(57)【要約】【課題】基材として例えば表面に触媒層を有する帯状の銅箔を用いるような場合でも、この基材を移送しながら基材表面に炭素ナノ構造体を連続して成長させることができる炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置及び炭素ナノ構造体の製造方法を提供する。【解決手段】炭素含有の原料ガスを導入した加熱雰囲気の処理炉１内で帯状の基材Ｆｍを移送し、この基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる本発明の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置Ｍは、ロール状に巻回された帯状の基材を所定速度で繰り出す繰出手段２と、処理炉を通過することで表面に炭素ナノ構造体が成長した基材を巻き取る巻取手段３と、繰出手段と巻取手段との間に設けられて処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる弛ませ手段５ａ，５ｂと、この弛んだ基材の部分を担持しながら移送するベルトコンベア６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有の原料ガスを導入した加熱雰囲気の処理炉内で帯状の基材を移送し、この基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置において、
ロール状に巻回された帯状の基材を所定速度で繰り出す繰出手段と、処理炉を通過することで表面に炭素ナノ構造体が成長した基材を巻き取る巻取手段と、繰出手段と巻取手段との間に設けられて処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる弛ませ手段と、この弛んだ基材の部分を担持しながら移送するベルトコンベアとを備えることを特徴とする炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記弛ませ手段は、所定速度で移送される基材に摩擦力を付与する弾性ローラであることを特徴とする請求項１記載の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置であって、前記ベルトコンベアのベルト部が所定径の線材を組み付けて構成されるものにおいて、
ベルト部の線材より小さい径の線材を格子状に組み付けて構成される帯状のメッシュ体と、
ベルト部の周回移動に同期して、基材とベルトコンベアとの間に介在された状態でメッシュ体を走行させる走行手段とを更に備えることを特徴とする炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項１記載の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置を用いて帯状の基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる炭素ナノ構造体の製造方法であって、
処理炉内に炭素含有の原料ガスを導入し、加熱することで処理炉内を加熱雰囲気とする工程と、
ロール状に巻回された帯状の基材を所定速度で繰り出し、繰り出した基材を処理炉を通過させ、巻き取ると共に、処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる工程と、
基材の弛ませた部分をベルトコンベアのベルト部で担持しながら、ベルト部の周回移動に伴って加熱雰囲気の処理炉内を通過させて基材表面に炭素ナノ構造体を成長させる工程とを含むことを特徴とする炭素ナノ構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置を用いて帯状の基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる炭素ナノ構造体の製造方法であって、
処理炉内に炭素含有の原料ガスを導入し、加熱することで処理炉内を加熱雰囲気とする工程と、
ロール状に巻回された帯状の基材を処理速度で繰り出し、繰り出した基材を処理炉を通過させ、巻き取ると共に、処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる工程と、
