(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸着原料を収容した蒸着原料容器と、この蒸着原料容器の蒸着原料を真空下で加熱溶融して蒸発させる加熱装置と、前記蒸着原料容器から蒸発した蒸着原料が蒸着される被蒸着フィルムをガイドするガイド手段とを少なくとも備えた真空蒸着装置において、
更に、前記蒸着原料容器の加熱溶融された蒸着原料を大気圧下で加熱保温する加熱保温装置を備えていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記加熱装置は電子ビーム加熱装置からなり、また前記加熱保温装置は赤外線ランプであることを特徴とする請求項１記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂フィルム等の被蒸着物に、アルミ、酸化アルミ、一酸化シリコン（ＳｉＯ）等の蒸着原料を蒸着させるための真空蒸着装置の技術分野に属し、特に蒸着作業時間をより一層短縮する真空蒸着装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品等の物を包装あるいは収納するために、従来から合成樹脂フィルムが多く使用されているが、この合成樹脂フィルムは、物を包装あるいは収納するために必要とする十分な可撓性を有するばかりでなく、きわめて薄く形成でき、しかも所定の強度を備えており、物の包装あるいは収納に適している。
【０００３】
ところで、合成樹脂フィルムは、香り、水および酸素を透過させる性質を有しているため、それ自体単独で使用されると、包装あるいは収納されたものが外部から影響されてしまう。そこで、これらの香り、水および酸素を透過させないようにするために、従来アルミニウムを合成樹脂フィルムに蒸着させた積層合成樹脂フィルムが使用されている。この積層合成樹脂フィルムによれば、アルミニウムが香り、水および酸素を透過させないので、包装あるいは収納されたものが外部から影響されなくなる。
【０００４】
しかし、このアルミニウムを蒸着させた積層合成樹脂フィルムでは、アルミニウムが光を透過させないので、透明でなく、中身を見ることができないばかりでなく、アルミニウムがマイクロ波を透過させないので、電子レンジ等で使用することができないという問題がある。
【０００５】
このようなことから、合成樹脂フィルムに金属酸化物をコーティングした積層合成樹脂フィルムが開発されており、この積層合成樹脂フィルムによれば、前述のアルミニウムの利点である、香り、水および酸素を透過させないバリヤ特性を維持しながら、アルミニウムの欠点である、マイクロ波を透過させないという問題を解消されるようになる。しかも、この合成樹脂フィルムにコーティングする金属酸化物としては、酸化アルミやＳｉＯがこのような積層合成樹脂フィルムに最も適しており、多く使用されている。しかも、これらの酸化アルミあるいはＳｉＯがコーティングされた積層合成樹脂フィルムは廃棄処理時に分別する必要がないので、廃棄処理作業が簡単になり、環境上もきわめて有効なものとなっている。
【０００６】
このような金属酸化物を合成樹脂フィルムにコーティングする装置として、従来、一般に真空での物理蒸着による真空蒸着装置が採用されている。その場合、生産性、品質等の点からバッチ式の真空蒸着装置が一般的に用いられている。また、蒸着原料を加熱・蒸発させるための加熱方式には、従来、高周波誘導加熱方式および電子ビーム走査方式等が採用されているが、特に、高融点である無機酸化物等を蒸着する場合においては、電子ビーム走査方式が多く用いられている。
【０００７】
図４は、従来の、このような金属酸化物を真空蒸着により合成樹脂フィルムに蒸着させることにより積層樹脂フィルムを製造するための製造装置の一例を模式的に示す図であり、図５は、図４に示す積層樹脂フィルムの製造装置における真空蒸着装置の一例を示す図である。図中、１は積層樹脂フィルムの製造装置、２は原反である、巻取りローラに巻かれた合成樹脂フィルム、３は真空蒸着装置、４は金属酸化物等の蒸着材料の蒸着時に合成樹脂フィルムを蒸着位置にガイドする真空蒸着装置３のガイドローラ、５は蒸着原料を収容する、セラミックからなる坩堝、６は坩堝５内の蒸着原料を加熱溶融し、蒸発させる電子ビーム発生装置、７は巻取りローラに巻かれ、蒸着材料が蒸着されて製品となった積層樹脂フィルム、８は蒸着時に真空に保持される真空室である。
