(57)【要約】【課題】反りや欠陥の少ない陽極酸化皮膜付き金属基板を高効率に製造する。【解決手段】陽極酸化装置10は、帯状物1の第1の面1aを陽極酸化する第1電解部11と第1の面1aに陽極酸化皮膜が形成された帯状物1の第2の面11bを陽極酸化する第2電解部12とを有し、第1電解部11及び第2電解部12は各々、帯状物1の被陽極酸化面と反対側の面を密着支持可能であり、且つ、該面から帯状物1に給電する給電ドラム20と、対向電極30と、給電ドラム20の一部と対向電極30とを浸漬する電解液Lを貯留した電解槽40と、給電ドラム20に密着支持された帯状物1の短手方向端部1tと、給電ドラム表面20sの帯状物1が密着しない部分とをオーバーラップして電解液Lから保護する保護部材60とを有し、給電ドラム21の帯状物1が密着する部分21dと、給電ドラム22の第1電解部11において保護部材60で保護されていた短手方向端部tが密着する部分22dが導電性材料で形成されてなる。【選択図】図１
2013249490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面が陽極酸化可能な金属である金属帯状物の両面を陽極酸化する陽極酸化装置であって、
前記帯状物の第１の面を陽極酸化する第１電解部と、前記第１の面に陽極酸化皮膜が形成された前記帯状物の第２の面を陽極酸化する第２電解部とを有し、
前記第１電解部及び前記第２電解部は、前記帯状物の被陽極酸化面と反対側の面を密着支持可能であり、且つ、該面から前記帯状物に給電する給電ドラムと、
該給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、
前記帯状物を密着支持した前記給電ドラムの一部と前記対向電極とを浸漬する電解液を貯留した電解槽と、
少なくとも前記電解液に浸漬されている前記給電ドラムに密着支持された前記帯上物の短手方向端部と、前記給電ドラム表面の前記帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、該端部を前記電解液から保護し、且つ、少なくとも前記電解液に接する部分が非導電性である保護部材とを有し、
前記第１電解部の前記給電ドラムは、前記帯状物が密着する部分が導電性材料で形成されてなり、前記第２電解部の前記給電ドラムは、前記第１電解部において前記保護部材で保護されていた前記帯状物の前記短手方向端部が密着する部分が導電性材料で形成されてなることを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項２】
前記第２電解部において、前記給電ドラムと前記帯状物の前記短手方向端部が密着する部分における前記給電ドラムと前記対向電極との距離が、前記給電ドラムの回転軸方向中心部における前記給電ドラムと前記対向電極との距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化装置。
【請求項３】
前記第２電解部において、前記対向電極の前記帯状物の短手方向の幅が、前記帯状物の前記保護部材によって保護されていない部分の前記幅より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の陽極酸化装置。
【請求項４】
前記第２電解部の前記給電ドラムにおいて、前記第１電解部において陽極酸化皮膜が形成された部分が密着する部分が非導電性であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項５】
前記第２電解部の前記給電ドラムの前記非導電性の部分の少なくとも表面がゴムにより形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の陽極酸化装置。
【請求項６】
前記保護部材が、前記帯状物の短手方向端部と接する部分の少なくとも一部が導電性材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項７】
前記第１電解部及び前記第２電解部のいずれかまたは両方が、複数直列に配置されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項８】
前記給電ドラムの回転軸が、前記電解液の液面よりも低いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の連続陽極酸化装置。
【請求項９】
前記給電ドラムの前記帯状物を密着する面に、前記帯状物が内接走行可能な凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１０】
前記保護部材を少なくとも前記端部に圧接するガイドローラーが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１１】
前記給電ドラムに支持された前記帯状物が前記電解液に接液する部分及び／または離液する部分において、前記給電ドラムと前記対向電極との距離が、前記帯状物の前記電解液への浸液部分略中央における前記給電ドラムと前記対向電極との距離よりも大きいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１２】
前記保護部材が非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１３】
前記給電ドラムの導電性材料が導電プラスチックまたは導電ゴムであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１４】
前記対向電極の電位がグランドに対して負極性であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１５】
前記帯状物がグランドと同電位であり、且つ、前記陽極酸化に用いる電源がグランドに対して絶縁出力であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の陽極酸化装置。
【請求項１６】
前記グランドの電位に対する前記給電ドラムの電圧を監視する監視部を備えていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の陽極酸化装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の陽極酸化装置が直列に多数配置されてなることを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項１８】
両面が陽極酸化可能な金属である金属帯状物の両面を陽極酸化する陽極酸化皮膜付き金属基板の製造方法であって、
前記帯状物の第１の面を陽極酸化する際に、帯状物の長手方向に、連続的に、陽極酸化皮膜と、陽極酸化されていない部分を形成し、
第２の面を陽極酸化する際に、該第１の面の該陽極酸化されていない部分を介して給電し、第２の面に陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする陽極酸化皮膜付き金属基板の製造方法。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれかに記載の陽極酸化装置を用いて、前記帯状物の両面に陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする請求項１８に記載の陽極酸化皮膜付き金属基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池、薄膜トランジスタ回路、ディスプレイ（画像表示装置）等の半導体装置の用途に有用な絶縁層付き基板や電解コンデンサー用電極を製造するのに適した陽極酸化装置および陽極酸化皮膜付き金属基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の基板を用いた薄膜太陽電池は、基板の軽量性および可撓性（フレキシビリティー）という観点から、ガラス基板を用いたものに比較して、広い用途への適用の可能性がある。さらに、金属製の基板は高温プロセスにも耐えうるという点で、光電変換特性が向上するため太陽電池の高効率化が期待できる。