基材の弛ませた部分を帯状のメッシュ体を介してベルトコンベアのベルト部で担持しながら、ベルト部の周回移動に同期するメッシュ体の走行に伴って加熱雰囲気の処理炉内を通過させて基材表面に炭素ナノ構造体を成長させる工程とを含むことを特徴とする炭素ナノ構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面にカーボンナノチューブやグラフェン等の炭素ナノ構造体を成長させる炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置及び炭素ナノ構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置は例えば特許文献１で知られている。このものでは、処理炉内に炭素含有の原料ガスを導入し、加熱することで処理炉内を加熱雰囲気（例えば、加熱温度が７００℃）とし、この加熱雰囲気の処理炉内でベルトコンベアにより所定面積の基板を一定の間隔で順次搬送して、各基板の表面に炭素ナノ構造体を成長させている。
【０００３】
ここで、炭素ナノ構造体の生産性よく得るために、基板に代えて帯状で厚みの薄い基材を用い、この基材を処理炉内で移送しながら、基材表面に炭素ナノ構造体を連続して成長させていくことが考えられる。このような場合には、繰出手段によりロール状に巻回された帯状の基材が所定速度で繰り出され、この繰り出された基材が処理炉内を移送されて、処理炉を通過することで表面に炭素ナノ構造体が成長した基材が巻取手段によりロール状に巻き取ることになり、繰出手段から処理炉を通過して巻取手段に巻き取られるまでの間、基材には、通常、一定の張力が付与されることになる。
【０００４】
然し、炭素ナノ構造体を効果的に成長させるために、基材として、例えば、表面に触媒層を有する帯状の銅箔を用いるような場合、加熱雰囲気の処理炉内を通過させると、基材が加熱されて軟化し、基材に加わる張力で塑性変形したり（この場合、炭素ナノ構造体が成長した基材に皺等が発生しないように巻取手段に巻き取ることが困難になる）、場合によっては、基材が破断する（この場合、生産が中断して生産性が低下する）という不具合が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５８１１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、基材として例えば表面に触媒層を有する帯状の銅箔を用いるような場合でも、この基材を移送しながら基材表面に炭素ナノ構造体を連続して成長させることができる炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置及び炭素ナノ構造体の製造方法を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、炭素含有の原料ガスを導入した加熱雰囲気の処理炉内で帯状の基材を移送し、この基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる本発明の炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置は、ロール状に巻回された帯状の基材を所定速度で繰り出す繰出手段と、処理炉を通過することで表面に炭素ナノ構造体が成長した基材を巻き取る巻取手段と、繰出手段と巻取手段との間に設けられて処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる弛ませ手段と、この弛んだ基材の部分を担持しながら移送するベルトコンベアとを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、弛ませ手段を備える構成を採用することで、繰出手段から処理炉を通過して巻取手段に巻き取られるまでの間の処理炉内に存する基材の部分ではその張力がキャンセルされるようにして重力で下方に弛ませる。そして、ベルトコンベアを設ける構成を採用して、この弛んだ基材の部分をベルトコンベアで担持しながら処理炉内を移送させる。これにより、処理室内を通過する基材の部分が加熱されて軟化しても、この基材の部分には自重に起因する張力以外の張力が作用していないため、基材が塑性変形したり、または、破断したりするといった不具合が生じない。その結果、基材として例えば表面に触媒層を有する帯状の銅箔を用いるような場合でも、この基材を移送しながら基材表面に炭素ナノ構造体を連続して成長させることができ、上記従来例のものと比較して生産性を飛躍的に向上させることができる。