【０００８】
この積層樹脂フィルムの製造装置１においては、図６に示すようなフローの各処理が行われる。すなわち、まずステップＳ１で原反装着が行われ、巻き取りローラに巻かれた合成樹脂フィルム２の原反が真空室８内の所定位置に装着される。次に、ステップＳ２で真空引き処理が行われて、真空室８内が真空に引かれた後、ステップＳ３で電子ビーム加熱処理が行われ、電子ビーム発生装置６から電子ビームが坩堝５の蒸着原料に放射され、この蒸着原料が加熱される。この加熱により、蒸着原料が溶融、蒸発してその酸化物が形成される。これと同時に原反の合成樹脂フィルム２がガイドローラ４に送られることにより、ステップＳ４で蒸着処理が行われ、合成樹脂フィルム２に蒸着原料の酸化物が蒸着される。そして、蒸着原料が例えばＳｉＯの場合、そのまま加熱、昇華され、ＳｉＯx（ｘ＝１〜２）として酸化物となり、また蒸着原料が金属アルミニウムの場合、加熱、溶融、蒸発時にチャンバー内に同時に酸素を導入することにより酸化アルミニウムが蒸着することができるようになる。これらの蒸着原料の酸化物が蒸着されて製品となった積層樹脂フィルム７は巻き取りローラによって巻き取られる。
【０００９】
１つの原反における合成樹脂フィルム２の蒸着が終了すると、ステップＳ５で電子ビームによる加熱が停止されて、真空室８内の真空排気処理が行われるとともに、原反取出し処理が行われ、真空室８内が大気圧にされて蒸着終了した原反および製品となった積層樹脂フィルムを取り出す。その後、ステップＳ６で清掃処理が行われた後、原反装着処理が行われて、真空室８内を清掃して１バッチの蒸着作業が終了し、その後新しい合成樹脂フィルム２の原反が再び装着される。以後、ステップＳ２以後の各処理が繰り返される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなバッチ式の真空蒸着装置３には、できるだけ短い時間で多くの積層樹脂フィルム７の製品を得る等のために、１バッチあたりの蒸着作業時間の短縮化が求められている。
【００１１】
しかしながら、前述の従来の真空蒸着装置３においては、ステップＳ５の真空排気処理で蒸着終了後に真空が排出されて大気が導入される際、一旦、電子ビームで加熱溶融された蒸着原料が再度冷却されて固化してしまう。このため、次の蒸着処理時に固化した蒸着原料を再び一から加熱溶融させる必要があるため、１バッチあたりの蒸着に要する時間が多くかかっているという問題があった。
【００１２】
そこで、真空排気時に電子ビーム加熱装置６の電子ビームによる加熱で蒸着原料を溶融状態に保持することが考えられるが、電子ビームは真空中でのみ照射可能であり、大気圧状態では照射できないため、大気圧雰囲気下にある蒸着原料を電子ビーム加熱によって溶融状態のままに保持することはできない。
【００１３】
このように従来のバッチ式の真空蒸着装置３では、蒸着原料の固化を避けることができないことから、固化した蒸着原料を再び加熱溶融することが余儀なくされているため、１バッチあたりの蒸着処理時間を短縮することに限度があった。
【００１４】
そのうえ、蒸着時の電子ビームの照射により坩堝５が加熱され、また蒸着終了後の電子ビームの照射停止により坩堝５が急激に冷却されるため、セラミック自身の膨張・収縮の繰り返しにより、坩堝５が疲労しやすく、非常に短時間で使用できなくなり、耐久性が良好でないという問題もあった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、真空排気時にも加熱溶融した蒸着原料を溶融状態に保持することができるようにして、蒸着作業時間をできるだけ短縮するとともに、坩堝の耐久性を向上することのできる真空蒸着装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、蒸着原料を収容した蒸着原料容器と、この蒸着原料容器の蒸着原料を真空下で加熱溶融して蒸発させる加熱装置と、前記蒸着原料容器から蒸発した蒸着原料が蒸着される被蒸着フィルムをガイドするガイド手段と少なくとも備えた真空蒸着装置において、更に、前記蒸着原料容器の加熱溶融された蒸着原料を大気圧下で加熱保温する加熱保温装置を備えていることを特徴している。
また、請求項２の発明は、前記加熱装置は電子ビーム加熱装置からなり、また前記加熱保温装置は赤外線ランプであることを特徴としている。
【００１７】
【作用】
