(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その外周面を冷却するための冷却手段を内蔵し、その軸線を中心として回転される冷却ドラムと、
前記冷却ドラムの外周面の一部に帯状の基材を巻回した状態でこの基材を走行させる基材走行機構と、
前記冷却ドラムの基材巻回部と対向して配置され、蒸着材料を保持する蒸着材料保持部と、
前記蒸着材料保持部内に保持された蒸着材料を前記基材巻回部に向けて蒸散させるための加熱機構と、
前記冷却ドラムと前記蒸着材料保持部との間に配置されたマスク機構と、
以上の各構成要素を収容する真空容器とを具備し、
前記マスク機構は、前記蒸着材料保持部から前記基材巻回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽することにより、前記基材巻回部上における材料蒸着領域を基材走行方向に並ぶ２以上の領域に分割するマスク部を具備し、
前記マスク部はそれぞれ前記冷却ドラムの軸線と平行に延び、前記マスク部は前記冷却ドラムの前記基材巻回部の外周面から等距離を保ちながら基材走行方向へ向けて位置変更可能に支持され、
前記マスク部にはそれぞれ前記マスク部を冷却するための冷却機構が設けられていることを特徴とする蒸着装置。
【請求項２】
前記マスク板には冷却水路が形成されるとともに、各冷却水路に冷却水を供給するための冷却水供給機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、帯状の基材を走行させつつ、その表面に金属やセラミックス等の蒸着膜を形成するための蒸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、金属化フィルムコンデンサ用フィルムや包装用蒸着フィルム、磁気記録用蒸着テープ等の製造においては、プラスチックフィルムの表面に各種金属を蒸着する工程が設けられている。
この種の蒸着フィルムを製造する際には、従来より、冷却手段を内蔵し軸線を中心として回転される冷却ドラムと、冷却ドラムの外周面の一部にフィルム（以下、基材という）を巻回させた状態でこの基材を走行させるアンコイラおよびリコイラと、基材巻回部と対向して配置され蒸着材料を保持する蒸着材料保持部と、蒸着材料保持部内に保持された蒸着材料を蒸散させるための加熱機構と、以上の各構成要素を収容する真空容器とを備えた蒸着装置が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記基材巻回部に位置する基材には、高温の材料蒸気が直接被着されるため、蒸気からの伝達熱のみならず、材料保持部からの輻射熱、さらには材料蒸気が基材に凝着する際に放出する潜熱により、基材表面は高温に加熱される。この時の熱により、基材が許容温度以上に熱せられてしまうと、基材に弛みや皺などの変形が生じ、不良品が発生する原因となる。これは特に、極薄の高分子フィルムなどの熱影響に敏感な材質を使用する際に顕著な問題である。
【０００４】
そこで従来では、冷却ドラムの冷却効率を高めたり、基材巻回部において基材が冷却ドラムに隙間無く密着するように、冷却ドラムや基材の表面平滑性を調整したり、基材に加える張力分布を高精度に調節する機構を設けるなど、基材からの放熱性を高めることを主眼において各種の対策が採られてきた。
しかし、以上のような対策では、装置の構造が複雑になって設備コストが増すうえ、基材巻回部において基材が冷却ドラムから僅かにでも剥離すると、その剥離部分で基材の冷却効率が著しく低下して温度が急上昇し、さらに基材の剥離が進行するという悪循環に陥りやすく、一旦剥離すると比較的大面積に亙って皺や弛みが生じる問題があった。また、基材が冷却ドラムで冷却された後、基材表面が輻射熱や潜熱で高温に急激に加熱されると、基材の表裏の温度差から皺が発生する等の問題もあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、蒸着過程での基材のピーク温度を効果的に低下させることにより、基材の皺や弛みを防止でき、設備コストも安い蒸着装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の蒸着装置は、その外周面を冷却するための冷却手段を内蔵し、その軸線を中心として回転される冷却ドラムと、前記冷却ドラムの外周面の一部に帯状の基材を巻回した状態でこの基材を走行させる基材走行機構と、前記冷却ドラムの基材巻回部と対向して配置され、蒸着材料を保持する蒸着材料保持部と、前記蒸着材料保持部内に保持された蒸着材料を前記基材巻回部に向けて蒸散させるための加熱機構と、  