(57)【要約】【課題】ガンドリル加工を用いることなく、外周面近傍に軸方向に延びる複数のガス導入路を全周に亘って形成でき、しかも、熱負荷に対する冷却性能を良好に保つ。【解決手段】端部に回転軸を有する金属製のインナロール２と、インナロール２の外周面に嵌着して一体化される円筒状の金属製のアウタロール３と、インナロール２の外周面全周に当該インナロール２の円周方向に沿って略均等な間隔をあけ且つインナロール２の回転軸方向に沿って延びるように形成され、アウタロール３の内周面との間にガス導入路５を区画するガス導入用溝４と、ガス導入路５に貫通するようにアウタロール３に形成されるガス放出孔６群と、を備え、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下、あるいは、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下である。【選択図】図１
2019203171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、
前記インナロールの外周面に嵌着して一体化される円筒状の金属製のアウタロールと、
前記インナロールの外周面全周に当該インナロールの円周方向に沿って略均等な間隔をあけ且つ前記インナロールの回転軸方向に沿って延びるように形成され、前記アウタロールの内周面との間にガス導入路を区画するガス導入用溝と、
前記ガス導入路に貫通するように前記アウタロールに形成されるガス放出孔群と、を備え、
以下に定義するガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下であることを特徴とするガス放出ロール。
但し、ガス導入路断面の円周遮断率Ａ＝（ガス導入路断面の円周方向の最大幅×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周長）
【請求項２】
端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、
前記インナロールの外周面に嵌着して一体化される円筒状の金属製のアウタロールと、
前記インナロールの外周面全周に当該インナロールの円周方向に沿って略均等な間隔をあけ且つ前記インナロールの回転軸方向に沿って延びるように形成され、前記アウタロールの内周面との間にガス導入路を区画するガス導入用溝と、
前記ガス導入路に貫通するように前記アウタロールに形成されるガス放出孔群と、を備え、
以下に定義するガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下であることを特徴とするガス放出ロール。
但し、ガス導入範囲の空隙率Ｂ＝（ガス導入路断面積×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面を挟む最大径円周と最小径円周との間で囲まれる円環状面積）
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス放出ロールにおいて、
前記ガス放出孔群は、ガス放出ロールの円周方向に沿う配列間隔が前記ガス導入路の配列間隔よりも狭いことを特徴とするガス放出ロール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のガス放出ロールにおいて、
前記ガス導入用溝は非円形断面であることを特徴とするガス放出ロール。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のガス放出ロールにおいて、
前記ガス放出孔群は、前記アウタロールの径方向に対して傾斜配置されることを特徴とするガス放出ロール。
【請求項６】
端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、
前記インナロールの外周面に接する内周面を有する円筒状の金属製のアウタロールとを含み、前記アウタロール表面にガス放出を可能とするガス放出ロールを製造するに際し、
前記インナロールの外周面に回転軸方向に延びる複数のガス導入用溝を全周に亘って略等間隔に形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程にて前記ガス導入用溝が形成された前記インナロールの外周面に前記アウタロールを焼き嵌める焼き嵌め工程と、
前記焼き嵌められた前記インナロール及び前記アウタロールを溶接により接合する接合工程と、
前記インナロールの外周面に形成された複数のガス導入用溝と前記アウタロールの内周面との間で区画された複数のガス導入路の夫々に貫通するガス放出孔群を前記アウタロールに形成する孔形成工程と、を備え、
前記溝形成工程は、以下に定義するガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下になるように実施されることを特徴とするガス放出ロールの製造方法。
但し、ガス導入路断面の円周遮断率Ａ＝（ガス導入路断面の円周方向の最大幅×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周長）
【請求項７】
端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、
前記インナロールの外周面に接する内周面を有する円筒状の金属製のアウタロールとを含み、前記アウタロール表面にガス放出を可能とするガス放出ロールを製造するに際し、
前記インナロールの外周面に回転軸方向に延びる複数のガス導入用溝を全周に亘って略等間隔に形成する溝形成工程と、
前記溝形成工程にて前記ガス導入用溝が形成された前記インナロールの外周面に前記アウタロールを焼き嵌める焼き嵌め工程と、
前記焼き嵌められた前記インナロール及び前記アウタロールを溶接により接合する接合工程と、
前記インナロールの外周面に形成された複数のガス導入用溝と前記アウタロールの内周面との間で区画された複数のガス導入路の夫々に貫通するガス放出孔群を前記アウタロールに形成する孔形成工程と、を備え、
前記溝形成工程は、以下に定義するガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下になるように実施されることを特徴とするガス放出ロールの製造方法。
但し、ガス導入範囲の空隙率Ｂ＝（ガス導入路断面積×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面を挟む最大径円周と最小径円周との間で囲まれる円環状面積）
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載のガス放出ロールと、
前記ガス放出ロールに長尺樹脂フィルムを巻き付けながら搬送する搬送手段と、
前記ガス放出ロールの外周面に対向して設けられ、当該ガス放出ロールに巻き付けられた長尺樹脂フィルムに対して熱負荷が掛かる表面処理を実施する表面処理手段と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周面近傍に軸方向に延びる複数のガス導入路を備え、外周面全域にガスが放出可能なガス放出ロールに係り、特に、金属製のインナロールの外周面に円筒状の金属製のアウタロールを嵌着して固定するタイプのガス放出ロール及びその製造方法、並びにガス放出ロールを用いた処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話等には、耐熱性樹脂フィルム上に金属膜を被覆したフレキシブル配線基板が用いられている。このフレキシブル配線基板には耐熱性樹脂フィルムの片面若しくは両面に金属膜を成膜した金属膜付耐熱性樹脂フィルムが用いられているが、近年の配線パターンの繊細化や高密度化に伴い、金属膜付耐熱性樹脂フィルム自体がシワ等のない平滑なものであることが重要であるとされている。
この種の金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの製造方法として、従来から、金属箔を接着剤により耐熱性樹脂フィルムに貼り付けて製造する方法（３層基板の製造方法）、金属箔に耐熱性樹脂溶液をコーティングし且つ乾燥させて製造する方法（キャスティング法）、並びに、耐熱性樹脂フィルムに真空成膜法若しくは真空成膜法と湿式めっき法により金属膜を成膜して製造する方法（メタライジング法）等が知られている。また、メタライジング法に用いる真空成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームスパッタリング法等がある。
【０００３】
メタライジング法について、特許文献１には、ポリイミド絶縁層上にクロム層をスパッタリングした後、銅をスパッタリングしてポリイミド絶縁層上に導体層を形成する方法が記載されている。また、特許文献２には、ポリイミドフィルム上に、銅ニッケル合金をターゲットとしてスパッタリングにより形成された第一の金属薄膜と、銅をターゲットとしてスパッタリングにより形成された第二の金属薄膜とを順に積層することにより得られるフレキシブル回路基板用材料が開示されている。尚、ポリイミドフィルムの様な耐熱性樹脂フィルムに真空成膜を行う場合には、スパッタリングウェブコータを用いることが一般的である。
