JP5657485B2

JP5657485B2 - 帯電電極機構

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Publication number: JP5657485B2
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Inventors: 鈴木　敏雄; 敏雄鈴木; 友樹廣田; 信雄野村; 賢治堀切
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Publication date: 2015-01-21
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Description

この発明は、樹脂製の薄膜を形成する成膜工程で、ダイから供給された溶融樹脂を冷却ロールに帯電密着させるための帯電電極機構に関する。

従来から、溶融樹脂を回転する冷却ロール上に供給して、薄膜化する成膜工程において、溶融樹脂を帯電させ、冷却ロールに帯電密着させる成膜装置が知られている。
このような成膜装置では、ダイから供給された溶融樹脂に高電圧を印加した放電電極を近接させ、この放電電極と冷却ロール間での放電によって溶融樹脂を帯電させるものである。
上記放電電極としては、例えば、冷却ロール上に供給された溶融樹脂の幅方向に渡したワイヤー状の電極が使われている。

上記ワイヤー状の放電電極は、細いものが用いられることが多く、溶融樹脂の幅方向にかけ渡す際に、大きなテンションをかけると切れてしまう。そのため、テンションを保って設けることが難しい。もし、ワイヤー状の放電電極に所定のテンションをかけることができなければ、ワイヤー状の放電電極が弛んだ状態で溶融樹脂に対向することになる。このように、放電電電極が弛んでいると、放電電極と冷却ロールとの間の距離が溶融樹脂の幅方向で不均一になり、溶融樹脂の幅方向での帯電が不均一になってしまう。結果として、溶融樹脂の幅方向の密着性が一定にならずに、均質な薄膜を形成できないという問題が発生する。
そこで、ある程度の大きさのテンションをかけても切れることがない太いワイヤーや帯状の放電電極を用いることが考えられる。

特開平８−１７４６３２号公報特開２００７−０１５１８８号公報

しかし、上記のように、大きなテンションをかけても切れにくい放電電極を用いた場合には、新たに、次のような問題が発生する。
例えば、溶融樹脂温度が不均一になったり、樹脂が気泡を内包していたり、装置全体が振動したり、供給圧力が変動したりなどが原因で、ダイから供給される溶融樹脂の流れが乱れて、放電電極が要求樹脂に巻き込まれてしまうことがある。このように放電電極が溶融樹脂に巻き込まれてしまった場合、細いワイヤー状の放電電極は直ちに切れてしまうが、切れにくい放電電極は溶融樹脂に引っ張られて冷却ロールの表面を傷つけてしまう。もともと、放電電極と冷却ロール表面とは数ミリメートルしか離れていないものが多く、樹脂によって少し引っ張られただけでも、放電電極が冷却ロールの表面に接触する。そして、回転している冷却ロールに接触した放電電極は冷却ロールの回転方向にわたって傷をつけることになる。

一方、上記冷却ロールは熱溶融した樹脂を冷却するだけでなく、樹脂製薄膜の膜厚や表面性を均一に保つため、その表面性を厳密に管理された高価な部品である。そのため、冷却ロールを傷つけてしまうことは、製造される樹脂製薄膜の品質を落とすことになるうえ、高価な部品の交換が必要となり、大損害となる。
この発明の目的は、溶融樹脂の流れが乱れたとしても、溶融樹脂に巻き込まれた放電電極が冷却ロールの表面を傷つけてしまうことがない帯電電極機構を提供することである。

第１〜第６の発明は、放電電極が、ダイから供給される溶融樹脂の供給方向を横切る幅方向にテンションを保って一対の保持体間にかけ渡される構成にし、上記放電電極に高電圧を印加してこの放電電極からの放電で、ダイから供給された溶融樹脂を帯電させて、この溶融樹脂を冷却ロールに帯電密着させる帯電電極機構を前提とする。

上記帯電電極機構を前提とし、第１の発明は、上記ダイから供給される溶融樹脂の少なくとも幅の範囲で光を出力する投光部と、投光部の光を検出する光センサとを備え、上記投光部から出力される光は、上記放電電極よりも溶融樹脂の供給方向下流側であって放電電極に沿った上記幅方向の走行経路を保ち、上記放電電極が溶融樹脂の供給方向下流側に振れて上記光の走行経路を遮断したとき、光センサがその遮断を検出すること特徴とする。

