(57)【要約】【課題】  搬送される長尺フィルムを均質且つ安定的に冷却もしくは加熱可能なフィルムの円筒型支持体を提供する。【解決手段】  搬送される長尺フィルムＦを巻き付けて冷却もしくは加熱する回転可能な円筒型支持体であって、その回転軸部１の延在方向に沿って穿設されたガス放出孔群６の列又は該延在方向に平行に設けられたガス放出溝が全周に亘って等間隔に設けられた円筒部材２と、０.０１ｍｍ以上１.０ｍｍ以下の略一定の隙間が維持されるピッチで該円筒部材２の外周面２ａに巻き付けられた冷媒もしくは熱媒循環用の円管３と、該巻き付けられた円管３によって形成される凹凸部のうち該円筒部材２の半径方向外側の凹部を埋めるように充填された内側多孔質層４と、該内側多孔質層４の上に積層された厚さ０.２〜２.０ｍｍの表面側多孔質層５とからなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される長尺フィルムを巻き付けて冷却もしくは加熱する回転可能な円筒型支持体であって、その回転軸部の延在方向に沿って穿設されたガス放出孔群の列又は該延在方向に平行に設けられたガス放出溝が全周に亘って等間隔に設けられた円筒部材と、０.０１ｍｍ以上１.０ｍｍ以下の略一定の隙間が維持されるピッチで該円筒部材の外周面に巻き付けられた冷媒もしくは熱媒循環用の円管と、該巻き付けられた円管によって形成される凹凸部のうち該円筒部材の半径方向外側の凹部を埋めるように充填された内側多孔質層と、該内側多孔質層の上に積層された厚さ０.２〜２.０ｍｍの表面側多孔質層とからなることを特徴とする長尺フィルムの円筒型支持体。
【請求項２】
前記内側多孔質層の気孔率よりも前記表面側多孔質層の気孔率が低いことを特徴とする、請求項１に記載の長尺フィルムの円筒型支持体。
【請求項３】
前記内側多孔質層又は表面側多孔質層の各々が、焼結された多孔質セラミックス、焼結された多孔質金属、めっきされた多孔質金属、溶射された多孔質セラミックス、及び溶射された多孔質金属のうちのいずれかであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の長尺フィルムの円筒形支持体。
【請求項４】
前記円筒部材に前記複数の貫通孔が設けられている場合は、前記円筒部材の内周面側に前記中心軸方向に並んでいる貫通孔群ごとに連通する気体導入路が該中心軸方向に略平行に設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の長尺フィルムの円筒形支持体。
【請求項５】
前記気体導入路又は前記溝ごとに流量制御手段が設置されており、各流量制御手段は対応する気体導入路又は溝への気体の供給もしくは停止および／または気体の流量制御を行うことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の長尺フィルムの円筒型支持体。
【請求項６】
前記流量制御手段が前記円筒型支持体の側面部に配置された弁であることを特徴とする、請求項５に記載の長尺フィルムの円筒型支持体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の円筒形支持体の外周面とそこに巻き付けた長尺フィルムとの間に前記外周面からガスを導入しながら長尺フィルムに表面処理を行うことを特徴とする長尺フィルムの処理装置。
【請求項８】
前記表面処理が真空成膜処理であることを特徴とする、請求項７に記載の長尺フィルムの処理装置。
【請求項９】
減圧雰囲気下において搬送される長尺フィルムを請求項１から６のいずれか１項に記載の円筒型支持体の外周面に巻き付けながら冷却または加熱することを特徴とする長尺フィルムの冷却または加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺フィルムを外周面に巻き付けながら搬送する円筒形支持体及びこれを備えた長尺フィルムの処理装置に関し、特に長尺フィルムを効率的に加熱または冷却すべく外周面にガス放出機構を備えた長尺フィルムの円筒型支持体及びこれを備えた長尺フィルムの処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルム状の樹脂、金属箔、鋼板、織物、紙等からなる長尺フィルムの製造工程やそれらの表面処理工程では、例えばロールツーロールで搬送される長尺フィルムを搬送用ロールやガイドロール等の円筒型支持体の外周面に接触状態又は非接触状態で巻き付けて高速で搬送または支持しながら所定の処理を行う技術が用いられている。