ところで、上述した真空成膜法において、一般にスパッタリング法は密着力に優れる反面、真空蒸着法に比べて耐熱性樹脂フィルムに与える熱負荷が大きいといわれている。そして、成膜の際に耐熱性樹脂フィルムに大きな熱負荷がかかると、フィルムにシワが発生し易くなることも知られている。このシワの発生を防ぐために、金属膜付耐熱性樹脂フィルムの製造装置であるスパッタリングウェブコータでは、搬送される耐熱性樹脂フィルムをキャンロールにロールツーロールで巻き付けることによって、成膜中の耐熱性樹脂フィルムを裏面側から冷却する方式が採用されている。
【０００４】
例えば特許文献３には、スパッタリングウェブコータの一例である巻出巻取式（ロールツーロール方式）の真空スパッタリング装置が開示されている。この巻出巻取式の真空スパッタリング装置には、キャンロールの役割を担うクーリングロールが具備されており、更にクーリングロールの少なくともフィルム送入れ側若しくは送出し側に設けたサブロールによって耐熱性樹脂フィルムをクーリングロールに密着する制御が行われている。
しかしながら、非特許文献１に記載されているように、キャンロールの外周面はミクロ的に見て平坦ではないため、キャンロールとその外周面に接触して搬送される耐熱性樹脂フィルムとの間には真空空間を介して離間する隙間（ギャップ部）が存在している。このため、成膜の際に生じる耐熱性樹脂フィルムの熱はキャンロールに効率よく伝熱されているとはいえず、これがフィルムのシワ発生の原因となっていた。尚、非特許文献２によれば、導入ガスがアルゴンガスで導入ガス圧力が５００Ｐａの場合、キャンロール外周面と耐熱性樹脂フィルムとのギャップ部の距離が約４０μｍ以下（接触も含む）の分子流領域のとき、ギャップ部の熱コンダクタンスは２５０（Ｗ／ｍ２・Ｋ）であるとされる。
【０００５】
このような問題を解決するため、キャンロール外周面と耐熱性樹脂フィルムとの間のギャップ部にキャンロール側からガスを導入するガス放出キャンロールが、ギャップ部の熱伝導率を真空に比べて高くする技術として提案されている。例えば特許文献４には、キャンロール側からガスを導入する方法として、キャンロールの外周面にガスの導入口となる多数の微細な孔を設ける技術が開示されている。
前述したように、スパッタリングウェブコータのように真空中でフィルムに成膜処理を行うキャンロールは冷却機構が具備されている必要がある。
このような冷却キャンロールは、アウタロールとしてのアウタパイプ及びインナロールとしてのインナドラムを有し、アウタパイプより若干小さなインナドラムに対してアウタパイプを暖めて熱膨張させたところで、インナドラムに嵌める焼き嵌めと呼ばれる方法が古くから採用されている。さらに、使用中にアウタパイプに大きな熱負荷が印加されたり、アウタパイプを加工する際に大きな熱負荷が印加されたり、また、アウタパイプを薄く削って締め付け応力が低減したり、高温熱処理を行うことにより、インナドラムとアウタパイプが緩んでしまうことがあったので、レーザ溶接あるいは電子ビームにより溝間を溶接する手法が特許文献５，６に記載されている。
【０００６】
この溝はインナドラムとアウタパイプとが焼き嵌めされたときから、ガス導入路と呼ばれる。このガス導入路とキャンロール表面を貫通する孔がガス放出孔である。このガス放出孔は、キャンロール表面の熱伝導を妨げないように細く、均一なガス分布を得るために多い方がよいことは容易に推定できる。しかし、ガス放出孔を多くするためには、ガス導入路も多くしなければならないが、ガス導入路が多くなるとこれ自体が冷却水とキャンロール表面の熱伝達を妨げる断熱領域となってしまい好ましくない。そこで、特許文献７に記載のように、１本のガス導入路に斜め方向から対向するガス放出孔をレーザで開口する技術が提案されている。ここでは２°毎に１８０本のガス導入路が形成され、直径０．２ｍｍのガス放出孔が１本のガス導入路に向かって両側から斜めに貫通している。この先行技術では、ガス導入路をガンドリルで開口しているため、ガス導入路の断面は円形に限られるが、ガス溝と焼き嵌めの組合せによって形成されるガス導入路の断面は、溝切りカッタの形状に依存するので、四角形、Ｕ字形や三角形にもすることも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−０９８９９４号公報
【特許文献２】特許第３４４７０７０号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４７０７３号公報
【特許文献４】国際公開第２００５／００１１５７号公報
【特許文献５】特許第５９２０１９９号公報
【特許文献６】特許第５９７０４２２号公報
【特許文献７】特許第５６７３６１０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】"Vacuum  Heat  Transfer  Models  for  Web  Substrates:  Review  of  Theory  and  Experimental  Heat  Transfer  Data,"  2000  Society  of  Vacuum  Coaters,  43rd.  Annual  Technical  Conference  Proceedings-Denver,  April  15-20,  2000,  p.335
【非特許文献２】"Improvement  of  Web  Heat  Condition  by  the  Deposition  Drum  Design,"  2007  Society  of  Vacuum  Coaters,  50th.  Annual  Technical  Conference  Proceedings  (2007),  p.749
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、スパッタリングウェブコータのように真空中でフィルムに成膜処理を行う冷却キャンロールのガス放出孔は、キャンロール表面の熱伝導を妨げないように細く、均一なガス分布を得るために多い方がよいことは容易に推定できる。ガス放出孔を多くするためには、ガス導入路も多くしなければならないが、ガス導入路が多くなるとこれ自体が冷却水とキャンロール表面の熱伝達を妨げる断熱領域となってしまい好ましくない。
特に、ガス導入路をガンドリルで開口する場合には、ガス導入路の断面は円形に限られるが、ガス溝と焼き嵌めの組合せによって形成されるガス導入路の断面は、溝切りカッタの刃先形状に依存するので、円形は困難であるが、Ｕ字形、四角形や三角形にもすることができる。また、ガンドリルでは実現できないような細い溝を形成することも可能である。
更に、特許文献７に示すように、１本のガス導入路に斜め方向から対向するガス放出孔をレーザで開口するようにすれば、ガス導入路の本数に対して２倍のガス放出孔を開口することも可能である。
また、溝切りカッタで、太くて深い溝を形成するより、細くて浅い溝を形成した方が冷却水とキャンロール表面の熱伝達を妨げる断熱領域が少なくなることは明らかである。ところが、冷却キャンロールの製作上の問題として、細い溝にレーザによるガス放出孔の位置を一致させることは難しく、さらに、浅い溝にレーザでガス放出孔を開口する貫通時のスパッタやドロスが開口部と溝底辺に近過ぎて、開口部を塞いでしまうこともある。
そこで、本発明者は、インナドラムに溝切りカッタで形成する溝の形状と間隔に関して最適な範囲を検討し、本発明を案出するに至った。
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、ガンドリル加工を用いることなく、外周面近傍に軸方向に延びる複数のガス導入路を全周に亘って形成でき、しかも、熱負荷に対する冷却性能を良好に保つことが可能なガス放出ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の技術的特徴は、端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、前記インナロールの外周面に嵌着して一体化される円筒状の金属製のアウタロールと、前記インナロールの外周面全周に当該インナロールの円周方向に沿って略均等な間隔をあけ且つ前記インナロールの回転軸方向に沿って延びるように形成され、前記アウタロールの内周面との間にガス導入路を区画するガス導入用溝と、前記ガス導入路に貫通するように前記アウタロールに形成されるガス放出孔群と、を備え、以下に定義するガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下であることを特徴とするガス放出ロールである。
但し、ガス導入路断面の円周遮断率Ａ＝（ガス導入路断面の円周方向の最大幅×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周長）
【００１２】