前記冷却ドラムと前記蒸着材料保持部との間に配置されたマスク機構と、以上の各構成要素を収容する真空容器とを具備し、前記マスク機構は、前記蒸着材料保持部から前記基材巻回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽することにより、前記基材巻回部上における材料蒸着領域を基材走行方向に並ぶ２以上の領域に分割するマスク部を具備し、前記マスク部はそれぞれ前記冷却ドラムの軸線と平行に延び、前記マスク部は前記冷却ドラムの前記基材巻回部の外周面から等距離を保ちながら基材走行方向へ向けて位置変更可能に支持され、  前記マスク部にはそれぞれ前記マスク部を冷却するための冷却機構が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
前記マスク板には冷却水路が形成されるとともに、各冷却水路に冷却水を供給するための冷却水供給機構が設けられていてもよい。
【０００８】
【作用】
本発明の蒸着装置では、マスク機構のマスク部により、蒸着材料保持部から基材巻回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽して、基材巻回部上における蒸着領域を基材走行方向に向けて２以上の領域に分割するため、各蒸着領域間の非蒸着領域では、基材の加熱が一時停止され、基材から冷却ドラムへの放熱のみが進行して基材温度が低下する。このように、基材温度は蒸着領域で上昇し、非蒸着領域で降下するというサイクルを繰り返すから、蒸着過程における基材の温度変化が平均化され、同じ蒸着膜厚を得る場合にも基材のピーク温度を低下することができ、熱変形による基材の皺や弛みの発生を低減することが可能である。また、各蒸着領域間に冷却領域を設けたことにより、たとえ局部的な剥離箇所が生じたとしても、この剥離箇所が加熱され続けることがないから、剥離が加速度的に助長されて大面積に亙る欠陥を生じるといった不都合が少ない。
【０００９】
【実施例】
図１は、本発明に係る蒸着装置の一実施例を示す正断面図である。
図中符号１は金属等からなる円柱状の冷却ドラムであり、図示しない駆動装置により図中矢印方向へ回転駆動される。冷却ドラム１の外周面の一部（この例では下面側）には、一定幅で帯状の基材Ｆがドラム周方向に向けて半円状に巻回され、アンコイラ２から繰り出されてリコイラ４で巻取られることにより連続走行されるようになっている。基材Ｆとしては、プラスチックフィルムや金属箔を始めとし、いかなる材質を使用してもよい。
【００１０】
冷却ドラム１の基材巻回部と対向して蒸着材料保持部６が配置され、その内部には金属やセラミックス等の蒸着材料８が収容されている。蒸着材料８としてはセラミックスや金属など従来より蒸着材料として使用されている物質であればいかなるものを用いてもよい。蒸着材料保持部６には、図示しない加熱機構が付設されている。加熱機構の種類は限定されないが、例えば真空蒸着方式を採用する場合には各種ヒータ、電子ビーム蒸着法式を採用する場合には電子ビーム発生機構等が設けられ、これらヒータまたは電子ビームにより蒸着材料８を加熱することにより、その蒸気が蒸着材料保持部６から冷却ドラム１に向けて放射されるようになっている。加熱機構の構成は周知の通りでよく、ここでは詳述しない。
【００１１】
以上の構成は全て真空容器９内に収容されている。真空容器９には図示しない真空ポンプおよび不活性ガス供給源等が接続され、真空容器９内の雰囲気を所望条件に合わせられるようになっている。真空容器９内には、冷却ドラム１の中心軸の高さにほぼ一致して水平な隔壁１０が取り付けられ、これら隔壁１０により冷却ドラム１の周囲において真空容器９内空間が上下に区画されている。隔壁１０と冷却ドラム１の周囲との間には僅かな間隙が空けられるとともに、冷却ドラム１側の隔壁１０の周縁には、冷却ドラム１の基材巻回部を一定間隙を空けて包囲するようにマスク支持体１２が取り付けられている。
【００１２】
