(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内で、高分子長尺フィルムを搬送させながら、イオンビーム発生電極により発生させたイオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面に照射して前記高分子長尺フィルムの表面を改質する表面処理装置において、前記イオンビーム発生電極が前記高分子長尺フィルムの幅方向に平行な回転軸を中心に回転可能であり、イオンビーム発生電極を回転させてイオンビームが高分子長尺フィルムの表面以外に照射されることができ、前記真空容器内を真空状態に保持したまま、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面に照射する状態と、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態とを切り替えることができるフィルムの表面処理装置。
【請求項２】
前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態において、前記イオンビームが照射されるイオンビーム照射壁を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルムの表面処理装置。
【請求項３】
前記イオンビーム照射壁が冷却機能を備えることを特徴とする請求項２に記載のフィルムの表面処理装置。
【請求項４】
前記イオンビーム照射壁における前記イオンビーム発生電極側の面にイオンビーム電流測定電極を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のフィルムの表面処理装置。
【請求項５】
前記高分子長尺フィルムの表面に前記イオンビームを照射した後に、引き続き前記表面に薄膜を形成するための薄膜形成機構を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルムの表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムの表面処理装置および表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高分子フィルムの表面に金属や金属酸化物などの各種薄膜を形成した蒸着フィルムは、食品、医薬品、工業用品等の包装用途をはじめ、電化製品、電子機器、建築材料等の各種用途に広く用いられている。蒸着フィルムの用途により、ガスバリア性、遮光性、透明性、導電性、耐屈曲性など必要な要求特性が異なるが、多くの用途で共通して要求されることが多い特性の一つとして高分子フィルムとその表面に形成した薄膜との間の密着性が挙げられる。蒸着フィルムの密着性に問題があると最終製品の信頼性が確保できなくなるため、これまでに密着性を向上させる手段の検討と改良が多く行われてきた。
【０００３】
密着性を改善する方法として、たとえば高分子フィルムの表面にコロナ処理を施したあとで薄膜を形成する方法や、高分子フィルムの表面にウェットコーティングによって易接着層を形成したあとで薄膜を形成する方法、真空中で高分子フィルムの表面にプラズマ処理を施したあとで続けて薄膜を形成する方法などがある。また特許文献１のように、真空中で高分子フィルムの表面にイオン照射処理を施したあとで続けて薄膜を形成する方法などが挙げられる。これらのうちイオン照射処理を用いるものは、イオン発生電極で加速されたエネルギーの高いイオンを用いて処理を行うため、高分子フィルム表面に高い改質効果をもたらして良好な密着性改善効果を得ることができる方法である。
【０００４】
しかしながら、高分子フィルムの表面にエネルギーの高いイオンを照射すると、高分子フィルム表面から低分子量物質が叩き出されてイオン発生電極側に飛来して付着し、電極表面が汚れてしまうという問題がある。電極表面に付着した物質は絶縁性皮膜を形成する。イオン照射時に発生する荷電粒子により絶縁性皮膜がチャージアップして皮膜の絶縁破壊電圧を超えた場合、アーク放電が発生してイオン発生電極の動作が不安定になったり、破壊された皮膜が飛散してコンタミネーションの原因になったりするという問題があった。
【０００５】
この問題に対して、特許文献２ではイオン発生電極のカソードを接地電位から電気的に絶縁する方法、また特許文献３ではイオン発生電極のカソード表面に絶縁皮膜をあらかじめ形成しておく方法が開示されている。しかしいずれの方法においてもイオン発生電極およびその周辺部材に絶縁性皮膜が付着することは避けられず、イオン発生電極やその周辺での異常放電が抑制できなかったり、付着した絶縁性皮膜を除去するための労力や時間が必要であるといった問題があった。この問題は特に長尺の高分子フィルムを連続して長時間処理する場合にさらに顕著となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１９９３１４号公報
