JP2012184488A - ロールコーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非晶質炭素膜の強度を高めることができるとともに、小型化を図ることができるようにする。
【解決手段】本発明は、連続して搬送される被成膜基材Ｐに非晶質炭素膜を形成する非晶質炭素膜形成部Ｅを有するロールコーター装置において、その非晶質炭素膜形成部Ｅに至る上記搬送経路αの上流側に、上記被成膜基材Ｐを加熱するための加熱機能部Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈを配設したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、被成膜基材にＤＬＣ層等の非晶質炭素膜を形成するロールコーター装置に関する。

この種のロールコーター装置として、フィルム成膜装置とした名称において特許文献１に開示された構成のものがある。
特許文献１に開示されたフィルム成膜装置は、所定幅のフィルムを長手方向に移動させつつ、その表面にプラズマＣＶＤ装置により成膜する構成のものである。
上記のプラズマＣＶＤ装置は、プラズマ源と原料ガス供給手段とを有しており、そのプラズマ源は、上記フィルムの幅方向に沿って同軸に配置された外筒と内筒とを有し、それら両筒には、上記フィルムに対面する一側に軸方向に沿って複数の孔が設けられ、その外筒はアノードとされ、前記内筒はカソードとされ、該カソード内でホロカソード放電を生じさせて、前記孔よりプラズマジェットを放出させ、前記フィルム表面に成膜させるものである。

特開２００２‐２９４４５８号公報

引用文献１に記載のフィルム成膜装置によってフィルムに成膜する場合には、そのフィルムの金属箔や金属薄板等の被成膜基材にＤＬＣ膜を成膜しようとするときには、それら金属箔や金属薄板の密着強度が高いために、その被成膜基材を装置内で搬送、取り回すための大きな張力が必要となって装置の大型化を余儀なくされる。
また、例えば金属箔にコーティングを行なうときには、その表面に酸化被膜が形成されているので、導電性を確保するために酸化被膜を除去した後にコーティングを行なう必要がある。

そこで本発明は、非晶質炭素膜の強度を高めることができるとともに、小型化を図ることができるロールコーター装置の提供を目的としている。

上記課題を解決するための本発明に係るロールコーター装置は、連続して搬送される被成膜基材に非晶質炭素膜を形成する非晶質炭素膜形成部を有するものであり、上記非晶質炭素膜形成部に至る被成膜基材の搬送方向上流側に、その被成膜基材を加熱するための加熱機能部を配設したものである。
この構成では、非晶質炭素膜形成部により非晶質炭素膜を形成する前に、加熱機能部により被成膜基材を加熱している。

本発明によれば、非晶質炭素膜の密着強度を高めることができるとともに、装置の小型化を図ることができる。

本発明の第一の実施形態に係るロールコーター装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の第二の実施形態に係るロールコーター装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の第三の実施形態に係るロールコーター装置の概略構成を示す説明図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係るロールコーター装置の概略構成を示す説明図である。
本発明の第一の実施形態に係るロールコーター装置Ａ１は、被成膜基材Ｐに非晶質炭素膜を成膜するものであり、それは、被成膜基材搬送部Ｂ、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄ及び非晶質炭素膜形成部Ｅを真空ケースＫ内に適宜配設した構成になっている。
本実施形態においては、「非晶質炭素膜」として導電性の「ＤＬＣ膜」を一例として説明するが、これに限るものではない。

被成膜基材搬送部（以下、「ウェブ搬送部」という。）Ｂは、所定幅の帯状に形成したＳＵＳ等の金属からなる導電性の被成膜基材（以下、「ウェブ」という。）Ｐを、このウェブＰの長手方向に連続して搬送するものであり、それは、巻出軸１、巻取軸２、一対のガイドロール３，４、一対の巻回ロール５，６及びメインロール７を有している。

ウェブＰは、上記した巻出軸１、ガイドロール３、巻回ロール５、メインロール７、巻回ロール６及びガイドロール４を順次経由させることにより、所定の搬送経路を経て巻取軸２に巻き取られようになっている。

上記酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄ及び非晶質炭素膜形成部Ｅは、ウェブ搬送部Ｂにより形成されるウェブＰの搬送経路の搬送方向α上流側から下流側にかけて順次配列されている。