本発明の第２の技術的特徴は、端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、前記インナロールの外周面に嵌着して一体化される円筒状の金属製のアウタロールと、前記インナロールの外周面全周に当該インナロールの円周方向に沿って略均等な間隔をあけ且つ前記インナロールの回転軸方向に沿って延びるように形成され、前記アウタロールの内周面との間にガス導入路を区画するガス導入用溝と、前記ガス導入路に貫通するように前記アウタロールに形成されるガス放出孔群と、を備え、以下に定義するガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下であることを特徴とするガス放出ロールである。
但し、ガス導入範囲の空隙率Ｂ＝（ガス導入路断面積×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面を挟む最大径円周と最小径円周との間で囲まれる円環状面積）
【００１３】
本発明の第３の技術的特徴は、第１又は第２の技術的特徴を備えたガス放出ロールにおいて、前記ガス放出孔群は、ガス放出ロールの円周方向に沿う配列間隔が前記ガス導入路の配列間隔よりも狭いことを特徴とするガス放出ロールである。
本発明の第４の技術的特徴は、第１乃至第３のいずれかの技術的特徴を備えたガス放出ロールにおいて、前記ガス導入用溝は非円形断面であることを特徴とするガス放出ロールである。
本発明の第５の技術的特徴は、第１乃至第４のいずれかの技術的特徴を備えたガス放出ロールにおいて、前記ガス放出孔群は、前記アウタロールの径方向に対して傾斜配置されることを特徴とするガス放出ロールである。
【００１４】
本発明の第６の技術的特徴は、端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、前記インナロールの外周面に接する内周面を有する円筒状の金属製のアウタロールとを含み、前記アウタロール表面にガス放出を可能とするガス放出ロールを製造するに際し、前記インナロールの外周面に回転軸方向に延びる複数のガス導入用溝を全周に亘って略等間隔に形成する溝形成工程と、前記溝形成工程にて前記ガス導入用溝が形成された前記インナロールの外周面に前記アウタロールを焼き嵌める焼き嵌め工程と、前記焼き嵌められた前記インナロール及び前記アウタロールを溶接により接合する接合工程と、前記インナロールの外周面に形成された複数のガス導入用溝と前記アウタロールの内周面との間で区画された複数のガス導入路の夫々に貫通するガス放出孔群を前記アウタロールに形成する孔形成工程と、を備え、前記溝形成工程は、以下に定義するガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下になるように実施されることを特徴とするガス放出ロールの製造方法である。
但し、ガス導入路断面の円周遮断率Ａ＝（ガス導入路断面の円周方向の最大幅×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周長）
【００１５】
本発明の第７の技術的特徴は、端部に回転軸を有する金属製のインナロールと、前記インナロールの外周面に接する内周面を有する円筒状の金属製のアウタロールとを含み、前記アウタロール表面にガス放出を可能とするガス放出ロールを製造するに際し、前記インナロールの外周面に回転軸方向に延びる複数のガス導入用溝を全周に亘って略等間隔に形成する溝形成工程と、前記溝形成工程にて前記ガス導入用溝が形成された前記インナロールの外周面に前記アウタロールを焼き嵌める焼き嵌め工程と、前記焼き嵌められた前記インナロール及び前記アウタロールを溶接により接合する接合工程と、前記インナロールの外周面に形成された複数のガス導入用溝と前記アウタロールの内周面との間で区画された複数のガス導入路の夫々に貫通するガス放出孔群を前記アウタロールに形成する孔形成工程と、を備え、前記溝形成工程は、以下に定義するガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下になるように実施されることを特徴とするガス放出ロールの製造方法である。
但し、ガス導入範囲の空隙率Ｂ＝（ガス導入路断面積×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面を挟む最大径円周と最小径円周との間で囲まれる円環状面積）
【００１６】
本発明の第８の技術的特徴は、第１乃至第５のいずれかの技術的特徴を備えたガス放出ロールと、前記ガス放出ロールに長尺樹脂フィルムを巻き付けながら搬送する搬送手段と、前記ガス放出ロールの外周面に対向して設けられ、当該ガス放出ロールに巻き付けられた長尺樹脂フィルムに対して熱負荷が掛かる表面処理を実施する表面処理手段と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１又は第２の技術的特徴によれば、ガンドリル加工を用いることなく、外周面近傍に軸方向に延びる複数のガス導入路を全周に亘って形成でき、しかも、熱負荷に対する冷却性能を良好に保つことが可能なガス放出ロールを提供することができる。
本発明の第３の技術的特徴によれば、ガス導入路のガス放出ロールの円周方向に沿う配列間隔を広げて配置した態様であっても、ガス放出孔群からのガスの放出分布を略均一に分散させることができる。
本発明の第４の技術的特徴によれば、ガンドリル加工を用いることなく、溝切りカッタにてガス導入用溝を形成することでガス導入路を容易に構築することができる。
本発明の第５の技術的特徴によれば、ガス導入路の配列間隔と同間隔でガス放出孔を設ける態様に比べて、各ガス導入路に対してガス放出孔の数を容易に増加させることができる。
本発明の第６又は第７の技術的特徴によれば、ガンドリル加工を用いることなく、外周面近傍に軸方向に延びる複数のガス導入路を全周に亘って形成でき、しかも、熱負荷に対する冷却性能を良好に保つことが可能なガス放出ロールの製造方法を提供することができる。
本発明の第８の技術的特徴によれば、ガンドリル加工を用いることなく、外周面近傍に軸方向に延びる複数のガス導入路を全周に亘って形成でき、しかも、熱負荷に対する冷却性能を良好に保つことが可能なガス放出ロールを含む処理装置を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明が適用されたガス放出ロールを用いた処理装置の実施の形態の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）に示すガス放出ロールの構成例を示す説明図、（ｃ）は同ガス放出ロールのガス導入路周りの要部を示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係るロールツーロール方式の長尺樹脂フィルム基板処理装置の一例を示す模式図である。
【図３】実施の形態１で用いられるキャンロールのガス導入放出機構及び冷媒循環機構の一具体例を示す概略断面図である。
【図４】実施の形態１で用いられるキャンロールの製造工程の一例を示す説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は実施の形態１で用いられるキャンロールの製造工程に伴う構造変化を模式的に示す一部断面説明図である。
【図６】（ａ）は実施の形態１に係るキャンロールのガス導入路、ガス放出孔の配列ピッチを示す説明図、（ｂ）は同キャンロールのガス導入路に対するガス放出孔の配置例を示す説明図である。
【図７】（ａ）は実施の形態１に係るキャンロールのガス導入路断面の円周遮断率Ａについての条件を示す説明図、（ｂ）は同キャンロールのガス導入範囲の空隙率Ｂについての条件を示す説明図である。
【図８】（ａ）は実施の形態１で用いられるガス導入路断面が三角形状である態様における最小径円周ｍを示す説明図、（ｂ）は同ガス導入路断面が台形状である態様における最小径円周ｍを示す説明図、（ｃ）は比較の形態１で用いられるガス導入路断面が円形である態様における最小径円周ｍを示す説明図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は比較例１，２に係るキャンロールの要部を示す説明図、（ｃ）（ｄ）は実施例１，２に係るキャンロールの要部を示す説明図、（ｅ）（ｆ）は実施例３，４に係るキャンロールの要部を示す説明図である。
【図１０】（ａ）は比較例１，２に係るキャンロールの具体例１を示す説明図、（ｂ）は実施例１，２に係るキャンロールの具体例１を示す説明図、（ｃ）は実施例１，２に係るキャンロールの具体例２を示す説明図、（ｄ）は実施例３，４に係るキャンロ−ルの具体例１を示す説明図、（ｅ）は実施例１，２に係るキャンロールの具体例３を示す説明図、（ｆ）は実施例３，４に係るキャンロールの具体例２を示す説明図、（ｇ）は実施例１，２に係るキャンロールの具体例４を示す説明図、（ｈ）は実施例３，４に係るキャンロールの具体例３を示す説明図である。
【図１１】比較例１，２及び実施例１〜４について夫々条件を変えて性能を評価した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
◎実施の形態の概要
図１（ａ）は本発明が適用されたガス放出ロールを用いた処理装置の実施の形態の概要を示す説明図である。