【０００３】
太陽電池モジュ−ルは、同一基板上で太陽電池セルを直列接続し集積化することで、モジュール効率を向上させる。このとき、太陽電池モジュ−ルの金属基板には絶縁層を形成し、この上に光電変換を行う半導体回路層を設ける必要がある。
【０００４】
かかる絶縁層付き金属基板は、ステンレス等の鉄系素材を基板に用いる場合は、基板表面にＣＶＤ等の気相法やゾルゲル法等の液相法によりＳｉやアルミニウムの酸化物絶縁層を形成する。しかし、これらの手法は、製法的にピンホールやクラックを発生し易く、大面積の薄膜絶縁層を安定に作製する手法としては本質的な課題を抱えている（特許文献１）。
【０００５】
一方、アルミニウム基板の場合には、表面に陽極酸化皮膜（ＡＡＯ）を形成することにより、ピンホールが無く密着性良好な絶縁層を得ることができる（特許文献２）。しかしながら、アルミニウム上のＡＡＯは、１２０℃以上に加熱するとクラックが発生することが知られており（非特許文献１）、絶縁性の低下によりリーク電流が増大してしまう、特にという問題を抱えている。
【０００６】
また、アルミニウムは２００℃程度で軟化するため、この温度以上を経たアルミニウムは極めて強度が小さく、クリープ変形や座屈変形といった永久変形（塑性変形）を生じ易く、これを用いる半導体装置の製造時にはハンドリングに厳しい制限が必要である。これは屋外用太陽電池などへの適用を困難なものにしている。
【０００７】
上記問題を解決するため、所謂アルミニウムクラッド材といわれる、表面にアルミニウムでクラッドされた複合金属基板表面に、絶縁層としてＡＡＯを形成した絶縁層付き基板を、半導体装置の基板として用いることが提案されている。
【０００８】
かかる基板は、金属基板と化合物半導体層との線膨張係数の差を小さく設計することが可能であり、５００℃以上の高温成膜となる化合物半導体層の形成工程においても、絶縁層のクラックや化合物半導体の剥離などの問題を生じない。またアルミニウム複合金属基材は、アルミニウムに比較して比強度や高温強度が大きいため、製造時のハンドリングも容易である。
【０００９】
絶縁層としてのＡＡＯは、電池モジュールとした時の高い電圧で絶縁破壊しないだけでなく、電圧印加時のリーク電流も小さいこと、すなわち体積抵抗が高い必要がある。リーク電流が大きいと、発電した電流が個々の電池間で漏れ電流となり、モジュール発電効率が低下する。従って、ＡＡＯは前述の性能を担保するため、１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上の厚さが必要となる。
【００１０】
帯状アルミニウムを連続的に陽極酸化するときの一般的な装置は、電解槽の前部に給電ロールまたは給電槽を置き、アルミニウムに電流を供給する構成であり、給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムにも電流が流れる。
【００１１】
陽極酸化とは電解酸化（アルミニウムの場合は３電子反応）であり、ＡＡＯの厚さは流した電気量に比例する。従って、帯状アルミニウムを連続的に陽極酸化する装置の場合、ライン速度（帯状アルミニウムの走行速度）にも比例した電流を給電する必要がある。
【００１２】
このとき、給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムにも同様に比例した電流が流れることになるので、ＡＡＯ厚が厚いほど、またライン速度が大きくなるほど、電圧降下が大きくなって電力ロスが発生する。
【００１３】
さらに給電部分から電解槽にかけてのアルミニウムはＩＲ発熱により溶断する可能性があり、生成するＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。発熱と溶断限界電流は帯状アルミニウムの単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど単位断面積あたりの抵抗が高く、生成可能なＡＡＯ厚とライン速度の上限は小さくなる。
【００１４】
上記絶縁層付き金属基板のように、帯状の薄いアルミニウム箔の片面にのみ厚いＡＡＯを形成したいという要求がある。この場合、片面にマスキングフィルムを貼り、前述の装置で製造することは可能であるが、ＡＡＯ厚とライン速度には上限が存在する。
【００１５】
また、メッキなどのａｄｄｉｔｉｖｅ皮膜と異なり、ＡＡＯはｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ皮膜であり、マスキングフィルム端面からの電解液侵入が生じると、容易に皮膜形成する。従って高粘着力のマスキングフィルムを選定する必要がある。さらにクラッド材のような異種金属が接合された帯状金属箔の場合は、局部電池作用による副反応を防止するため、異種金属同士が露出した幅方向の側端面もマスキングフィルムを貼り、電気化学的に不活性にしておく必要がある。
【００１６】
帯状アルミニウムの片面にのみＡＡＯを形成する装置は種々提案されている。代表例は、陽極酸化槽に断面円上の支持ドラムを置き、それにアルミニウム箔を密着させてアルミニウム箔の片面のみを陽極酸化させる手法である（特許文献３）。また、支持ドラムに導電性を持たせ、ドラムに給電する手法も提案されている（特許文献４，特許文献５，特許文献６）。ドラム給電方式では、アルミニウム箔の裏面から直接給電することになるので、前述の電圧降下や発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能である。
【００１７】
ドラム給電方式では、支持ドラムとアルミニウム箔の間に電解液が染込みやすく、それによって生じるロス電流により、ドラム密着面側の接触抵抗が高くなりやすく、スパーク等の局部不良を生じる等の問題がある。上記特許文献４〜６では、接触面への電解液の流入、及びそれに起因する密着面側の接触抵抗増加を抑制する構成が提案されているが、簡易な構成及び容易なプロセスにて良好にドラム密着面側の接触抵抗の増加を抑制することは難しい。
【００１８】
本発明者らは、ドラム給電方式において、簡易な構成及び容易なプロセスにて良好にドラム密着面側の接触抵抗の増加を抑制することが可能な陽極酸化装置及びそれを用いた陽極酸化方法を提案している（特許文献７）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００１−３３９０８１号公報
【特許文献２】特開２０００−４９３７２号公報
【特許文献３】特開平４−３７１８９２号公報
【特許文献４】特開昭６０−２１１０９３号公報
【特許文献５】特開平６−１０８２８９号公報
【特許文献６】特開昭４６−３９４４１号公報
【特許文献７】特許４７２３０４１号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】茅島，他，東京都立産業技術研究所研究報告３（２０００）ｐ２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、薄いあるいは単位断面積あたりの抵抗の高い金属基板では、片面のみの陽極酸化皮膜が形成されている基板は、デバイス層成膜の加熱による熱応力、あるいは陽極酸化皮膜の内部応力変化等で反りが発生しやすく、ハンドリングが難しい。基板の両面に陽極酸化皮膜を形成すれば、対称性が高まり、反りが緩和され、ハンドリングが容易になると考えられるが、特許文献７の陽極酸化装置では、まず、帯状アルミニウムの第１の面を陽極酸化し、引き続きその裏面を陽極酸化しようにも、給電面がすでに絶縁性の陽極酸化皮膜が形成された第1の面となることから、第２の面を陽極酸化することができない。給電ロールまたは給電槽を用いて陽極酸化を行えば、両面陽極酸化も可能となるが、既に述べたように、この方法ではライン速度の上限が低いという課題がある。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、薄いあるいは単位断面積あたりの抵抗の高い金属基板の両面に陽極酸化皮膜を高効率に形成することが可能な陽極酸化装置、及びそれを用いた陽極酸化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の陽極酸化装置は、両面が陽極酸化可能な金属である金属帯状物の両面を陽極酸化する陽極酸化装置であって、