【特許文献２】特開２００８−１２７６１０号公報
【特許文献３】特開２００８−１２７６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に長尺の高分子フィルムを連続して長時間処理する場合であっても、異常放電等の発生を抑制して安定したイオン照射処理が可能であるフィルムの表面処理装置および表面処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、真空容器内で、高分子長尺フィルムを搬送させながら、イオンビーム発生電極により発生させたイオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面に照射して前記高分子長尺フィルムの表面を改質する表面処理装置において、前記真空容器内を真空状態に保持したまま、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面に照射する状態と、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態とを切り替えることができるフィルムの表面処理装置を提供する。
【００１２】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビーム発生電極が前記高分子長尺フィルムの幅方向に平行な回転軸を中心に回転可能であることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。
【００１３】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態において、前記イオンビームが照射されるイオンビーム照射壁を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。
【００１４】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビーム照射壁が冷却機能を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。
【００１５】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビーム照射壁における前記イオンビーム発生電極側の面にイオンビーム電流測定電極を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。
【００１６】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記高分子長尺フィルムの表面に前記イオンビームを照射した後に、引き続き前記表面に薄膜を形成するための薄膜形成機構を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、特に長尺の高分子フィルムに対して連続して長時間イオンビームを照射する処理を行う場合であっても、イオンビーム発生電極の異常放電を抑制して安定したイオンビーム照射処理が可能であるフィルムの表面処理装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のフィルムの表面処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。
【図３】アノードレイヤー型イオン源の一般的な構成の外観図である。
【図４】アノードレイヤー型イオン源の一般的な構成の断面図である。
【図５】本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。
【図６】本発明におけるシャッター板におけるイオンビーム電流測定電極の一例を示す概略図である。
【図７】本発明におけるイオンビーム電流測定電極に流入するイオンビーム電流を測定する方法の一例を示す概略図である。
【図８】本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。
【図９】本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。
【図１１】本発明におけるイオンビーム照射壁におけるイオンビーム電流測定電極の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明におけるイオンビーム電流測定電極に流入するイオンビーム電流を測定する方法の別の一例を示す概略図である。
【図１３】本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。
