JPS59107074A

JPS59107074A - 真空装置の温度制御装置

Info

Publication number: JPS59107074A
Application number: JP21665982A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Shintani; 新谷　量平; Shinichi Miura; 真一三浦; Rikio Aozuka; 青塚　力夫
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1982-12-10
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1984-06-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、真空装置の温度制御装置に関し、より詳細に
は、真空蒸着装置等に適用し得る真空装置の温度制御装
置に関するものである。

（従来技術）複写機等に用いられる感光体の表面は、例えば、真空蒸
治法によって感光材料が蒸着形成されるようになってい
る。このような蒸雁を行なう真空装着装置は、例えば、
真空槽を形成するベルンセーや、このベルンヤー内を回
転用能に設けられ、感光体等の被蒸着体を取り付ける密
封容器としてのマンドレルや、ペルジャー内の下位に配
設される蒸着ルツボ等から主に構成されていて、密封容
器内に被凝縮性ガスを取り除いた状態で封入された、ジ
フェニール等の熱媒体を昇温気化させることによシ、密
封容器をブｒして、被蒸着体を均一に加熱し、この状態
で、蒸着ルツボから蒸発させた感光材料を被蒸着付表面
に蒸着させるものである。

ところで、このような真空装Ｎ装置においては、蒸着后
蒸Ｎ層の均質化を図ることや、次の蒸着に備えるために
、マンドレルを冷却することが行なわれており、このよ
うな冷却手段を含む真空蒸着装置が、従来、例えば、実
願昭５７−１２９８０２号において提案されている。

この−従来例は、マンドレルに導管をプｒして冷却筒を
連接し／ヒ上、この冷却筒をベルツヤ−外部に露呈せし
め、この冷却筒を直接、水冷または空冷するようにした
ものであり、マンドレルおよび被蒸着体の冷却は、冷却
筒からの熱伝導によって行なわれている。

しかし乍ら、この方式では、マンドレルや被蒸着体を効
果的に冷却することは理論的にはできるようＫなってい
るが、実用上は熱伝導による熱移！ｖ１−ｌｉｔが、マ
ンドレル等の部分の熱蓄積量と比較して相対的に少ない
ため、さほどの冷却効果を期待することができないもの
となっている。

従って、このような従来例のものでは、冷却に長い時間
を必要することになり、このため、蒸着を行なうだめの
段取９作業に多くの時間を必要とすることで、生産性が
低下したり、あるいは、蒸着層を均質化することが困難
であるなどの問題があった。

（発明の目的）本発明は、斜上の点に鑑みなされた、冷却効果にすぐれ
た機能を発揮する、真空装置の温度制御装置を提供する
ことを目的とする。

（発明の構成）本発明の構成について、以下、１実施例に基づいて説明
する。

第１図は、本発明１実施例装置を示していて、符号１は
真空槽２を形成するペルジャーを、３は真空槽２内にお
いて気密保持された密封容器としてのマンドレルを、４
は真空槽２内の下位に配設された蒸着ルツボをそれぞれ
示すものである。

こＣで、マンドレル３に所定の間隙をもって貫挿された
筒状の被蒸着体５への蒸着物の蒸着は、次のようにして
行なわれるようになっている。

マンドレル３は、これと一体連接された筒状回転軸６と
共に、駆動ギア７により、軸受８，８に支持されて回転
駆動されるよう［なっている。ｆＲＪち、マンドレル３
は被蒸着体５と共に真空槽２内を回転する。

マンドレル３内には、７フエニール等の第１の熱媒体１
１が空気等の非凝縮性ガスを取除いた状態で封入されて
いる。また、マンドレル３の、駆１０熱媒体］】（ｉ′
−含む密封空間３Ａには、この空間に対し気密保持きれ
た密封発熱体１３が第２図に示す如く円周方向に４箇、
配設されている。そして、この密封発熱体Ｊ３はヒータ
１３Ａと、これを被うヒータ保護管１３Ｂとから構成さ
れている。

密封発熱体１３から熱供給を受けた第］の熱媒体１１は
、脱気されたマンドレル３内で気化して、所謂、ヒート
ポンプ作用により、低温部から高温部へと移動し、マン
ドレル３０表面を各所均一に加熱する。

これにより、被蒸着体５も均一に加熱され、こノ状？に
て、蒸着ルツボ４から蒸発した感光材料等の蒸着物１４
は被蒸着体５にむらなく蒸着し、この被蒸着体５は例え
ば複写機等の感光体ドラムとして構成される。

とＣろで、このような真空蒸着装置において、晶温で蒸
着を完了した被蒸着体５を、マンドレル３と共に、蒸着
層を冷却することや、次の蒸着に備えることを目的とし
て、冷却する必要がある。