このように構成された本発明の真空蒸着装置においては、加熱装置で蒸着原料が一旦加熱溶融された後、真空排気時に加熱装置による加熱が停止しても、加熱保温装置により溶融された蒸着原料が加熱保温されるようになる。これにより、１バッチの蒸着が終了して次のバッチの蒸着を行うために、蒸着原料容器の溶融した蒸着原料が大気圧状態になっても、蒸着原料は溶融状態が保持され、固化するようなことはなくなる。したがって、次の蒸着処理時に固化した蒸着原料を再び一から加熱溶融させる必要がなくなり、１バッチあたりの蒸着に要する時間が大幅に短縮するようになる。
【００１８】
また、坩堝等の蒸着原料容器が蒸着時に加熱された後、蒸着終了後の加熱装置による加熱が停止しても、加熱保温装置により蒸着原料容器も加熱保温されるので、蒸着原料容器が冷却されることはなくなる。このため、蒸着原料容器の膨張・収縮が抑制されるので、蒸着原料容器が疲労し難くなり、蒸着原料容器の寿命が長くなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる真空蒸着装置の実施の形態の一例を模式的に示す、図４と同様の図、図２は図１におけるII−II線に沿う断面図である。なお、前述の従来の真空蒸着装置と同じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
図１および図２に示すように、この例の真空蒸着装置３は、ガイドローラ４と坩堝５との間に大気圧で蒸着原料である金属アルミニウムを加熱可能な加熱保温装置９が設けられている。この加熱保温装置９は、例えば１０個の赤外線ランプ１０からなり、坩堝５内の金属アルミニウムをこれらの赤外線ランプ１０からの赤外線で照射することにより加熱するようになっている。
【００２１】
そして、図３に示すように蒸着作業のステップＳ５での真空排気処理時に、真空排気を開始すると同時に加熱保温装置９が作動し、赤外線ランプ１０からの赤外線の照射により、溶融している坩堝５内の金属アルミニウムを加熱保温して金属アルミニウムの溶融状態を保持するようにしている。更に、この加熱保温装置９による金属アルミニウムの加熱保温は、加熱保温装置９が一旦作動した後は、所定数のバッチが終了して真空蒸着装置３の作動が完全に停止されるまで継続されるようにしている。
【００２２】
このように、この例の真空蒸着装置３によれば、電子ビーム加熱装置６からの電子ビームで金属アルミニウムが一旦加熱溶融された後、真空排気時に電子ビーム加熱装置６からの電子ビームによる加熱が停止しても、加熱保温装置９からの赤外線により溶融された金属アルミニウムが加熱保温されるので、金属アルミニウムは溶融状態が保持され、固化するようなことはない。したがって、次の蒸着処理時に、従来のように固化した金属アルミニウムを再び一から加熱溶融させる必要がなくなり、１バッチあたりの蒸着に要する時間が大幅に短縮することができるようになる。
【００２３】
また、坩堝５が蒸着時の電子ビームにより加熱された後、蒸着終了後の電子ビームの照射が停止しても、加熱保温装置９からの赤外線により坩堝５も加熱保温されるので、坩堝５が冷却されることはない、このため、セラミック自身の膨張・収縮が抑制されるので、坩堝５が疲労し難くなり、坩堝５の寿命が長くなる。この例の真空蒸着装置３の他の構成および他の作用効果は、前述の従来例と同じである。
【００２４】
なお、前述の例では、蒸着原料に金属アルミニウムを用いて本発明の実施の態様を説明しているが、これに限定されることはなく、蒸着原料としては、ＳｉＯを始め、合成樹脂フィルム２に蒸着できるものであればどのようなものでもよい。
【００２５】
また、前述の例では、加熱保温装置９は、一旦作動した後は真空蒸着装置３の作動が完全に停止するまで作動を継続するようにしているが、本発明はこの加熱保温装置９を必要時のみ（例えば、電子ビーム加熱装置６からの電子ビームによる加熱時以外の時等）作動させるようにすることもできる。
【００２６】
更に、加熱保温装置９の赤外線ランプ１０は１０個以外の任意の個数だけ設けることができるし、また加熱保温装置９は赤外線ランプ１０に限定されることなく、大気圧下で溶融した蒸着原料を加熱保温して溶融状態を保持できるものであればどのような加熱装置を用いることもできる。
【００２７】
更に、坩堝５は、真空中で加熱されて溶融した蒸着原料を収容できるものであれば、セラミック以外の他のどのような材料からなる坩堝でもよい。
【００２８】
