した構成となっている。
係る同調手段18は、第1ベルト車b1、第2ベルト車b2及びベルトb3を備えている。
第1ベルト車b1は、コーティングロール14の半径r1をk倍(例、0.4<k≦1)した半径r1’を有し、当該コーティングロール14の回転軸を回転中心に回転するものである。
第2ベルト車b2は、出側ガイドロール15の半径r2を上記k倍した半径r2’を有し、当該出側ガイドロール15の回転軸を回転中心にして回転するものである。
ここで、両ベルト車b1,b2の半径r1’,r2’を同一値kを用いて設計した理由は、両ベルト車b1,b2と、両ロール14,15とを互いに相似形にすることにより、容易且つ確実に、両ロール14,15の外周速度v1,v2をv1=v2に同調させるためである。
ベルトb3は、第1ベルト車b1の回転力を第2ベルト車b2に伝達するものであり、前述したように任意のベルトが適用可能となっている。
以上のような構成としても、コーティングロール14の外周速度v1と出側ガイドロール15の外周速度v2とをv1=v2となるように同調させることができるので、第1の実施形態の効果を得ることができる。
なお、本実施形態は、図5に示すように変形してもよい。すなわち、出側ガイドロール15をテンデンシーロール15bとし、同調手段18が複数のボールベアリングb2を含む構成に変形してもよい。
ここで、複数のボールベアリングb4は、第2ベルト車b2の外周部とテンデンシーロール15bの内周部との両者に接して設けられ、自転及び公転自在な球状部材である。
テンデンシーロール15bは、各ボールベアリングb4を介して第2ベルト車b2の回転力が伝達される出側ガイドロール15である。
図5に示す変形例によれば、第2ベルト車b2側の外周速度v2’がコーティングロール14の外周速度v1と異なる場合でも、各ボールベアリングb4により、速度の変化が緩和又は吸収されてテンデンシーロール15b(出側ガイドロール15)に伝達される。従って、前述同様に、両ロール14,15の外周速度v1,v2をv1=v2となるように同調させることができる。
(第4の実施形態)
図6は本発明の第4の実施形態に係る真空蒸着装置に適用される同調手段の一例を示す模式図である。
すなわち、本実施形態は、第1の実施形態の具体例であり、同調手段18を(c)モータ制御により実現した構成となっている。
係る同調手段18は、モータM2、第1回転計c1、第2回転計c2及びモータ制御部c3を備えている。
ここで、モータM2は、コーティングロール14を回転させる既存のモータM1とは独立に設けられ、モータ制御部c3から制御され、出側ガイドロール15を回転させるためのものである。
第1回転計c1は、コーティングロール14の単位時間当りの回転数n1を測定し、得られた回転数n1をモータ制御部c3に送出するものである。
第2回転計c2は、出側ガイドロール15の単位時間当りの回転数n2’を測定し、得られた回転数n2’をモータ制御部c3に送出するものである。
モータ制御部c3は、第1回転計c1から受けた回転数n1及び第2回転計c2から受けた回転数n2’に基づいて、出側ガイドロール15の単位時間当りの回転数n2をn2=n1(r1/r2)とするように、モータM2を制御する機能をもっている。
以上のような構成としても、コーティングロール14の外周速度v1と出側ガイドロール15の外周速度v2とをv1=v2となるように同調させることができるので、第1の実施形態の効果を得ることができる。
なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
例えば第4の実施形態の場合、モータ制御部c3は、回転数n1を第1回転計c1から得る場合に限らず、既存のモータM1のモータ制御部(図示せず)から得る構成としてもよい。
また、回転数n1は、ここでは測定値としたが、これに限らず、設定値に変形してもよい。さらに、第1回転計c1は、コーティングロール14の単位時間当りの回転数n1と、モータM1の回転数とが等しい場合(ロール14とモータM1の回転軸が共通の場合)、モータM1の回転数を測定するものに変形してもよい。また、回転数n1の変形例は、回転数n2でも同様に適用可能である。
また、各回転計c1,c2は、回転数n1,n2を測定するものに限らず、各ロール14,15の外周速度v1,v2を直接測定するものに変形してもよい。この場合、モータ制御部c3もn2=n1(r1/r2)の式に代えて、v1=v2の式を用いる構成に変形すればよい。