【図１４】従来のフィルムの表面処理装置の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明のフィルムの表面処理装置の一例を示す概略断面図である。真空排気が可能な真空容器１の内部には、高分子長尺フィルム２を搬送するための搬送ロール３を備える。巻出しロール４から巻き出された高分子長尺フィルム２は、前記搬送ロール３を経由して巻取りロール５に巻き取られる。そして、搬送されている高分子長尺フィルム２の表面にイオンビーム６が照射されるように、イオンビーム発生電極７を配置する。
【００２２】
図２は、本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。イオンビーム発生電極７は高分子長尺フィルム２の搬送経路の任意の位置に設置して構わないが、図２のようにイオンビーム発生電極７を高分子長尺フィルム２の搬送経路の途中に設けた冷却ロール８に対向するように設置してもよい。このように冷却ロール８の表面に沿って搬送される高分子長尺フィルム２の表面にイオンビーム６が照射されるようにすれば、イオンビーム６の照射処理による高分子長尺フィルム２の温度上昇が抑制されて高分子長尺フィルム２が熱で変形したり破れたりといった恐れが軽減するため、より強いイオンビーム照射処理が可能となり、好ましい。また、高分子長尺フィルム２にイオンビーム６を照射すると表面へのイオンの付着や打ち込みにより高分子長尺フィルム２の電位が上昇するため、飛来するイオンが反発力を受けて処理効果が低下する可能性があるが、冷却ロール８に沿って搬送される高分子長尺フィルム２のようにイオンビーム処理面の反対面に導電性のものがあると、高分子長尺フィルム２の電位上昇が抑制されてイオンビーム照射処理の強度低下が防止できるという点からも、好ましい。
【００２３】
イオンビーム発生電極７としては任意の方式でイオンビーム６を発生可能な電極を選択することができるが、特にアノードレイヤー型と呼ばれるイオン源を用いることが好適である。図３にアノードレイヤー型イオン源の一般的な構成の外観図を示す。また図４にはアノードレイヤー型イオン源の一般的な構成の断面図を示す。アノードレイヤー型イオン源は、その前面に円周状あるいはレーストラック状のスリット９を備え、その内部にはスリット９の間隙に磁界を形成するための磁石１０と、高電圧を印加できるアノード１１を備える。アノードレイヤー型イオン源の内部に図示しないがガス供給源からガスを供給し、アノード１１に高電圧を印加することにより、スリット９からイオンビームを照射することができる。アノードレイヤー型イオン源はその電極構造を直線状に長くすることができるため、幅が広く均一なイオンビームを発生させることができる。高分子長尺フィルム２の搬送方向とアノードレイヤー型イオン源の長手方向が直角になるように配置すれば、高分子長尺フィルム２を搬送することにより高分子長尺フィルム２の幅方向および搬送方向の全領域にわたり均一にイオンビーム６を照射することが可能となるため、好ましい。
【００２４】
一般的にアノードレイヤー型イオン源などのイオンビーム発生電極７は、真空容器１内部の真空排気が完了して使用を開始する時に、まず数分から数十分程度のいわゆる慣らし放電を実施することにより、イオンビーム発生電極７の表面に付着していた異物や絶縁皮膜が除去されて清浄化し、異常放電が少なくなり安定したイオンビームの照射が可能となる。しかし、この慣らし放電の間に高分子長尺フィルム２が搬送されていないと、高分子長尺フィルム２の同一箇所にイオンビームが長時間照射されることにより熱ダメージを受け、高分子長尺フィルム２が切れてしまうという問題が発生する場合がある。それを避けるために慣らし放電中は高分子長尺フィルム２を低速搬送しておく必要があるが、慣らし放電部分はイオンビームが通常処理部よりも過剰に照射された部分であるため製品とならず、結果としてロスが生じてしまう。また高分子長尺フィルム２の慣らし放電部分の表面からは多量の低分子量物質が叩き出され、イオンビーム発生電極７の方向にも飛来して表面に付着し、電極が汚れてしまう。すなわち、電極表面の清浄化のための慣らし放電が逆に電極表面の汚れを招いてしまうという矛盾があった。
【００２５】