【０００３】
例えば長尺基板をロールの外周面に接触状態で巻き付けて搬送する技術としては、特許文献１にロールツーロールで搬送される長尺フィルムをキャンロールの外周面に巻き付けて冷却しながら成膜する技術が開示されている。キャンロールの外周面は通常はミクロな凹凸が存在しているため、この特許文献１のキャンロールでは外周面に全周に亘って複数のガス放出孔を設けることで、外周面とそこに巻き付けられる長尺基板との間の局所的なギャップ部に外周面側からガスを導入して伝熱効率を高める技術が提案されている。
【０００４】
一方、長尺基板を外周面に非接触状態で巻き付けて搬送する技術としては、特許文献２に、長尺フィルム（ウエブと称することもある）の塗工工程において、塗工ロールにより処理されたウエブを非接触で移送させる空気吹出しロールと、乾燥させるための加熱空気供給ロール及び加熱空気供給箱が設けられた装置が開示されている。この特許文献２に記載の装置は、ロールやガイド部材の表面に穿設された気体の噴出孔から空気を噴出させて、当該ロールまたはガイド部材と長尺フィルムとの間に空気層を形成して非接触状態で搬送および乾燥させるものである。
【０００５】
この特許文献２に記載の装置では、ウエブへの塗工直後において空気吹出しロールにてウエブを保持して塗工ロールから離れるように構成することによりウエブの走行を安定させることができ、これにより塗工液の飛び散りや塗りムラを防止し、ウエブが切れることによる操業効率の低下を防止し、設備の配置をコンパクトにすること等が可能になると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１３２０８１号公報
【特許文献２】特許３７１６２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のキャンロールのように外周面からガスを放出する場合は当該外周面に微細なガス放出孔をできるだけ多く設けることが均質な成膜を行う上で好ましいが、金属製の円筒部材の外周肉厚部に微細なガス放出孔を多数穿孔するのは加工技術やコストの観点から制約があった。そのため、ある程度大きな内径のガス放出孔を一定のピッチで配置せざるをえず、長尺フィルムにおいてガス放出孔の真上に位置する部位とそれ以外の部位との間で温度差が生じて細かなシワが生じることがあった。
【０００８】
また、特許文献２の装置は、塗工直後のウエブを乾燥させるために、加熱空気供給ロール及び加熱空気供給箱から加熱空気を供給することで、浮揚と加熱を両立させるものであるため、気体によって浮揚させた状態で搬送する際に気体の圧縮性に起因する圧力の変動が生じ易く、その結果、フィルムの変動や円筒型支持体の表面の振動が生じ、フィルムの浮揚が不安定になることがあった。本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、搬送される長尺フィルムを均質且つ安定的に冷却もしくは加熱可能なフィルムの円筒型支持体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明者は、搬送される長尺フィルムを外周面に巻き付けて冷却もしくは加熱する円筒型支持体の構造や製作方法について鋭意研究を重ねた結果、ガスの放出の役割を担う貫通孔もしくは溝を外周肉厚部に備えた円筒部材の外周面に略一定の隙間が維持されるピッチで円管を巻き付け、さらにこの巻き付けられた円管によって形成される凹凸を多孔質材で埋めて長尺フィルムの搬送経路となる平坦な外周面を形成することによって、当該外周面の搬送経路に巻き付けられる長尺フィルムを均質且つ安定的に冷却または加熱し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の長尺フィルムの円筒型支持体は、搬送される長尺フィルムを巻き付けて冷却もしくは加熱する回転可能な円筒型支持体であって、その回転軸部の延在方向に沿って穿設されたガス放出孔群の列又は該延在方向に平行に設けられたガス放出溝が全周に亘って等間隔に設けられた円筒部材と、０.０１ｍｍ以上１.０ｍｍ以下の略一定の隙間が維持されるピッチで該円筒部材の外周面に巻き付けられた冷媒もしくは熱媒循環用の円管と、該巻き付けられた円管によって形成される凹凸部のうち該円筒部材の半径方向外側の凹部を埋めるように充填された内側多孔質層と、該内側多孔質層の上に積層された厚さ０.２〜２.０ｍｍの表面側多孔質層とからなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、搬送される長尺フィルムを回転する円筒支持体に巻き付けながら均質且つ安定的に冷却もしくは加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の長尺フィルムの円筒型支持体が好適に搭載される長尺フィルムの処理装置の一具体例を示す模式的な正面図である。