マスク支持体１２は、図２に示すように、互いに平行な一対のレール部１６と、これらレール部１６の端部間を直角につなぐ一対の固定マスク部１４とからなる四角い枠状をなしている。各レール部１６は半円状に湾曲しており、冷却ドラム１の軸方向両端部の外周面とそれぞれ平行に対向して配置されている。また、固定マスク部１４はレール部１６と同一平面に沿って僅かに湾曲した細長い板状をなし、基材Ｆの巻始め側の一定幅部分、および巻終わり側の一定幅部分のそれぞれと一定間隙を空けて平行に対向している。固定マスク部１４の全長は、図２に示すように冷却ドラム１の軸線方向長さよりも大きく設定されている。
【００１３】
各レール部１６には、その中心線に沿ってレール部１６のほぼ全長に亙って延びるスリット２２が形成されている。また、レール部１６の外周面に沿って、基材Ｆの巻始め側から順に、第１マスク板１８、第２マスク板２０、第２マスク板２０および第１マスク板１８がそれぞれ冷却ドラム１の軸線方向に向けて配置され、各マスク板１８，２０の両端を貫通するボルト２４がそれぞれスリット２２に通されてナット（図示略）で固定されている。これにより、各マスク板１８，２０は、両端のボルト２４を緩めると、レール部１６の外周面に沿って円周方向へ位置変更でき、さらにボルト２４を取り外せばレール部１６から取り外しもできるようになっている。
【００１４】
マスク板１８，２０の幅および厚さは、必要とする蒸着条件に合わせて適宜設定されるべきである。具体的には、図１に示すように、蒸着材料保持部６からの蒸気が基材Ｆに到達する蒸着領域Ｐと、到達しない非蒸着領域Ｑが交互に形成される状態において、蒸着中の基材Ｆのピーク温度が、基材Ｆに皺や弛みが生じる許容限界温度よりも十分低くなるように、実験を行って決定すべきである。マスク板１８，２０の枚数は４枚に限定されず、必要とされる基材冷却効果に応じて適宜変更してよい。
【００１５】
マスク板１８，２０の材質としては、蒸着中に高温になることから、セラミックスや金属材料、またはこれらの複合材料等の耐熱材料が好ましい。より好ましくは、マスク板１８，２０を熱伝導性の高い金属またはこれら金属を主組成物とする複合材料で形成するとともに、その内部に冷却水路を形成し、これら冷却水路へ冷却水供給機構から冷却水を循環させるようにするとよい。図３はそのような冷却水路２６が形成されたマスク板１８，２０を示す。冷却水路２６はマスク板１８（２０）の両端に取り付けられたパイプ２８間を連通させるもので、マスク板１８（２０）の内部で蛇行している。さらに、パイプ２８はそれぞれチューブを介して図示しない冷却水供給機構に接続されている。冷却水路２６の形状は図示形状に限定されず、必要に応じて適宜変更してよい。なお、マスク支持体１２の固定マスク部１４およびレール部１６内にも前記同様の冷却水路２６を形成し、マスク板１８，２０とともに冷却することがより好ましい。
【００１６】
マスク板１８，２０の内部に冷却水路２６を形成した場合には、蒸着中のマスク板１８，２０の温度上昇が抑制されるため、これらマスク板１８，２０と対向する位置での基材Ｆの冷却効率を一層高めることができる。これにより、基材Ｆの最高温度をさらに低下させることが可能で、皺や弛みを防止する効果を一層高めることができる。
【００１７】
上記構成からなる蒸着装置によれば、マスク板１８，２０により蒸着材料保持部６から基材巻回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽し、図１に示すように、基材巻回部上における蒸着領域を基材走行方向に向けて３つの領域Ｐに分割するため、各蒸着領域Ｐ間の非蒸着領域Ｑでは、基材Ｆの加熱が停止され、基材Ｆから冷却ドラム１への放熱のみが進行して基材温度が低下する。このため、基材Ｆの温度は図４に示すように蒸着領域Ｐで上昇し、非蒸着領域Ｑで降下するというサイクルを繰り返すから、蒸着過程における基材Ｆの温度変化が平均化され、同じ蒸着膜厚を得る場合にも基材Ｆのピーク温度を低下することができ、熱変形による基材Ｆの皺や弛みの発生を防ぐことが可能である。また、マスク支持体１２およびマスク板１８，２０を配置するだけの単純な構造であるから、安いコストで確実な効果を得ることができる。
【００１８】
また、各蒸着領域Ｐ間に冷却領域Ｑを設けたことにより、たとえ局部的に冷却ドラム１から基材Ｆが剥離した箇所が生じたとしても、この剥離箇所が加熱され続けることがなく、剥離が加速度的に助長されて大面積に亙る欠陥を生じるといった不都合が少ない。これに対し従来の装置では、蒸着領域の全面において図５に示すように基材温度が急激に上昇し続けるから、冷却ドラムからの剥離などにより基材の冷却効率が僅かに低下しただけで、その部分の最高温度が簡単に許容範囲を超えてしまい、皺や弛みの問題を生じ易い。