前記帯状物の第１の面を陽極酸化する第１電解部と、前記第１の面に陽極酸化皮膜が形成された前記帯状物の第２の面を陽極酸化する第２電解部とを有し、
前記第１電解部及び前記第２電解部は、前記帯状物の被陽極酸化面と反対側の面を密着支持可能であり、且つ、該面から前記帯状物に給電する給電ドラムと、
該給電ドラムに対向して設けられた対向電極と、
前記帯状物を密着支持した前記給電ドラムの一部と前記対向電極とを浸漬する電解液を貯留した電解槽と、
少なくとも前記電解液に浸漬されている前記給電ドラムに密着支持された前記帯上物の短手方向端部と、前記給電ドラム表面の前記帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、該端部を前記電解液から保護し、且つ、少なくとも前記電解液に接する部分が非導電性であるとを有し、
前記第1電解部の前記給電ドラムは、前記帯状物が密着する部分が導電性材料で形成されてなり、
前記第２電解部の前記給電ドラムは、前記第１電解部において前記保護部材で保護されていた前記帯状物の前記短手方向端部が密着する部分が導電性材料で形成されてなることを特徴とするものである。
【００２４】
本明細書において、「帯状物の短手方向端部」とは、帯状物の短手方向端面と、被陽極酸化面上の端部を含み、被陽極酸化面上においては、第２電解部において該端部より給電して帯状物の第２の面を陽極酸化可能な面積を有するものである。
【００２５】
本発明において金属帯状物は、単体金属あるいは合金からなるものであってもよいし、厚み方向に複数種の金属層が積層された複合金属帯状物であってもよい。
【００２６】
前記第２電解部において、前記給電ドラムと前記帯状物の前記短手方向端部が密着する部分における前記給電ドラムと対向電極との距離が、前記給電ドラムの回転軸方向中心部における前記給電ドラムと対向電極との距離よりも大きいことが好ましい。
【００２７】
また、前記第２電解部において、前記対向電極の前記帯状物の短手方向の幅が、前記帯状物の前記保護部材によって保護されていない部分の前記幅より小さいことが好ましい。
【００２８】
前記第２電解部の前記給電ドラムは、前記第１電解部において陽極酸化皮膜が形成された部分が密着する部分が非導電性であることが好ましく、該部分の少なくとも表面がゴムにより形成されてなることがより好ましい。
【００２９】
また、前記給電ドラムは、回転軸が前記電解液の液面よりも低いことが好ましい。
【００３０】
前記給電ドラムには前記帯状物を密着する面に、前記帯状物が内接走行する凹部が設けられていることが好ましい。前記保護部材を少なくとも前記端部に圧接するガイドローラーを設ける態様としてもよい。前記対向電極は多数の貫通孔を有することが好ましい。
【００３１】
前記給電ドラムに支持された帯状物が前記電解液に接液する部分および／または離液する部分における前記給電ドラムと前記対向電極との距離が、前記帯状物の前記電解液浸液中央部分における前記給電ドラムと前記対向電極との距離よりも大きいことが好ましい。
【００３２】
前記保護部材は、前記帯状物の短手方向端部と接する部分の少なくとも一部が導電性材料からなる態様が好ましい。かかる態様では、前記保護部材は非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔であることが好ましい。前記給電ドラムの導電性材料が導電プラスチックまたは導電ゴムであることが好ましい。また、前記保護部材は、前記帯状物に密着する側に粘着性物質を有することが好ましい。
【００３３】
前記対向電極の電位がグランドに対して負極性であることが好ましい。とりわけ、前記帯状物をグランドと同電位とし、かつ陽極酸化のための電解用電源をグランドに対して絶縁出力とすることが好ましい。前記グランドの電位に対する前記給電ドラムの電圧を監視する監視部を備えていることがさらに好ましい。
【００３４】
本発明の陽極酸化装置は、前記第１電解部及び前記第２電解部のいずれかまたは両方が、複数直列に配置されてなる態様であることが好ましい。また、本発明の陽極酸化装置が直列に多数配置された態様としてもよい。
【００３５】
本発明の陽極酸化皮膜付き金属基板の製造方法は、両面が陽極酸化可能な金属である金属帯状物の両面を陽極酸化する陽極酸化皮膜付き金属基板の製造方法であって、
前記帯状物の第１の面を陽極酸化する際に、帯状物の長手方向に、連続的に、陽極酸化皮膜と、陽極酸化されていない部分を形成し、
第２の面を陽極酸化する際に、該第１の面の該陽極酸化されていない部分を介して給電し、第２の面に陽極酸化皮膜を形成することを特徴とするものである。かかる製造方法は、上記本発明の陽極酸化装置により好適に実施することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の陽極酸化装置は、帯状物の第１の面を陽極酸化する第１電解部と、その帯状物の第２の面を陽極酸化する第２電解部とを有し、第１電解部及び第２電解部において、帯状物の被陽極酸化面と反対側の面を密着支持可能であり、且つ、該面から帯状物に給電する給電ドラムを用いて第１の面及び第２の面を陽極酸化するものであり、少なくとも電解液に浸漬されている給電ドラムに密着支持された帯上物の短手方向端部と、給電ドラム表面の帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、該端部を電解液から保護し、且つ、少なくとも電解液に接する部分が非導電性である保護部材とを有し、第1電解部の給電ドラムは、帯状物が密着する部分が導電性材料で形成されてなり、第２電解部の給電ドラムは、第１電解部において保部材で保護されていた帯状物の短手方向端部が密着する部分が導電性材料で形成されてなる。
かかる構成によれば、第1電解部において保護部材により被覆されたことにより陽極酸化されずに残った、帯状物の短手方向端部を、第２電解部における給電部として利用することができる。従って、本発明によれば、薄いあるいは単位断面積あたりの抵抗の高い金属基板の両面に、陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００３７】
更に、本発明の陽極酸化装置は、帯上物の短手方向端部と、給電ドラム表面の帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、該端部を電解液から保護する保護部材を備えていることから、陽極酸化時に帯状物の短手方向端部が電解液に触れることを防ぎ、且つ、給電ドラムと帯上物との間への電解液の浸入を防ぐことかできるので、安定した接触抵抗により、帯状物の第１の面に、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００３８】
また、第１電解部及び第２電解部において、帯状物は給電ドラムに密着支持されているため、帯状物の裏面から直接給電することができるので、電圧降下や発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能となり、ライン速度を上げることができるため、単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、高速で膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００３９】
さらに、第２電解部の給電ドラムにおいて、帯状物の陽極酸化皮膜が形成されている部分が密着する部分を非導電性材料とした態様では、第１の面に形成された陽極酸化皮膜に、電界がかかることがなく、スパークの発生等にともなう絶縁破壊等の悪影響を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る一実施形態の陽極酸化装置の構成を示す概略斜視図