第２の発明は、上記ダイから供給される溶融樹脂の少なくとも幅の範囲で光を出力する投光部と、投光部の光を検出する光センサとを備え、上記投光部から出力される光は、上記放電電極よりも溶融樹脂の供給方向上流側であって放電電極に沿った上記幅方向の走行経路を保ち、ダイから供給された溶融樹脂が上記光の走行経路を遮断したとき、光センサがその遮断を検出することを特徴とする。
なお、上記第１、第２の発明の「放電電極に沿った・・・」とは、光の走行経路が放電電極から大きく離れない位置を保って並んでいることである。

第３の発明は、上記第１または２の発明を前提とし、上記一対の保持体とともに放電電極を、上記冷却ロールから離れる方向に退避させる退避機構と、上記光センサに接続した制御システムとを備え、この制御システムは、上記光センサが、上記光の走行経路が遮断されたことを検出したとき、上記退避機構を制御して放電電極を上記冷却ロールから離れる方向に退避させることを特徴とする。

第４の発明は、上記第１〜第３の発明を前提とし、上記投光部から出力された光を、プリズムを介して上記走行経路に導く構成にしたことを特徴とする。

第５の発明は、上記第１〜第４の発明を前提とし、上記走行経路を通過した光を、プリズムを介して上記光センサに導く構成にしたことを特徴とする。

第６の発明は、上記第１，３，４，５の発明を前提とし、上記第１の発明の投光部を第１投光部とし、第１の発明の光センサを第１光センサとするとともに、上記ダイから供給される溶融樹脂の少なくとも幅の範囲で光を出力する第２投光部と、この第２投光部の光を検出する第２光センサとを備え、上記第２投光部から出力される光は、溶融樹脂の供給方向上流側であって放電電極に沿った上記幅方向の走行経路を保ち、ダイから供給された溶融樹脂が上記光の走行経路を遮断したとき、第２光センサがその遮断を検出することを特徴とする。

第１の発明によれば、光センサが、放電電極より溶融樹脂の供給方向下流側であって放電電極に沿った光の走行経路を放電電極が遮断したことを検出できる。つまり、光センサは、放電電極が溶融樹脂の供給方向下流側へ振れて冷却ロール表面へ近づいたことを検出できる。
そこで、光センサが光の走行経路が遮断されたことを検出したときに、放電電極を冷却ロールの表面から離すようにすれば、振れた放電電極が冷却ロール表面を傷つけることを防止することができる。

また、例えば、放電電極が、ダイから供給される要求樹脂に巻き込まれて振れた場合に、冷却ロールを移動させなくても、光センサが光の走行経路の遮断を検出した時点で溶融樹脂の供給及び冷却ロールの回転を停止すれば、樹脂に巻き込まれた放電電極が下流側へそれ以上引っ張られることを止めることができ、冷却ロール表面に放電電極が接触することを防止できる。

さらに、この発明のように光センサを用いた検出方法では、放電電極が実際に冷却ロール側に近づいたことを検出できるため、例えば、テンションセンサによって放電電極のテンションの大小だけで異常を検出する場合と比べて、正確な判定ができる。
テンションセンサによって、放電電極のテンションを監視していると、放電電極に外力が作用してテンションが大きくなったり、放電電極が切れてテンションがゼロになったりするような異常を検出することができるが、テンションの大小だけでは放電電極がどちら側へ振れているのかということまではわからない。そのため、放電電極が冷却ロールを傷つける危険がなくても、テンションが変化しただけで警報を発したり、装置を止めたりしてしまう可能性があるが、この発明ではそのような問題は起こらない。

第２の発明では、光センサが、放電電極より溶融樹脂の供給方向上流側であって放電電極に沿った光の走行経路を溶融樹脂が遮断したことを検出できる。つまり、光センサは、溶融樹脂の流れが乱れて上流側から放電電極に近づいてきたことを検出できる。
そこで、上記光センサが光の走行経路が遮断されたことを検出したときに、溶融樹脂の供給及び冷却ロールの回転を停止したり、放電電極を冷却ロールから離したりすることで、放電電極が溶融樹脂に巻き込まれことを防ぐことができ、その結果、樹脂に巻き込まれた放電電極が冷却ロール表面を傷つけることを防止することができる。

第３の発明によれば、光の走行経路が放電電極あるいは樹脂によって遮断されたことを光センサが検知したとき、制御システムが退避機構を制御して放電電極を冷却ロールから離れる方向に退避させることができる。
従って、放電電極が冷却ロールの表面を傷つけることはない。

