(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中を連続的に走行する鋼板に蒸発材料を蒸着するための成膜室と、該成膜室内に電子ビームを放射する電子銃と、電子ビームの方向を曲げてルツボ内に向ける磁界を発生させる磁界発生装置と、を備えた連続真空蒸着装置において、
成膜室の対向位置に設けられた複数の監視窓と、該監視窓を通して成膜室内をレーザー光を通過させるレーザー入射装置と、成膜室内を通過したレーザー光の強度を検出してスプラッシュの発生を検出するレーザー検出装置と、を備えたことを特徴とする連続真空蒸着装置のスプラッシュ検出装置。
【請求項２】
前記レーザー入射装置は、レーザー光を発信させるレーザー発信器と、該レーザー光を複数の平行なレーザー光に分割してルツボの上部を水平に通す入射光学系と、からなり、
前記レーザー検出装置は、ルツボの上部を水平に通過した複数のレーザー光を単一のレーザー光に集光させる検出光学系と、集光したレーザー光の強度を検出するレーザー検出器と、検出されたレーザー光の強度からスプラッシュの発生を検出する演算装置とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載のスプラッシュ検出装置。
【請求項３】
前記入射光学系と検出光学系は、レーザー光を分割又は集光させる複数のハーフミラーを有する、ことを特徴とする請求項２に記載のスプラッシュ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連続真空蒸着装置のスプラッシュ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空蒸着装置は、真空中で金属を加熱して蒸発させ、蒸発金属を基板（鋼板）の表面に凝固させて被膜を作る成膜プロセスである。かかる成膜プロセスにおいて蒸着用金属を加熱するために電子ビームを用い薄板状の連続した走行鋼板に金属を蒸着させる連続真空蒸着装置が従来から知られている。この連続真空蒸着装置は、通常の湿式メッキでは扱えない高融点金属、窒化物、炭化物、酸化物及びセラミックスの蒸着が可能であり、かつ付着速度が大きい等の長所を有している。
【０００３】
かかる従来の連続真空蒸着装置は、例えば図４に示すように、入側と出側の真空シール装置、予備加熱室、成膜室、等からなり、大気圧下でアンコイラーから巻き戻された鋼板（ストリップ）を入側の真空シール装置で真空中に通し、予備加熱室で予備加熱した後、成膜室で成膜し、成膜後の鋼板を出側の真空シール装置で大気圧中に取り出し、リコイラーで巻き取るようになっている。
【０００４】
成膜室には、電子ビームを放射する電子銃と、溶解した蒸着材料を収容するルツボとを備え、電子銃により電子ビームを放射し、磁界で電子ビームの方向を曲げてルツボ内に当て、蒸着材料を加熱・蒸発させ、蒸発金属を鋼板の表面に凝固させて被膜を作るようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した連続真空蒸着装置では、電子銃を熱源とする場合にルツボ溶湯の極小部に電子ビームのエネルギーが集中すると、スプラッシュが発生して蒸着膜に悪影響を与えてしまう問題点があった。
すなわち、スプラッシュとは、溶湯が液滴のままで飛散する現象であり、局部的な沸騰に起因する。このスプラッシュにより飛散した液滴が鋼板に付着するとその部分に数ミリ厚の突起部ができ、この突起部が真空シール装置の狭い隙間と干渉し、真空シール装置のロールに傷を付けたり、鋼板が薄い（例えば、約０．３ｍｍ厚）場合には、鋼板が引き切れる、等の問題点があった。
【０００６】
連続真空蒸着装置では、２００〜５００ｍ／ｍｉｎの高速で成膜を行い、しかも、数百時間連続して操業する。このため、スプラッシュによりロールの損傷や鋼板の板切れが生じると、運転再開に長時間かかり稼働率が大幅に低下する。そのため、従来は、運転員が常時ルツボを監視し、経験的にスプラッシュの発生直前を判断して電子銃の出力制御やルツボ上部に設けたシャッター等を閉じていた。しかし、この監視は長時間連続して行う必要があり、運転員の負担が大きく、かつ判断を誤ることも多かった。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、スプラッシュの発生を早期に検出することができ、スプラッシュによるロールの損傷や鋼板の板切れを防止することができる連続真空蒸着装置のスプラッシュ検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、真空中を連続的に走行する鋼板に蒸発材料を蒸着するための成膜室と、該成膜室内に電子ビームを放射する電子銃と、電子ビームの方向を曲げてルツボ内に向ける磁界を発生させる磁界発生装置と、を備えた連続真空蒸着装置において、成膜室の対向位置に設けられた複数の監視窓と、該監視窓を通して成膜室内をレーザー光を通過させるレーザー入射装置と、成膜室内を通過したレーザー光の強度を検出してスプラッシュの発生を検出するレーザー検出装置と、を備えたことを特徴とする連続真空蒸着装置のスプラッシュ検出装置が提供される。