そこで本発明では、真空容器１の内部を真空状態に保持したままで、前記イオンビーム６を前記高分子長尺フィルム２の表面に照射する状態と、前記イオンビーム６を前記高分子長尺フィルム２の表面以外に照射する状態とを切り替えることができるようにする機構を備える。この機構により、イオンビーム発生電極７の使用開始時における慣らし放電中にはイオンビーム６が高分子長尺フィルム２の表面に照射されないようにすることで、高分子長尺フィルム２の表面からの放出物による電極の汚れが防止できるため好ましい。また、慣らし放電中に高分子長尺フィルム２を低速搬送する必要もなくなり、高分子長尺フィルム２のロスも少なくなるため好ましい。さらに、真空容器１の内部を真空状態に保持したままイオンビーム６の高分子長尺フィルム２の表面への照射状態を切り替えることができるため、慣らし放電が終了した後は真空容器１を一旦大気導入して開放することなしに通常の加工状態に切り替えることができる。すなわち慣らし放電後における真空容器の大気解放と真空排気による時間的ロスを削減することができるため、好ましい。
【００２６】
高分子長尺フィルム２の材質としては任意のものを用いることができ、例としてポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドなどをあげることができるがこれらに限定されるものではない。また高分子長尺フィルムの厚さも自由に選択することができる。
【００２７】
前記イオンビーム６を前記高分子長尺フィルム２の表面に照射する状態と、前記イオンビーム６を前記高分子長尺フィルム２の表面以外に照射する状態を切り替えることができるようにする機構として、本発明では、図１および図２に示すように前記高分子長尺フィルム２と前記イオンビーム発生電極７の間に、開閉動作が可能であるシャッター板１２を備える。このようなシャッター板１２を備えれば、イオンビーム発生電極７の使用開始時における慣らし放電中には前記シャッター板１２を閉じることにより簡単にイオンビーム６が高分子長尺フィルム２の表面に照射されないようにすることができるため、高分子長尺フィルム２の搬送を停止した状態でイオンビーム発生電極７の慣らし放電を行うことができるので好ましい。
【００２８】
また本発明では、前記シャッター板１２が冷却機構を備えることが好ましい。図５は本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。前記シャッター板１２を閉じた状態でイオンビーム発生電極７の慣らし放電を続けると、シャッター板１２にはイオンビーム６が長時間照射され続けるため、高温となって変形したりする恐れがある。そこで、図５の例のようにシャッター板１２が冷却機構１３を備えていると、シャッター板１２の熱による変形が防止できるため、好ましい。冷却機構１３としては、図５に示すようにシャッター板１２の表面に金属パイプを溶接などで接合しその中に冷却水などの冷媒を通す構造の他に、シャッター板１２の内部に穴を開けて冷却水の流路を設けてその中に冷却水などの冷媒を通すものなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
また本発明では、前記シャッター板８における前記イオンビーム発生電極７側の面に、イオンビーム電流測定電極１４を備えることが好ましい。図６は、本発明におけるシャッター板８におけるイオンビーム電流測定電極１４の一例を示す概略図である。イオンビーム電流測定電極１４を用いれば、イオンビーム発生電極７の慣らし放電中にイオンビーム６による電流量をモニタリングすることが可能となり、慣らし放電の完了良否判断やイオンビーム発生電極７の日々の運転状態管理に用いることができるので、好ましい。イオンビーム電流測定電極１４の材質としては、電気伝導性が高く耐熱性も高いという点から金属を用いることが好ましく、ステンレス、銅、アルミニウム、などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。またイオンビーム電流測定電極１４がイオンビーム発生電極７の長手方向に複数に分割されていると、イオンビーム発生電極７の長手方向に対するイオンビーム電流の強度分布を把握することができ、イオンビーム発生電極７の状態が悪くイオンビーム６が均一に発生していない時でも早期に発見することができるため、好ましい。この時、複数に分割されたイオンビーム電流測定電極１４は、個々の電極に流入する電流を個別に測定できるように、個々の電極を電気的に絶縁して固定しておくことが好ましい。例えば図６のように、シャッター板１２の上にセラミックスなどからなる電気抵抗の高い絶縁板１５を取り付け、その上に複数に分割されたイオンビーム電流測定電極１４を配置すれば、シャッター板１２が金属であってもこのイオンビーム電流測定電極１４を個々に電気的に絶縁して固定することができるため、好ましい。イオンビーム電流測定電極１４に流入するイオンビーム電流は任意の方法で測定することが可能であるが、例えば図７に示すようにあるイオンビーム電流測定電極１４に電線を接続して電流導入端子１６から大気側の電流検出抵抗１７の一端に接続し、電流検出抵抗１７の他端をアースに接続して、電流検出抵抗１７に流れる電流による電圧低下の量を電圧計により読み取ることで測定することが可能である。
【００３０】