【０００９】
本発明において、前記弛ませ手段は、所定速度で移送される基材に摩擦力を付与する弾性ローラであることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記ベルトコンベアのベルト部が所定径の線材を組み付けて構成される場合、基板とベルト部の間に、ベルト部の線材より小さい径の線材を格子状に組み付けて構成される帯状のメッシュ体を介在させることで、基材のベルト部側の面にも炭素ナノ構造体を成長させることができるが、メッシュ体を構成する線材が加熱により軟化する場合、メッシュ体に対して張力が加わると、メッシュ体が伸びて戻らなくなったり破断したりする虞がある。この場合、ベルト部の周回移動に同期して、基材とベルトコンベアとの間に介在された状態でメッシュ体を走行させる走行手段とを更に備えることが好ましい。これによれば、処理炉内で走行するメッシュ体に対して張力が加わらないため、メッシュ体を構成する線材が加熱により軟化する場合でも、メッシュ体の伸びや破断を防止することができ、有利である。
【００１１】
上記炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置を用いて帯状の基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる本発明の炭素ナノ構造体の製造方法は、処理炉内に炭素含有の原料ガスを導入し、加熱することで処理炉内を加熱雰囲気とする工程と、ロール状に巻回された帯状の基材を所定速度で繰り出し、繰り出した基材を処理炉を通過させ、巻き取ると共に、処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる工程と、基材の弛ませた部分をベルトコンベアのベルト部で担持しながら、ベルト部の周回移動に伴って加熱雰囲気の処理炉内を通過させて基材表面に炭素ナノ構造体を成長させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
上記炭素ナノ構造体成長用ＣＶＤ装置を用いて帯状の基材の表面に炭素ナノ構造体を成長させる本発明の炭素ナノ構造体の製造方法は、処理炉内に炭素含有の原料ガスを導入し、加熱することで処理炉内を加熱雰囲気とする工程と、ロール状に巻回された帯状の基材を処理速度で繰り出し、繰り出した基材を処理炉を通過させ、巻き取ると共に、処理炉内に存する基材の部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる工程と、基材の弛ませた部分を帯状のメッシュ体を介してベルトコンベアのベルト部で担持しながら、ベルト部の周回移動に同期するメッシュ体の走行に伴って加熱雰囲気の処理炉内を通過させて基材表面に炭素ナノ構造体を成長させる工程とを含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のＣＶＤ装置を示す模式的断面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態の炭素ナノ構造体の製造方法を説明する模式図。
【図３】本発明の他の実施形態のＣＶＤ装置を示す模式的断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態の炭素ナノ構造体の製造方法を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、帯状の基材を表面に触媒層（図示省略）を有する銅箔（以下「基材Ｆｍ」という）とし、処理炉１内を通過する基材Ｆｍの表面に炭素ナノ構造体たるカーボンナノチューブＣｔを成長させる場合を例に、本発明のＣＶＤ装置の実施形態について説明する。
【００１５】