【０００９】
レーザー光（例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光）は、真空蒸着における蒸発金属にはほとんど散乱されないが、スプラッシュの液滴により大きく散乱される。従って、上記本発明の構成により、スプラッシュが発生してその液滴がレーザー光を遮ると、レーザー光の一部が散乱されて、成膜室内を通過したレーザー光の強度がわずかに低下する。この強度低下をレーザー検出装置で検出することにより、初期のスプラッシュを早期に検出することができ、この検出により、ルツボの上部を閉じるシャッターを作動させ、鋼板へのスプラッシュ付着を防止又は軽減させ、電子銃の出力を下げることでスプラッシュの発生を抑える。その結果、ロールの損傷や鋼板の板切れを防止することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記レーザー入射装置は、レーザー光を発信させるレーザー発信器と、該レーザー光を複数の平行なレーザー光に分割してルツボの上部を水平に通す入射光学系と、からなり、前記レーザー検出装置は、ルツボの上部を水平に通過した複数のレーザー光を単一のレーザー光に集光させる検出光学系と、集光したレーザー光の強度を検出するレーザー検出器と、検出されたレーザー光の強度からスプラッシュの発生を検出する演算装置とからなる。
【００１１】
レーザー光の直径は１〜２ｍｍ程度であり、エキスパンダ等で拡げても５ｍｍ程度であるため、単一のレーザー光では、ルツボの上面全体を検出できない。本発明のこの構成により、レーザー光を複数の平行なレーザー光に分割してルツボの上部を水平に通すことができ、かつ通過した複数のレーザー光を単一のレーザー光に集光させることができ、単一のレーザー発信器とレーザー検出器によりルツボ表面の広い領域を検出対象とすることができ、この検出範囲のどの部分でスプラッシュが発生しても、初期のスプラッシュを早期に検出することができる。
【００１２】
また、前記入射光学系と検出光学系に、レーザー光を分割又は集光させる複数のハーフミラーを用いることにより、簡単な構成でレーザー光を複数の平行なレーザー光に分割してルツボの上部を水平に通し、かつ通過した複数のレーザー光を単一のレーザー光に集光させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明によるスプラッシュ検出装置を備えた連続真空蒸着装置の成膜室斜視図（成膜室の外胴を除いた図）である。この図において、連続真空蒸着装置は、真空中を連続的に走行する鋼板１に蒸発材料を蒸着するための成膜室６と、成膜室６内に電子ビーム２を放射する電子銃３と、電子ビーム２の方向を曲げてルツボ５内に向ける磁界を発生させる磁界発生装置７と、を備えている。
【００１４】
鋼板１は、通常の炭素鋼鋼板或いはステンレス鋼板であり、例えば、０．３〜３．２ｍｍ厚の比較的薄い鋼板（ストリップ）を用いる。蒸着材料は、例えばアルミニウム又はアルミ系合金であり、合金膜を成膜する場合には、図１に示すように２つ以上のルツボ５を設け、それぞれに異なる蒸着材料を図示しない供給装置により供給する。成膜室６の内部は、図示しない真空装置により排気され、蒸着に適した真空度（例えば１０-3〜１０-5ｔｏｒｒ程度）に保持されている。電子銃３は、各ルツボ毎にこの図では２台設けられ、それぞれルツボ５の鋼板幅方向両端部に電子ビーム２を照射するようになっている。磁界発生装置７は、各ルツボ毎にこの図では２台設けられ、それぞれ磁界電極７ａ，７ｂを有し、それぞれの電子ビーム２の方向を曲げてそれぞれのルツボ５内に向けるようになっている。
【００１５】
本発明のスプラッシュ検出装置は、更に、成膜室の対向位置に設けられた複数の監視窓１２と、監視窓１２を通して成膜室内をレーザー光を通過させるレーザー入射装置１４と、成膜室内を通過したレーザー光の強度を検出してスプラッシュの発生を検出するレーザー検出装置１６と、を備えている。また、図１の連続真空蒸着装置は、更に、２つのルツボ５の上部をそれぞれ水平に閉鎖するシャッター装置１８を備えている。
【００１６】
複数の監視窓１２は、ルツボ５の溶湯４の液面よりわずかに高い位置に同一の高さに対向して設けられ、監視窓１２を通して電子ビーム２が照射される位置のすぐ上を監視できるように配置する。監視窓１２は、１対であっても、２対以上であってもよい。なお、監視窓１２の真空側には、エンドレスフィルムが張ってある。
【００１７】
図２は、本発明のスプラッシュ検出装置の第１実施形態を示す模式図である。この図において、レーザー入射装置１４は、レーザー発信装置１５からなり、レーザー検出装置１６は、レーザー検出器１７からなる。レーザー発信装置１５とレーザー検出器１７は、１組に限られず、複数対を水平に並べてもよい。また、レーザー発信装置１５は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、ＣＯ2 レーザー、固体レーザー、等を使用することができるが、好ましくは、液滴による散乱が大きいレーザー光、例えばＨｅ−Ｎｅレーザー、を用いるのがよい。