図８および図９は、本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。イオンビーム６を高分子長尺フィルム２の表面に照射する状態と、イオンビーム６を高分子長尺フィルム２の表面以外に照射する状態を切り替えることができるようにする別の機構として、本発明では、図８および図９に示すようにイオンビーム発生電極７が高分子長尺フィルム２の幅方向に平行な回転軸を中心に回転可能であることが好ましい。イオンビーム発生電極７の慣らし放電時には、図９のようにイオンビーム発生電極７を回転させてイオンビーム６が高分子長尺フィルム２の表面以外に照射されるようにすれば、高分子長尺フィルム２からの放出物によるイオンビーム発生電極７の表面汚れが防止でき、また高分子長尺フィルム２の搬送を停止させてイオンビーム発生電極７の慣らし放電を行うことができるため、高分子長尺フィルム２の浪費を抑制可能であり、好ましい。イオンビーム発生電極７の慣らし放電が終了すれば、真空容器１内を真空状態に保持したままで図８のようにイオンビーム発生電極７からのイオンビーム６が高分子長尺フィルム２の表面に照射されるようにイオンビーム発生電極７を回転させる。このようにすることで、慣らし放電後における真空容器１の大気解放と真空排気による時間的ロスを生じることなく高分子長尺フィルムの表面処理を実施できるため、好ましい。
【００３１】
また本発明では、イオンビーム６を高分子長尺フィルム２の表面以外に照射する状態において、前記イオンビーム６が照射されるイオンビーム照射壁１８を備える。イオンビーム照射壁１８がないと、イオンビーム６が真空容器１の内部で不用意に拡散し、真空容器１の内部の他の構成機器を損傷したり、装置内の堆積物から揮発物やパーティクルを発生させてイオンビーム発生電極７や高分子長尺フィルム２などを汚染してしまう恐れがある。そこでイオンビーム照射壁１８を設けて、イオンビーム発生電極７の慣らし放電時にイオンビーム６を高分子長尺フィルム２の表面以外に照射させるときに、図９に示すようにイオンビーム６がイオンビーム照射壁１８に照射されるようにすると、上記のようなイオンビーム６の不用意な拡散が防止できるため、好ましい。
【００３２】
また本発明では、前記イオンビーム照射壁１８が冷却機構を備えることが好ましい。図１０は本発明のフィルムの表面処理装置のさらに別の一例を示す概略断面図である。イオンビーム発生電極７の慣らし放電時には、前記イオンビーム照射壁１８にイオンビーム６が長時間照射されるため、イオンビーム照射壁１８の温度が上昇して変形したりアウトガスが発生したりする恐れがある。そこで、図１０の例のようにイオンビーム照射壁１８が冷却機構１３を備えていると、イオンビーム照射壁１８の熱による変形やアウトガスの発生などが防止できるため好ましい。冷却機構１３としては図１０に示すようにイオンビーム照射壁１８の内部に冷却水を通水するための穴を開けて冷却水を流すことのほかに、冷却水を通した金属パイプをイオンビーム照射壁１８の表面に溶接しておくことなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
本発明では、前記イオンビーム照射壁１８における前記イオンビーム発生電極７側の面に、イオンビーム電流測定電極１４を備えることが好ましい。図１１は、本発明におけるイオンビーム照射壁１８におけるイオンビーム電流測定電極１４の一例を示す概略図である。イオンビーム電流測定電極１４を用いれば、イオンビーム発生電極７の慣らし放電中にイオンビーム６による電流量をモニタリングすることができるので、慣らし放電の完了良否判断やイオンビーム発生電極７の日々の運転状態管理に用いることができるので、好ましい。イオンビーム電流測定電極１４の材質としては、電気伝導性が高く耐熱性も高いという点から金属を用いることが好ましく、ステンレス、銅、アルミニウム、などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。またイオンビーム電流測定電極１４がイオンビーム発生電極７の長手方向に複数に分割されていると、イオンビーム６の電極長手方向に対するイオンビーム電流の強度分布を把握することができ、イオンビーム発生電極７の状態が悪くイオンビームが均一に発生していない事態を早期に発見することができるため、好ましい。この時、複数に分割されたイオンビーム電流測定電極１４は、個々の電極に流入する電流が個別に測定できるように、個々の電極を電気的に絶縁して設置しておくことが好ましい。例えば図１１のように、複数に分割されたイオンビーム電流測定電極１４をイオンビーム照射壁１８から空間を隔てて、かつイオンビーム電流測定電極１４同志についても空間を隔てて配置すれば、イオンビーム照射壁１８が金属であっても個々のイオンビーム電流測定電極１４を電気的に絶縁することができるため好ましい。イオンビーム電流測定電極１４に流入するイオンビーム電流は任意の方法で測定することが可能であるが、例えば図１２に示すようにあるイオンビーム電流測定電極１４に電線を接続して電流導入端子１６から大気側の電流検出抵抗１７の一端に接続し、電流検出抵抗１７の他端をアースに接続して、電流検出抵抗１７に流れる電流による電圧低下の量を電圧計により読み取ることで測定することが可能である。