第４の発明によれば、投光部と放電電極に沿った光の走行経路との間にプリズムを介在させることによって、投光部を、放電電極に沿った走行経路から外れた位置に設置することができ、投光部の設置位置の自由度が上がる。
第５の発明によれば、光センサと放電電極に沿った光の走行経路との間にプリズムを介在させることによって、光センサを、放電電極に沿った走行経路から外れた位置に設置することができ、光センサの設置位置の自由度が上がる。
しかも、光の方向を変更するためにプリズムを利用したので、鏡などの反射部材を用いる場合と比べて、光の入射面の角度をラフに設定できる。

第６の発明では、放電電極を境に、溶融樹脂の供給方向下流側と、供給方向上流側との両側に光の走行経路を設けている。供給方向上流側では、第２の光センサが光の走行経路を溶融樹脂が遮断したことを検出でき、供給方向下流側では、第１の光センサが光の走行経路を放電電極が遮断したことを検出できる。
そのため、第２の光センサの検出に基づいて溶融樹脂が放電電極を巻き込むことを防止でき、第１の光センサの検出に基づいて放電電極が冷却ロールに接触することを防止できる。
また、第２の光センサの検出に基づいた対策によって放電電極が溶融樹脂に巻き込まれることを防止し損なうようなことがあっても、溶融樹脂の供給方向下流側の第1の光センサの検出に基づいて放電電極の振れを検出できるので、その検出に基づいて、放電電極が冷却ロールを傷つけないようにすることができる。つまり、二重のチェックによって、より確実に冷却ロールの損傷を防止できる。

図１は第１実施形態の成膜装置の帯電密着工程の概略図である。図２は第１実施形態の電極ユニットの正面図である。図３は図２のIII-III線断面図である。図４は第１実施形態の光の走行経路を示した模式図である。図５は第１実施形態の溶融樹脂と光の走行経路との位置関係を示す模式図である。図６は図１のVI-VI線断面図である。図７は第２実施形態の溶融樹脂と光の走行経路との位置関係を示す模式図である。図８は上記実施形態とは異なる光の経路を示した模式図である。図９は上記実施形態とは異なる光の経路を示した模式図である。図１０は上記実施形態とは異なる光の経路を示した模式図である。

図１〜図６に、この発明の第１実施形態を示す。
図１は、この発明の帯電電極機構を用いた成膜装置の概略図で一対のフレーム１，２間に金属製の冷却ロール３を設けている。この冷却ロール３は図示しない支持機構によって回転可能に支持され、図示しない駆動機構によって回転するようにしている。
また、上記冷却ロール３上方には図示しない支持機構によって支持され、冷却ロール３上に溶融樹脂を供給するダイ４を設けている。このダイ４から供給された溶融樹脂５が冷却ロール３で冷却されながら搬送され、後工程へ供給される。

さらに、上記一対のフレーム１，２上には、一対のＸＹガイドユニット６，７が設けられている。
ＸＹガイドユニット６，７については後で詳しく説明するが、これらＸＹガイドユニット６，７は全く同じ構成で、それぞれフレーム１，２に固定したＸ軸８と、このＸ軸８上でｘ方向に移動するＹ軸９とで構成されている。このＹ軸９においてｙ方向に移動する取り付け台９ａに取り付け部材１０を介して電極ユニット１１，１２を取り付けている。

これら電極ユニット１１，１２は、冷却ロール３の上に供給された溶融樹脂５の幅方向ｗの両脇に位置し、その間に帯状の放電電極１３を、所定のテンションを保って保持している。
上記電極ユニット１１，１２がこの発明の放電電極を保持する一対の保持部を構成し、上記放電電極１３に高電圧を印加することによって溶融樹脂５をアースした冷却ロール３に帯電密着させるようにしている。

図２は、上記一対の電極ユニット１１，１２の前面カバーを除いた状態の正面図であるが、一方の電極ユニット１１は、ボックス状の内部に、帯状の放電電極１３を巻きつけた繰り出しロール１１ａと、ガイドロール１１ｂ、１１ｃ及びテンションロール１１ｄを備え、上記繰り出しロール１１ａから繰り出した放電電極１３を、上記ガイドロール１１ｂ、１１ｃ及びテンションロール１１ｄを経由して電極ユニット１１外へ送り出している。

他方の電極ユニット１２は、その内部に、上記放電電極１３を巻き取る巻き取りロール１２ａと、ガイドロール１２ｂ，１２ｃ及び電極ロール１２ｄを備え、これらガイドロール１２ｂ，１２ｃ，電極ロール１２ｄを介して巻き取りロール１２ａに放電電極１３を案内している。
そして、上記電極ロール１２ｄを図示しない外部の高圧電源に接続し、この電極ロール１２ｄを介して放電電極１３に高電圧を印加する。上記高圧電源からの電源配線はこの電極ユニット１２の背面に接続している。