【図２】本発明の長尺フィルムの円筒型支持体の一具体例を示す模式的な横断面図である。
【図３】図２の円筒型支持体を構成する円筒部材をその中心軸に垂直な面で切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の長尺フィルムの円筒型支持体の一具体例について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明における長尺基板の材質としては、限定するものではないが、ポリエチレンテレフタレートフィルム、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を挙げることができる。
【００１４】
先ず、図１を参照しながら本発明の一具体例の長尺フィルムの円筒型支持体が好適に使用される長尺フィルムの処理装置としての真空成膜装置５０について説明する。この真空成膜装置５０はスパッタリングウェブコータとも称される装置であり、真空チャンバー５１内においてロールツーロール方式で搬送される長尺状耐熱性樹脂フィルム（以下、長尺フィルムと称する）Ｆに対して、その表面にスパッタリング法により連続的に熱負荷のかかる成膜処理を施す装置である。本発明の一具体例の円筒型支持体は、この真空成膜装置５０においてキャンロール５６として用いられる。
【００１５】
具体的に説明すると、真空チャンバー５１は、スパッタリング成膜のため、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減圧装置を有しており、これにより真空チャンバー５１内を到達圧力１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、アルゴンガスや目的に応じて添加される酸素ガスなどのスパッタリングガスの導入により０.１〜１０Ｐａ程度の圧力に調整できるようになっている。真空チャンバー５１の形状については上記減圧状態に耐え得るものであれば特に限定はなく、直方体や円筒形などの種々の形状を採用することができる。
【００１６】
この真空チャンバー５１内に、巻出ロール５２からキャンロール５６を経て巻取ロール６４に至る長尺フィルムＦの搬送経路を画定する各種のロールが設けられている。すなわち、巻出ロール５２からキャンロール５６までの搬送経路には、巻出ロール５２から巻き出された長尺フィルムＦを案内するフリーロール５３、長尺フィルムＦの張力の測定を行う張力センサーロール５４、キャンロール５６の外周面に長尺フィルムＦを密着させるべく張力センサーロール５４から送り出される長尺フィルムＦに対してキャンロール５６の周速度に対する周速度の調整を行うモーター駆動のフィードロール５５がこの順に配置されている。
【００１７】
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の周速度に対する周速度の調整を行うモーター駆動のフィードロール６１、長尺フィルムＦの張力測定を行う張力センサーロール６２、及び長尺フィルムＦを案内するフリーロール６３がこの順に配置されている。なお、張力センサーロール５４及び６２には、各々回転軸に垂直な方向の変位を検知するロードセルなどの張力センサーが備わっている。
【００１８】
モーター駆動の巻出ロール５２及び巻取ロール６４は、パウダークラッチ等によりトルク制御が行われており、これにより長尺フィルムＦの張力バランスが保たれている。また、モーター駆動のキャンロール５６は、熱負荷の掛かるスパッタリング処理により熱せられる長尺フィルムＦを冷却するため、内部に冷媒循環路が設けられている。すなわち、キャンロール５６として用いた本発明の円筒型支持体において、被冷却物（長尺フィルム）と冷媒との間で熱交換が行われる。このキャンロール５６の構造については、後で詳しく説明する。
【００１９】