以上のような種々の変形は、第4の実施形態に限らず、第1乃至第3の実施形態でも同様に考えられる。
(第5〜第7の実施形態)
以下の第5〜第7の実施形態は、第1〜第4の実施形態に述べた何れかの同調手段18を有し、さらに、他の蒸着処理又は表面処理を施すための処理ユニットを交換可能に設けた構成となっている。
始めに、第5〜第7の実施形態の背景技術を述べる。
従来、真空蒸着装置の分野では、真空中で連続的に供給されるフィルムに対し、複数回の積み重ね蒸着を1工程で行なうための2ヘッドコータ方式が知られている(例えば、特開平8−311650号公報を参照)。しかしながら、係る真空蒸着装置では、通常は何の問題もないが、本発明者の検討によれば、同一の方式により蒸着層を積み重ね形成するため、蒸着層のガスバリア性や防湿性といった品質を向上させる際に、制限があると考えられる。
そこで、第5〜第7の実施形態は、第1〜第4の実施形態の作用効果に加え、蒸着層の品質向上に対する制限を解消させたものとした。
なお、以下の第5〜第7の実施形態は、蒸着層の品質向上に対する制限を解消する観点から、PVD(physical vapor deposition:物理蒸着法)方式の蒸着ユニットを有する真空蒸着装置に対し、この蒸着ユニットとは異なる方式のコーティング処理又は表面処理を施す処理ユニットを付加している。
すなわち、本発明者の検討によれば、蒸着層の品質向上に関して制限がある理由は、蒸着方式(PVD方式)による蒸着層の積み重ね形成に伴い、PVD方式に起因した品質上の制限を越えられないからである。このため、第5〜第7の実施形態は、いずれもPVD方式とは異なる方式のコーティング処理又は表面処理を施す処理ユニットを付加した点で共通し、処理ユニット及びその周辺構成が異なる点で相違している。以下、順に説明する。
(第5の実施形態)
図7は本発明の第5の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図である。この真空蒸着装置1は、紙(ウェブ:巻取り紙)又はプラスチック等のフィルムfの表面に、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化珪素等の蒸着層を形成して、ガスバリア性や防湿性をフィルムfに持たせるものである。図示するように、隔壁2を介して導入出部10と処理室201及び蒸着室202とがそれぞれ隔てられている。
導入出部10は、フィルムfを処理室201及び蒸着室202に導入し、蒸着層を形成したフィルムfを処理室201及び蒸着室202から導出するための部屋であり、巻出ロール11、複数のテンションロール12、第1ガイドロール131,132,コーティングロール141,142、第2ガイドロール151,152、巻取りロール17及び双方向供給制御部19を備えている。なお、1,2の添字は、それぞれ各ユニットに対応して付されており、以下の各実施形態でも同様である。
巻出ロール11は、予めフィルムfが巻かれており、蒸着層形成時に、双方向供給制御部19からの制御に基づき、このフィルムfが隣のテンションロール12に巻き出され、また、隣のテンションロール12からフィルムfが巻き取られるものであり、最終的には多層膜が形成されたフィルムfが隣のテンションロール12に巻き出されるものである。
テンションロール12は、任意のフィルム供給経路上に適宜、複数個が配置され、双方向供給制御部19からの制御に基づき、各ロール間(ロール11,131間、151,132間、152,16間)でフィルムfの張力を調整するものである。
第1ガイドロール131,132は、コーティングロール141,142の近傍に配置され、双方向供給制御部19からの制御に基づき、テンションロール12から導出されたフィルムfをコーティングロール141,142に案内しながら導出し、また、コーティングロール141,142から導出されたフィルムfをテンションロール12に導出するものである。
コーティングロール141,142は、一部が処理室201,蒸着室202に対向するように配置され、双方向供給制御部19からの制御に基づき、第1ガイドロール131,132から導出されたフィルムfを処理室201,蒸着室202内に導出して薄膜層,蒸着層が形成されたフィルムfを第2ガイドロール151,152に導出し、また、第2ガイドロール151,152から導出されたフィルムfを処理室201,蒸着室202内に導出して薄膜層,蒸着層が形成されたフィルムfを第1ガイドロール131,132に導出するものである。