【００１９】
さらに、この実施例では、マスク板１８，２０の位置を個々に調整することにより、蒸着領域Ｐと非蒸着領域Ｑの各幅を自在に調整できるから、例えば図４に示す３つのピーク温度がほぼ同値となるように調整することが容易で、皺や弛み発生のおそれを最小化すると共に、十分な蒸着効率を得ることが可能である。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、他にも様々な変形例が可能である。例えば、上記実施例ではレール部１６の外周面に沿ってマスク板１８，２０を摺動させる構成であったが、レール部１６の内周面に沿ってマスク板１８，２０を摺動させるようにし、マスク板１８，２０と基材Ｆとの離間距離を縮小して、マスク板１８，２０による基材Ｆの冷却効果を高めるようにしてもよい。さらに、マスク部は必ずしも位置調整可能でなくともよく、マスク支持体１２と一体に固定してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る蒸着装置によれば、マスク機構のマスク部により、蒸着材料保持部から基材巻回部へ向かう蒸気を部分的に遮蔽して、基材巻回部上における蒸着領域を基材走行方向に向けて２以上の領域に分割するため、各蒸着領域間の非蒸着領域では、基材への加熱が停止され、基材から冷却ドラムへの放熱のみが進行して基材温度が低下する。このように、基材温度は蒸着領域で上昇し、非蒸着領域で降下するというサイクルを繰り返すから、蒸着過程における基材の温度変化が平均化され、同じ蒸着膜厚を得る場合にも基材のピーク温度を低下することができる。したがって、熱変形による基材の皺や弛みの発生を低減することが可能である。また、各蒸着領域間に冷却領域を設けたことにより、たとえ局部的な剥離箇所が生じたとしても、この剥離箇所が加熱され続けることがないから、剥離が加速度的に助長されて大面積に亙る欠陥を生じるといった不都合が少ない。このように優れた効果を得られるにも拘わらず、構成が単純であるから設備コストは安いという利点を有する。
【００２１】
また、冷却ドラム軸線と平行に延びるマスク部を設け、これらを冷却ドラムの基材巻回部の外周面から等距離を保ちながら基材走行方向へ向けて位置変更可能に支持し、さらにマスク部にはそれぞれマスク部を冷却するための冷却機構を設けているから、各蒸着領域の幅をマスク部の移動により調整し、各蒸着領域における基材のピーク温度をほぼ同じ値となるように調整することが容易であり、皺や弛み発生のおそれを最小化すると共に、十分な蒸着効率を得ることが可能である。また、マスク部は冷却ドラムの基材巻回部の外周面から等距離を保ちながら位置変更可能とされているから、位置変更の前後で基材巻回部に対する冷却効果がほぼ一定に保たれ、位置変更によって基材巻回部に対する冷却効果が常に良好に保たれる。
【００２２】
また、マスク板の内部に冷却水路を形成し冷却水を流すようにした場合には、蒸着中のマスク板の温度上昇が抑制され、マスク板と対向する位置での基材の冷却効率を一層高めることができる。これにより、基材の最高温度をさらに低下させることが可能で、皺や弛みを防止する効果を一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸着装置の一実施例を示す正断面図である。
【図２】同実施例のマスク支持体（マスク機構）を下方から見た図である。
【図３】同実施例のマスク板の一例を示す平面図である。
【図４】本発明の効果を示す基材温度のグラフである。
【図５】従来装置の問題点を示すための基材温度のグラフである。
【符号の説明】
１  冷却ドラム
２  アンコイラ（基材走行機構）
４  リコイラ（基材走行機構）
６  蒸着材料保持部
８  蒸着材料
９  真空容器
１０  隔壁
１２  マスク支持体（マスク機構）
１４  固定マスク部
１６  レール部
１８  第１マスク板（マスク部）
２０  第２マスク板（マスク部）
２２  スリット
２４  ボルト
２６  冷却水路
Ｐ  蒸着領域
Ｑ  非蒸着領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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