キャンロール５６の外周面のうち、長尺フィルムＦが巻き付けられる角度範囲Ａ（抱き角Ａとも称する）内の領域に対向する位置には、長尺フィルムＦの搬送経路に沿って成膜手段として４個のマグネトロンスパッタリングカソード５７、５８、５９、６０がこの順に設けられている。これらマグネトロンスパッタリングカソード５７〜６０の各々には、キャンロール５６の外周面に対向する面にターゲット（図示せず）が取り付けられており、これらターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を長尺フィルムＦの表面上に堆積させることで金属膜の成膜が行われる。
【００２０】
なお、上記したマグネトロンスパッタリングカソードに板状ターゲットを用いる場合は、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、この図１の長尺フィルムＦの真空成膜装置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が図示されているが、熱負荷の掛かる処理がＣＶＤ（化学蒸着）や真空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それらの真空成膜手段が設けられる。
【００２１】
次に、図２を参照しながら上記したキャンロール５６として搭載される本発明の円筒型支持体の一具体例について詳細に説明する。この本発明の一具体例の円筒型支持体は、回転軸部１を中心に回転可能な円筒部材２と、略一定の隙間が維持されるように略一定の間隔で離間するピッチで円筒部材２の外周面２ａに螺旋状に巻き付けられた円管３と、この巻き付けられた円管３によって形成される凹凸部のうち円筒部材２の半径方向外側の凹部を埋めるように充填された内側多孔質層４と、この内側多孔質層４の上に積層された厚さ０.２〜２.０ｍｍの表面側多孔質層５とからなる。そして、この表面側多孔質層５の外周面５ａが、長尺フィルムＦが巻き付けられる搬送経路になる。
【００２２】
上記円筒型支持体の各構成要素についてより具体的に説明すると、円筒部材２はステンレスなどの金属からなり、その肉厚部に回転軸部１の延在方向に沿って等間隔に且つ法線方向に貫通するように穿設されたガス放出孔群６の列が全周に亘って等間隔に設けられている。この円筒部材２の内側には、円筒部材２と同心円状の内側円筒部材７が円筒部材２の内周面２ｂから離間して設けられている。これら円筒部材２と内側円筒部材７とで画定される環状の空間は、図３に示すようにガス放出孔群６の各列ごとに回転軸部１の延在方向に平行な１本の通気路８が連通するように複数の仕切板９によって円筒部材２の周方向に仕切られている。
【００２３】
円筒部材２の一方の側面部には複数のガス供給配管１０が周方向に等間隔に接続しており、これら複数のガス供給配管１０が上記複数の通気路８にそれぞれ連通している。複数のガス供給配管１０の他端部は、流量制御手段の働きを有する弁１１を介してガスロータリージョイント１２に接続している。ガスロータリージョイント１２は、円筒部材２と共に回転する回転部と、固定されていて回転しない固定部とから構成されており、該回転部には上記した複数のガス供給配管１０にそれぞれ連通する複数の分岐路が周方向に等間隔に設けられている。一方、該固定部には真空チャンバー５１の外部の図示しないガス供給源に連通する環状の気体供給路が設けられている。これら複数の分岐路の各々の末端開口部と、気体供給路の環状開口部とが該回転部と該固定部との摺接面において互いに対向している。これにより、ガス供給源からのガスが複数のガス供給配管１０に分配される。
【００２４】
各ガス供給配管１０に設けた弁１１は、対応する各通気路８の角度位置を検出する角度位置検出手段からの信号により自動的に開閉するようになっている。これにより、ガスロータリージョイント１２によって複数の通気路８に分配されたガスを各々通気路８に連通するガス放出孔群６から円筒部材２の外側に放出する際に、図１の抱き角Ａ以外の角度範囲内に位置する通気路８のガス放出孔群６からは気体の放出を止めたり放出量を減らしたりすることができる。角度位置検出手段としては、例えば図２に示すように、円筒部材２においてガスロータリージョイント１２が設けられている側面とは反対側の側面に、複数の通気路８のそれぞれの角度位置に対応させて配置した複数のリードスイッチ１３と、円筒部材２の回転により図１の抱き角Ａ以外の角度範囲にきたリードスイッチ１３に対向して反発力を付与するように配置された例えば扇形状のマグネット１４と、リードスイッチ１３に接続する回転電極１５とからなる。
【００２５】