第2ガイドロール151,152は、コーティングロール141,142の近傍に配置され、双方向供給制御部19からの制御に基づき、コーティングロール141,142から導出されたフィルムfをテンションロール12に導出し、また、テンションロール12から導出されたフィルムfをコーティングロール141,142に案内しながら導出するものである。
巻取りロール17は、隣のテンションロール12から導出されたフィルムfが巻き取られるものであり、蒸着層形成時に、双方向供給制御部19からの制御に基づき、隣のテンションロール12からフィルムfが巻き取られ、また、このフィルムfが隣のテンションロール12に巻き出されるものであり、最終的には多層膜が形成されたフィルムfが隣のテンションロール12から巻き取られるものである。
双方向供給制御部19は、後述する各コーティングユニット221,222に対し、フィルムfを上流側から下流側への正方向」又は「下流側から上流側への逆方向」の双方向に供給するためのものであり、具体的には、巻出しロール11、テンションロール12、第1ガイドロール131,132、コーティングロール141,142、第2ガイドロール151,152の回転を双方向に制御する機能をもっている。
一方、処理室201は、PVD方式とは異なる方式のコーティング処理をコーティングロール141上のフィルムfに施すコーティングユニット211を個別に収容し、外壁221が着脱部231を介して導入出部10に着脱可能に取付けられたものである。PVD方式とは異なる方式のコーティング処理としては、例えばCVD(chemical vapor deposition:化学蒸着法)方式、有機蒸着方式、蒸着重合方式、スパッタリング等の方式がある。
蒸着室202は、PVD方式の蒸着処理をコーティングロール142上のフィルムfに施すコーティングユニット(蒸着ユニット)212を個別に収容し、一部がフランジ252として着脱又は開閉可能な外壁222が導入出部10の隔壁2に取付けられたものである。
ここで、コーティングユニット212は、PVD方式の一例として、蒸着材料を保持するルツボ242を収容し、図示しない電子銃などの蒸発手段により、ルツボ242内の蒸着材料を蒸発させ、コーティングロール142により導入されるフィルムfの表面に蒸着層を形成するものとなっている。なお、PVD方式としては、抵抗加熱、誘導加熱及び電子線加熱等のいずれの方式としてもよい。
フランジ252は、外壁222の一部に着脱又は開閉可能に設けられ、蒸着室202を密閉するものである。
なお、蒸着室201,202は、フィルムfが双方向に供給されることから、いずれを上流側又は下流側に配置してもよい。
次に、以上のように構成された真空蒸着装置の動作を説明する。
真空蒸着装置1においては、真空中で巻出しロール11から巻き出したフィルムfをテンションロール12を介して第1ガイドロール131からコーティングロール141に導入する。
コーティングロール141は、このフィルムfを処理室201に導入し、フィルムf表面に薄膜層が形成されてなるフィルムfを第2ガイドロール151に導出する。
第2ガイドロール151は、このフィルムf表面の薄膜層を押さえながら、当該フィルムfをテンションロール12に導出する。
以下同様に、テンションロール12は、導出されたフィルムfを第1ガイドロール132からコーティングロール142に導入する。
コーティングロール142は、このフィルムfをPVD方式の蒸着室202に導入し、フィルムf表面に蒸着層が形成されてなるフィルムfを第2ガイドロール152に導出する。
第2ガイドロール152は、このフィルムf表面の蒸着層を押さえながら、当該フィルムfをテンションロール12に導出する。
テンションロール12は、導出されたフィルムfを巻取りロール17に導出し、巻取りロール17はこのフィルムfを順次巻き取る。しかる後、巻出ロール11の全てのフィルムfを処理室201,蒸着室202を通してフィルムfに形成し、巻取りロール17に巻き取った時点で、フィルムf上に形成される層が2層の場合、巻取りロール17単位のフィルムfの製造が完了する。
以下、適宜、双方向供給制御部19の制御により、フィルムfを一旦、巻出しロール11まで巻き戻すか、又は巻取りロール17を巻出しロールとして用いることにより、再度、各コーティングユニット211及び/又は212によるコーティング処理をフィルムfに施す。