図１を参照して、Ｍは、本発明の実施形態のＣＶＤ装置である。ＣＶＤ装置Ｍは、基材ＦｍにカーボンナノチューブＣｔを成長させる円筒状の処理炉１を備える。処理炉１内には、図示省略のガス源に連通する、マスフローコントローラ１１が開設されたガス管１２の先端が配置され、処理炉１の外側には加熱手段１３が設けられている。加熱手段１３としては、ランプや電熱線等の公知のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。これにより、処理炉１内に炭素含有の原料ガスを所定流量で導入し、加熱手段１３により加熱することで処理炉１内を加熱雰囲気とすることができるようになっている。加熱温度は、成長させる炭素ナノ構造体の種類等に応じて、例えば、６００〜７００℃の範囲内で適宜設定される。尚、加熱手段１３の外側には、上下の断熱材１４ａ，１４ｂが設けられている。以下において、処理炉１内で基材Ｆｍが移送される方向をＸ軸方向（図１中の左右方向）右側、基材Ｆｍの幅方向をＹ軸方向（図１の紙面に直交する方向）、これらＸ軸方向及びＹ軸方向を含む平面に対して直交する方向をＺ軸方向（図１中の上下方向）として説明する。
【００１６】
処理炉１の左側には、ロール状に巻回された帯状の基材Ｆｍを所定速度で繰り出す繰出手段２が設けられており、処理炉１の右側には、処理炉１を通過することでカーボンナノチューブＣｔが成長した基材Ｆｍをロール状に巻き取る巻取手段３が設けられている。繰出手段２は、間隔を置いて配置される、複数のローラ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備える。繰出ローラ２１ａには、繰出用のモータ２２ａの回転軸（図示省略）が連結されており、モータ２２ａにより繰出ローラ２１ａが回転駆動されると、所定速度で基材Ｆｍが繰り出されるようになっている。ローラ２１ｂには、繰り出された基材Ｆｍが蛇行することを抑制する蛇行抑制機構２３が付設されている。ローラ２１ｃは、Ｚ軸方向に移動自在なダンサーローラであり、繰り出される基材Ｆｍの張力を調整できるようにしている。蛇行抑制機構２３は、ローラ２１ｂの基材Ｆｍが接触するＹ方向の位置に応じて、基材ＦｍのＹ軸方向の位置を移動自在とできるように公知のウェブガイドと同様の構成とされている。また、処理炉１に最も近いローラ２１ｄには、モータ２２ｂの回転軸が連結されており、所定速度で繰り出された基材Ｆｍに対し、基材Ｆｍとローラ２１ｄとの間に存在する摩擦係数に応じた力を付与して、基材Ｆｍを処理炉１に送ることができるようになっている。
【００１７】
巻取手段３は、間隔を置いて配置される複数のローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを備える。処理炉１に最も近いローラ３１ａには、モータ３２ａの回転軸（図示省略）が連結されており、所定速度で繰り出された基材Ｆｍに対し、基材Ｆｍとローラ３１ａとの間に存在する摩擦係数に応じた力を付与して、基材Ｆｍを巻取ローラ３１ｄに送ることができるようになっている。ローラ３１ａの回転は、繰出手段２のローラ２１ｄの回転と基本として同期されている。同期方法は、モータ２２ｂとモータ３２ａの回転数を制御することによる同期だけでなく、タイミングベルトを用いて機械的な位置同期を用いることができる。ここで、両モータ２２ｂ，３２ａの回転数は、厳密に一致させる必要はなく、モータ３２ａの回転数は、撓み量測定手段３３により測定された基材Ｆｍの撓み量に応じて調整可能である。機械的な位置同期の場合の構成例としては公知の手段でタイミングプーリーの径を変化させることにより調整可能である。例えば、基材Ｆｍの撓み量が所定値を超えると、モータ３２ａの回転数を所定量増加させる制御を行うことができる。撓み量測定手段３３としては、基材Ｆｍの表面、好ましくは、触媒層が形成されていない部分の表面までの距離を測定可能な公知の渦電流センサを用いることができる。尚、撓み量測定手段３３をローラ２１ｄとローラ６２ａとの間に設け、この撓み量測定手段３３をにより測定された基材Ｆｍの撓み量に応じてモータ３２ａの回転数を同様に調整してもよい。ローラ３１ｂは、Ｚ軸方向に移動自在なダンサーローラであり、巻取ローラ３１ｄに巻き取られる基材Ｆｍの張力を調整している。巻取ローラ３１ｄには、モータ３２ｂの回転軸（図示省略）が連結されており、所定の速度で基材Ｆｍをロール状に巻き取ることができるようになっている。
【００１８】
このように、繰出手段２から処理炉１を通過して巻取手段３に巻き取られるまでの間、通常、基材Ｆｍにはローラ２１ａ〜２１ｄ間、ローラ２１ｄ〜３１ａ間、ローラ３１ａ〜３１ｄ間の３つの領域（以下、夫々「第１領域」、「第２領域」、「第３領域」という。）において夫々一定の張力が付与されるが、加熱雰囲気の処理炉１内を通過するときに基材Ｆｍが加熱されて軟化すると、基材Ｆｍが塑性変形したり破断するという不具合が生じる。