【図２Ａ】図１に示す陽極酸化装置の第１電解部の給電ドラムの概略正面模式図
【図２Ｂ】図１に示す陽極酸化装置の第２電解部の給電ドラムの概略正面模式図
【図３】図１に示す陽極酸化装置の構成及び作用を説明するための概略模式図
【図４】第２電解部における給電ドラムと対向電極の第１の好ましい態様を示す概略断面図
【図５】第２電解部における給電ドラムと対向電極の第２の好ましい態様を示す概略断面図
【図６Ａ】第２電解部において保護部材が非導電性である場合の帯状物への給電態様を示す図
【図６Ｂ】第２電解部において保護部材が非導電性部分と導電性部分とからなる場合の帯状物への給電態様を示す図
【図７】帯状物が内接走行する凹部を設けた給電ドラムの概略正面模式図
【図８】給電ドラムの幅と径および帯状物と保護部材との関係を示す概略模式図である。
【図９】ガイドローラーが設けられた陽極酸化装置の一実施の形態を示す概略断面図である。
【図１０】図９のガイドローラーが設けられた給電ドラムの概略正面図
【図１１】対向電極の電位をグランドに対して負極性とする場合の陽極酸化装置の概略模式図
【図１２】本発明の陽極酸化装置を直列に多数配置した陽極酸化装置の構成及び作用を説明するための概略模式図
【図１３】走行速度とＡＡＯ形成速度の関係を示した図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の陽極酸化装置および陽極酸化皮膜つき金属基板の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の陽極酸化装置の一実施の形態を示す概略斜視図、図２Ａ、図２Ｂは、図１に示す本陽極酸化装置の第１電解部（図２Ａ）、第２電解部（図２Ｂ）の給電ドラムの概略正面模式図である。また、図３は、図１に示す陽極酸化装置の構成及び作用を説明するための概略模式図である。視認しやすくするために各部の縮尺は適宜変更して示してある。
【００４２】
図１および図３に示すように、陽極酸化装置１０は、両面が陽極酸化可能な金属である金属帯状物１の両面（１ａ，１ｂ）を陽極酸化するものであって、帯状物１の第１の面１ａを陽極酸化する第１電解部１１と、第１の面１ａに陽極酸化皮膜が形成された帯状物１の第２の面１ｂを陽極酸化する第２電解部１２とから構成される。本実施形態では、第1電解部１１にて第1の面１ａを陽極酸化した後に、巻き取らずに連続して第２の電解部１２にて第２の面１ｂを陽極酸化する態様である。
【００４３】
第１電解部１１及び第２電解部１２は、帯状物１の被陽極酸化面と反対側の面（第電解部においては１ｂ，第２電解部においては１ａ）を密着支持可能であり、且つ、該面から帯状物１に給電する給電ドラム２０（２１，２２）と、給電ドラム２０に対向して設けられた対向電極３０（３１，３２）と、帯状物１を密着支持した給電ドラム２０の一部と対向電極３０とを浸漬する電解液Ｌを貯留した電解槽４０（４１，４２）と、少なくとも電解液Ｌに浸漬されている給電ドラム２０に密着支持された帯上物１の短手方向端部１ｔと、給電ドラム表面２０ｓ（２１ｓ、２２ｓ）の帯状物１が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、端部１ｔを電解液Ｌから保護し、且つ、少なくとも電解液Ｌに接する部分が非導電性である保護部材６０とを有している。
【００４４】
第1電解部１１の給電ドラム２１は、帯状物１が密着する部分が導電性材料で形成されてなり、第２電解部１２の給電ドラム２２は、第１電解部１１において保護部材６０で保護されていた帯状物1の短手方向端部が密着する部分２２ｄが導電性材料で形成されてなる。
【００４５】
各給電ドラム２０、対向電極３０には電源５０が接続されており、陽極酸化膜の形成時に、第１電界部１１および第２電界部１２において給電ドラム２０を介して帯状物１が陽極となるように電流が流される。
【００４６】
第１の電解部１１の給電ドラム２１の上流側には、帯状物１をロール状に巻回する巻出しロール７１が、下流側には給電ドラム２１に送りだされた帯状物１の片面１ａに陽極酸化を実施した後の帯状物１を、第２電解部１２の給電ドラム２２に、被陽極酸化面が第２の面１ｂとなるように導くガイドロールＧが設けられており、第２電解部１２の下流側には、両面陽極酸化された帯状物１を巻き取る巻取りロール７２が設けられている。
【００４７】
また、給電ドラム２１及び給電ドラム２２の近傍には、保護部材６０をロール状に巻回する巻出しロール７２，７３が、また陽極酸化終了後に保護部材６０を巻き取る巻取りロール８２、８３が、保護部材６０によって、帯状物１の短手方向端部１ｔと給電ドラム表面２０ｓ（２１ｓ、２２ｓ）の帯状物１が密着しない部分とをオーバーラップできるように、帯状物１の両側にそれぞれ設けられている。
【００４８】
巻取りロール８１，８２，８３にはそれぞれ駆動部（図示せず）が設けられており、給電ドラム２０の周速に同期させて給電ドラム２０に密着させた帯状物１と保護部材６０を電解液Ｌ中で共走行させることができるようになっている。
【００４９】
なお、ここでは巻取りロール８１，８２，８３に設けられた駆動部が巻取りロールをそれぞれ駆動して、陽極酸化実施後の帯状物１および保護部材６０が巻取られる態様について説明しているが、巻取りロール８１，８２，８３は単に回転自在な構成で、帯状物１および保護部材６０を送り出すだけの機能を有し、その下流にそれぞれ別の駆動部で制御された巻取りロールが配置されている構成であってもよい。なおこの構成の場合には、巻取りロール８１と駆動部で制御された別の巻取りロールとの間に、陽極酸化された帯状物を水洗する水洗槽や水洗後に乾燥するための乾燥槽を設置してもよい。
【００５０】
給電ドラム２０そのものは、回転軸２０ｃを有し、単に回転自在（回転可能）な構成となっており、給電ドラム２０は回転軸２０ｃを中心として例えば、回転方向Ｒに回転する。
【００５１】
このため、上記で説明した駆動部を駆動することによって給電ドラム２０は、回転方向Ｒに回転し、帯状物１の一方の面のみを電解液Ｌに浸漬した状態で搬送するようになっている。但し、給電ドラム２０は駆動源が設けられていてそれ自身が、例えば、回転方向Ｒに回転するものであってもかまわない。
【００５２】
回転軸２０ｃは、その中心軸が電解液Ｌの液面よりも低いことが好ましい。
【００５３】
給電ドラム２０の直径は生産規模と陽極酸化速度にもよるが、一般的に５０ｃｍ〜５００ｃｍの範囲で適宜選択することができる。
【００５４】
図２Ａに示されるように、第１電解部１１の給電ドラム２１の表面２１ｓにおいて、帯状物１が密着する部分は導電性材料で構成されてなり、給電ドラム２１の表面２１ｓにおいて、帯状物１が密着しない部分は非導電性材料で構成される。給電ドラム２１の帯状物１が密着する導電性材料の幅Ｗ１は、必ずしも帯状物１の幅と一致させておく必要はなく、帯状物１の蛇行を許容できる限りの幅としておけばよい。導電性材料の幅は好ましくは帯状物１に対して５０〜１００％、さらには７０〜９０％とすることが望ましい。
【００５５】
図２Ｂに示されるように、第２電解部１２の給電ドラム２２の表面２２ｓにおいて、第１電解部１１において保護部材６０で保護されていた帯状物1の短手方向端部１ｔが密着する部分を含む領域が導電性材料で形成されてなり、それ以外の部分は非導電性材料で構成される。図２Ｂでは、給電ドラム２２における導電性材料が形成されている部分２２ｄの幅（Ｗ２−Ｗ１）と、第１電解部１１において保護部材６０で保護されていた部分の幅とが略一致した態様について示してあるが、第１電解部１１において保護部材６０で保護されていた部分に、第２電解部１２において良好に第２の面１ｂを陽極酸化可能な電流を通電可能であり、且つ、帯状物１の蛇行を許容できれば、２２ｄの幅は特に制限されない。なお、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、各給電ドラムの正面図中に斜線部２１ｄが導電性材料で形成されてなる領域、それ以外の領域２１ｉが非導電性材料で形成されてなる領域として示してある。