【００３４】
本発明では、イオンビームを高分子長尺フィルムの表面に照射した後に、引き続き前記表面に薄膜を形成することが好ましい。図１３に本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図を示す。薄膜形成機構１９を、イオンビーム発生電極７における高分子長尺フィルム２の搬送方向の下流側に、冷却ロール８に対向させて設置しておけば、高分子長尺フィルム２にイオンビーム６が照射された後に引き続き薄膜を形成することができる。なお薄膜形成時には高分子長尺フィルム２が熱を受けて変形したり破断したりすることがあるため、薄膜形成機構は冷却ロール８に対向させて設置するのが好ましい。このような構成にすれば、イオンビーム６によって処理された高分子長尺フィルム２の表面が清浄でかつ処理による改質状態が確実に確保された状態で薄膜を形成することができるので、薄膜と高分子長尺フィルム表面との高い密着性が信頼性良く確保されるため、好ましい。また同一の真空容器１内でイオンビームによる表面処理と薄膜の形成が同時に行えることは、装置の占有面積を削減できたり、真空排気などの待機時間が短縮できる等のメリットがある。
【００３５】
前記薄膜の種類としては任意のものを選択することができるが、例としてアルミニウム、銅、ニッケル、亜鉛、銀などの金属、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化銅、窒化銅、ＮｉＣｒ、ＩＴＯなどの化合物などをあげることができる。
【００３６】
薄膜形成機構１９としては、真空中で薄膜を形成できる手法によるものであれば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、イオンプレーティングなど任意のものを用いて構わない。
【００３７】
なお図１３の例は、イオンビーム照射処理を行う冷却ロール８とは別に薄膜を形成するために別途設けた冷却ロール８に薄膜形成機構を対向させて設置しているが、共通の冷却ロールを用いてイオンビーム照射処理と薄膜形成の両方を行っても構わない。
【００３８】
また本発明では、真空中で、イオンビーム発生電極により発生させたイオンビームを高分子長尺フィルムの表面に照射して、前記高分子長尺フィルムの表面を改質する表面処理方法において、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態で前記イオンビーム発生電極を動作させた後、搬送されている前記高分子長尺フィルムの表面に前記イオンビームを照射する状態に切り替えて表面処理を行うことが好ましい。このような表面処理方法によれば、イオンビーム発生電極の慣らし放電時に高分子長尺フィルムの表面へイオンビームが照射されないため、高分子長尺フィルムからの放出物が発生せず、その放出物がイオンビーム発生電極に付着することもないため、イオンビーム発生電極の長時間安定放電が可能となり好ましい。また、イオンビーム発生電極の慣らし放電中に高分子長尺フィルムを搬送させておく必要がないため、フィルムのロスが低減でき生産コストが削減できるため好ましい。
【００３９】
イオンビーム発生電極の慣らし放電においてイオンビームを高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態でイオンビーム発生電極を動作させる時間については、イオンビーム発生電極へ接続される電源の電流値が安定するまでの時間であれば任意の時間で構わないが、長時間放電安定性の観点から５分以上が好ましく、１０分以上であることがより好ましい。慣らし放電の時間が５分未満であると、イオンビーム発生電極のクリーニング効果が十分でない場合が発生しがちであり、その後の長時間安定放電に対する信頼性が低下する場合が多くなり好ましくない。また、慣らし放電時における電源の電圧・電流・電力などの出力値は任意の値に設定してかまわないが、慣らし放電で確実に電極のクリーニング効果を発現させるという観点から、電圧または電力の出力設定値がイオンビーム照射電極の定格出力値の５０％以上であることが好ましく、またより好ましくは７０％以上である。
【００４０】