同図において、処理装置は、例えば長尺樹脂フィルム１１に成膜処理等の熱負荷の掛かる表面処理を施すものであって、熱負荷を低減する上で長尺樹脂フィルム１１との間のギャップ部に熱伝導を損なわないガスが放出可能なガス放出ロール１と、ガス放出ロール１に長尺樹脂フィルム１１を巻き付けながら搬送する搬送手段１２と、ガス放出ロール１の外周面に対向して設けられ、当該ガス放出ロール１に巻き付けられた長尺樹脂フィルム１１に対して熱負荷が掛かる表面処理を実施する表面処理手段１３と、を備えている。
ここで、本例の処理装置は、ロールツーロール方式の長尺樹脂フィルム１１を搬送する態様に適用したものであり、表面処理手段１３には成膜手段、プラズマ処理手段、イオンビーム処理手段が挙げられる。
【００２０】
本例において、ガス放出ロール１としては、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、端部に回転軸を有する金属製のインナロール２と、インナロール２の外周面に嵌着して一体化される円筒状の金属製のアウタロール３と、インナロール２の外周面全周に当該インナロール２の円周方向に沿って略均等な間隔をあけ且つインナロール２の回転軸方向に沿って延びるように形成され、アウタロール３の内周面との間にガス導入路５を区画するガス導入用溝４と、ガス導入路５に貫通するようにアウタロール３に形成されるガス放出孔６群と、を備え、以下に定義するガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下であるものが挙げられる。
但し、ガス導入路断面の円周遮断率Ａ＝（ガス導入路断面の円周方向の最大幅×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周長）
また、ガス放出ロール１としては、以下に定義するガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下であるものが挙げられる。
但し、ガス導入範囲の空隙率Ｂ＝（ガス導入路断面積×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面を挟む最大径円周（２πｒ１）と最小径円周（２πｒ２）との間で囲まれる円環状面積）
尚、図１（ｂ）中、符号７はインナロール２内に組み込まれた冷媒仕切材、符号８はインナロール２内で冷媒仕切材７との間に形成される冷媒循環路である。
【００２１】
このような技術的手段において、ガス放出ロール１は、インナロール２の外周面に円筒状のアウタロール３を嵌着して一体化するものを前提とする。ここで、嵌着方法としては例えば焼き嵌めが一般的であるが、焼き嵌めした後に例えば溶接により接合することで一体化するようにすればよい。
また、ガス導入用溝４の形状としてはインナロール２の外周面に溝形成工具にて形成可能なものであれば、矩形状（四角形状）、三角形状（Ｖ字状）、Ｕ字状など適宜選定して差し支えない。尚、四角形状には正方形状、長方形状のほか、台形状のものも含む。
更に、ガス放出孔６については各ガス導入路５に貫通するものであればよく、アウタロール３の回転軸方向に少なくとも１列以上形成されていればよい。このとき、ガス放出ロール１の外周面に放出されるガスを略均等に配分するには、ガス放出孔６群はアウタロール３の外周面に対して略均等に配置されていることが好ましい。また、ガス放出孔６についてはアウタロール３の径方向に沿う方向に開設してもよいし、あるいは、アウタロール３の径方向に対して傾斜配置されるように開設してもよい。
【００２２】
本例において、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下であるという要件は後述する実施例、比較例の評価結果に基づくものであり、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％を超える態様では、ガス導入路５による断熱作用が強くなり、長尺樹脂フィルム１１にシワや変形が生じ易くなる傾向が見られた。
また、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下であるという要件も、後述する実施例、比較例の評価結果に基づくものであり、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％を超える態様では、ガス導入路５による断熱作用が強くなり、長尺樹脂フィルム１１にシワや変形が生じ易くなる傾向が見られた。
尚、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下であっても、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％を超える態様では、ガス導入路５による断熱作用が強くなるため、同空隙率Ｂを２０％以下とするガス導入路５を構築することが好ましい。
【００２３】
次に、本実施の形態に係るガス放出ロールの代表的態様又は好ましい態様について説明する。
先ず、ガス放出孔６群の好ましい態様としては、ガス放出ロール１の円周方向に沿う配列間隔がガス導入路５の配列間隔よりも狭い態様が挙げられる。本例は、ガス放出孔６群の配列間隔を狭める上で、ガス導入路５の配列間隔を狭めずにガス放出孔６群を配列する態様である。この場合、一つのガス導入路５に対して複数の方向に貫通するガス放出孔６を形成するようにすればよい。本例では、ガス導入路５の配列間隔を狭める態様では、ガス導入路断面の円周遮断率Ａやガス導入範囲の空隙率Ｂが上限条件から外れ易くなってしまうため、ガス導入路５の配列間隔を狭めずにガス放出孔６群の配列間隔を狭めることが必要である。
【００２４】
更に、ガス放出孔６群の好ましい態様としては、アウタロール３の径方向に対して傾斜配置される態様が挙げられる。本例は、例えばアウタロール３の径方向に対してガス放出孔６を対称的に傾斜配置すると、所定の配列間隔のガス導入路５に対してガス放出孔６群を２倍多く形成することが可能になり、各ガス放出孔６の長さや大きさを同程度に形成し、かつ、ガス放出ロール１の円周方向に沿うガス放出孔６の配列間隔を略均等に配置することが可能である。しかし、例えばアウタロール３の径方向に対してガス放出孔６を全て傾斜配置することは必ずしも必要ではなく、アウタロール３の径方向に沿うガス放出孔６と、同径方向に対して傾斜配置するガス放出孔６とを組み合わせるようにしてもよい。但し、本例では、ガス放出ロール１の円周方向に沿うガス放出孔６の配列間隔を略均等に配置することは可能であるが、ガス放出孔６の長さや大きさがばらつき易い分、ガス放出孔６から放出されるガス量が幾分かばらつく可能性がある。
また、ガス導入用溝４の代表的形状としては非円形断面である態様が挙げられる。本例は、ガス導入用溝４が溝形成工具として例えば溝切りカッタによる切削にて構成される場合、ガス導入用溝４の形状が溝切りカッタの刃先形状に依存するので、断面形状としてはＵ字状、矩形状、三角形状（Ｖ字状）、台形状などを選定することが可能である。
【００２５】
次に、ガス放出ロール１の製造方法について説明する。
本例におけるガス放出ロール１の製造方法は、端部に回転軸を有する金属製のインナロール２と、インナロール２の外周面に接する内周面を有する円筒状の金属製のアウタロール３とを含み、アウタロール３表面にガス放出を可能とするガス放出ロール１を製造するに際し、インナロール２の外周面に回転軸方向に延びる複数のガス導入用溝４を全周に亘って略等間隔に形成する溝形成工程と、溝形成工程にてガス導入用溝４が形成されたインナロール２の外周面にアウタロール３を焼き嵌める焼き嵌め工程と、焼き嵌められたインナロール２及びアウタロール３を溶接により接合する接合工程と、インナロール２の外周面に形成された複数のガス導入用溝４とアウタロール３の内周面との間で区画された複数のガス導入路５の夫々に貫通するガス放出孔６群をアウタロール３に形成する孔形成工程と、を備え、溝形成工程は、前述したガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下、又は、前述したガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下になるように実施されるものである。
【００２６】
このような技術的手段において、接合工程の溶接にはレーザ溶接、電子ビーム溶接がある。本例では、インナロール２及びアウタロール３が焼き嵌め後に溶接により一体化されているため、アウタロール３を薄く削って締め付け応力が低減したり、高温熱処理を行うことで、インナロール２及びアウタロール３が緩んでしまうことがない。更に、ガス放出ロール１上の長尺樹脂フィルム１１に対して熱負荷の掛かる表面処理を行ったとしても、インナロール２が冷却されたままアウタロール３だけが高温になったり、部分的に高温になることでも、緩んでしまうことが抑制されることが期待される。
また、孔形成工程についてはレーザにてガス放出孔６を形成する手法が代表的である。
【００２７】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。