【００５６】
陽極酸化は面電流密度が一般に５００ｍＡ／ｃｍ２以下であるため、第１給電ドラム２１の導電部分２１ｄは、同等の面電流密度での給電が可能である材料である必要がある。一方、第２給電ドラム２２の導電部分２２ｄは、帯状物１の第２面１ｂのうち陽極酸化がなされる部分の幅、および、第２給電ドラム２２の導電部分の幅２２ｄによって、給電に必要な面電流密度が異なる。前者の幅をＷ１、後者の幅をＷ２−Ｗ１、陽極酸化の面電流密度をＩとしたとき、第２給電ドラム２２の導電部分にかかる電流密度Ｊは、以下の式で求められる値になる。
Ｊ＝０．５×Ｉ×Ｗ１／（Ｗ２−Ｗ１）
【００５７】
給電ドラムの表面２０ｓの導電部分に好適に用いられる材料としては、金属、導電性プラスチックや導電ゴム等が挙げられ、導電性プラスチックや導電ゴムは表面が軟らかく、該表面への帯状物１の密着面が損傷にくいため好ましい。導電性プラスチックや導電ゴムは、通常の汎用材料に対してカーボンを混入させることにより導電性を持たせたものを使用することができる。これらの厚さは、所望とする強度や導電性によっても異なるが０．１ｍｍから１０ｍｍ程度が好ましい。
【００５８】
給電ドラムの表面２０ｓの導電部分に好適に用いられる材料が金属の場合は、電解液Ｌのミストにより酸化膜を形成する等して接触抵抗の経時変化が生じることがあるので、ミストを防ぐことが好ましい。
【００５９】
給電ドラムの表面２０ｓに用いられる非導電性材料としては、非導電性プラスチックや非導電ゴム等が好ましい。
【００６０】
上記のように、本実施形態では、好ましい態様である、給電ドラム２２の表面において陽極酸化皮膜が密着する領域が非導電性材料からなる場合について説明したが、密着している陽極酸化皮膜に要求される特性と、第２電解部１２での陽極酸化による該陽極酸化皮膜への影響の程度によっては、陽極酸化皮膜の密着面を導電性としてよい。
【００６１】
しかしながら、本実施形態のように、第２電解部の給電ドラム２２において、帯状物１の陽極酸化皮膜が形成されている部分が密着する部分を非導電性材料とした態様では、第１の面１ａに形成された陽極酸化皮膜に、電界がかかることがなく、スパークの発生等にともなう絶縁破壊等の悪影響を防止することができる。
【００６２】
対向電極３０の形状は給電ドラム２０と略同芯円状の湾曲板形状であることが好ましい。また、対向電極３０は、多数の貫通孔を有するものであることが好ましい。但し、対向電極３０が給電ドラム２０に完全に等距離の配置で電解液Ｌ中にあると、陽極酸化される帯状物が電解液Ｌに接液する部分および電解液Ｌから離液する部分において、電界集中による電流集中を生じて、陽極酸化不良の原因にもなるため、実効的な電界が小さくなるようにしておくことが好ましい。このように実効電界を小さくするには、電解液抵抗を利用することが簡便であり、接液部分におよび／または離液部分において、給電ドラムと対向電極間との距離を大きくする配置や、接液部分および／または離液部分には対向電極を設けない配置、あるいはそれらを併用した配置とすることができる。
【００６３】
図３においては、接液部分および離液部分において給電ドラム２０と対向電極３０間の距離を大きくする対向電極配置を示している。すなわち、給電ドラム２０に支持された帯状物１が電解液Ｌに接液する部分における給電ドラム２０と対向電極３０との距離Ｐ１および帯状物１が電解液Ｌから離液する部分における給電ドラム２０と対向電極３０との距離Ｐ２を、帯状物１の電解液Ｌに浸液している中央部分における給電ドラム２０と対向電極３との距離Ｐ３よりも大きくしている。ここで、距離Ｐ１〜Ｐ３は給電ドラム２０と対向電極３０とを結ぶ最短距離である。このような対向電極配置とすることにより、実効電界を小さくすることができ、陽極酸化不良の発生を抑制することができる。
【００６４】
また、帯状物１の短手方向（回転軸方向）における陽極酸化ムラ、陽極酸化不良についても、対向電極３２（３０）の形状を工夫することによって、発生を抑制することができる。陽極酸化皮膜（絶縁層）は一様であることが好ましく、膜厚にムラが生じることは避けたい。
【００６５】
第２電解部１２では、端部１ｔから給電するため、中心に近づくほど、帯状物内部の通電距離が長くなり、帯状物起因の電気抵抗が大きくなる。そのため、電圧低下が大きくなり、中心部ほど通電電流密度が小さくなる。陽極酸化皮膜の膜厚は、通電電気量にほぼ比例するため、帯状物の短手方向中心部に向かって、膜厚が薄くなることがある。その結果、帯状物１の短手方向における陽極酸化ムラや陽極酸化不良を引き起こす可能性がある。
【００６６】
かかる陽極酸化ムラ及び不良を抑制する構成として、第２電解部１２において、給電ドラム２２と帯状物１の短手方向端部１ｔが密着する部分における給電ドラム２２と対向電極３２との距離Ｄｃが、給電ドラム２２の回転軸方向中心部における給電ドラム２２と対向電極３２との距離Ｄｓよりも大きい態様が挙げられる（図４）。
【００６７】
図４では、短手方向中央部から端部１ｔにかけて対向電極３２との距離が徐々に広くなっていく構成について示してあるが、かかる態様に限られるものではない。
【００６８】
陽極酸化皮膜を形成する帯状物１と、対向電極３２との距離が大きいと、間に存在する電解液Ｌの抵抗による電圧降下がより大きくなるため、通電電流密度を小さくできる。したがって、このような形状とすることにより、帯状物１に起因する抵抗が大きい中心部ほど、電解液抵抗が下がるため、全体として、より均一な電流密度分布が得られる。すなわち、帯状物１の端手方向中心部に向かっての膜厚減少を抑制、緩和して陽極酸化ムラを低減させ、また、端部での電解集中を抑制して陽極酸化不良を低減することができる。
【００６９】
また、陽極酸化ムラ及び不良を抑制するその他の態様としては、第２電解部１２において、対向電極３２の帯状物１の短手方向の幅Ｗ４が、帯状物１の保護部材６０によって保護されていない部分の幅Ｗ１より小さい態様が挙げられる（図５）。
【００７０】
このような形状にすることにより、電流密度が高くなりがちな帯状物１の端部１ｔにおいて、対向電極３２との距離が長くなり、間に存在する電解液Ｌの抵抗による電圧降下がより大きくなるため、通電電流密度を小さくできる。したがって、上記と同様に、帯状物１の端手方向中心部に向かっての膜厚減少を抑制、緩和して陽極酸化ムラを低減させ、また、端部での電解集中を抑制して陽極酸化不良を低減することができる。
【００７１】
保護部材６０は、少なくとも電解液Ｌとの接触部分が非導電性となっている。図６Ａ及び図６Ｂは、帯状物１の密着部分における給電ドラムのドラム半径方向の概略断面図を示す。
【００７２】
保護部材６０の全てが非導電性である場合は、図６Ａに示されるように、帯状物１への給電部分である短手方向端部１ｔにおける、給電ドラム２２の導電部分２２ｄとの接触は、給電ドラム２２の表面のみである。保護部材６０が電解液Ｌと接触する部分が非導電性である構成では、保護部材６０の表面での電気化学反応の発生を抑制することができるし、本来の目的である、帯状物１の裏面への電解液Ｌの侵入を良好に阻止することができる。
【００７３】
一方、第２電解部１２においては、端部給電に用いる給電ドラムの導電部分２２ｄとの接触面積が小さいことから、その接触面積はできるだけ大きい方が、帯状物１との接触抵抗が小さくなり、また、外乱による接触面積の変化が抑制されて連続的に安定な給電が可能になるため好ましい。
【００７４】
図６Ｂに示すように、保護部材６０の電解液Ｌとの接触部分が非導電性部６１からなり、短手方向端部１ｔにおける帯状物１の端面に接触する部分等を導電性部６２からなるような保護部材６０とすることにより、本来の目的である、帯状物１の裏面への電解液Ｌの侵入を阻止すると同時に、図中矢印で示されるように、給電ドラム２２から保護部材６０の導電性部６２を経由した帯状物１への給電が可能となるため、帯状物１への給電面積を増加させることができる。図６Ｂに示される態様では、図６Ａの態様に比して、通電面積は略２倍程度大きくなると考えられる。また、保護部材６０が電解液Ｌと接触する部分は、非導電性材料で構成されているため、保護部材６０の表面での電気化学反応の抑制効果も有している。