イオンビーム照射電極の慣らし放電時間中には、イオンビーム照射電極からのイオンビームが照射されているシャッターやイオンビーム照射壁に設置したイオンビーム電流測定電極でイオンビーム電流量を測定しておくことが好ましい。イオンビーム電流量の測定値から、慣らし放電によるイオンビーム電極のクリーニング状態や電流値安定化状況、イオンビーム電流の電極長手方向の分布や電極の異常発生状態などを確認して、加工状況の管理に活用することができる。
【００４１】
そして、イオンビーム照射電極の慣らし放電時間が終了すれば、高分子長尺フィルムの搬送を開始して、真空容器を真空に保った状態でイオンビームが高分子長尺フィルムの表面に照射される状態に切り替えればよい。このような手順によれば真空容器の大気解放や真空排気による時間のロスがなく好適である。
【００４２】
なお、本発明は、フィルムの表面処理装置に限らず、フィルムへの各種薄膜形成装置やフィルムへの各種薄膜形成方法に応用することができるが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００４４】
［実施例１（参考例）］
図２に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った結果を説明する。高分子長尺フィルム２として、長さ１００００ｍ、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム(東レ株式会社製、“ルミラー”（登録商標）Ｐ６０)を使用した。イオンビーム発生電極７としてはアノードレイヤー型イオン源を適用した。真空容器１の真空排気が完了したのち、シャッター板１２を閉めた状態でイオンビーム発生電極７の出力を定格電圧の７５％に設定して、慣らし放電を１５分間実施した。慣らし放電時間中は高分子長尺フィルム２は搬送せず停止させておいた。慣らし放電の終了後、高分子長尺フィルムを速度１００ｍ／ｍｉｎで搬送させ、シャッター板１２を開いて高分子長尺フィルム２の表面にイオンビーム６を照射して表面処理を約１００分間実施した。
【００４５】
イオンビーム発生電極７に異常放電が発生した時は、イオンビーム６の発光が明滅するとともに、短絡により過大な電流が流れるためイオンビーム発生電極７に印加している電圧値が変動する。そこで、イオンビーム発生電極７のアノードへの印加電圧をデジタルオシロスコープ（横河電機株式会社製、ＤＬ１６４０）で測定し、測定電圧値が電源出力設定値の７０％を下回った回数を異常放電発生回数としてカウントすることにより、イオンビーム発生電極７の放電安定性を定量化した。具体的には、高分子長尺フィルム２にイオンビーム６を照射している期間(慣らし放電期間は含まない）における異常放電発生回数を、高分子長尺フィルム２にイオンビーム６を照射した時間で除算することにより、単位時間当たりの異常放電発生回数を求めた。
【００４６】
本実施例１での異常放電発生回数は０．５回／分と良好であった。
【００４７】
［実施例２（参考例）］
図５に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。冷却機構１３として冷却水通水用金属パイプを適用し、金属製のシャッター板１２に溶接して使用した。真空容器１の真空排気が完了したのち、シャッター板１２を閉めた状態でイオンビーム発生電極７の出力を定格電圧の９５％に設定して、慣らし放電を３０分間実施した。それ以外は実施例１（参考例）と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。
【００４８】
このようにイオンビーム発生電極７の出力が高い状態で比較的長い時間慣らし放電を実施した場合であっても、シャッター板１２の変形等は見られず、シャッターの開閉動作もスムーズに実施できた。また慣らし放電中に搬送を停止させていた高分子長尺フィルム２についても特に異常は見られなかった。
【００４９】
［実施例３（参考例）］
図７に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。シャッター板１２としては厚さ１０ｍｍのアルミ板を用い、図６に示すようにセラミックス製の厚さ５ｍｍの絶縁板１５を固定し、その上に幅３０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの短冊状のイオンビーム電流測定電極１４を１００ｍｍピッチで取り付けた。１ｋΩの電流検出抵抗１７をすべてのイオンビーム電流測定電極１４に接続した。それ以外は実施例１（参考例）と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。慣らし放電中に、電流検出抵抗１７の電圧を測定することにより各イオンビーム電流測定電極１４に流れ込む電流を測定したところ、１か所のみ全電流値の平均から４０％以上低下している箇所が確認されたためイオンビーム発生電極を調査したところ、該当部分での磁石の磁場強度の低下が判明した。