【００１８】
レーザー光（例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光）は、真空蒸着における蒸発金属にはほとんど散乱されないが、スプラッシュの液滴により大きく散乱される。従って、上記本発明の構成により、スプラッシュが発生してその液滴がレーザー光１１を遮ると、レーザー光１１の一部が散乱されて、成膜室内を通過したレーザー光の強度がわずかに低下する。この強度低下をレーザー検出装置（レーザー検出器１７）で検出することにより、初期のスプラッシュを早期に検出することができ、この検出により、ルツボ５の上部を閉じるシャッター装置１８を作動させ、鋼板へのスプラッシュ付着を防止又は軽減させ、電子銃３の出力を下げてスプラッシュの発生を抑える。その結果、ロールの損傷や鋼板の板切れを防止することができる。
【００１９】
図３は、本発明のスプラッシュ検出装置の第１実施形態を示す構成図である。この図において、レーザー入射装置１４は、レーザー光１１ａを発信させるレーザー発信器１５と、レーザー光１１ａを複数の平行なレーザー光１１ｂに分割してルツボ５の上部を水平に通す入射光学系１９とからなる。この入射光学系１９は、レーザー光１１ａを分割させる複数のハーフミラー１９ａと、レーザー光１１ａを反射させて方向を変えるミラー１９ｂとからなる。
【００２０】
また、レーザー検出装置１６は、ルツボ５の上部を水平に通過した複数のレーザー光１１ｂを単一のレーザー光１１ｃに集光させる検出光学系２０と、集光したレーザー光１１ｃの強度を検出するレーザー検出器１７と、検出されたレーザー光１１ｃの強度からスプラッシュの発生を検出する演算装置２１とからなる。この検出光学系２０も、入射光学系１９と同様にレーザー光１１ｂを集光させる複数のハーフミラー２０ａと、レーザー光を反射させて方向を変えるミラー２０ｂとからなる。
【００２１】
演算装置２１は、例えばパーソナルコンピュータであり、スプラッシュの発生していない状態におけるレーザー光１１ｃの強度を記憶し、スプラッシュの発生を適当なその強度との比較から判断するようになっている。
【００２２】
レーザー光の直径は１〜２ｍｍ程度であり、エキスパンダ等で拡げても５ｍｍ程度であるため、単一のレーザー光では、ルツボの上面全体を検出できないが、本発明のこの構成により、レーザー光を複数の平行なレーザー光に分割してルツボの上部を水平に通すことができ、かつ通過した複数のレーザー光を単一のレーザー光に集光させることができ、単一のレーザー発信器とレーザー検出器によりルツボ表面の広い領域を検出対象とすることができ、この検出範囲のどの部分でスプラッシュが発生しても、初期のスプラッシュを早期に検出することができる。
【００２３】
また、前記入射光学系と検出光学系に、レーザー光を分割又は集光させる複数のハーフミラーを用いることにより、簡単な構成でレーザー光を複数の平行なレーザー光に分割してルツボの上部を水平に通し、かつ通過した複数のレーザー光を単一のレーザー光に集光させることができる。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように、本発明の連続真空蒸着装置のスプラッシュ検出装置は、スプラッシュの発生を早期に検出することができ、スプラッシュによるロールの損傷や鋼板の板切れを防止することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスプラッシュ検出装置を備えた連続真空蒸着装置の成膜室斜視図である。
【図２】本発明によるスプラッシュ検出装置の第１実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明によるスプラッシュ検出装置の第２実施形態を示す構成図である。
【図４】従来の連続真空蒸着装置の構成図である。
【符号の説明】
１  鋼板
２  電子ビーム
３  電子銃
４  蒸着材料
５  ルツボ
６  成膜室
７  磁界発生装置
７ａ，７ｂ  磁界電極
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  レーザー光
１２  監視窓
１４  レーザー入射装置
１５  レーザー発信装置
１６  レーザー検出装置
１７  レーザー検出器
１８  シャッター装置
１９  入射光学系
１９ａ  ハーフミラー
１９ｂ  ミラー
２０  検出光学系
２０ａ  ハーフミラー
２０ｂ  ミラー
２１  演算装置
【図１】
0003741162.tif 000002
【図２】
0003741162.tif 000003
【図３】
0003741162.tif 000004
【図４】
0003741162.tif 000005