【００７５】
保護部材６０において、図６Ａの保護部材６０及び図６Ｂの非導電性部６１は非導電ゴムまたは非導電ゴム等が好ましく、また導電性部６２は金属であることが好ましい。保護部材６０としてより好ましい構成としては、非導電ゴムまたは非導電ゴムで覆われた金属箔が挙げられる。より水密性を上げるために、帯状物１に密着する側に粘着性を有する材質を塗布したものであってもよい。
【００７６】
給電ドラム２０の直径にもよるが、共走行させる保護部材６０は水密性を確保するため、張力を掛けておくことが好ましく、大径給電ドラムの場合は、鋼芯入りの非導電ゴムベルトなどをより好ましく使用することができる。
【００７７】
陽極酸化装置１０にて陽極酸化可能な金属帯状物１は、両面が陽極酸化可能であれば特に制限されず、単体金属あるいは合金からなるものであってもよいし、厚み方向に複数種の金属層が積層された複合金属帯状物であってもよい。
【００７８】
背景技術の項において述べたように、薄いあるいは単位断面積あたりの抵抗の高い金属基板では、片面のみの陽極酸化皮膜が形成されている基板は、デバイス層成膜の加熱による熱応力、あるいは陽極酸化皮膜の内部応力変化等で反りが発生しやすく、ハンドリングが難しい。従って、陽極酸化装置１０は、薄いあるいは単位断面積あたりの抵抗の高い金属帯状物の陽極酸化に効果的に使用することができる。
【００７９】
帯状物１の厚みは、一般に、０．０２〜０．５ｍｍの範囲である。このような単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、帯状物を給電ドラムに密着支持して、帯状物の裏面から直接給電することができるので、より高速で陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００８０】
陽極酸化可能な金属としては、アルミニウム、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ等、及びこれらの合が挙げられる。例えば、アルミニウムの場合、アルミニウム合金は一般に９０％以上の純度を有するものが好ましく用いられ、陽極酸化皮膜を絶縁膜として利用する場合は、金属Ｓｉ粒子を析出物として含まない方が好ましい。
【００８１】
複合金属帯状物として陽極酸化可能な金属に複合させる金属は、鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、Ｔｉ等を好ましく挙げることができ、これらの金属の帯状物の両面にＡｌのクラッド材を備えた複合金属帯状物は、光デバイス等の絶縁層付き基板材料として好ましい。
【００８２】
電解液Ｌとしては、例えば、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、酒石酸、マロン酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、およびアミドスルホン酸等の酸またはそれらの塩の水溶液、あるいはそれらの混合液が挙げられるが、所望の品質を得るために最適なものを選べばよい。電解液の濃度、温度も適宜選択することができる。
【００８３】
さらに、対向電極３０と、給電ドラム２０に密着支持された帯状物１との間の隙間ｄにある電解液Ｌを、この隙間ｄから移動させる流通手段９０が設けられている。この流通手段９０は、対向電極３０に設けられた導入部９２と、この導入部９２を介して隙間ｄにある電解液Ｌを、この隙間ｄから移動させる供給部９１とを有する。
【００８４】
導入部９２は、電解槽４０の電解液Ｌを隙間ｄに導入して、隙間ｄの電解液Ｌを隙間ｄから排出させるためのものである。導入部９２は、例えば、対向電極３０に設けられた開口部に取り付けられるノズルである。図３に示すように、導入部９２は、対向電極３０の最下部に、給電ドラム２０の回転軸２０ｃと平行な方向に沿って設けられる。
【００８５】
この導入部９２は、電解槽４０の電解液Ｌを隙間ｄに導入することができれば、特に、ノズルに限定されるものではない。
【００８６】
供給部９１は、電解槽４０の電解液Ｌを導入部９２に供給し、この導入部９２を介して、例えば、図２Ａ，Ｂに示すように、電解槽４０の電解液Ｌを隙間ｄに導入させるものである。供給部９１は、電解槽４０の電解液Ｌを導入部９２に供給することができれば、特に、その構成は限定されるものではなく、隙間ｄの電解液Ｌと、電解槽４０内の電解液Ｌとを循環させるようなものであってもよい。例えば、供給部９１には、ポンプなどが用いられる。
【００８７】
流通手段９０においては、供給部９１により、導入部９２を介して、電解槽４０の電解液Ｌを隙間ｄに導入させて、例えば、図３に示すように、隙間ｄにある電解液Ｌを、給電ドラム２０の周面に沿うように、帯状物１の長手方向と略平行な方向に移動させて、隙間ｄの第１の開口Ｌ１から電解液Ｌを排出させる。これにより、温度上昇した隙間ｄの電解液Ｌを、隙間ｄから取り除き、電解槽４０内の発熱の影響のない電解液Ｌを隙間ｄに供給することができる。
【００８８】
続いて陽極酸化装置１０の動作について図１および図３を参照して説明する。まず、巻出しロール７１からロール状に巻回された帯状物１を送りだして、第１電解部１１の給電ドラム２１（２０）に密着支持させた後、ガイドロールＧを経由して第２電解部１２の給電ドラム２２（２０）に密着支持させ、巻取りロール８１に巻回する。
【００８９】
また、同様に、各電解部において、巻出しロール７２，７３からロール状に巻回された保護部材６０を送りだして、給電ドラム２０に密着支持させた後巻取りロール８２，８３に巻回する。このとき、保護部材６０は、給電ドラム２０に密着支持された帯状物１の短手方向端部１ｔと、給電ドラム２０のうち帯状物１が密着しない部分とを、保護部材６０によってオーバーラップするように、給電ドラム２０に密着させる。
【００９０】
第１電解部１１においては、保護部材６０は、被陽極酸化面上における被覆部分が、第２電解部において該端部より給電して帯状物の第２の面を陽極酸化可能な面積を有するようにオーバーラップさせることが重要である。
【００９１】
また、保護部材６０の密着は、帯状物１の裏面への電解液の侵入を阻止することができるように充分密着させる必要がある。
【００９２】
なお、第１電解部１１においては、帯状物１の密着支持の際の位置決めは、給電ドラム２１の導電部２１ｄが、被陽極酸化部分の裏面に位置するように行う。また、第２電解部１２においては、第１電解部１１において、保護部材６０で覆われて陽極酸化されずに残った部分が、給電ドラム２２の導電部２２ｄに密着するように位置決めされることが重要である。
【００９３】
この状態としたところで、電解槽４０内の電解液Ｌに給電ドラム２０の一部、例えばドラム中心までを浸漬させる。ここで駆動部を駆動し、給電ドラム２０の周速に同期させて給電ドラム２０に密着させた帯状物１と保護部材６０を電解液Ｌ中で共走行させ、陽極酸化装置１の電源５０を入れて、給電ドラム２０と対向電極３０との間に電流が流れるようにする。このとき、流通手段９０においては供給部９１により、導入部９２を介して電解槽４０の電解液Ｌを隙間ｄに導入させ隙間ｄの電解液Ｌを隙間ｄから排出させる。
【００９４】
これにより、帯状物１の給電ドラム２０に密着していない表面に、それぞれ陽極酸化膜が形成される。
【００９５】
また、陽極酸化装置１０は、帯状物１の短手方向の両端部１ｔは保護部材６０によって完全に保護されているので、クラッド材の様な異種金属が接合された帯状物に陽極酸化を行う場合であっても、局部電池作用による副反応が起こることがない。そして、給電ドラム２０と帯状物１との密着面側の陽極酸化皮膜形成を好適に防止することが可能となり、安定した接触抵抗により、金属基板の片面ずつに高速に、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【００９６】