◎実施の形態１
−成膜装置の全体構成−
キャンロールを備えたロールツーロール方式による長尺樹脂フィルム基板の処理装置としては、例えば図２に示す成膜装置、具体的にはスパッタリングによる真空成膜装置がある。このスパッタリングによる真空成膜装置について、図２を参照して具体的に説明する。尚、図２に示す長尺樹脂フィルム基板の成膜装置はスパッタリングウェブコータと称される装置であり、ロールツーロール方式で搬送される長尺樹脂フィルム基板の表面に連続的に効率よく成膜処理を施す場合に好適に用いられる。
ロールツーロール方式で搬送される長尺樹脂フィルム基板の成膜装置（スパッタリングウェブコータ）５０は、巻出ロール５１から巻き出された長尺樹脂フィルム５２を図示外のモータでキャンロール５６に巻き付けて搬送させながら、所定の成膜処理を行った後、巻取ロール６４で巻き取るようになっている。巻出ロール５１から巻取ロール６４までの搬送経路の途中に配置されたキャンロール５６はモータで回転駆動され、キャンロール５６の内部には温調された冷媒が循環している。
【００２８】
本実施の形態に係る成膜装置５０は、スパッタリング成膜に際して、成膜装置５０内を到達圧力１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、スパッタリングガスの導入により０.１〜１０Ｐａ程度の圧力調整が行われる。スパッタリングガスにはアルゴンなど公知のガスが使用され、目的に応じて更に酸素などのガスが添加される。成膜装置５０の形状や材質については、減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、種々のものを使用することができる。上記した成膜装置５０内の減圧状態を維持するため、成膜装置５０には図示しないドライポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオコイル等の種々の装置が具備されている。
巻出ロール５１からキャンロール５６までの搬送経路には、長尺樹脂フィルム５２を案内するフリーロール５３と、長尺樹脂フィルム５２の張力の測定を行う張力センサロール５４が配置されている。また、張力センサロール５４から送り出されてキャンロール５６に向かう長尺樹脂フィルム５２は、キャンロール５６の近傍に設けられたモータ駆動のフィードロール５５によってキャンロール５６の周速度に対する調整が行われ、これによりキャンロール５６の外周面に長尺樹脂フィルム５２を密着させて搬送することができる。
キャンロール５６から巻取ロール６４までの搬送経路にも、上記と同様に、キャンロール５６の周速度に対する調整を行うモータ駆動のフィードロール６１、長尺樹脂フィルム５２の張力測定を行う張力センサロール６２、及び長尺樹脂フィルム５２を案内するフリーロール６３がこの順に配置されている。
【００２９】
上記巻出ロール５１及び巻取ロール６４では、パウダークラッチ等によるトルク制御によって、長尺樹脂フィルム５２の張力バランスが保たれている。また、キャンロール５６の回転と、これに連動して回転するモータ駆動のフィードロール５５，６１により、巻出ロール５１から長尺樹脂フィルム５２が巻き出されて巻取ロール６４に巻き取られるようになっている。
キャンロール５６の近傍には、長尺樹脂フィルム５２がキャンロール５６の外周面上に巻き付けられる搬送経路に対向する位置に、成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード５７，５８，５９，６０が設けられている。長尺樹脂フィルム５２がキャンロール５６の外周面に巻き付けられる角度範囲のことを、長尺樹脂フィルム５２の抱き角と称することもある。
金属膜のスパッタリング成膜の場合には、図２に示すように板状ターゲットを使用することができるが、板状ターゲットを用いた場合、ターゲット上にノジュール（異物の成長）が発生することがある。これが問題になる場合には、ノジュールの発生がなく、ターゲットの使用効率も高い円筒形のロータリーターゲットを使用することが好ましい。
また、図２の長尺樹脂フィルム５２の成膜装置５０は、熱負荷の掛かる処理としてスパッタリング処理を想定したものであるため、マグネトロンスパッタリングカソード５７，５８，５９，６０が図示されているが、熱負荷の掛かる処理が蒸着処理などの他のものである場合は、板状ターゲットに代えて他の真空成膜手段が設けられる。尚、他の熱負荷の掛かる真空成膜処理として、ＣＶＤ（化学蒸着）又は真空蒸着などを用いることができる。
【００３０】
−キャンロール−
次に、本実施の形態で用いられるキャンロールについて図３を用いて説明する。
同図において、ガス放出可能なキャンロール５６は、外周面に開設されたガス放出孔からガスを放出し、成膜中の長尺樹脂フィルム５２としての耐熱性樹脂フィルムの熱負荷を軽減し、シワ発生を抑制する上で有効な手段である。
ここで、ガス放出可能なキャンロール５６は、端部に回転軸７１ａを有する金属製のインナドラム（インナロールに相当）７１と、このインナドラム７１の外周面に嵌着される円筒状の金属製のアウタパイプ７２（アウタロールに相当）とを備え、アウタパイプ７２を冷却するためにインナドラム７１の内側には冷媒循環路８０を設けると共に、キャンロール５６内にはガス導入放出機構９０を設けるようにしたものである。尚、図中符号７３はインナドラム７１の回転軸７１ａを回転可能に支持するベアリングである。
【００３１】
本例において、インナドラム７１内には冷媒循環パイプ８１が内蔵されており、インナドラム７１と冷媒循環パイプ８１との間には、冷却水などの冷媒が循環する冷媒循環路８０が形成されている。この冷媒循環路８０はインナドラム７１の内側に冷媒循環パイプ８１を螺旋状に巻いてもよい。冷媒は装置外部に設けられた冷媒冷却装置（図示せず）と冷媒循環路８０との間を循環できるようになっており、これによりキャンロール５６のアウタパイプ７２の温度調節が可能となっている。このような２重管構造をジャケットロール構造と称している。
【００３２】
また、本例において、ガス導入放出機構９０は、インナドラム７１及びアウタパイプ７２の間にはインナドラム７１の円周方向に所定の配列間隔にてガス導入路９１を形成すると共に、アウタパイプ７２には各ガス導入路９１に貫通するガス放出孔９３を開設する一方、インナドラム７１の一方の回転軸７１ａ寄りにはガスロータリージョイント９４を組み込み、ガス導入口９５からガス導入路９１へ導入ガスを分配するようになっている。特に、本例では、ガスロータリージョイント９４は図示外のガス供給制御装置にて制御されており、ガス供給制御装置としては、ガスロータリージョイント９４の一部を閉鎖する電気的又は電磁気的な弁等でガス導入路９１を閉鎖する手段が用いられる。このため、ガスロータリージョイント９４は、導入ガスを必要とするガス導入路９１への導入ガスの分配と、導入ガスを必要としないガス導入路９１への導入ガスの分配停止とを行い、ガス導入は長尺樹脂フィルム５２がラップされているキャンロール５６の角度範囲（抱き角）にのみ行われる。このとき、ガスロータリージョイント９４を採用しないと、キャンロール５６の外表面のうち、ガスの放出抵抗の少ない長尺樹脂フィルム５２がラップされていない箇所から大量のガスが放出されてしまい、スパッタ熱負荷が印加させる長尺樹脂フィルム５２がラップされている箇所のガス放出量が極端に低下してしまうことになる。
このように、本例では、ガス導入口９５から導入されたガスは、ガスロータリージョイント９４を介して、ガス導入を要するガス導入路９１に分配され、ガス放出孔９３からキャンロール５６の外表面と長尺樹脂フィルム５２との間に放出される。
【００３３】
−キャンロールの製造工程−
次に、本実施の形態で用いられるキャンロール５６の製造工程の概要について図４を用いて説明する。
同図において、キャンロール５６を製造するに際し、先ず、インナドラム７１の外周面にはガス導入路９１として機能するガス導入用溝９２につき溝切り加工を行い、熱したアウタパイプ７２を焼き嵌めし、インナドラム７１とアウタパイプ７２とが温度差により緩むことがないように、そのガス導入用溝９２間を溶接７４（レーザ溶接若しくは電子ビーム溶接）する。この溶接７４はすべてのガス導入用溝９２間に行う必要はない。この後、アウタパイプ７２を研削後にハードクロムめっきを施し、鏡面研磨加工してマイクロドリル又はレーザドリルでガス放出孔９３を開口する。その後、インナドラム７１及びアウタパイプ７２の両端に側板７５をレーザ溶接した後、最終鏡面研磨を施して完成する。
【００３４】
ここで、キャンロール５６の製造工程について図５（ａ）〜（ｅ）を用いて更に詳しく説明する。
先ず、図５（ａ）に示す部分断面図のように、インナドラム７１と冷媒循環パイプ８１とで冷媒循環路８０が形成されている。そして、図５（ｂ）に示す部分断面図のように、円筒研削加工されたインナドラム７１にガス導入用溝９２を溝切り加工により形成する。本例では例えば断面矩形状（四角形状）のガス導入用溝９２が形成されている。