酸化被膜除去部Ｃは、高周波プラズマによりアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスをイオン化し、それをウェブＰ表面に衝打することにより、そのウェブＰ表面を覆っている酸化被膜を破壊除去（イオンボンバード）するものである。また、イオンビームを放出するイオン銃によるイオンボンバードでもよい。
この酸化被膜除去部Ｃは、巻出軸１とガイドロール３との間に展張されたウェブＰの部分に対向して配設された電極１０と電源１１とからなり、コントローラＦの出力側に接続されている。

本実施形態においては、酸化被膜除去部ＣがウェブＰを加熱するための加熱機能部を兼ねている。なお、酸化被膜除去部Ｃの搬送方向α下流側には、温度検出センサＳ１が配置されている。

温度検出センサＳ１は、加熱機能部としての機能を兼ねる上記酸化被膜除去部Ｃによって加熱されたウェブＰの温度を検出するためのものであり、コントローラＦの入力側に接続されている。

中間層形成部Ｄは、ウェブＰにクロム（Ｃｒ）等の中間層を形成するものであり、上記メインロール７の一側方に配置された電極１２と電源１５とからなり、コントローラＦの出力側に接続されている。
中間層をウェブＰに成膜形成することにより、ＤＬＣ膜とウェブＰとの間の密着性を高めることができる。
本実施形態においては、上記酸化被膜除去部Ｃとともに、中間層形成部Ｄが上記加熱機能部を兼ねている。

非晶質炭素膜形成部Ｅは、ウェブＰにＤＬＣ膜を形成する膜形成部であり、上記メインロール７の他側方に配置された電極１３，１３と電源１４，１４とからなり、コントローラＦの出力側に接続されている。

コントローラＦは、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）やインターフェース回路等からなるものであり、所要のプログラムの実行により、次の各機能を発揮する。
（１）加熱機能部による加熱温度を非晶質炭素膜（ＤＬＣ膜）の強度比ＩＤ／ＩＧ値が大きくなるように調整する機能。この機能を「加熱温度調整手段Ｆ１」という。
本実施形態においては、酸化被膜除去部Ｃと中間層形成部Ｄとが加熱機能部であり、温度検出センサＳ１によって検出温度に基づいて、ＤＬＣ膜の強度比ＩＤ／ＩＧ値が１．３を超えるように上記加熱機能部による加熱温度を調整している。
具体的には、強度比ＩＤ／ＩＧ値を１．３以上とするために、ウェブＰの基材温度が１５０℃以上４００℃以下となるように加熱調整することができる。

・上記の構成からなるロールコーター装置Ａ１によれば、ＤＬＣ膜の密着強度を高めることができるとともに、装置の小型化を図ることができる。
・加熱機能部により、ウェブＰの基材温度を上昇させることにより、そのウェブＰの強度を低減させられるとともに、巻き取る際の荷重を低下できる。
・ＤＬＣ膜の構造制御（強度比ＩＤ／ＩＧ＞１．３）とするために、当該基材温度を１５０℃以上に上昇させることにより強度比ＩＤ／ＩＧは増加する。なお、当該基材温度を４００℃以上では炭化して粉状になってしまう。
・ウェブＰ表面の酸化被膜の除去と巻き取り荷重の低減を両立できる。

次に、本発明の第二の実施形態に係るロールコーター装置について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の第二の実施形態に係るロールコーター装置の概略構成を示す説明図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第二の実施形態に係るロールコーター装置Ａ２は、上述したロールコーター装置Ａ１と同じく、ウェブＰにＤＬＣ膜を成膜するものであり、それは、ウェブ搬送部Ｂ、中間層形成部Ｄ、バイアス電圧印加部Ｇ及び非晶質炭素膜形成部Ｅを真空ケースＫ内に適宜配設した構成になっている。

上記酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄ、バイアス電圧印加部Ｇ及び非晶質炭素膜形成部Ｅは、ウェブ搬送部Ｂにより形成されるウェブＰの搬送方向α上流側から下流側にかけて順次配列されている。

バイアス電圧印加部Ｇは、非晶質炭素膜形成部Ｅに至るウェブＰの搬送方向α上流側に、メインロール７を介してウェブＰにバイアス電圧を印加するためのものであり、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄとともに加熱機能部を兼ねている。