【００１９】
そこで、本実施形態のＣＶＤ装置Ｍは、繰出手段２と巻取手段３との間に設けられて処理炉１内に存する基材Ｆｍの部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる弛ませ手段５ａ，５ｂと、この弛んだ基材Ｆｍの部分を担持しながら移送するベルトコンベア６とを備える。弛ませ手段５ａ，５ｂは、所定速度で移送される基材Ｆｍ〜ローラ２１ｄ間に垂直抗力を増加させ、摩擦力を増加させる構成を持つ弾性ローラで構成することができる。弾性ローラは、例えば、ゴムローラをエアシリンダで駆動する構成により実現できる。ベルトコンベア６は、無端状のベルト部６１と、ベルト部６１が巻き掛けられる、間隔を置いて配置される複数（本実施形態では４個）のローラ６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄとを有する。ローラ６２ａにはモータ６３の回転軸（図示省略）が連結されており、モータ６３によりローラ６２ａが回転駆動されると、所定速度でベルト部６１が周回移動するようになっている。このとき、ベルト部６１には、所定の張力（例えば、２０〜８０Ｎ）が付与されるため、ベルト部６１を構成する線材Ｗ１として外径（線径）ｄ１（図２（ａ）参照）が比較的大きいものを組み付けることで機械的強度を持たせている。このベルトコンベア６が基材Ｆｍの自重を受けることにより、ローラ６２ａ〜６２ｂ間の基材Ｆｍの自重によるローラ２１ｄ〜３１ａ間の張力増加をキャンセルすることが可能となる。また、ベルト部６１には、基材Ｆｍの載置面Ｆｍ１側へのカーボンナノチューブＣｔの成長を許容する複数の開口が形成されている。
【００２０】
以上の構成によれば、繰出手段２から処理炉１を通過して巻取手段３に巻き取られるまでの間、第１領域２１ａ〜２１ｄと第３領域３１ａ〜３１ｄでは基材Ｆｍにはダンサーローラ２１ｃ，３１ｂに設定した張力値が基本的に反映されることになるが、弛ませ手段５ａ，５ｂを備える構成を採用することで第１領域２１ａ〜２１ｄと第３領域３１ａ〜３１ｄの張力が絶縁され、第２領域２１ｄ〜３１ａの張力を略ゼロとすることが可能となる。これは、弛ませ手段５ａ，５ｂ無しで、第２領域２１ｄ〜３１ａの張力がゼロという場合を想定すると、最終的にローラ２１ｄ及び３１ａの垂直抗力が略ゼロとなることを意味するため、結果として、基材Ｆｍに対して摩擦係数に応じた有効な力を付与することが不可能となるためである。尚、正確には、ローラ２１ｄ〜６２ａ間やローラ６２ｂ〜３１ａ間に存在する基材Ｆｍの自重に起因する張力は発生するため、第２領域２１ｄ〜３１ａの張力は完全にゼロとはならない。つまり、弛ませ手段５ａ，５ｂとベルトコンベア６は、基材Ｆｍの自重による張力のみをローラ２１ｄ〜３１ａ間に付与させ、基材Ｆｍの伸びを最小限に留めることを実現するとともに、この自重起因の張力値以上の張力を第１領域及び第３領域に働かせることを可能として安定的な繰出及び巻取を実現させていると言える。処理炉１内に存する基材Ｆｍの部分はその張力がキャンセルされるので、その下方への弛んだ形状は、ローラ２１ｄ〜６２ａ及びローラ６２ｂ〜３１ａ間は基材Ｆｍの自重を起因とする懸垂線となり、ローラ６２ａ〜６２ｂ間はベルトコンベア６に掛け回されたベルト部６１の自重及び張力の合力による懸垂線に倣う形状となる。撓み量測定手段３３は、この懸垂線の交点Ｚ軸方向位置をゼロ位置として制御されることになる。即ち、当該位置よりＺ軸方向上方になると張力増加であり、当該位置よりＺ軸方向下方になると自重による張力増加となる。但し、自重は其程重くないため、当該位置よりαだけＺ軸方向下方の位置をゼロ位置として制御することが好ましい。その理由は、自重増加は大したことはないが、モータ２２ｂ等のモータ起因の張力増加は、単位時間あたりの張力増加量が大きくなるためである。そして、ベルトコンベア６を設ける構成を採用して、この弛んだ基材Ｆｍの部分をベルトコンベア６で担持しながら処理炉１内を移送させる。これにより、処理室１内を通過する基材Ｆｍの部分が加熱されて軟化しても、この基材Ｆｍの部分には自重に起因する張力以外の張力が作用していないため、基材Ｆｍが塑性変形したり、または、破断したりするといった不具合が生じない。その結果、基材Ｆｍとして例えば表面に触媒層を有する帯状の銅箔を用いるような場合でも、この基材Ｆｍを移送しながら基材Ｆｍ表面に炭素ナノ構造体を連続して成長させることができ、上記従来例のものと比較して生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００２１】