ここで、第１図において、マンドレル３の、第１の熱媒
体１１を含む密封空間３Ａには、この空間３ＡＶ！＃１
し気密保持づれたパイズ状の容器１５が設けられ、この
容器１５と、この内部に設けたパイプＪ６とで、次に述
べるような冷却用循環路を構成している。

即ち、容器１５はパイプ１６と共に、右方のロータリー
ジヨイント１７に連接されていて、先ず、バルブ１８お
よびロータリージヨイント】７を介して、第２の熱媒体
の一例である水１２（第２図参照）がパイプ状容器へ流
入し、かつ、この流入した水は、孔１６Ａを弁して、パ
イプ状容器１５の内壁へ回けて水流として噴射されるよ
うになっている。

このような水流噴射は、冷媒としての水が気化する際の
潜熱を奪う機能を達成することにな９、効率良く、大容
量の熱移動を行なわせることができる。即ち、第ｊの熱
媒体月の系と、第２の熱媒体１２（第２図参照）の系と
の間で相互に熱交換が行なわれ、マンドレル３を含む被
蒸治体５を、効率良く、短時間に冷却せしめることがで
きる。従って、蒸着のだめの段取り時間は短縮化きれ、
生産性も向上することになる。

なお、気化後の蒸気および残留熱媒体は、パイプ状谷器
１５内′ｆｆ曲り、排出パイプ１９を経て外部へ放出さ
れる。このように、容器１５やパイプ】６は第２の熱媒
体流人出用の冷却用循環路を構成するのである。

なお、パイプ〕６からの水噴流は、できるだけ噴霧状態
とする方が好ましく、冷却効星は富くなる。

また、噴流を作るノスルロ径１６Ａとしては、径が小さ
く、また、その数が多し）いオ呈、７令去Ｐ咬刀果は高
められる。しかし乍ら、ノスルロ径を小さくすると、噴
出時、あるいは、管内流動時、液体の移動抵抗が大きく
なるため、この点に対処すべく、パイプ１６へ流入する
液体に所定の圧力を印加するようにしでもよい。

高圧で効率良く水等を送り込めば、冷却のりδ熱移！ｉ
ｌＩ量が大となるため、素早く被蒸着体を冷却すること
ができ、また、水等の給送を低圧にするか、あるいは、
断続的にすれば、冷却を緩やかな速度で行なうことがで
きる。つまり、冷却の遅速を制御できることになシ、冷
却速度栄件によって決定される、例えばセレン系感光体
等の感度を適正なものに設定することができる。

なお、第２の熱媒体として、水道水を用いてこｎを実験
に供したところ、水道水の水圧程度で、かつ、ノスルロ
径を５％程度として、水の粘性抵抗および管摩擦抵抗を
考慮しても、充分、水蒸気化による急速冷却効果を確認
することができた。

第３図は、本発明装置の別の実施例を示していて、密封
容器としてのマンドレル２１内には、第１の熱媒体１１
が封入せられ、この熱媒体１１は、ヒータ２２を内装し
た密閉発熱体２３により、昇温せしめられるようになっ
ている。

一方、マンドレル２１内の密封空間には、この空間に対
し気密保持きれた外バイブ２４が設けられていて、さら
に、この内部には内バイブ２５が設けられている。なお
、図に示す装置は、前の実施例と同様に、真空槽内を回
転し得るようＶＣなっていて、かつ、マンドレル２１に
は筒状の被蒸着体が貫挿されるようになっている。

この実施例は、前記実施例の噴流式とは違って、水等の
第２の熱媒体が内パイプ２５へ流入し、かつ、この流入
した熱媒体が外パイプ２４を曲して外部へ流出する方式
となっている。

この実施例の場合も、外バイブ２４と内パイプ２５とで
、第２の熱媒体が流入出する冷却用循環路を構成し、前
記実施例と同様に、マンドレル２１を被蒸着体もろとも
、短時間に冷却することができる。

第４図は、冷却すべき被蒸着体の温度低下と、冷却経過
時間との１９互の関係を示すものであって、破線は従来
例の熱伝導方式のもの、一点鎖線は第３図に示す実施例
のもの、実線は第１図に示す実施例のものをそれぞれ示
している。

この図から理解されるように、従来例（破線）のものよ
りは、第３図に示す実施例（一点鎖線）のものの方が冷
却効果にすぐれる。この実施例の場合、熱媒体即ち冷媒
として、できるだけ温度落差の大きいものを流動させる
方式の方が冷却効果にすぐれることになる。

また、この図から理解されるように、単純な冷媒流動方
式（一点鎖線）のものと比して、噴流および蒸気化を利
用する方式（実線）のものの方が冷却効果にすぐれてい
る。

本発明者らの実験によれば、被蒸着体を想定して、アル
ミニウムパイプを２００　”Ｇ　Ｋ加熱したあと、水の
噴流をして、パイプ状容器】５（第１図参照）の内壁し
て、噴霧したところ、当該アルミニウムパイプを１００
℃近辺まで急速に冷却せしめることができた（第４図参
照）。また、１００°Ｃを過ぎても、冷却速度としては
低下するが、依然として冷却機能を達成するＣとができ
た。