そして、図５（ｃ）に示す部分断面図のように、厚みのあるアウタパイプ７２を加熱してインナドラム７１に焼き嵌める。更に、図５（ｄ）に示す部分断面図のように、インナドラム７１のガス導入用溝９２以外の外周面とアウタパイプ７２の内周面との間をレーザ溶接若しくは電子ビーム溶接により接合し、インナドラム７１のガス導入用溝９２とアウタパイプ７２の内周面との間にガス導入路９１を区画する。最後に図５（ｅ）に示す部分断面図のように、アウタパイプ７２にガス導入路９１に向かって、マイクロドリル又はレーザドリルによりガス放出孔９３を開ける。尚、例えばレーザドリルによるガス放出孔９３の加工後、キャンロール５６外表面には加工時に発生した溶けた金属が付着していたり、表面が若干平面では無くなってしまうこともあるので、最終仕上げとして円筒切削あるいは円筒研磨を行っても構わない。そして、キャンロール５６外表面には、傷付き防止のため、必要に応じてニッケルめっき、ダイヤモンドライクカーボンコーティング、タングステンカーバイトコーティング、窒化チタンコーティング等の処理を行うことが望ましい。
【００３５】
−ガス導入路の構成例−
本例において、ガス導入用溝９２は、図６（ａ）に示すように、断面矩形状（四角形状）に形成されており、インナドラム７１の円周方向に間隔ｐ１で配列されている。このため、ガス導入路９１もインナドラム７１の円周方向に間隔ｐ１で配列されている。
ここで、インナドラム７１のガス導入用溝９２以外の外周面の半径（ガス導入路断面の最大径に相当）をｒ１、ガス導入用溝９２の最深部に対応する半径（ガス導入路断面の最小径に相当）をｒ２、ガス導入路断面の円周方向の最大幅をｗ１、ガス導入路断面積をＳ１、ガス導入路９１の本数をｎとすると、ガス導入路断面の円周遮断率Ａは、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、以下の式（Ｉ）で表される。
●ガス導入路断面の円周遮断率Ａ
＝（ガス導入路断面の円周方向の最大幅×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周ｍの長さ（本例では２πｒ２に相当））
＝ｗ１×ｎ／２πｒ２                      …（Ｉ）
尚、本例では、ガス導入路９１が断面矩形状（四角形状）であることから、円周方向の最大幅位置が単一ではないことから、基準とする円周については最大幅位置を過る最小径円周ｍとした。
また、ガス導入範囲の空隙率Ｂは、図６（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、以下の式（ＩＩ）で表される。
●ガス導入範囲の空隙率Ｂ
＝（ガス導入路断面積×ガス導入路本数）／（ガス導入路断面を挟む最大径円周ｍ１と最小径円周ｍ２との間で囲まれる円環状面積
＝Ｓ１×ｎ／π（ｒ１２−ｒ２２）                      …（ＩＩ）
本例では、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下で、かつ、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下になるように、ガス導入路９１の配列間隔ｐ１、ガス導入路９１の大きさや断面積が選定されている。
【００３６】
ここで、ガス導入路断面の円周遮断率Ａについては、ガス導入路９１断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周ｍはガス導入路９１の断面形状によって異なる。
今、図８（ａ）に示すように、ガス導入路９１の断面が三角形状（Ｖ字状）である場合には、ガス導入路９１断面の円周方向の最大幅ｗ１位置はガス導入用溝９２の外縁であることから、ガス導入用溝９２の外縁を過る円周が最小径円周ｍである。
また、図８（ｂ）に示すように、ガス導入路９１の断面が台形状である場合には、ガス導入路９１断面の円周方向の最大幅ｗ１位置はガス導入用溝９２の底辺両縁であることから、ガス導入用溝９２の底辺両縁を過る円周が最小径円周ｍである。
更に、例えば図８（ｃ）に示す比較の形態のように、キャンロール５６’の外筒部５６１にガンドリルで断面円形のガス導入路９１’を開設した態様にあっては、ガス導入路断面の円周方向の最大幅ｗ１位置は円形の中央直径部分であることから、ガス導入路９１’の中心を過る円周が最小径円周ｍに相当する。
【００３７】
−ガス放出孔の構成例−
また、本例において、ガス放出孔９３は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、キャンロール５６の円周方向に間隔ｐ２で配列されており、本例では、ガス導入路９１の配列間隔ｐ１よりも狭くなっている。具体的にはｐ２＝（１／２）×ｐ１である。
また、本例では、ガス放出孔９３は各ガス導入路９１に貫通し、キャンロール５６の径方向に対して角度θをもって対称的に傾斜配置される対構成（具体的には９３ａ，９３ｂ）になっており、キャンロール５６の回転軸方向に対しても略ｐ２の間隔で配列されている。
ここで、ガス導入路９１の本数や、各ガス導入路９１が有するガス放出孔９３（９３ａ，９３ｂ）の個数は、長尺樹脂フィルム５２の抱き角、長尺樹脂フィルム５２の張力やガスの放出量等に応じて適宜選定することが可能である。各ガス放出孔９３（９３ａ，９３ｂ）の直径は、キャンロール５６と長尺樹脂フィルム５２とのギャップ間に良好にガスを導入できる大きさであれば特に限定されない。しかし、ガス放出孔９３の直径が１０００μｍを越えると付近の冷却効率が低下する原因となるため、一般的には３０〜１０００μｍ程度の直径が好ましい。各ガス導入路９１に設ける複数のガス放出孔９３については、小さな直径を有するガス放出孔９３を狭ピッチにして多数配置することがキャンロール５６全面に亘って熱伝導性を均一化できるという点において好ましい。しかしながら、小さな直径のガス放出孔９３を狭ピッチで多数設ける加工技術は困難を伴うので、現実的には直径が１００〜５００μｍ程度のガス放出孔９３を５〜１０ｍｍの間隔ｐ２で配置することがより好ましい。
また、ガス放出孔９３の角度θはキャンロール５６の円周方向の間隔ｐ２をできるだけ均一にするという要請から、ガス導入路９１の本数に依存する。つまり、ガス導入路９１の本数が多ければキャンロール５６の径方向に近く、ガス導入路９１の本数が少なければ傾斜度合が大きくなる。しかしながら、斜め方向に延びるガス放出孔９３のレーザ加工は難しく、角度θとしては６０°が限界で、実用的な範囲としては４０°以下で選定される。
【００３８】
−ガス放出孔構成とガス圧との関係−
また、ガス導入路９１にガス放出孔９３をキャンロール５６の円周方向に対して１本開ける態様では、キャンロール５６の円周方向に対するガス放出孔９３の配設間隔が広すぎるため、キャンロール５６と長尺樹脂フィルム５２とのラップ部全域にガスが行き渡らない可能性がある。
これを解決するには、ガス圧を高く設定すればよいが、ガス圧を高くすると、長尺樹脂フィルム５２がキャンロール５６の外表面から浮いてしまい、冷却効率が極端に低下する懸念がある。
これを防ぐためには、キャンロール５６に対してガス圧以上の抗力で長尺樹脂フィルム５２を押し付けることが必要である。
このような抗力を得るには、長尺樹脂フィルム５２の張力を高くすればよいが、熱負荷が掛かるプロセス中で高い張力で薄い長尺樹脂フィルム５２を引っ張ると、変形する可能性があるので、長尺樹脂フィルム５２の張力調整には留意することが必要である。
尚、長尺樹脂フィルム５２として例えば３５μｍ以上の厚いものを成膜対象とする場合にはある程度強く引っ張っても、変形する懸念は少ない。
つまり、キャンロール５６に対して長尺樹脂フィルム５２が浮かない条件としては以下の条件を充足するようにすればよい。
ガス圧力（Ｐａ）＜抗力Ｆ（Ｎ）＝張力（Ｎ／ｍ）／キャンロール５６の半径（ｍ）
ガス圧力（Ｐａ）×キャンロール５６の半径（ｍ）＜張力（Ｎ／ｍ）
【００３９】
−成膜装置の作動−
本実施の形態によれば、キャンロール５６に巻き付けられて搬送される長尺樹脂フィルム５２は成膜手段としてのマグネトロンスパッタリングカソード５７，５８，５９，６０による成膜処理が行われる。
このとき、キャンロール５６は循環する冷媒によって表面が冷却され、また、ガスロータリージョイント９４により、キャンロール５６に長尺樹脂フィルム５２が接触している抱き角範囲のキャンロール５６の外周面と長尺樹脂フィルム５２とにより形成されるギャップ部にガスが放出され、長尺樹脂フィルム５２が巻かれていない抱き角範囲以外にはガスが放出されることはない。従って、導入したガスのほとんどがキャンロール５６の外周面と長尺樹脂フィルム５２との間に形成されるギャップ部に放出されるため、ギャップ間隔を略一定に維持するためのガス流量制御が容易になり、キャンロール５６外周面と長尺樹脂フィルム５２とのギャップ部全体における熱コンダクタンスを均一にすることが可能となる。
尚、キャンロール５６の外周面と長尺樹脂フィルム５２とのギャップ部が４０μｍ程度のとき、キャンロール５６に導入してギャップ部に放出されたガスは真空成膜装置が備える真空ポンプで排気可能である。従って、ギャップ部に導入するガスをスパッタリング雰囲気のガスと同じにすれば、スパッタリング雰囲気を汚染することもない。例えば熱伝導も比較的良いアルゴンが望ましい。