加熱機能部として、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄに加えてバイアス電圧印加部Ｇを設けているので、上述したロールコーター装置Ａ１で得られる効果をさらに効率的に得ることができる。
すなわち、ウェブＰにバイアス電圧を印加することにより、ウェブＰに当たるイオンエネルギを増加させることにより基材温度を上昇させられると考えられる。
また、ウェブＰに当たる粒子量を増加させ、当該基材温度の上昇によりグラファイト化を進行させられる。すなわち、ｓｐ２結合を増加させることができる。

次に、本発明の第三の実施形態に係るロールコーター装置について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第三の実施形態に係るロールコーター装置の概略構成を示す説明図である。なお、上述した各実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第三の実施形態に係るロールコーター装置Ａ３は、ウェブＰに非晶質炭素膜を成膜するものであり、それは、ウェブ搬送部Ｂ、加熱部Ｈ、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄ及び非晶質炭素膜形成部Ｅを真空ケースＫ内に適宜配設した構成になっている。

ヒーティング部Ｈ、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄ及び非晶質炭素膜形成部Ｅは、ウェブ搬送部Ｂにより形成されるウェブＰの搬送経路の搬送方向α上流側から下流側にかけて順次配列されている。

ヒーティング部Ｈは、発熱体である電熱線等のヒータ２０と、このヒータ２０を加熱調整するための加熱回路２１とを有して構成されており、コントローラＦの出力側に接続されている。
加熱機能部として、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄに加えてヒーティング部Ｈを設けているので、上述したロールコーター装置Ａ１，Ａ２で得られる効果をさらに効率的に得ることができる。また、加熱の温度帯域を広く設定することができるとともに、その調整を容易に行なうことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上述したロールコーター装置Ａ１においては、酸化被膜除去部Ｃと中間層形成部Ｄ、また、ロールコーター装置Ａ２においては、酸化被膜除去部Ｃ、中間層形成部Ｄ及びバイアス電圧印加部Ｇ、さらに、ロールコーター装置Ａ３においては、加熱部Ｈ、酸化被膜除去部Ｃ及び中間層形成部Ｄにより、ウエブＰを加熱する例について説明したが、それらの組み合わせに限るものではない。

すなわち、上記各実施形態において説明した各構成は、それら各実施形態にのみ適用することに限らず、一の実施形態において説明した構成を、他の実施形態に準用若しくは適用し、さらには、それを任意に組み合わせることができるものである。

１〜７ ロール
Ｃ 酸化被膜除去部
Ｄ 中間層形成部
Ｅ 非晶質炭素膜形成部
Ｆ１ 加熱温度調整手段
Ｇ バイアス電圧印加部
Ｈ ヒーティング部
Ｋ 真空槽
Ｐ 被成膜基材
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈ 加熱機能部

Claims (7)

1. 被成膜基材を所定の搬送経路に沿って搬送するための複数のロールと、その被成膜基材に非晶質炭素膜を形成する非晶質炭素膜形成部とを真空槽内に配設したロールコーター装置において、
   上記非晶質炭素膜形成部に至る上記搬送経路の上流側に、上記被成膜基材を加熱するための加熱機能部を配設したことを特徴とするロールコーター装置。
2. 非晶質炭素膜形成部に至る上記搬送経路の上流側に、被成膜基材表面の酸化被膜を除去する酸化被膜除去部が配設されており、その酸化被膜除去部が加熱機能部を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載のロールコーター装置。
3. 非晶質炭素膜形成部に至る上記搬送経路の上流側に、被成膜基材表面に中間層を形成する中間層形成部が配設されており、その中間層形成部が加熱機能部を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロールコーター装置。
4. 非晶質炭素膜形成部に至る上記搬送経路の上流側に、被成膜基材にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部が配設されており、そのバイアス電圧印加部が加熱機能部を兼ねていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロールコーター装置。
5. 発熱体を有するヒーティング部を加熱機能部として設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のロールコーター装置。
6. 非晶質炭素膜の強度比ＩＤ／ＩＧ値が大きくなるように加熱機能部による加熱温度を調整する加熱温度調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のロールコーター装置。
7. 加熱温度調整手段は、非晶質炭素膜の強度比ＩＤ／ＩＧ値が１．３を超えるように加熱機能部による加熱温度を調整することを特徴とする請求項６に記載のロールコーター装置。

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