また、再度のコーティング処理の前に、予め処理室201の外壁221部分を着脱し、コーティングユニット211を他の方式のコーティング処理のものに交換することにより、交換後の方式に対応する品質の薄膜層をフィルムf上に形成することができる。
以下同様に、各コーティングユニット211及び/又は212によるコーティング処理と、双方向供給制御部19による双方向のフィルム供給とを繰り返すことにより、複合された品質の薄膜層を有するフィルムfを製造することができる。
例えば、PVD方式により積層される無機蒸着層(金属、無機酸化物など)と、その他の方式により積層される層、例えばCVD方式により積層される有機物の酸化珪素の層、あるいは有機蒸着方式より積層される有機物層などを複数層重ねることができるので、これまでに無いほど優れたガスバリア性や防湿性をもつ薄膜層を積層したフィルムfを製造することを期待することができる。
上述したように本実施形態によれば、一方のコーティングユニット211により、他方のコーティングユニット212とは異なる方式のコーティング処理を1工程でフィルムf上に施すことができるので、蒸着層の品質向上に対する制限を解消することができる。
また、双方向供給制御部19により、コーティングユニット211及び/又はコーティングユニット212による処理を繰り返し行なうことができるので、上述した効果をより容易に奏することができる。さらに、蒸着室201の外壁221部分を着脱すればコーティングユニット211を交換できるので、上述した効果をより一層、容易に奏することができる。また、これらの全てのコーティング処理は、真空中で連続的に行われるので、薄膜層同士の間に自然酸化膜が介在しないことから、優れた品質を期待することができる。
また、1つのコーティングユニット202をPVD方式と定めるので、PVD方式による品質を維持した状態で、品質の向上を図ることができる。
なお、本実施形態は、図8〜図10に示すように変形してもよい。
例えば図8に示すように、コーティング処理を施すコーティングユニット211に代えて、表面処理の一例としてのプラズマ処理を施すプラズマ処理ユニット211’を収容する処理室201’に変形してもよい。
また、図9又は図10に示すように、外壁221全体を着脱する着脱部231に代えて、外壁221の一部を着脱又は開閉するフランジ251を設けた構成に変形してもよい。但し、フランジ251は、収容するユニット211,211’を交換可能な大きさをもつ必要がある。
(第6の実施形態)
図11は本発明の第6の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図である。
すなわち、本実施形態は、第5の実施形態の変形例であり、フィルム供給の経路上に、新たなコーティングユニット213を有する新たな処理室203を設けた構成となっている。
このコーティングユニット213は、PVD方式とは異なる方式のコーティング処理をフィルム上に施すものであればよく、前述したコーティングユニット211と同一方式のものでもよいが、多様な品質の薄膜層をフィルム上に形成する観点から、前述したコーティングユニット211とは異なる方式の方が好ましい。
以上のような構成としても、第5の実施形態の効果を得ることができ、さらに、新たなコーティングユニット213のコーティング方式に対応してフィルムfの品質向上を期待することができる。
また、各処理室211,213を合計した個数は、1又は2に限らず、任意の個数に変形してもよい。さらに、本実施形態も前述同様に、図12〜図14に示すように変形してもよい。
例えば図12に示すように、コーティングユニット213に代えて、プラズマ処理ユニット213’を収容する処理室203’に変形してもよい。
また、図13又は図14に示すように、外壁221全体を着脱する着脱部231に代えて、外壁221の一部を着脱又は開閉するフランジ251を設けた構成に変形してもよい。
(第7の実施形態)
図15は本発明の第7の実施形態に係る真空蒸着装置の構成を模式的に示す断面図である。
すなわち、本実施形態は、第6の実施形態の変形例であり、新たな処理室203を設けた場所を、前述した処理室201と同一のコーティングロール141に対向した場所とした構成となっている。
以上のような構成としても、第6の実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、2つのコーティングユニット211,213による2つのコーティング方式により、薄膜層を形成することから、適切なコーティング方式を組合せることにより、フィルムfの更なる品質向上を期待することができる。