なお、上記一方の電極ユニット１１の背面外側には上記繰り出しロール１１ａに連結した図示しない繰り出しモーターを設け、上記他方の電極ユニット１２の背面外側には上記巻き取りロール１２ａに連結した巻き取りモーターＭ（図１参照）を設けている。これら繰り出しモーター及び巻き取りモーターＭを制御することによって、放電電極１３を長さ方向に移動させ、溶融樹脂に新しい放電電極１３を対向させることができるようにしている。放電電極１３は長期にわたって使用するとその表面が劣化して放電効率が落ちてしまうので、交換が必要になるが、この第１実施形態のように繰り出しロール１１ａ及び巻き取りロール１２ａを用いれば、電極ユニット１１，１２を所定の位置にセットしたままで放電電極の交換ができるようになる。但し、上記ロール１１ａ，１２ａを備えずに、必要長さ分の放電電極を取り換えるようにしてもよい。

また、上記繰り出しモーター及び巻き取りモーターＭの回転を制御することによって、電極ユニット１１，１２間の放電電極１３のテンションを制御することもできる。
さらに、一方の電極ユニット１１内のテンションロール１１ｄにはこのテンションロール１１ｄに作用する荷重に基づいて放電電極１３のテンションを検出するテンションセンサ１１ｅを取り付け、放電電極１３のテンションが適正範囲にあるかどうかを監視することもできる。

さらにまた、上記電極ユニット１１，１２には、互いが対向する側面側に、樹脂製の筒状の電極カバー１４，１５を取り付けて放電電極１３の両端側を覆っている。これら樹脂製の電極カバー１４，１５から露出した部分を、上記溶融樹脂５の幅ｗとほぼ一致させている。このような電極カバー１４，１５を設けたのは、次の理由による。
もし、上記電極カバー１４，１５を設けなければ、溶融樹脂５の幅ｗの外側部分で、上記放電電極１３と露出した金属製の冷却ロール３とが直接対向することになる。このように上記放電電極１３と金属製の冷却ロール３とが直接対向した部分は、溶融樹脂５を介して放電電極１３と冷却ロール３とが対向している部分よりも、優先的に放電が起こる。そうなれば、溶融樹脂５の帯電効率が落ちてしまうと同時に、放電により冷却ロール３に傷も発生する。それを防止するため上記電極カバー１４、１５を設けているのである。

なお、上記電極カバー１４、１５は、その基端側を上記各電極ユニット１１，１２に対しネジ結合するとともに、そのねじ込み長さによって各電極ユニット１１，１２からの突出長さを調整可能にしている。これにより、放電電極１３において電極カバー１４，１５から露出した部分の長さを溶融樹脂５の供給幅ｗに合わせることができる。

上記のようにした一対の電極ユニット１１，１２にはそれぞれプリズムホルダー１６，１７を設け、この間に光線Ｌを走行させている。
なお、図２中、左右のプリズムホルダー１６，１７は全く同じ構造なので、ここでは図３に示す電極ユニット１１側についてのみ説明する。
図３に示すように、電極ユニット１１の背面部材１１ｆには、五角形のプリズムホルダー１６を固定している。このプリズムホルダー１６は中央に保持孔１６ａを備え、その内部にペンタプリズムｐ１を挿入し、固定部材１６ｂをネジ止めすることによってこのペンタプリズムｐ１を固定している。

また、上記プリズムホルダー１６には、上記ペンタプリズムｐ１に対する入射光及び出射光を通過させるための通孔１６ｃ、１６ｄを備えている。
そして、通孔１６ｃを上記電極ユニット１２側に開口させ、通孔１６ｄを背面部材１１ｆに設けた取り付け孔１１ｇに接続し、この取り付け孔１１ｇ内には光センサ１８を取り付けている。
これにより、上記通孔１６ｃから入射した光線Ｌはペンタプリズムｐ１によって９０°方向を変えて光センサ１８に受光される。光センサ１８には、信号ケーブル１９を接続し、これを図示しないこの発明の制御システムである制御装置に接続し、この制御装置に上記光センサ１８の検出信号を入力するようにしている。

そして、もう一方の電極ユニット１２に設けられたプリズムホルダー１７は、上記プリズムホルダー１６と同様の構成である。但し、電極ユニット１２側のプリズムホルダー１７は、両ユニット１１，１２の中心を通り放電電極１３に直交する直線に対し上記プリズムホルダー１６と線対称に設けられ、このプリズムホルダー１７には上記ペンタプリズムｐ１と線対称に配置されたペンタプリズムｐ２が固定され、このペンタプリズムｐ２と上記ペンタプリズムｐ１とでは、光の入射面と出射面とが反対になっている。