これにより、円筒部材２の回転に伴って抱き角Ａ以外の角度範囲内に位置する通気路８にはこれに対応するリードスイッチ１３の作動を回転電極１５が検出することで該通気路８に連通するガス供給配管１０の弁１１が閉じられる。よって当該通気路８に連通するガス放出孔群６からは気体が放出されなくなる。その結果、キャンロール５６の外周面のうち長尺フィルムＦが巻き付いていない領域に位置するガス放出孔群６から無駄に気体が放出されるのを防止することができる。なお、弁１１を開閉弁では無く調節弁とすれば、ガス放出孔群６から放出させる気体の流量をこれに連通する通気路８の角度位置に応じて制御することが可能になる。また、気体の流れ方向を制御する機構を付加すれば、周囲圧力へ切り替えることもできるので、弁１１からガス放出孔群６までの気体がガス放出孔群６から放出しないようにすることもできる。
【００２６】
上記した弁１１による流量制御に代えて、ガスロータリージョイント１２の流路内に流量制御手段を設けても構わない。例えば前述した固定部の環状開口部に、抱き角Ａ以外の角度範囲に対応させて扇形の金属製邪魔板を装着し、メタルシールによって抱き角Ａ以外の角度範囲内に位置する回転部の分岐路には気体が供給されないようにしてもよい。しかしながら、この構造は摺動シール部が多くなるため、この摺動シール部の摩耗や粉塵発生、さらには気体の漏れが発生し易いので、前述した図２に示す弁１１による流量制御の方が好ましい。
【００２７】
円筒部材２の外周面２ａに巻き付けられている円管３は、円筒部材２の外周面２ａ方向で互いに隣接する部分同士が０.０１ｍｍ以上１.０ｍｍ以下の一定の隙間で離間している。円筒部材２の回転軸部１内には軸方向に延在する往路２０及び復路２１が形成されており、これらの流路に円管３の両端部がそれぞれ連通している。往路２０及び復路２１は回転軸部１の一端部において二重管構造になっており、その先端部が液ロータリージョイント２２を介して真空チャンバー５１の外部に設けられた図示しない冷媒冷却装置に接続している。これにより、該冷媒冷却装置と円管３との間で冷媒の循環が行われ、円筒型支持体の外周面すなわちキャンロール５６の外周面に巻き付けられる長尺フィルムＦを冷却すると共に上記した円管３の隙間を通過するガスを冷却することが可能になる。
【００２８】
図２に示すように、回転軸部１の中心軸を有する面で円筒部材２を切断した断面において、円筒部材２に円管３をｎ回巻き付けることによって形成される（ｎ−１）個の隙間の各々に対して１つのガス放出孔が開口するように配設されるのが好ましい。更に、ガス放出孔群６は、長尺基板が巻き付けられる搬送経路の幅方向の領域内にのみ対応させて設けること、すなわち、円筒部材２の外周面のうち幅方向両端部には配設しないのが好ましい。これにより、円筒部材２のガス放出孔群６から放出されたガスを円管３の内側を循環する冷媒によって効率的に冷却してから内側多孔質層４及び表面側多孔質層５を通過させてその外周面から噴出させることができる。なお、図２では円筒部材２の外周面２ａに円管３を螺旋状にｎ＝６回巻き付けているので、これにより形成されるｎ−１＝５個の隙間に対応させて５個のガス放出孔を穿設している。
【００２９】
本発明の一具体例の円筒型支持体では、上記した構成により通気路８に気体の圧力ヘッダーとしての役割を持たせ、ここからガス放出孔群６を経て排出されたガスを、先ず１ｍｍ以下の略一定の隙間で互いに近接するピッチで巻かれた円管３の当該隙間をスリットとして気体を通過させ、次に内層としての内側多孔質層４と表面層としての表面側多孔質層５とを通過させた後、表面側多孔質層５の外周面５ａから噴出させている。これにより、円筒型支持体の外周面のほぼ全面に亘って均一且つ安定的にガスを噴出させることができる。
【００３０】
すなわち、１ｍｍ以下の隙間を持って近接するように巻かれた円管３の隙間をガスが通過するには高い圧力損失を必要とするため、かかる円管３の隙間からは均一な流量で気体を流すことができ、また、内側多孔質層４と表面側多孔質層５とを通過する際にも高い圧力損失が必要であるため、多孔質層内の全体に均一にガスを分散させることができる。その結果、円筒型支持体の表面側多孔質層５の外周面５ａから噴出される気体には、ほぼ全面に亘って均一な流量と安定した圧力を担保することができ、長尺フィルムＦをキャンロール５６の外周面に安定的に巻き付けて均質に冷却することができる。
【００３１】
ところで、長尺フィルムと冷媒間の熱抵抗Ｒは、Ｒ＝Ｒ１２（長尺フィルムＦの裏面から表面側多孔質層５の表面への熱抵抗）＋Ｒ２（表面側多孔質層５と内側多孔質層４の熱抵抗）＋Ｒ２３（内側多孔質層４と円管３との接触面の熱抵抗）＋Ｒ３（円管３の外面から内面への熱抵抗）＋Ｒ３４（円管３の内面から冷媒への熱抵抗）として考えることができる。Ｒ１２は気体の熱伝導率と、長尺フィルムＦの裏面と表面側多孔質層５の表面との隙間の距離によってほぼ決まる。