更に、前述の例では、電子ビーム加熱装置６により真空下で蒸着原料を加熱溶融して蒸発させ、蒸発した蒸着原料を被蒸着フィルムに蒸着させる真空蒸着装置を用いているが、本発明は、例えば高周波加熱装置等、大気圧下で加熱可能な加熱装置を用いることもできる。この場合には、この大気圧下で加熱可能な加熱装置を本発明の加熱保温装置として補助的に用いことができる。
【００２９】
（実施例）
実際に、従来公知の電子ビーム加熱方式の真空蒸着装置を用いて、合成樹脂フィルム２であるポリエステル基材に対する蒸着原料であるアルミニウムに酸素を導入した酸化アルミの蒸着をポリエステル基材の送り速度６００ｍ／ｍｉｎで、長さ３６０００ｍについて実施した。このときの実際の蒸着時間は６０分である。そして、蒸着後電子ビーム照射を停止し、真空排気を開始すると同時に、２ｋＷの赤外線ランプ１０個を用いて赤外線を溶融したアルミニウム表面に照射してアルミニウムの加熱保温を行うとともに、このアルミニウムの加熱保温を行ったままで、真空排気、原反取り出しおよび装着、真空引きを行うとともに、電子ビームを照射して蒸着を実施した。
【００３０】
（比較例）
また、比較例として赤外線ランプ１０による赤外線を照射しない以外は、前述の実施例とまったく同様にして蒸着を実施した。
【００３１】
（試験例１）
実施例および比較例において、蒸着後に原反取り替え、再減圧等の各処理を合計１.５時間を行った後の、電子ビーム加熱時間を比較した結果、実施例においては１５分で蒸着が可能な状態となった。これに対して、比較例においては再度アルミニウムを加熱、溶融するのに１時間を要した。これにより、本発明によれば蒸着原料を、蒸着が可能な状態にするまでの時間が大幅に短縮することが分かった。また、１バッチあたりのサイクルタイムは実施例の２.７５時間に対して、比較例では３.５時間であり、本発明によればサイクルタイムも大幅に短縮可能になることがわかった。
【００３２】
（試験例２）
実施例および比較例の各方法で連続的に蒸着を行い、セラミックからなる坩堝の寿命を調べた。その結果、実施例においては５０バッチ後に坩堝に割れやひびが発生し、使用不可能な状態になった。これに対して、比較例では３０バッチで使用不可能な状態となり、本発明においては坩堝の寿命を大幅に延長可能になることがわかった。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の真空蒸着装置によれば、加熱装置で蒸着原料が一旦加熱溶融された後、真空排気時に加熱保温装置により溶融された蒸着原料を加熱保温するようにしているので、蒸着原料容器の溶融した蒸着原料が大気圧状態になっても、蒸着原料を溶融状態に保持することができる。したがって、次の蒸着処理時に固化した蒸着原料を再び初めから加熱溶融させる必要がなくなり、１バッチあたりの蒸着に要する時間を大幅に短縮できる。
【００３４】
また、坩堝等の蒸着原料容器が蒸着時に加熱された後、蒸着終了後の加熱装置による加熱が停止しても、加熱保温装置により蒸着原料容器も加熱保温するようにしているので、蒸着原料容器の冷却を阻止できる。これにより、蒸着原料容器の膨張・収縮を抑制できるので、蒸着原料容器の熱による疲労を抑制して蒸着原料容器の寿命を長くすることができ、蒸着原料容器の耐久性向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる真空蒸着装置の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
【図２】  図１におけるII−II線に沿う断面図である。
【図３】  図１に示す例の真空蒸着装置による蒸着作業の各処理のフローを示す図である。
【図４】  従来の、真空蒸着を用いて積層樹脂フィルムを製造するための製造装置を模式的に示す図である。
【図５】  図４におけるV−V線に沿う断面図である。
【図６】  図５に示す従来例の真空蒸着装置による蒸着作業の各処理のフローを示す図である。
【符号の説明】
１…積層樹脂フィルムの製造装置、２…合成樹脂フィルム、３…真空蒸着装置、４…ガイドローラ、５…坩堝、６…電子ビーム加熱装置、７…積層樹脂フィルム、８…真空室、９…加熱保温装置、１０…赤外線ランプ
【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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