また、電極ホルダー１２側のプリズムホルダー背面部材１２ｅには、光センサ１８ではなく、光を発する投光部２０を設け、この投光部２０が出力する光が光線Ｌとなるようにしている。
図４は上記一対のペンタプリズムｐ１、ｐ２と光線Ｌとの関係を示した模式図である。
このようにして、投光部２０から出力された光は、電極ユニット１２から電極ユニット１１までの間で、図２おける帯状の放電電極１３の近傍で帯状電極に沿った走行経路を通過する光線Ｌとなる。

上記のようにした一対の電極ユニット１１，１２は、上記したように一対のＹ軸９，９に固定されるが、そのとき、上記放電電極１３と光線Ｌの位置は図５に示すようになる。すなわち、放電電極１３は、上記ダイ４から供給される溶融樹脂の供給開始部に近い箇所において、その厚み部分を溶融樹脂５に対向する傾きを保持している。このように、帯状の放電電極１３の幅方向ではなく、厚み方向を溶融樹脂５に対向させたのは、より放電しやすいエッジ部分を溶融樹脂５に近づけるためである。そして、放電電極１３の傾きを保持するためには、上記電極ユニット１１，１２をＸＹガイドユニット６，７に対する傾きを調整している。
また、放電電極１３に沿った光線Ｌは、上記放電電極１３の近傍であって溶融樹脂の供給方向下流側で、上記放電電極１３と溶融樹脂５とで挟まれた個所に位置するよう、ＸＹガイドユニット６，７を制御してその位置を調整している。

次に、上記ＸＹガイドユニット６，７について説明する。
これらＸＹガイドユニット６，７は同じ構成なので、図６を用いて一方のＸＹガイドユニット６について説明する。
図６に示すように、Ｘ軸８は、Ｕ字状のガイドレール８ａ内に、ガイドレール８ａの長手方向に平行なボールスクリュー８ｂを設けるとともに、このボールスクリュー８ｂにかみ合うとともに、上記ガイドレール８ａに沿って移動する移動体８ｃを備えている。上記ボールスクリュー８ｂの一端にはモーターｍ１を接続し、このモーターｍ１を図示しない上記制御装置に接続している（図１参照）。従って、この制御装置がモーターｍ１を駆動すれば、上記移動体８ｃがｘ方向に移動する。

また、上記移動体８ｃには、ガイドレール８ａの両脇に突出するとともに、上面中央にガイドレール８ａの長さ方向の凹部８ｅを設けた取り付け台８ｄを設けている。この取り付け台８ｄに、Ｙ軸９に固定した取り付け部材２１の固定部２１ａを固定している。
また、上記凹部８ｅと上記固定部２１ａとの間には、ガイドレール８ａと同等の長さを有するカバー８ｆを設け、その両端をガイドレール８ａに固定して、上記ボールスクリュー８ｂを覆っている。

一方、Ｙ軸９は、上記Ｘ軸と同様の構成である。その詳細は、省略するが、上記取付部材２１にＵ字状のガイドレールを固定し、その内部にボールスクリュー及び移動体を設け、Ｘ軸８の取り付け台８ｄに相当する取り付け台９ａをガイドレール及びカバーから突出させている。この取り付け台９ａに、上記取付部材１０を介して上記電極ユニット１１を取り付けている。
そして、Ｙ軸９のスクリューシャフトの一端には上記制御装置に接続したモーターｍ２を連結している。従って、制御装置がモーターｍ２を駆動すれば、上記図示しない移動体がｙ方向に移動する。

上記したＸＹガイドユニット６の構成は、もう一方のＸＹガイドユニット７と全く同じである。そこで、対応する部材には、同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。但し、ＸＹガイドユニット７には、取り付け部材１０を介して上記電極ユニット１２を取り付けている。
そして、上記制御装置は、上記一対のＸ軸８，８のモーターｍ１，ｍ１を同期して制御するようにしている。また、一対のＹ軸９，９のモーターｍ２，ｍ２を制御する際も、同期させるようにしている。
従って、上記制御装置が、一対のモーターｍ１、ｍ１を駆動して、一対の電極ホルダー１１，１２とともに放電電極１３がｘ方向へ移動させ、一対のモーターｍ２，ｍ２を駆動して、一対の電極ホルダー１１，１２とともに放電電極１３をｙ方向へ移動させることができる。