特に、本実施の形態では、キャンロール５６のガス導入路９１の構造に関し、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下で、かつ、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下になるように、ガス導入路９１の配列間隔ｐ１、ガス導入路９１の大きさや断面積が選定されているため、ガス導入路９１による断熱作用が強すぎることなく、キャンロール５６の外周面にはガスが略均等に放出され、キャンロール５６による冷却作用が効率的に実現されている。
また、アウタパイプ７２全体の厚みも薄くでき、成膜中の長尺樹脂フィルム基板を効率よく冷却することもでき、キャンロール５６と長尺樹脂フィルム基板との熱コンダクタンスを向上させ、前処理や成膜等の熱負荷の掛かる処理の際にフィルム温度を低下させることができる。このため、このようなキャンロール５６を備えた長尺樹脂フィルム基板の処理装置により、長尺樹脂フィルム基板のシワの発生をなくすことができる。そして、シワの発生のない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルムを高い歩留まりで作製し、液晶テレビ、携帯電話等のフレキシブル配線基板に適用することができる。
尚、一般に、上記した長尺樹脂フィルム（耐熱性樹脂フィルム）５２の表面並びにキャンロール５６の外周面はミクロ的に完全な平面ではない。そのため、ガス放出のない従前態様のキャンロールを備えた成膜装置では、キャンロールの外周面と長尺樹脂フィルムの間に隙間（ギャップ部）が生じ、ギャップ部では真空による断熱のため熱伝導効率が低下している。その結果、ギャップ部での熱コンダクタンスが高まり、成膜等の熱負荷によって耐熱性樹脂フィルムにシワが発生する原因になっている。例えば導入ガスがアルゴンガスの場合、導入ガス圧力が５００Ｐａでギャップ間距離が約４０μｍ以下の分子流領域においては、ギャップ部の熱コンダクタンスは２５０Ｗ／ｍ２・Ｋとなることが報告されている（非特許文献２参照）。
【００４０】
本実施の形態に係るキャンロール５６は、上述した成膜装置以外にも、プラズマ処理やイオンビーム処理にも好適に使用することができる。即ち、プラズマ処理やイオンビーム処理は、長尺樹脂フィルム基板の表面改質を目的として真空チャンバ内の減圧雰囲気下で行われるが、長尺樹脂フィルム基板に熱負荷が掛かる処理であるためシワ発生の原因となる。そのため、本実施の形態に係るキャンロール５６を使用すれば、キャンロール５６の外周面と長尺樹脂フィルム基板との間のギャップ間隔をほぼ一定に維持することができ、熱コンダクタンスを簡単に均一にすることができるので、シワの発生をなくすことが可能となる。
尚、プラズマ処理とは、公知のプラズマ処理方法により、例えばアルゴンと酸素の混合ガスまたはアルゴンと窒素の混合ガスからなる減圧雰囲気下において放電を行うことにより、酸素プラズマまたは窒素プラズマを発生させて長尺樹脂フィルム基板を処理する方法である。また、イオンビーム処理とは、公知のイオンビーム源を用い、強い磁場を印加した磁場ギャップでプラズマ放電を発生させ、プラズマ中の陽イオンを陽極による電解でイオンビームとして照射することにより、長尺樹脂フィルム基板を処理する方法である。
ここで、長尺樹脂フィルム基板としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような樹脂フィルムや、ポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂フィルムが挙げられる。長尺樹脂フィルム基板として耐熱性樹脂フィルムを用い、金属膜をスパッタリング等により成膜することで、金属膜付耐熱性樹脂フィルムが得られる。具体的には、金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置（スパッタリングウェブコータ）を用いるメタライジング法により、シワのない金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムを製造することができる。
上記金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムとしては、耐熱性樹脂フィルムの表面にＮｉ系合金等からなる膜とＣｕ膜が積層された構造体が例示される。このような構造を有する金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムは、サブトラクティブ法によりフレキシブル配線基板に加工される。ここで、サブトラクティブ法とは、レジストで覆われていない金属膜（例えば、上記Ｃｕ膜）をエッチングにより除去してフレキシブル配線基板を製造する方法である。
上記Ｎｉ系合金等からなる膜はシード層と呼ばれ、Ｎｉ−Ｃｒ合金又はインコネル、コンズタンタンやモネル等の各種公知の合金を用いることができるが、その組成は金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの電気絶縁性や耐マイグレーション性等の所望の特性に応じて選択される。また、金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの金属膜を更に厚くしたい場合は、湿式めっき法を用いて金属膜を形成することがある。尚、電気めっき処理のみで金属膜を形成する場合と、一次めっきとして無電解めっき処理を行い、二次めっきとして電解めっき処理等の湿式めっき法を組み合わせて行う場合もある。湿式めっき処理は、常法による湿式めっき法の諸条件を採用すればよい。
また、金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムに用いる耐熱性樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド系フィルム、ポリアミド系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレン系フィルム、ポリフェニレンサルファイド系フィルム、ポリエチレンナフタレート系フィルム、液晶ポリマー系フィルム等が挙げられる。これらの耐熱性樹脂フィルムは、金属膜付フレキシブル基板としての柔軟性、実用上必要な強度、配線材料として好適な電気絶縁性を有する点から好ましいものである。
尚、上記金属膜付耐熱性樹脂フィルムとして、長尺耐熱性樹脂フィルムにＮｉ-Ｃｒ合金やＣｕ等の金属膜を積層した構造体を例示したが、上記金属膜以外に目的に応じて酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等を用いることも可能である。その場合にも、酸化物膜、窒化物膜、炭化物膜等の成膜に本実施の形態に係るキャンロール５６及び成膜装置や成膜方法を用いることができる。
【実施例】
【００４１】
比較例１，２及び実施例１〜４として図９（ａ）〜（ｆ）のガス放出孔形状のキャンロールを製作した。
◎比較例１
比較例１は、図９（ａ）に示すように、キャンロール５６’の外筒部５６１内に円周方向に所定の間隔で断面円形のガス導入路９１’を形成し、更に、ガス導入路９１’に貫通するガス放出孔９３’をキャンロール５６’の径方向に対して傾斜配置し、かつ、ガス導入路９１’と略同じ間隔で配列したものである。
◎比較例２
比較例２は、図９（ｂ）に示すように、キャンロール５６’の外筒部５６１内に円周方向に所定の間隔でガンドリルによる断面円形のガス導入路９１’を形成し、更に、ガス導入路９１’に貫通するガス放出孔９３’をキャンロール５６’の径方向に対して対称的に傾斜配置し、ガス導入路９１’の配列間隔の略１／２の間隔で配列したものである。
◎実施例１
実施例１は、図９（ｃ）に示すように、実施の形態１に係るキャンロール５６の一部を変更したもので、断面矩形状（本例では正方形状）のガス導入路９１を所定の配列間隔で配列し、更に、ガス導入路９１に貫通するガス放出孔９３をキャンロール５６の径方向に対して傾斜配置し、かつ、ガス導入路９１と略同じ間隔で配列したものである。
◎実施例２
実施例２は、図９（ｄ）に示すように、実施の形態１に係るキャンロール５６を具現化したもので、断面矩形状（本例では正方形状）のガス導入路９１を所定の配列間隔で配列し、更に、ガス導入路９１に貫通するガス放出孔９３をキャンロール５６の径方向に対して対称的に傾斜配置し、ガス導入路９１の配列間隔の略１／２の間隔で配列したものである。
◎実施例３
実施例３は、図９（ｅ）に示すように、実施の形態１に係るキャンロール５６の一部を変更したもので、断面矩形状（本例では三角形状）のガス導入路９１を所定の配列間隔で配列し、更に、ガス導入路９１に貫通するガス放出孔９３をキャンロール５６の径方向に対して傾斜配置し、かつ、ガス導入路９１と略同じ間隔で配列したものである。
◎実施例４
実施例４は、図９（ｆ）に示すように、実施の形態１に係るキャンロール５６を具現化したもので、断面矩形状（本例では三角形状）のガス導入路９１を所定の配列間隔で配列し、更に、ガス導入路９１に貫通するガス放出孔９３をキャンロール５６の径方向に対して対称的に傾斜配置し、ガス導入路９１の配列間隔の略１／２の間隔で配列したものである。
【００４２】