上記ＣＶＤ装置Ｍは、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御手段を有し、制御手段により上記マスフローコントローラ１１の作動、加熱手段１３の作動や、各モータ２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，６３の作動等を統括管理するようになっている。以下、図２も参照して、上記ＣＶＤ装置Ｍを用いて、基材Ｆｍを表面に触媒層が成膜された銅箔とし、この基材Ｆｍの表面にカーボンナノチューブＣｔを成長させる場合を例に、炭素ナノ構造体の製造方法の実施形態について説明する。尚、触媒層としてはＦｅ膜を用いることができる。
【００２２】
マスフローコントローラ１１を制御して処理炉１内に炭素含有ガスを所定流量（例えば、１００〜２０００ｓｃｃｍ）で導入する（このとき、処理炉１内の圧力は例えば１ｋＰａ〜大気圧）。炭素含有の原料ガスとしては、エチレンガス、アセチレンガス及びメタンガス等の炭化水素や、エタノール等のアルコールを用いることができる。このような原料ガスと共に希釈ガスを処理炉１内に導入してもよく、希釈ガスとしては、水素ガス、窒素ガスや、アルゴン等の希ガスを用いることができる。この状態で加熱手段１３を作動させて加熱し、処理炉１内を加熱雰囲気とする。加熱温度は、原料ガスの種類に応じて、４００〜１０５０℃の範囲で適宜設定することができる。例えば、エチレンガスを用いる場合には７５０℃、アセチレンガスを用いる場合には７２０℃、メタンガスを用いる場合には８００℃に夫々設定することができる。これにより、ベルト部６１の表面に起毛層ＲｒとしてのカーボンナノチューブＣｔがランダムな方向に成長する（図２（ａ）参照）。このように起毛層Ｒｒを所定の厚みで成長させることで、後述のように基材Ｆｍの表面（両面）にカーボンナノチューブを成長させることができる。次いで、モータ２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂを駆動し（このとき、モータ２２ｂ，３２ａは同期させる）、繰出ローラ２１ａを回転させることで帯状の基材Ｆｍを所定速度で繰り出し、繰り出した基材Ｆｍを処理炉１を通過させ、巻取ローラ３１ｄに巻き取る。これと共に、弛ませ手段５ａ，５ｂを基材Ｆｍに接触させて、処理炉１内に存する基材Ｆｍの部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる。
【００２３】
そして、基材Ｆｍの弛ませた部分をベルトコンベア６のベルト部６１で担持しながら、ベルト部６１の周回移動に伴って加熱雰囲気の処理炉１内を通過させる。これにより、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、基材Ｆｍの表面（両面）から当該表面に直交する方向に配向するようにカーボンナノチューブＣｔが成長する。尚、処理炉１内を基材Ｆｍが通過する時間は、基材Ｆｍ表面から成長させるカーボンナノチューブＣｔの長さ（例えば、１２５μｍ）に応じて適宜設定することができる。ここで、メッシュベルトＶｍと金属箔Ｆｍとの間に介在する起毛層Ｒｒは、常時所定の張力が付与されるものではないので、機械的強度を考慮する必要がない。そして、起毛層Ｒｒに存する隙間を通じて基材Ｆｍの載置面Ｆｍ１側の全面に亘って、加熱された原料ガスが行き届くようにすることができる。その結果、基材Ｆｍ表面全体に亘ってカーボンナノチューブＣｔを成長させることができる。尚、起毛層ＲｒとしてのカーボンナノチューブＣｔはランダムな方向に成長しているのに対して、カーボンナノチューブＣｔは基材Ｆｍの表面に対して垂直な方向に成長しているため、たとえカーボンナノチューブＣｔの先端が起毛層Ｒｒの内部に入り込んだとしても、両者が絡み合うことがない。このため、基材Ｆｍを巻取ローラ３１ｄで巻き取る際に起毛層Ｒｒがベルト部６１から剥がれることがない。尚、モータ２２ｂ，３２ａは同期しているが、基材Ｆｍの単位時間あたりの移送量は摩擦や熱収縮量の変動を受け同期せず、その結果として、第３領域の移送量収支がゼロとならず、単位時間あたりに増減する場合がある。この増減は撓み量測定手段３３の測定値に積分的に反映される。つまり撓み量測定手段３３の測定値を利用し、モータ２２ｂ，３２ａの同期量を補正することで基材Ｆｍの安定的な移送を実現することが出来る。