さらには、浸入防止手段を設けることにより、電解液Ｌが、給電ドラム２０において、帯状物１が巻き掛けられていない開口領域に流入することを防止して、給電ドラム２０の変質等を抑制することができる。これにより、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化皮膜を安定して形成することができる。
【００９７】
図７および図８に示すように、給電ドラム２０には帯状物１が内接走行する凹部（切欠け部）と保護部材６０が内接走行する凹部が設けられている。図８において、Ｗ３およびＤ３は給電ドラム２０の全幅とドラム径を、Ｗ２およびＤ２は保護部材６０が給電ドラム２０に接触する外側の幅とドラム径を、ＷｐおよびＤｐは帯状物１の幅とドラム径を、Ｗ０は給電ドラムの導電材料部分の幅を示している。ドラム径の関係をＤ３＞Ｄ２＞Ｄｐとすることにより、帯状物１とオーバーラップさせる保護部材６０とはそれぞれ給電ドラム２０に設けられた凹部によって蛇行が抑制され、上記ドラム幅の関係をＷ３＞Ｗ２＞Ｗｐ＞Ｗ１とすることにより、保護部材６０によって帯状物１は水密性よくオーバーラップされることとなり、帯状物１の裏面への電解液の侵入をより効果的に阻止することができる。なお、ここでは給電ドラム２０に、帯状物１が内接走行する凹部と保護部材６０が内接走行する凹部がそれぞれ設けられている態様を示したが、帯状物１が内接走行する凹部のみを設ける態様としてもよい。
【００９８】
陽極酸化装置１０は、保護部材６０を給電ドラム２０に圧接するガイドローラーＧ２が設けられている態様としてもよい。図９および図１０を用いて説明する。図９はガイドローラーＧ２が設けられた陽極酸化装置の一実施の形態を示す概略断面図、図１０は図９のガイドローラーＧ２が設けられた給電ドラムの概略正面図である。図９および図１０に示すように、この陽極酸化装置には、帯状物１の短手方向の両端部と帯状物１が密着しない部分とをオーバーラップする保護部材６０を給電ドラム２０に圧接するためのガイドローラーＧ２を４か所に設けている。なお、ガイドローラーＧ２の表面は絶縁処理がなされている。このようなガイドローラーＧ２を設けることにより、保護部材６０によって帯状物１はより水密性よくオーバーラップされて、帯状物１の裏面（給電ドラムと密着している面）への電解液の侵入を阻止することができる。
【００９９】
なお、ここではガイドローラーＧ２を、給電ドラム２０の電解液Ｌに浸漬している部分にのみ設けた態様を示しているが、ガイドローラーＧ２は給電ドラム２０の電解液Ｌに浸漬していない部分にも設ける態様としてもよい。例えば、ガイドローラーＧ２を、給電ドラム２０の電解液Ｌに浸漬していない部分（保護部材６０の巻出し巻取りロール付近）にのみ設けても、保護部材６０の蛇行を防止できるため、帯状物１と帯状物１が密着しない部分とを水密性よくオーバーラップさせることが可能である。
【０１００】
陽極酸化時の電源波形としては、直流の場合が一般的であるが、他にも直流を重畳させた交流波形など所望の品質を得るために最適なものを選択できる。陽極酸化時の電流密度としては、自由に選択できる。例えば、処理時間中常に一定値としてもよいし、次第に電流密度を上げていくようにしてもよい。陽極酸化時の電解方式は定電流方式であっても定電圧方式であってもよい。
【０１０１】
陽極酸化は、対向電極に対し正極性の電位とすることで酸化皮膜形成するが、対向電極の電位はグランドに対して負極性電圧を印加することが好ましい。これにより帯状物の電位をグランド電位近傍とすることができ、ロールツーロールで帯状物をハンドリングする設備全体をグランド電位にすることが可能となる。逆の場合は、設備全体をグランドに対して電位を持たせる必要があり、危険なばかりでなく、帯状物と設備の間でスパーク等の異常放電を生じ、製品不良を生じる可能性もある。
【０１０２】
とりわけ、帯状物をグランド電位に一致させ、電解用電源の正極及び負極出力共に、グランドに対し絶縁出力とすることがより好ましい。これにより、電解槽以外のロールツーロール部分で帯状物と設備の異常放電を完全に防止することができる。これを模式的に示したのが、図１１である。帯状物１をグランド電位に一致させるには、電解槽４０以外のロールツーロール部分に、少なくとも１つの導電性ロールＧ３を置き、そのロールを電気的にグランド接続することにより可能である。
【０１０３】
さらに、電解方式（給電ドラムと対向電極との間に電流を流す方式）が定電流方式若しくは定電圧方式の場合は、グランド電位に対する給電ドラムの電圧を監視することが好ましい。これにより、前述の保護部材の水密性が一時的に低下してリーク電流を生じたり、帯状物と給電ドラムの接触抵抗が変化したりするような、帯状物上の陽極酸化皮膜の長手方向の品質変動要因を監視することができる。
【０１０４】
陽極酸化処理の前段階において、帯状物は通常、洗浄処理が施される。この洗浄処理はアルミニウム表面の汚れを除去するためであり、簡便には自然酸化皮膜を溶解させつつ汚れを除去する効果をもつアルカリ溶液に浸漬する等の公知の方法が用いられる。また必要に応じて、粗面化処理を施しても良い。この粗面化処理は、陽極酸化皮膜の表面に凹凸を設けることにより、その上に設ける層との密着性を向上させるためのもので、機械的粗面化法、化学的粗面化法、電気化学的粗面化法又はそれらを組み合わせた公知の方法により行われる。本発明の陽極酸化装置においても、このような前処理を行う前処理槽と、前処理液を洗浄除去する水洗槽を巻出しロール７１の上流等に設けてもよい。
【０１０５】
一方、陽極酸化処理後のＡＡＯ膜が形成された帯状物は、通常、電解液を洗浄除去する水洗層を経過した後に、乾燥処理が施される。
以上のように、陽極酸化装置１０は構成されている。
【０１０６】
陽極酸化装置１０は、帯状物１の第１の面１ａを陽極酸化する第１電解部１１と、帯状物１の第２の面１ｂを陽極酸化する第２電解部１２とを有し、第１電解部１１及び第２電解部１２において、帯状物１の被陽極酸化面と反対側の面を密着支持可能であり、且つ、該面から帯状物１に給電する給電ドラム２０を用いて第１の面１ａ及び第２の面１ｂを陽極酸化するものであり、少なくとも電解液Ｌに浸漬されている給電ドラム２０に密着支持された帯上物１の短手方向端部１ｔと、給電ドラム表面２０ｓの帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、該端部１ｔを電解液から保護し、且つ、少なくとも電解液に接する部分が非導電性である保護部材６０とを有し、第1電解部１１の給電ドラム２１は、帯状物１が密着する部分２１ｄが導電性材料で形成されてなり、第２電解部の給電ドラム２２は、第１電解部において保部材で保護されていた帯状物の短手方向端部が密着する部分２２ｄが導電性材料で形成されてなる。かかる構成によれば、第1電解部１１において保護部材により被覆されたことにより陽極酸化されずに残った、帯状物の短手方向端部を、第２電解部１２における給電部として利用することができる。
【０１０７】
更に、陽極酸化装置１０は、帯上物１の短手方向端部１ｔと、給電ドラム表面２０ｓの帯状物が密着しない部分とをオーバーラップして被覆してなり、該端部を電解液Ｌから保護する保護部材６０を備えていることから、陽極酸化時に帯状物１の短手方向端部１ｔが電解液Ｌに触れることを防ぎ、且つ、給電ドラムと帯上物との間への電解液の浸入を防ぐことかできるので、安定した接触抵抗により、帯状物の第１の面１ａに、膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【０１０８】
また、第１電解部１１及び第２電解部１２において、帯状物１は給電ドラムに密着支持されているため、帯状物の裏面から直接給電することができるので、電圧降下や発熱を無視できるレベルにまで低下させることが可能となり、ライン速度を上げることができるため、単位幅における長さあたりの抵抗が高い帯状物であっても、高速で膜厚均一が高く、かつ表面状態が良好な陽極酸化皮膜を形成することができる。
【０１０９】