【００３２】
上記したように表面側多孔質層５の外周面５ａから噴出される気体にはほぼ全面に亘って均一な流量と安定した圧力が担保されるので、円筒型支持体の外周面とそこに巻き付けられる長尺フィルムとの間に存在しうる局所的な狭い隙間の間隔を安定的に維持することができ、熱抵抗Ｒ１２を小さく維持することができる。
【００３３】
多孔質層４、５の熱抵抗であるＲ２は、多孔質層４、５の材質にあらかじめ焼結されたセラミック板等のバルク材を使用すると厚みを５ｍｍ程度より薄くするのは難しいが、コーティングにより形成することで多孔質層の厚みを１ｍｍ程度にすることができ、熱抵抗Ｒ２を小さくすることができる。内側多孔質層４と円管３との接触面の熱抵抗Ｒ２３は、内側多孔質層４に焼結されたセラミック板等のバルク材を使用すると接着剤を使うことになるため、その接着剤の熱抵抗によって熱抵抗Ｒ２３が大きくなるおそれがある。これに対して、コーティング膜で多孔質層４を形成することで接着剤を使わないですむので、熱抵抗Ｒ２３を容易に小さくできる。
【００３４】
このようなコーティング可能な多孔質材としては、焼結されたセラミックス、焼結された金属、めっきされたニッケル系金属等の金属膜、溶射されたセラミックス、溶射された金属等を挙げることができるが、特に気孔率が小さくて薄い膜を形成するためには、めっき膜や溶射膜が好ましい。円筒型支持体の外周面の全面に亘ってより均一且つ安定的にガスを噴出させるには多孔質層をできるだけ微細にして厚く成膜するのが圧力損失を高めて高い均圧効果を得るためには望ましいが、この場合は逆に熱抵抗が大きくなり過ぎるおそれがある。
【００３５】
そこで、表面側多孔質層５を内側多孔質層４よりも気孔率の小さいコーティング膜によって０.２〜２.０ｍｍの厚さで薄く形成することによって、微細な多孔質層の形成と低い熱抵抗とを両立させることが可能になる。また、長尺フィルムが巻き付く円筒型支持体の外周部と円管３の間には薄い表面側多孔質層５が存在するのみなので表面側多孔質層５の表面温度と円管３内の冷媒の温度との温度差を小さくすることができ、伝熱効率を高くすることができる。なお、表面側多孔質層５の厚みが０.２ｍｍ未満では上記した均圧効果が得られにくくなり、厚みが２.０ｍｍを超えると熱抵抗が大きくなり過ぎるおそれがある。
【００３６】
なお、一般的なプラズマ溶射膜では１０〜１５％の気孔率を有するが、溶射材等の選択によって、その気孔率を調整することが可能である。このように多孔質材の種類やその気孔率は適宜選択することができる。内側多孔質層４及び表面側多孔質層５の形成方法としては、例えば巻き付けられた円管３によって形成される凹凸部のうち円筒部材２の半径方向外側の凹部にプラズマ溶射により凸部以上の厚さまで多孔質材を充填し、その表面を研削にて平坦にし、次にこの表面の上に多孔質材を再度プラズマ溶射し、その表目を研削にて平坦且つ円筒部材２の外周面２ａと同心円状にすることで、所望の気体透過性を持ち且つ表面が平滑なコーティング膜を形成することができる。なお、多孔質材による内側多孔質層４をめっきによって形成してその表面を研削にて平坦にし、次に多孔質材をプラズマ溶射してその表面を研削にて平坦にすることでコーティング膜を形成してもよい。
【００３７】
上記した内側多孔質層４の形成に際して、その下地となる基材に設けられている孔や隙間は、そこを通って多孔質材が流下しないように小さくしておくことが必要である。例えば、円管３を配設せずに内側多孔質層４を形成する場合、ステンレス製で肉厚が１５ｍｍの円筒型支持体に内径が１０〜４００μｍの孔を空ける必要が生ずるが、これには放電加工やレーザー加工等の特殊な加工技術を要し、製造コストが高くなる。
【００３８】
これに対して上記した本発明の一具体例の円筒型支持体は、互いに１ｍｍ以下の隙間で近接するように円管３を巻き付けるので、多孔質材が流下することがない。これにより、ガス放出孔群６の内径を大きくすることが可能になり、ドリル等の一般的な加工工具を用いて穿設することができ、極めて低コストで簡単に円筒部材２を作製することができる。しかも円筒部材２の外周面２ａとそこに巻き付けた円管３との間には多孔質材が充填されないので、これらによって挟まれた中空部を通気路８と同様に気体のヘッダーとして機能させることができる。
【００３９】