【００２４】
次に、図３を参照して、本発明の他の実施形態に係るＣＶＤ装置Ｍ２について説明する。本実施形態のＣＶＤ装置Ｍ２は、ベルト部６１の線材Ｗ１より小さい径の線材Ｗ２を格子状に組み付けて構成される帯状のメッシュ体（例えば、メッシュベルト）Ｂｍと、ベルト部６１の周回移動に同期して、基材Ｆｍとベルトコンベア６との間に介在された状態でメッシュ体Ｂｍを走行させる走行手段７，８とを更に備える。
【００２５】
図４（ａ）も参照して、メッシュ体Ｂｍの線材Ｗ２の外径ｄ２は、０．０１〜０．１ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。外径ｄ２が０．０１ｍｍ未満では、温度が上昇することで線材Ｗ２が伸びてベルトコンベア６側へ垂れ下がってしまい、メッシュ体Ｂｍを使用する効果が小さくなる場合がある一方で、外径ｄ２が０．１ｍｍを超えると、線材Ｗ２から基材Ｆｍを十分に浮かせることができずにメッシュ体Ｂｍの形状の痕がついてしまう場合がある。また、メッシュ体Ｂｍの開口率は、５０〜９９．８％の範囲に設定されることが好ましい。開口率が５０％未満では、原料ガスが十分に供給されずにカーボンナノチューブＣｔの成長が悪くなったりメッシュ体Ｂｍの形状の痕がついたりする場合がある一方で、開口率が９９．８％を超えるとメッシュ体Ｂｍの機械的強度が低下する場合がある。
【００２６】
走行手段は、繰出手段７と巻取手段８とで構成される。繰出手段７は、間隔を置いて配置される、複数のローラ７１ａ〜７１ｆを備える。繰出ローラ７１ａには、繰出用のモータ７２ａの回転軸（図示省略）が連結されており、モータ７２ａにより繰出ローラ７１ａが回転駆動されると、所定速度で基材Ｆｍが繰り出されるようになっている。また、処理炉１に最も近いローラ７１ｆには、モータ７２ｂの回転軸が連結されており、所定の張力でメッシュ体Ｂｍを処理炉１に送ることができるようになっている。
【００２７】
巻取手段８は、間隔を置いて配置される複数のローラ８１ａ〜８１ｆを備える。処理炉１に最も近いローラ８１ａには、モータ８２ａの回転軸（図示省略）が連結されており、所定の張力でメッシュ体Ｂｍを巻取ローラ８１ｆに送ることができるようになっている。ローラ８１ａの回転は、繰出手段７のローラ７１ｆの回転と同期されている。同期方法は、モータ７２ｂとモータ８２ａの回転数を制御することによる同期だけでなく、タイミングベルトを用いて機械的な位置同期を用いることができる。また、基材Ｆｍとメッシュ体Ｂｍとの間のすべりを防止するため、ローラ３１ａ，２１ｄ，７１ｆ，８１ａの回転は同期することが好ましく、同期方法は、モータ２２ｂ，３２ａとモータ７２ｂ，８２ａの回転数を制御することによる同期やタイミングベルトを用いて機械的な位置同期を用いることができる。尚、走行手段７，８によって走行させるメッシュ体Ｂｍの線材Ｗ２の外径ｄ２等によっては、処理炉１内でメッシュ体Ｂｍが加熱されて軟化し、塑性変形したり破断するだけでなく、基材Ｆｍとメッシュ体Ｂｍとの間ですべりが生じる虞がある。この場合、繰出手段７と巻取手段８との間に、上記弛ませ手段５ａ，５ｂと同様の構成を持つ第２の弛ませ手段（図示省略）を設け、処理炉１内に存するメッシュ体Ｂｍの部分に加わる張力をキャンセルするように構成してもよい。
【００２８】
次に、図４も参照して、上記ＣＶＤ装置Ｍ２を用いて、基材Ｆｍを表面に触媒層が成膜された銅箔とし、この基材Ｆｍの表面にカーボンナノチューブＣｔを成長させる場合を例に、炭素ナノ構造体の製造方法の実施形態について説明する。
【００２９】
上記実施形態と同様に、処理炉１内を加熱雰囲気とした後、モータ２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂを駆動し（このとき、モータ２２ｂ，３２ａは同期させる）、繰出ローラ２１ａを回転させることで帯状の基材Ｆｍを所定速度で繰り出し、繰り出した基材Ｆｍを処理炉１を通過させ、巻取ローラ３１ｄに巻き取る。これと共に、弛ませ手段５ａ，５ｂを基材Ｆｍに接触させて、処理炉１内に存する基材Ｆｍの部分に加わる張力をキャンセルして弛ませる。本実施形態では、これと共に、モータ７２ａ，７２ｂ，８２ａ，８２ｂを駆動し（このとき、モータ７２ｂ，８２ａもモータ２２ｂ，３２ａと同期させる）、帯状のメッシュ体Ｂｍを繰り出す。