上記のようにしたこの第１実施形態の作用を説明する。
まず、図５に示すように、放電電極１３及び光線Ｌの位置を調整した状態で、成膜装置を運転しているとき、ダイ４から供給される溶融樹脂の流れが何らかの影響で乱れて放電電極１３に溶融樹脂が絡み付いてしまったとする。
溶融樹脂は、冷却ロール３の回転によって方向へ移動搬送されるので、樹脂に巻き込まれた放電電極１３は樹脂によって溶融樹脂の供給方向回転方向、すなわち冷却ロール３の回転方向へ引っ張られることになる。

放電電極１３は、初期状態で所定のテンションを保って設けられているが、溶融樹脂によって引っ張られると、わずかに伸びて樹脂の供給方向下流側へ振れる。この振れ幅はわずかであるが、上記光線Lは放電電極１３の近傍に位置しているので、振れた放電電極１３によって、光線Ｌが遮断される。
わかりやすくするため、図５では、全体の寸法バランスを実際とは違うバランスで表しているが、帯状の放電電極１３は、幅が数[ｍｍ]、厚さが数百[ｍｍ]以下であり、小さな外力でも撓んで、光線Ｌを遮断する。

光線Ｌが遮断されると、図３の光センサ１８が、光線Ｌが遮断されたことを検出する。光センサ１８の検出信号は上記制御装置に入力されるようにしているので、制御装置はこの遮断信号をトリガとし、上記ＸＹガイドユニット６，７を制御して放電電極１３を冷却ロール３から離れる方向に退避させることができる。具体的には、上記電極ユニット１１，１２がダイ４及び冷却ロール３の表面から離れるよう、一対のＸ軸８，８のモーターｍ１、ｍ１を駆動して、放電電極１３をｘ１方向に移動させる（図５参照）。

もし、放電電極１３が、溶融樹脂に巻き込まれて供給方向に引っ張られたままにしていると、溶融樹脂とともに冷却ロール３の表面に接触して、冷却ロール３を傷つけてしまうことになるが、この第１実施形態によれば、放電電極が光線Ｌを遮断した時点で、放電電極１３を冷却ロール３から退避させることができるので、冷却ロール３の表面を傷つけることを防止できる。
なお、この第１実施形態では、上記ＸＹガイドユニット６，７がこの発明の退避機構であり、これらに設けたモーターｍ１、ｍ２を制御する制御装置がこの発明の制御システムである。
そして、上記図示しない制御装置と、上記一対のフレーム１，２上に固定した部分とで、この発明の帯電電極機構を構成している。

なお、この第１実施形態では、上記電極ユニット１１にテンションセンサ１１ｅを設けて、帯状の放電電極１３のテンションを監視することができるようにしている。そのため、テンションの検出値のよって放電電極１３が溶融樹脂５によって引っ張られているか否かを検出することが考えられる。しかし、テンションセンサ１１ｅが検出するテンションの大小だけでは、放電電極１３の振れ方向まではわからないので、放電電極が冷却ロールを傷つける危険がなくても、テンションが変化しただけで警報を発したり、放電電極１３を退避させたりしてしまう可能性があるが、光センサ１８を用いればそのようなことはない。

図７に示す第２実施形態は、上記一対の電極ユニット１１，１２に設けた、上記投光部２０及び光センサ１８とは別の、第２の投光部及び第２の光センサを設けた帯電電極構造である。他の構成は、上記第１実施形態と同じである。第１実施形態と同じ構成要素は、第１実施形態と同じ符号を用いて説明する。但し、この第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ投光部及び光センサを第１の投光部２０、第１の光センサ１８ということにする。

そして、上記第２の投光部から出力された光は、上記溶融樹脂の幅の範囲で、上記放電電極１３の近傍であって供給樹脂の供給方向上流側で、放電電極１３に沿った走行経路を保っている。この第２の投光部から出力された光の走行経路を図７において光線Ｌ２とし、上記第１の投光部２０から出力された光の走行経路を光線Ｌ１として示している。

図７に示すように、溶融樹脂の供給方向を基準に、放電電極１３の前後に、放電電極１３に沿った光線Ｌ１，Ｌ２が位置している。
そして、上記光線Ｌ１は第１実施形態と同様に、放電電極１３より溶融樹脂の供給方向下流側において、放電電極１３と冷却ロール３上の溶融樹脂５とで挟まれる位置を保持し、もう一方の光線Ｌ２は放電電極１３より溶融樹脂の供給方向上流側において、放電電極１３と上記ダイ４からの溶融樹脂の供給開始位置とで挟まれる位置を保持している。
これら放電電極１３、光線Ｌ１，Ｌ２、及び溶融樹脂５の位置関係を上記したように保持するため、上記ＸＹガイドユニット６，７を調整している。