ここで、図１１において、ガス導入路９１（９１’）の断面形状は、比較例１，２はガンドリルによる円形、実施例１〜４はインナドラム７１の外表面に対して溝切り加工による四角形と三角形である。厳密には焼き嵌めされるアウタパイプ７２の内壁は直線ではなく、円弧であるが直線として１本あたりの断面積を計算した。四角形は正方形として、三角形は頂角６０°とした。また、キャンロール５６（５６’）の外径（アウタパイプ７２外径）は８００ｍｍ、本実施例１〜４の場合はアウタパイプ７２の厚み、比較例１，２のガンドリルの場合はガス導入路９１’とキャンロール５６’の外径までの最小距離を２ｍｍとした（図１０参照）。また、配列間隔としてのピッチが１°ならばガス導入路９１（９１’）は３６０本、ピッチが２°ならばガス導入路９１（９１’）は１８０本、ピッチが３°ならばガス導入路９１（９１’）は１２０本になる。エリア断面積とは、ガス導入路９１（９１’）が形成される円環状エリア（実施例１〜４ではアウタパイプの内径とガス導入路最深部の半径との間のエリアに相当）の断面積である。また、空隙率はガス導入路９１（９１’）の断面積合計／エリア断面積となる。
尚、図１０（ａ）は比較例１，２の例、図１０（ｂ）（ｅ）（ｇ）は実施例１，２の例、図１０（ｄ）（ｆ）（ｈ）は実施例３，４の例、図１０（ｃ）は実施例１，２の変形例を示す。
また、最大遮断長とは１本あたりのガス導入路最大幅、最大遮断長の円周とはガス導入路の最大遮断長が位置する半径の円周、円周遮断率は最大遮断長／最大遮断長の円周である。
比較例１，２のガンドリルによる工法では、直径８００ｍｍのキャンロール５６’の外周部に両端から開けることができるガンドリル径は５ｍｍが限界で３ｍｍと４ｍｍでは両端から開口したときに中央部で開通位置を一致させることは極端に難しい。また、ガス導入路９１’に対して径方向から傾斜した状態でガス放出孔を２本開ける態様では、ガス導入路９１’のピッチが３°の場合、円周方向のガス放出孔ピッチを均一に保つためにはガス放出孔９３’の傾斜角度が径方向から大きく外れ、その分、開口距離が長くなってしまいレーザドリルで貫通することができなかった。
また、実施例１〜４の溝切りと焼き嵌めによる工法では、ガス導入路９１断面が辺長３ｍｍ、４ｍｍと５ｍｍの四角形、三角形共に可能である。また、ガス導入路９１に対して径方向から傾斜した状態でガス放出孔９３を２本開ける態様では、ガス導入路９１のピッチが３°の場合、円周方向のガス放出孔ピッチを均一に保つためにはガス放出孔９３の傾斜角度が径方向から大きく外れ、開口距離が長くなってしまいレーザドリルで貫通することができなかった。
したがって、実際製作可能なキャンロール５６は図１１の中で総合評価に「−」が付いていない組合せである。
【００４３】
そして、インナドラム７１とアウタパイプ７２とにステンレスを用いたキャンロール５６を製作し、図２に示す金属膜付長尺耐熱性樹脂フィルムの成膜装置（スパッタリングウェブコータ）を用いて成膜を行った。本例では、キャンロール５６の直径は８００ｍｍである。長尺樹脂フィルム基板上にシード層であるＮｉ−Ｃｒ合金を５０ｎｍ成膜（ターゲット１本使用）し、その上にＣｕ膜を１５０ｎｍ成膜（ターゲット３本使用）した。フィルム搬送速度は８ｍ／ｍｉｎで各カソードへの導入電力は約３０ｋＷで合計１２０ｋＷであった。尚、長尺樹脂フィルム基板には、別途真空乾燥した幅５００ｍｍ、長さ１５００ｍ、厚さ２５μｍの東レ・デュポン株式会社製の耐熱性ポリイミドフィルム「カプトン（登録商標）」を使用した。キャンロール５６表面と長尺樹脂フィルム５２間のギャップ部の圧力はアルゴンガスを圧力制御して８００Ｐａとした。
尚、ガス導入路９１に対して径方向から傾斜した状態でガス放出孔９３を１本開ける態様では、ガス導入路９１のピッチが２°と３°の場合、円周方向のガス放出孔ピッチが１２ｍｍを越えると、長尺樹脂フィルム搬送長が高速になるとガス圧力が安定しなくなった。また、空隙率Ｂが２０％を越えるもの、円周遮断率Ａが３６％を越えるものは成膜中にフィルムにわずかなシワあるいは変形が生じてしまった。結果的に、スパッタの熱負荷に対して良好な冷却性能を示したのは、図１１中の総合評価にある実施例４のガス導入路９１の断面にガス放出孔９３が２本貫通した態様のうち、ピッチが２°の場合だけであった。
【００４４】
本例では、実施例４（ガス導入路９１の断面形状が三角形である態様）が実施例２（ガス導入路９１の断面形状が四角形である態様）に比べて、性能評価が良好である結果が得られたが、実施例４の方が実施例２に比べて、ガス導入路９１の断面積が小さい分、ガス導入路９１による断熱作用が少ないことに起因するものと思われる。
特に、ガス導入路９１の断面形状が三角形（Ｖ字状）の場合、ガス導入路９１の頂角がガス放出孔９３の傾斜角度θに比べて２倍以上であることが好ましい。これは、例えばガス導入路９１からガス放出孔９３へのガスの放出抵抗が少ないことによる。
また、図１１においては、実施例２において、ガス導入路９１の断面形状が四角形（実施例中では正方形）の態様について、冷却性能を評価したところ、いずれの態様も、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％を超えていたことから、総合評価として○が得られなかったが、例えば図１０（ｃ）に示すように、ガス導入路９１の断面形状を正方形よりも狭い長方形である態様とし、ピッチが２°の場合、長辺が３〜５ｍｍにおけるガス導入範囲の空隙率Ｂがいずれも２０％以下になるように設定したところ、総合評価として良好に至ることが確認された。
【００４５】
また、実施例１，３に示すように、各ガス導入路９１にガス放出孔９３をキャンロール５６の円周方向に対して１本開ける態様において、長尺樹脂フィルム５２がキャンロール５６の外表面から浮かない条件で成膜処理を行った。
ここで、長尺樹脂フィルム５２の張力としては、ガス圧力８００（Ｐａ）×キャンロール半径０．４ｍ＝３２０（Ｎ／ｍ）よりも高く設定すればよい。従って、張力は長尺樹脂フィルム幅１ｍあたり３２０Ｎより高くしなければならず、長尺樹脂フィルム幅が０．５ｍのときは１６０Ｎよりも高く設定するようにすればよい。
このような条件による成膜処理の結果、ピッチが２°の場合、例えばガス導入路９１の断面形状が三角形である態様では、ガス導入路断面の円周遮断率Ａが３６％以下、あるいは、ガス導入範囲の空隙率Ｂが２０％以下では、長尺樹脂フィルム５２にシワが発生せず、冷却性能も良好であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
従って、本発明によれば、スパッタリングウェブコータのように真空中でフィルムに成膜処理を行うキャンロールは成膜中の長尺樹脂フィルム基板を効率よく冷却することもでき、キャンロールと長尺樹脂フィルム基板との熱コンダクタンスを向上させ、前処理や成膜等の熱負荷の掛かる処理の際にフィルム温度を低下させることができるので、キャンロールを備えた長尺樹脂フィルム基板の処理装置と処理方法により、長尺樹脂フィルム基板のシワの発生をなくすことができる。そして、シワの発生のない高品質の金属膜付耐熱性樹脂フィルムを高い歩留まりで作製し、液晶テレビ、携帯電話等のフレキシブル配線基板に適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  ガス放出ロール
２  インナロール
３  アウタロール
４  ガス導入用溝
５  ガス導入路
６  ガス放出孔
７  冷媒仕切材
８  冷媒循環路
１１  長尺樹脂フィルム
１２  搬送手段
１３  表面処理手段
Ａ  ガス導入路断面の円周遮断率
Ｂ  ガス導入範囲の空隙率
ｒ１  インナロールのガス導入用溝以外の外周に沿う半径
ｒ２  ガス導入用溝の最深部に対応する半径
５０  成膜装置
５１  巻出ロール
５２  長尺樹脂フィルム
５３  フリーロール
５４  張力センサロール
５５  フィードロール
５６，５６’  キャンロール
５６１  外筒部
５７  マグネトロンスパッタリングカソード
５８  マグネトロンスパッタリングカソード
５９  マグネトロンスパッタリングカソード
６０  マグネトロンスパッタリングカソード
６１  フィードロール
６２  張力センサロール
６３  フリーロール
６４  巻取ロール
７１  インナドラム
７１ａ  回転軸
７２  アウタパイプ
７３  ベアリング
７４  溶接
７５  側板
８０  冷媒循環路
８１  冷媒循環パイプ
９０  ガス導入放出機構
９１，９１’  ガス導入路
９２  ガス導入用溝
９３（９３ａ，９３ｂ），９３’  ガス放出孔
９４  ガスロータリージョイント
９５  ガス導入口
Ｐ１  ガス導入路の配列間隔
Ｐ２  ガス放出孔の配列間隔
ｍ  ガス導入路断面の円周方向の最大幅位置を過る最小径円周
ｍ１  ガス導入路断面の最大径円周
ｍ２  ガス導入路断面の最小径円周
ｗ１  ガス導入路断面の円周方向の最大幅
Ｓ１  ガス導入路の断面積
ｎ  ガス導入路の本数
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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