【００３０】
そして、基材Ｆｍの弛ませた部分を帯状のメッシュ体Ｂｍを介してベルトコンベア６のベルト部６１で担持しながら（図４（ａ）参照）、ベルト部６１の周回移動に同期するメッシュ体Ｂｍの走行に伴って加熱雰囲気の処理炉１内を通過させる。これにより、図４に示すように、基材Ｆｍの表面（両面）から当該表面に直交する方向に配向するようにカーボンナノチューブＣｔが成長する。この成長する工程は、基材Ｆｍの載置面Ｆｍ１側に成長するカーボンナノチューブＣｔがメッシュ体Ｂｍを構成する各線材Ｗ２に夫々接触する第１段階（図４（ａ）参照）と、各線材Ｗ２に接触したカーボンナノチューブＣｔが更に成長して、これら成長したカーボンナノチューブＣｔにより基材Ｆｍを担持させる第２段階を経てカーボンナノチューブＣｔが成長される。第２段階でカーボンナノチューブＣｔにより基材Ｆｍが担持されると、メッシュ体Ｂｍと基材Ｆｍとの間に隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓを介して基材Ｆｍの載置面Ｆｍ１側における線材Ｗ２の投影面まで確実に加熱された原料ガスを行き届かせることができる。これにより、上記実施形態と同様に基材Ｆｍの載置面側の全面に亘ってカーボンナノチューブＣｔを成長させることができる。
【００３１】
本実施形態においても、処理室１内を通過する基材Ｆｍの部分が加熱されて軟化しても、この基材Ｆｍの部分には張力が作用していないため、基材Ｆｍが塑性変形したり、または、破断したりするといった不具合が生じない。その結果、基材Ｆｍとして例えば表面に触媒層を有する帯状の銅箔を用いるような場合でも、この基材Ｆｍを移送しながら基材Ｆｍ表面に炭素ナノ構造体を連続して成長させることができ、上記従来例のものと比較して生産性を飛躍的に向上させることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変形が可能である。上記実施形態では、基材Ｆｍとして銅箔を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、処理炉１内の加熱雰囲気で加熱されて軟化する基材を用いる場合に好ましく適用することができる。
【００３３】
上記実施形態では、処理炉１内に導入された原料ガスが加熱手段１３により加熱される場合を例に説明したが、処理炉１外で加熱した原料ガスを処理炉１内に導入して加熱雰囲気としてもよい。
【００３４】
上記実施形態では、カーボンナノチューブＣｔ成長時の圧力が１ｋＰａ〜大気圧である場合を例に説明したが、カーボンナノチューブＣｔを減圧下で成長させる場合にも本発明を適用することができる。この場合、処理炉１の壁面に開設した排気口に真空ポンプで構成される真空排気手段を接続し、必要に応じて真空シール手段を適宜設ければよい。これらの真空排気手段や真空シール手段としては公知のものを用いることができるため、これ以上の詳細な説明を省略する。
【００３５】
上記実施形態では、カーボンナノチューブＣｔを成長させる場合を例に説明したが、グラフェンやダイヤモンドライクカーボンのような他の炭素ナノ構造体を成長（気相成長）させる場合にも本発明を適用することができる。
【００３６】
上記実施形態では、メッシュ体Ｂｍの線材Ｗ２の断面が真円である場合を例に説明したが、線材Ｗ２の断面はこれに限らず、楕円、三角形、菱形の断面を持つ線材を用いることができるが、基材Ｆｍの載置面Ｆｍ１と線接触する断面を持つ線材Ｗ２を用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
Ｂｍ…メッシュ体、Ｆｍ…基材、Ｍ…ＣＶＤ装置、１…処理炉、２…繰出手段、３…巻取手段、５ａ，５ｂ…弛ませ手段，弾性ローラ、６…ベルトコンベア、６１…ベルト部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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