このように、ガス放出孔群６は、気体を円管３の裏側に均一に供給する働きを有するものであるので、一列に並んだ貫通孔群に代えて溝で構成しても構わない。すなわち、円筒部材２の外周面２ａにその中心軸に略平行に延在する複数の気体導入溝を、円筒部材の全周に周方向に略均等な間隔をあけて設けてもよい。この場合は、気体を各溝に供給するために、各溝の少なくとも一端部に前述したガス供給配管１０の端部を連通すればよい。
【００４０】
円管３を円筒部材２の外周面２ａに当接させながら巻き付ける際は、上記した隙間において均一な圧力損失が生ずるように、円管３の隙間に所定の厚さの隙間ゲージを挟みながら巻き付けたり、あらかじめ冷却配管材の表面をサンドブラスト等によって適切な粗さにしてから互いに密接させて巻き付けたりすればよい。これにより、円管３の隙間を一定値に調整することができる。このように、互いに一定の隙間で離間させるか密接させて等ピッチで巻かれた円管３に対して、その延在方向に垂直な断面から見て逆富士山状の凹部を埋めるように多孔質材からなる内側多孔質層４を充填することにより、この内側多孔質層４が円管３によって均等に分割されたセルとなり、気体の噴出し流量をより均一化させることができる。
【００４１】
更に、円管３は、その延在方向に垂直な断面が円形なので、上記各セルにおいて円管３の隙間から分散して表面側多孔質層５の外周面５ａにまで至る流路間の距離の差を断面四角形状の配管に比べて少なくできるので、多孔質層４、５内を分散するようにして流れるガスの圧力損失のバラツキが小さくなり、気体の噴出量を全面に亘ってより均一にすることができる。また、円管３の隙間は十分に狭いため、この部分を通過するガスの流速を速めて乱流にすることができ、円管３内を流れる冷媒とガスの熱交換効率を高めることも可能になる。
【００４２】
なお、上記した一具体例では、円筒部材２の外周面２ａ上に回転軸部１を中心として１本の円管３を１重の螺旋状で巻き付けたが、これに限定されるものではなく、互に並行に接続された複数本の円管を巻き付けてもよいし、多重に巻き付けてもよい。また、円筒部材２の外周面２ａ上に回転軸部１の延在方向に略平行な直線部と、円筒部材２の幅方向端部で１８０°折り返す折り返し部とが交互に繰り返されるように蛇行状に円管３を巻き付けても構わない。
【００４３】
上記した本発明の一具体例の円筒型支持体では、スパッタリングウエブコータに搭載されるキャンロール５６への適用例を説明したが、本発明の円筒型支持体はこれに限定されるものでは無く、例えば上記真空成膜装置５０であれば、長尺フィルムの加熱ロールとしてフリーロール５３に用いることもできる。この場合は、円管３に冷媒ではなく熱媒を循環させることになる。また、ここでは、長尺フィルムとして樹脂製フィルムの例を示したが、例えばアルミニウム箔等の金属箔でも構わない。また、真空成膜や乾式めっき処理に限らず、ラミネート加工やコーティング加工等にも応用することができる。
【実施例】
【００４４】
図２および図３に示すような円筒型支持体を作製し、これを図１に示すようなスパッタリングウエブコータにキャンロール５６として搭載して冷却性能を評価した。具体的には、まず、ステンレス製の回転軸部１を備えた直径４００ｍｍ×幅６００ｍｍ×肉厚１５ｍｍのステンレス製の円筒部材の肉厚部に、ドリルにて法線方向に貫通する内径３ｍｍの貫通孔を複数穿孔した。これら貫通孔は、後述する円管が巻き付けられる部分に、回転軸部１の延在方向に沿って１０ｍｍピッチで並んだ貫通孔群の列が周方向に等間隔に１２列配設されるようにした。その際、隣り合う列同士の貫通孔の位置を中心軸方向に５ｍｍズラして千鳥配列にした。
【００４５】
この円筒部材２の内側に、円筒部材２の内周面２ｂと同心円状の内側円筒部材７を設け、更にこれら円筒部材２と内側円筒部材７とによって形成される環状空間内にその周方向に等間隔に１２分割する１２枚の仕切板９を設けた。これにより、中心軸方向に延在し且つ上記した１２列の貫通孔群にそれぞれ連通する１２本の通気路８を設けた。上記円筒部材２の外周面２ａに、直径３ｍｍφの銅製の円管３を、互いに０.１ｍｍ程度の隙間で離間するように隙間ゲージを差し込みながら巻き付けた。円管３は、流れ抵抗を小さくするために、１０本の円管が並列に接続されたものを用いた。
【００４６】
次に、円筒部材２に巻き付けた円管３によって形成される凹凸部のうち円筒部材２の半径方向外側の凹部を埋めるように、アルミナを主成分とする気孔率１５％のセラミックスをプラズマ溶射し、その表面を研削して円管３の該外側の凸部とほぼ同じレベルとなるように平坦にして内側多孔質層を形成した。次いで、上記と同様のアルミナを主成分とする気孔率１５％のセラミックスを上記内側多孔質層の上にプラズマ溶射し、その厚みが約１ｍｍであって且つ表面が断面略真円となるように表面研磨を行って表面側多孔質層５を形成した。