このような第２実施形態の成膜装置を運転しているとき、ダイ４から供給される溶融樹脂５の流れが何らかの影響で乱れて放電電極１３側に膨らんだとする。
そして、膨らんだ溶融樹脂５が上記第２の投光部から出力された光線Ｌ２を遮断すると、第２の光センサがそれを検出する。この第２の光センサからの遮断検出信号が、上記制御装置に入力されると、上記制御装置はＸＹガイドユニット６，７のモーターｍ１，ｍ１を制御して上記電極ユニット１１，１２とともに放電電極１３を上記冷却ロール３から離れる方向、例えば矢印ｘ１方向へ退避させることができる。

このように、放電電極１３より溶融樹脂の供給方向上流側の光線Ｌ２を溶融樹脂５が遮断したことを第２の光センサで検出し、放電電極１３を退避させるようにすれば、放電電極１３に樹脂が絡み付いて冷却ロール３側へ引っ張られることを防止できるので、放電電極１３が冷却ロール３を傷つけてしまうことを防止できる。
また、第２の光センサによる検出がうまくできなかったり、退避のタイミングがずれてしまったりしたときには、放電電極１３が溶融樹脂に巻き込まれて溶融樹脂の供給方向へ引っ張られてしまうことになる。しかし、この場合には、上記第１実施形態と同様に、第１の光センサ１８が光線Ｌ１の遮断を検出して、放電電極１３を退避させることができる。

つまり、第２実施形態では、放電電極１３の両側に光の走行経路を設け、別々に遮断を検出するようにしたため、放電電極１３が冷却ロール３に接触することをより確実に防止できる。
但し、上記第２の光線Ｌ２のみを設け、溶融樹脂５の乱れを検出することによって放電電極１３が冷却ロール３に接触することを防止するようにしてもよい。
なお、上記第１、２実施形態では、制御装置が、光の走行経路が遮断されたことを検出した光センサからの検出信号に基づいて、上記ＸＹガイドユニット６，７を制御するようにしているが、制御装置は、光センサからの信号に基づいてＸＹガイドユニット６，７を制御するのではなく、警報を発するだけでも良い。この場合、上記ＸＹガイドユニットのような退避機構はなくてもよい。

なお、上記第１、第２実施形態では、ＸＹガイドユニット６，７のモーターｍ１、ｍ１を駆動して、放電電極１３を矢印ｘ１方向へ退避させる例を説明しているが、退避方向はこれに限らない。Ｙ軸９に設けたモーターｍ２を駆動して、放電電極１３をｙ方向へ退避させることもできるし、両モーターｍ１，ｍ２を組み合わせて退避させることもできる。

また、上記第１、第２実施形態では、投光部２０と放電電極１３の沿った光の走行経路との間にペンタプリズムｐ２を設けているので、投光部２０を光線Ｌと一直線上に設ける必要がなく、電極ユニット１２の幅を小さくすることができる。
但し、投光部２０は電極ユニット１２外に設けてもよい。いずれにしてもプリズムを用いて光の走行経路を曲げるようにすれば、投光部２０の設置位置を自由に選択できる。
また、放電電極１３に沿った光線Ｌをペンタプリズムｐ１で、光センサ１８に導くようにしているため、上記投光部２０と同様に、光センサ１８の設置位置を光線Ｌと同一線状に設ける必要がない。この光センサ１８も、プリズムを用いることによって設置位置を選択できることになるが、上記光線Ｌを受光できればどこに設けてもよい。

上記のように、投光部２０から出力された光は、少なくとも、溶融樹脂の幅の範囲で、放電電極１３に沿った幅方向の走行経路を保ってから、光センサ１８で受光される構成であれば、投光部２０や光センサ１８の位置は特に限定されない。
例えば、図８に示すように、図４に示す第１実施形態における投光部２０側のペンタプリズムｐ２を省略して、放電電極１３に沿った走行経路を通過後に、ペンタプリズムｐ１を介して光線１８に光線を導くようにすることもできる。
このように、一方にのみプリズムを設ける実施形態として、図４においてペンタプリズムｐ１の位置に光センサ１８を設け、投光部２０側にだけにペンタプリズムｐ２を設けてもよい。
また、上記ペンタプリズムｐ１、ｐ２はプリズムに限らない。