【００５０】
［実施例４］
図８および図９に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。真空容器１の真空排気が完了したのち、イオンビーム発生電極７をイオンビーム照射壁に向けた図９に示す状態で、イオンビーム発生電極７の出力を定格電圧の７５％に設定して、慣らし放電を１５分間実施した。慣らし放電時間中は高分子長尺フィルム２は搬送せず停止させておいた。慣らし放電の終了後、高分子長尺フィルムを速度１００ｍ／ｍｉｎで搬送させ、イオンビーム発生電極を回転させて高分子長尺フィルム２の表面にイオンビーム６が照射される図８の状態にして、表面処理を約１００分間実施した。
【００５１】
この時、慣らし放電中にはイオンビームの真空容器内での拡散は発生しなかった。また本実施例での異常放電発生回数は０．６回／分と良好であった。
【００５２】
［実施例５］
図１０に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。冷却機構１３として、イオンビーム照射壁１８の内部に冷却水を通水するための穴を開けて冷却水を流した。真空容器１の真空排気が完了したのち、イオンビーム発生電極７をイオンビーム照射壁に向けた状態でイオンビーム発生電極７の出力を定格電圧の９５％に設定して、慣らし放電を３０分間実施した。それ以外は実施例４と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。
【００５３】
このようにイオンビーム発生電極７の出力が高い状態で比較的長い時間慣らし放電を実施した場合であっても、イオンビーム照射壁の変形や温度上昇等は見られず、慣らし放電中に搬送を停止させていた高分子長尺フィルム２についても特に異常は見られなかった。
【００５４】
［実施例６］
図１２に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。イオンビーム電流測定電極として、幅３０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの短冊状の板をイオンビーム照射壁から５ｍｍ離して１００ｍｍピッチで設置した。１ｋΩの電流検出抵抗１７をすべてのイオンビーム電流測定電極１４に接続した。それ以外は実施例４と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。慣らし放電中に、電流検出抵抗１７の電圧を測定することにより各イオンビーム電流測定電極１４に流れ込む電流を測定したところ、１か所のみ全電流値の平均から３０％以上変動している箇所が確認されたためイオンビーム発生電極を調査したところ、該当部分での金属系異物の付着を発見した。異物を除去したところ、上記の電流変動は解消された。
【００５５】
［比較例１］
図１４に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。真空容器１の真空排気が完了したのち、高分子長尺フィルムを０．５ｍ／ｓの速度で低速搬送させながら、イオンビーム発生電極７の出力を定格電圧の７５％に設定して、慣らし放電を１５分間実施した。それ以外は実施例１（参考例）と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。
【００５６】
実施例１（参考例）と同様の方法で異常放電発生回数を求めたところ、２０回／分と発生回数が多く放電は明滅して不安定であった。表面処理の終了後にイオンビーム発生電極７の表面を観察したところ濃い茶色の膜状物質が多量に付着していた。また慣らし放電中に搬送させた４５０ｍの高分子長尺フィルムはイオンビーム処理が過剰であるため製品として使用できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、蒸着フィルムの製造分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００５８】
１    真空容器
２    高分子長尺フィルム
３    搬送ロール
４    巻出しロール
５    巻取りロール
６    イオンビーム
７    イオンビーム発生電極
８    冷却ロール
９    スリット
１０  磁石
１１  アノード
１２  シャッター板
１３  冷却機構
１４  イオンビーム電流測定電極
１５  絶縁板
１６  電流導入端子
１７  電流検出抵抗
１８  イオンビーム照射壁
１９  薄膜形成機構
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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