【００４７】
次に、回転軸部１の一端部にガスロータリージョイント１２を設け、その回転部に周方向に等間隔に設けた１２本の分岐路をそれぞれガス供給配管１０を介して上記した１２本の通気路８に連通させた。各ガス供給配管１０には弁１１を設け、それらの開閉は、円筒部材２の一方の側部に周方向に等間隔に設けた１２個のリードスイッチ１３及び回転電極１５でそれぞれ作動するようにした。回転軸部１の一端部には更に液ロータリージョイント２２を設け、円管３の両端部をそれぞれ回転軸部１に設けた往路２０及び復路２１を介して液ロータリージョイント２２に接続させた。
【００４８】
上記のようにして製作した円筒型支持体を、図１に示すような真空成膜装置にキャンロール５６として組み込み、ガスロータリージョイント１２をガス供給源に接続すると共に、液ロータリージョイント２２をチラーユニットに接続した。更に、キャンロール５６の抱き角Ａが２００°となるように搬送経路を調整し、上記したリードスイッチ１３を作動させる中心角１６０°の扇形マグネット１４をリードスイッチ１３に対向する位置に取り付けた。長尺フィルムの搬送経路のうち、キャンロール５６の直前には長尺フィルム加熱用の赤外線ヒーターを設置し、キャンロール５６の外周面上の搬送経路の中央部には該外周面と長尺フィルムとのギャップ間隔を計測するレーザー式の変位計を設置し、長尺フィルムがキャンロール５６の外周面から離れる直前の位置には長尺フィルムの温度を測定する赤外線式温度計を配置した。
【００４９】
長尺フィルムには東レ・デュポン製の厚さ１２.５μｍ×幅５００ｍｍのポリイミドフィルム（カプトン５０ＥＮ）を使用した。また、円管３に供給される冷却水温度は２０℃となるようにチラーユニットの温度設定を行った。巻出ロール５２側の張力と巻取ロール６４側の張力はともに１００Ｎとした。真空チャンバー５１内の空気を複数台のドライポンプを用いて５Ｐａまで排気した後、複数台のターボ分子ポンプとクライオコイルを用いて３×１０−３Ｐａまで排気した。更に、アルゴンガスを導入して、スパッタリング雰囲気を圧力０.２Ｐａとした。ガスロータリージョイント１２にはガス供給源からアルゴンガスを供給した。
【００５０】
この状態で長尺フィルムを加熱しながら速度０.２ｍ／分で搬送し、キャンロール５６外周面上の搬送経路の中央部での該外周面と長尺フィルムとのギャップ間隔とキャンロール５６から離れる直前の長尺フィルムの温度とを測定しながら、該ギャップ間隔の安定性および冷却の効果を確認した。ギャップ間隔に導入するアルゴンガスの圧力を変化させて、長尺フィルムの温度を測定した。アルゴンガスを流さない場合のフィルム温度は９０℃で、ギャップ間隔は０μｍであったが、アルゴンガスを配管内圧力が５００Ｐａになるように流した時、フィルムの温度は３０℃低下して６０℃となった。また、その時のギャップ間隔は１０〜２０μｍであった。以上の結果より、本発明の円筒型支持体は、その外周面とそこに巻き付けられる長尺フィルムとのギャップ間隔を安定的に維持することができ、かつ高い伝熱性能を併せ持つことが確認できた。
【符号の説明】
【００５１】
１      回転軸部
２      円筒部材
２ａ    外周面
２ｂ    内周面
３      円管
４      内側多孔質層
５      表面側多孔質層
６      ガス放出孔群
７      内側円筒部材
８      通気路
９      仕切板
１０    ガス供給配管
１１    弁
１２    ガスロータリージョイント
１３    リードスイッチ
１４    マグネット
１５    回転電極
２０    往路
２１    復路
２２    液ロータリージョイント
５０    真空成膜装置（スパッタリングウェブコータ）
５１    真空チャンバー
５２    巻出ロール
５３、６３  フリーロール
５４、６２  張力センサーロール
５５、６１  フィードロール
５６    キャンロール
５７、５８、５９、６０  マグネトロンスパッタリングカソード
６４    巻取ロール
Ｆ      長尺フィルム
Ａ      抱き角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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