ここで、第２の熱媒体を、高沸点の熱媒体と、低沸点の
熱媒体とに使い分け、前者を第１段階で流入させ、後者
を第２段階で流入させるようにすると、さらに冷却効果
を高めることができる。

第１図において、パイプｊ６へ、例えば、水、油等の高
沸点熱媒体を先ず流入せしめ、この熱媒体の気化熱によ
る熱移動を利用して、第１段階の冷却Ｎ能を達成したあ
と、第２段階として低沸点の熱媒体を流入させる。

すると、低沸点の熱媒体は、高沸点熱媒体の沸、ウリ、
下の温度範囲（水の場合は１００℃以Ｖ）で気化し、こ
の際の気化熱により、第２段階の冷却機能が達成せられ
、被蒸着体が急速に冷却ばれることになる。

この場合、低沸点の熱媒体をパイプ］６へ、いきなり導
入することもできるが、このようにすると、気化が激発
的に行なわれることになり、また、低沸点の熱媒体が高
温化にさらされることによってその熱媒体の分解、劣化
を生じることになシ、これらの点を防出する意味からも
、２段気化方法によるものの方が有利である。

第５図は、２段気化法による、被蒸着体の温度低下と、
冷却経過時間との相互関係を示すものであって、Ｉ（は
高沸点熱媒体の沸点を、Ｌは低沸点熱媒体の沸点をそれ
ぞれ示しておシ、破線で示す」：うに、沸点トＩ以下で
の急速冷却機能が達成されている。

なお、このような方式において、第１段１＠にて高沸点
の熱媒体を噴霧したパイプ状容器Ｊ５へ、第２段階とし
て、低沸点の熱媒体を流すようにしてもよいが、この場
合、高沸点の熱媒体と、低沸点の熱媒体とが、配管系内
部で混合することもあり得るので、このような点に対処
すべく、別途に冷却パイプを２本挿入しておき、一方の
パイプに高沸点の熱媒体を、他方のパイプに低沸点の熱
媒体をそれぞれ流入させる」：うにしてもよい。

なお、高υ七点の熱媒体としては、市販の油状熱媒体や
水などを挙げることができ、また、低沸点の熱媒体とし
ては、フレオン、アルコール、エステル類、エーテル類
および炭化水素系液体などを挙げることができる。この
場合、両者の熱媒体に沸点差を生じるものであれば、パ
イプを腐ｆＥ−Ｇせないもの以外において、どんなもの
でも使用は可能である。これらのうち、コストや取り扱
いの上から、水−フレオン等の組み合わせが実用的な１
例である。

なお、今まで述べた実施例では、真柴蒸層技術を適用し
たものであるが、この他、一般的な真空技術やスパッタ
リングや電子写真技術−や半導体製造技術等の範時にお
いても本発明の適用可能である。

（発明の効果）以上本発明によれば、従来装置と比して、冷却効果にす
ぐれた機能を発揮する、真空装置の温度制御装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第」図は本発明一実施例装置の部分断面図、第２図は第
１図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は本発明の
別の実施例装置の部分断面図、第４図は被蒸着体の温度
低下と冷却経過時間との相互関係を、従来例と本発明実
施例装置との場合につき、比較した図、第５図は２段気
化法による、被蒸着体の温度低下と冷却経過時間との相
互関係を示す図である。２・・・真空槽、３，２］・・密封容器、３Ａ　　・密
封空間、】】・・・第１の熱媒体、１２・−・第２の熱
媒体、１３゜２３・・密封発熱体、１５．　１６．　２
４．　２５・・・冷却用循環路。

Claims

【特許請求の範囲】１　真空槽内を回転用能に設けられていて、非凝縮性ガ
スを取除いた状態で、第１の熱媒体を封入する密封容器
と、前記第１の熱媒体昇温用の密閉発熱体と、前記密封
容器内の、第１の熱媒体を含む密封空間内に設けられて
いて、この空間に対し気密保持された、第２の熱媒体が
流入出する冷却用循環路とを補え、該循環路内の第２の
熱媒体の系と、？Ｐｌ−封容器内容器内の熱媒体の系と
で熱又換を行なわしめて、前記密封容器の臨席を制御す
ることを特徴とする、真空装置の温度制御装置。２４　第２の熱媒体を、纂Ｊ段階で流入させるものとし
て高沸点熱媒体とし、第２段階で流入させるものとして
低沸点熱媒体としたことを特徴とする特許請求の範囲ｍ
１項記載の真空装置の温度制御装置。