さらに、図９に示す構成は、プリズムの代わりに、反射ミラー２２によって投光部２０から出力された光を反射して、光センサ１８に受光させるようにしたものである。このように構成すれば、投光部２０と光センサ１８とを上記溶融樹脂５の幅方向の一方の側にまとめて設けることができる。

そして、上記反射ミラー２２への入射光と反射光のどちらを、上記放電電極１３に沿った走行経路になるように設定しても構わない。
さらに、反射ミラー２２に対する入射角を変更すれば、光センサ１８の位置を自由に選択することもできる。
但し、反射ミラー２２を用いる場合、光の反射角が入射角に依存するので、入射角の設定がラフにできるプリズムと比べてその設定に手間がかかる。
また、図１０に示すように、投光部２０と光センサ１８とを同一直線上に設けるように構成してもよいことは当然である。

また、上記実施形態では、帯状の放電電極１３を用いているが、所定のテンションを保持して溶融樹脂の幅方向にかけ渡すことができれば、放電電極は帯状でなくてもよい。但し、断面が円形のワイヤー状電極は、その直径が大きくなると効率な放電が難しくなるので、溶融樹脂を帯電させるためには帯状などエッジ部を有する形状が好ましい。

この発明は、樹脂の薄膜を形成する成膜工程で有用な帯電電極機構である。

３冷却ロール
４ダイ
５溶融樹脂
６，７（退避機構である）ＸＹガイドユニット
８Ｘ軸
９Ｙ軸
１１，１２（保持部である）電極ユニット
１３放電電極
１６，１７プリズムホルダー
ｐ１、ｐ２ペンタプリズム
ｗ（溶融樹脂の）幅

Claims

放電電極が、ダイから供給される溶融樹脂の供給方向を横切る幅方向にテンションを保って一対の保持体間にかけ渡される構成にし、上記放電電極に高電圧を印加してこの放電電極からの放電で、ダイから供給された溶融樹脂を帯電させて、この溶融樹脂を冷却ロールに帯電密着させる帯電電極機構において、上記ダイから供給される溶融樹脂の少なくとも幅の範囲で光を出力する投光部と、投光部の光を検出する光センサとを備え、上記投光部から出力される光は、上記放電電極よりも溶融樹脂の供給方向下流側であって放電電極に沿った上記幅方向の走行経路を保ち、上記放電電極が溶融樹脂の供給方向下流側に振れて上記光の走行経路を遮断したとき、光センサがその遮断を検出する帯電電極機構。
放電電極が、ダイから供給される溶融樹脂の供給方向を横切る幅方向にテンションを保って一対の保持体間にかけ渡される構成にし、上記放電電極に高電圧を印加してこの放電電極からの放電で、ダイから供給された溶融樹脂を帯電させて、この溶融樹脂を冷却ロールに帯電密着させる帯電電極機構において、上記ダイから供給される溶融樹脂の少なくとも幅の範囲で光を出力する投光部と、投光部の光を検出する光センサとを備え、上記投光部から出力される光は、上記放電電極よりも溶融樹脂の供給方向上流側であって放電電極に沿った上記幅方向の走行経路を保ち、ダイから供給された溶融樹脂が上記光の走行経路を遮断したとき、光センサがその遮断を検出する帯電電極機構。
上記一対の保持体とともに放電電極を、上記冷却ロールから離れる方向に退避させる退避機構と、上記光センサに接続した制御システムとを備え、この制御システムは、上記光センサが、上記光の走行経路が遮断されたことを検出したとき、上記退避機構を制御して放電電極を上記冷却ロールから離れる方向に退避させる構成にした請求項１または２に記載の帯電電極機構。
上記投光部から出力された光を、プリズムを介して上記走行経路に導く構成にした請求項１〜３のいずれか１に記載の帯電電極機構。
上記走行経路を通過した光を、プリズムを介して上記光センサに導く構成にした請求項１〜４のいずれか１に記載の帯電電極機構。
請求項１の投光部を第１投光部とし、請求項１の光センサを第１光センサとするとともに、上記ダイから供給される溶融樹脂の少なくとも幅の範囲で光を出力する第２投光部と、この第２投光部の光を検出する第２光センサとを備え、上記第２投光部から出力される光は、溶融樹脂の供給方向上流側であって放電電極に沿った上記幅方向の走行経路を保ち、ダイから供給された溶融樹脂が上記光の走行経路を遮断したとき、第２光センサがその遮断を検出する請求項１，３，４，５のいずれか１に記載の帯電電極機構。