さらに、第２電解部の給電ドラム２２において、帯状物１の陽極酸化皮膜が形成されている部分が密着する部分を非導電性材料とした態様では、第１の面に形成された陽極酸化皮膜に、電界がかかることがなく、スパークの発生等にともなう絶縁破壊等の悪影響を防止することができる。
【０１１０】
陽極酸化装置１０を用いることにより、帯状物１の第１の面１ａを陽極酸化する際に、帯状物１の長手方向に、連続的に、陽極酸化皮膜と、陽極酸化されていない部分を形成し、第２の面を陽極酸化する際に、該第１の面の該陽極酸化されていない部分を介して給電し、第２の面に陽極酸化皮膜を形成することにより、薄いあるいは単位断面積あたりの抵抗の高い金属基板の両面に陽極酸化皮膜を備えた絶縁層付き金属基板を製造することができる。
【０１１１】
上記陽極酸化装置１０を複数備えた連続陽極酸化装置１００を図１２に示す。連続陽極酸化装置１００は、第１電解部１１−１，第１電解部１１−２，第２電解部１２−１，第２電解部１２−２を４つ直列に配置した構成となっている。連続陽極酸化装置１００のように複数の第１電解部１１及び第２電解部１２を備えた態様では、同種の電解部を直列に配置させる方式が好ましい。
【０１１２】
図１２に示されるように、第１電解部１１（１１−２）と、第２電解部１２（１２−１）との間には、水洗等の洗浄工程を含んでいてもよい。第１電解部で第１の面１ａを陽極酸化した直後には、帯状物表面には電解液、または電解液由来の固形物等が付着している。特に、第１の面１ａのうち、陽極酸化されなかった部分にこれらが付着した状態のまま、第２電解部１２（１２−１，１２−２）において、この部分から給電を行うことは、接触抵抗の増大、副反応の発生、漏電等の不具合が生じるおそれがあるため、水洗等によって、あらかじめ除去しておくことが好ましい。
【０１１３】
図１２において、帯状物１は巻出しロール７１から送りだされて第１電解部１１−１，１１−２、第２電解部１２−１，１２−２の間をガイドロールＧを経由して巻取りロール８１に巻き取られるように構成され、保護部材６０は、各電解部ごとに、巻出しロール７２−１，７２−２，７３−１，７３−２から送りだされて巻取りロール８２−１，８２−２，８３−１，８３−２に巻き取られるように構成されている。なお、保護部材６０についても、各電解部毎に巻き取る態様ではなく、全電解部にて保護部材６０を一括して用いる態様としてもよい。
【０１１４】
図示していないが、巻出しロール７１とガイドロールＧの間には帯状物１を前処理するための前処理層を、また、水洗槽の後には乾燥するための乾燥槽１３を設置してもよい。
【０１１５】
アルミニウムの陽極酸化は電解液と電解条件にもよるが、電解酸化のクーロン効率は３Ｃ／（ｃｍ２・μｍ）程度であり、面電流密度１００ｍＡ／ｃｍ２の通電電流あたりで２μｍ／ｍｉｎ程度の形成速度となる。このとき、面電流密度をＤ１（ｍＡ／ｃｍ２）、電解時間をＴ（ｍｉｎ）、必要なＡＡＯ膜の厚さをＨ（μｍ）とすると、Ｔ＝５０×Ｈ／Ｄ１（ｍｉｎ）となる。また、形成速度をＳとすると、Ｓ＝０．０２×Ｄ１なので、Ｔ＝Ｈ／Ｓとなる。帯状物の電解液浸漬長をＬ（ｍ）、帯状物の走行速度をＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とすると、ＬＳ＝Ｌ／Ｔ＝０．０２×Ｌ×Ｄ１／Ｈ＝Ｌ×Ｓ／Ｈであり、走行速度ＬＳはＬとＤ１またはＳに比例し、Ｈに反比例することとなる。
【０１１６】
図１３に、ＡＡＯ厚さＨを１０μｍとした場合の走行速度とＡＡＯ形成速度の関係を示したグラフを示す。図中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々電解槽長Ｌが５、１０、１５ｍの場合である。走行速度ＬＳは、ＡＡＯ形成速度Ｓに比例して大きくすることができる。本発明の場合、電解槽長Ｌは給電ドラムが電解液に浸漬している距離である。例えば、第１電解部１１の給電ドラム２１の直径が３ｍ程度の場合、ドラム中心より少し大きく浸漬させると、電解槽長は５ｍとすることができる。ＡＡＯ膜は片面にのみ形成され、もう片面は金属のままなので、引続き同様のドラム給電で陽極酸化することが可能である。従って、この電解槽を直列にＮ個配置すれば、走行速度をＮ倍とすることが可能となる。
【０１１７】
一方、第２電解部１２の給電ドラム２２についても、第２給電ドラム２２の直径が３ｍ程度の場合、ドラム中心より少し大きく浸漬させると、電解槽長は５ｍとすることができる。端部から給電されるため、引続き同様のドラム給電で陽極酸化することが可能である。従って、この電解槽を直列にそれぞれＮ個ずつ配置すれば、走行速度をＮ倍とすることが可能となる。
【０１１８】
従来の帯状物を全浸漬する方式の電解装置においては、前述の通り、給電部分から電解槽にかけての帯状物の走行方向に電解電流を流す必要がある。このとき、帯状物の幅１ｃｍあたりの走行方向に流れる電解電流をＤ２（Ａ／ｃｍ）とすると、単位時間に電解槽に浸漬する帯状物面積に必要厚さ分のＡＡＯを成長させるのに必要な電流は、走行速度ＬＳ（ｍ／ｍｉｎ）とＡＡＯ厚さＨ（μｍ）、及びクーロン効率３Ｃ／（ｃｍ２・μｍ）から、Ｄ２＝ＬＳ×Ｈ×［クーロン効率］×１００／６０＝５×ＬＳ×Ｈとなる。従って、Ｄ２は、ＡＡＯ形成速度や電解槽長によらず走行速度とＡＡＯ厚さに比例した電流となる。図１３の右の縦軸に示した値は、ＡＡＯ厚さ１０μｍの場合なので、左の縦軸ＬＳに対して、Ｄ２＝５０×ＬＳとなる。
【０１１９】
一方、帯状物の給電部分から電解槽にかけて流す電流には上限があり、アルミニウム箔が１００μｍでは、水冷シャワー等で充分冷却したとしても、１５０Ａ／ｃｍを超えるとアルミニウムの抵抗によるＩＲ発熱により、熱暴走を生じ、溶断する危険性が高まる。従って、図１３においてどの様な形成速度や電解槽長で電解するにせよ、幅方向の電解電流は１５０Ａ／ｃｍ以下、即ち走行速度３ｍ／ｍｉｎ以下とする必要がある。帯状物のＩＲ発熱と溶断限界電流は、単位断面積あたりの抵抗によって決まるので、薄いアルミニウム箔ほど幅１ｃｍあたりの限界電流は小さくなる。また、鉄鋼、ステンレス及びＴｉ等の高強度ではあるが高抵抗の金属と薄いアルミニウムとを複合したクラッド材では、同様に限界電流は小さくなり、走行速度も小さくする必要がある。
【符号の説明】
【０１２０】
１  帯状物
１ａ  第１の面
１ｂ  第２の面
１ｔ  帯状物の短手方向端部
１１，１１−１，１１−２  第１電解部
１２，１２−１，１２−２  第２電解部
２０，２１，２２  給電ドラム
２０ｓ，２１ｓ、２２ｓ  給電ドラム表面
２１ｄ  第1電解部の給電ドラムにおいて帯状物密着する部分
２２ｄ  第２電解部の給電ドラムにおいて第1電解部で保護部材で保護されていた短手方向端部が密着する部分
３０，３１，３２  対向電極
４０  電解槽
５０  電源
６０  保護部材
１０，１００  陽極酸化装置
９０  流通手段
９１  供給部
９２  導入部
Ｌ  電解液
Ｇ  ガイドローラー
Ｇ２  圧接用ガイドローラー
Ｄｃ  給電ドラムの回転軸方向中心部における給電ドラムと対向電極との距離
Ｄｓ  短手方向端部が密着する部分における給電ドラムと対向電極との距離
Ｗ１  帯状物の保護部材によって保護されていない部分の幅
Ｗ４  対向電極の帯状物の短手方向の幅
【図１】
2013249490.tif 000003
【図２Ａ】
2013249490.tif 000004
【図２Ｂ】
2013249490.tif 000005
【図３】
2013249490.tif 000006
【図４】
2013249490.tif 000007
【図５】
2013249490.tif 000008
【図６Ａ】
2013249490.tif 000009
【図６Ｂ】
2013249490.tif 000010
【図７】
2013249490.tif 000011
【図８】
2013249490.tif 000012
【図９】
2013249490.tif 000013
【図１０】
2013249490.tif 000014
【図１１】
2013249490.tif 000015
【図１２】
2013249490.tif 000016
【図１３】
2013249490.tif 000017