なお、本実施形態も前述同様に図16に示すように変形してもよい。すなわち、コーティングユニット213に代えて、プラズマ処理ユニット213’を収容する処理室203’に変形してもよい。この場合、前述したコーティングユニット211により形成した薄膜層をプラズマ処理ユニットにより中和する処理の組合せとなる。このようなコーティング処理と表面処理との組合せを1本のコーティングロール141上で行なう構成としても、薄膜層の品質向上を図ることができる。
なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。
例えば各実施形態に表した各処理室201,201’,203,203’のうち、任意の処理室20を任意の個数だけ、フィルム供給経路上の任意の位置に適宜配置した構成としてもよい。
さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
Claims (4)
- 真空中で巻出しロール(11)から巻き出した素材フィルム(f1)を入側ガイドロール(13)からコーティングロール(14)に導入し、このコーティングロール上で蒸着層を素材フィルム表面に形成し、前記コーティングロールから導出された蒸着フィルム表面の蒸着層を出側ガイドロール(15)で押さえながら当該蒸着フィルム(f2)を巻取りロール(17)に巻き取らせる真空蒸着装置(1)であって、
前記コーティングロール(14)の外周速度v1と前記出側ガイドロール(15)の外周速度v2とをv1=v2となるように同調させるための同調手段(18)、
を備え、
前記出側ガイドロールはテンデンシーロールであり、
前記同調手段(18)は、
前記コーティングロール(14)の回転軸を回転中心とする第1ベルト車(b1)と、
前記出側ガイドロール(15)の回転軸を回転中心とする第2ベルト車(b2)と、
前記第1ベルト車の回転を前記第2ベルト車に伝達するためのベルト(b3)と、
前記第2ベルト車の外周部と前記テンデンシーロールの内周部との両者に接して設けられた複数のボールベアリング(b4)とを含んでおり、
前記テンデンシーロールは、前記各ボールベアリングを介して前記第2ベルト車の回転力が伝達されることを特徴とする真空蒸着装置。 - 請求項1に記載の真空蒸着装置において、
前記コーティングロール(142)上のフィルム(f)に蒸着層を形成するための蒸着ユニット(212)と、
前記蒸着ユニットを収容し、少なくとも外壁(222)の一部(252)が着脱又は開閉可能な蒸着室(202)と、
前記コーティングロールの上流側又は下流側に個別に設けられた1本以上の処理ロール(141)と、
前記処理ロール上のフィルムに、前記蒸着ユニットとは異なる方式のコーティング処理又は表面処理を施すための1台以上の処理ユニット(211)と、
前記処理ユニットを個別に収容し、少なくとも外壁(221)の一部(231, 251)が着脱又は開閉可能な1室以上の処理室(201)と、
前記蒸着ユニット及び前記処理ユニットに対し、前記フィルムを「上流側から下流側への正方向」又は「下流側から上流側への逆方向」の双方向に供給するための双方向供給手段(19)と、
を備えたことを特徴とする真空蒸着装置。 - 請求項2に記載の真空蒸着装置において、
前記蒸着ユニット(212)は、PVD方式により、蒸着処理を前記フィルム(f)上に施すことを特徴とする真空蒸着装置。 - 請求項1に記載の真空蒸着装置が実行する蒸着フィルム製造方法であって、
前記コーティングロール(14)の外周速度v1と前記出側ガイドロール(15)の外周速度v2とをv1=v2となるように同調させるための同調工程(18)、
を備え、
前記同調工程(18)は、
前記コーティングロール(14)の回転軸を回転中心に前記第1ベルト車(b1)が回転する工程と、
この第1ベルト車の回転に応じて前記ベルト(b3)が移動する工程と、
このベルトの移動に応じて前記出側ガイドロール(15)の回転軸を回転中心に前記第2ベルト車(b2)が回転する工程と、
前記第2ベルト車の回転力が、前記各ボールベアリング(b4)を介して前記テンデンシーロールである前記出側ガイドロールに伝達される工程と、
を備えたことを特徴とする蒸着フィルム製造方法。
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