JP6598015B2 - Film surface treatment apparatus and surface treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、フィルムの表面処理装置および表面処理方法に関する。 The present invention relates to a film surface treatment apparatus and a surface treatment method.
従来から、高分子フィルムの表面に金属や金属酸化物などの各種薄膜を形成した蒸着フィルムは、食品、医薬品、工業用品等の包装用途をはじめ、電化製品、電子機器、建築材料等の各種用途に広く用いられている。蒸着フィルムの用途により、ガスバリア性、遮光性、透明性、導電性、耐屈曲性など必要な要求特性が異なるが、多くの用途で共通して要求されることが多い特性の一つとして高分子フィルムとその表面に形成した薄膜との間の密着性が挙げられる。蒸着フィルムの密着性に問題があると最終製品の信頼性が確保できなくなるため、これまでに密着性を向上させる手段の検討と改良が多く行われてきた。 Conventionally, vapor-deposited films in which various thin films such as metals and metal oxides are formed on the surface of polymer films are used for packaging of food, pharmaceuticals, industrial products, etc., as well as various applications such as electrical appliances, electronic equipment, and building materials. Widely used in The required properties such as gas barrier properties, light-shielding properties, transparency, conductivity, and bending resistance differ depending on the use of the deposited film, but polymer is one of the properties that are often required in many applications. The adhesiveness between a film and the thin film formed on the surface is mentioned. If there is a problem with the adhesion of the vapor-deposited film, the reliability of the final product cannot be ensured, and so far, many means for improving and improving the adhesion have been studied.
密着性を改善する方法として、たとえば高分子フィルムの表面にコロナ処理を施したあとで薄膜を形成する方法や、高分子フィルムの表面にウェットコーティングによって易接着層を形成したあとで薄膜を形成する方法、真空中で高分子フィルムの表面にプラズマ処理を施したあとで続けて薄膜を形成する方法などがある。また特許文献1のように、真空中で高分子フィルムの表面にイオン照射処理を施したあとで続けて薄膜を形成する方法などが挙げられる。これらのうちイオン照射処理を用いるものは、イオン発生電極で加速されたエネルギーの高いイオンを用いて処理を行うため、高分子フィルム表面に高い改質効果をもたらして良好な密着性改善効果を得ることができる方法である。
As a method for improving adhesion, for example, a method of forming a thin film after corona treatment is applied to the surface of the polymer film, or a method of forming a thin film after forming an easy adhesion layer on the surface of the polymer film by wet coating. And a method of continuously forming a thin film after performing a plasma treatment on the surface of the polymer film in a vacuum. Moreover, like
しかしながら、高分子フィルムの表面にエネルギーの高いイオンを照射すると、高分子フィルム表面から低分子量物質が叩き出されてイオン発生電極側に飛来して付着し、電極表面が汚れてしまうという問題がある。電極表面に付着した物質は絶縁性皮膜を形成する。イオン照射時に発生する荷電粒子により絶縁性皮膜がチャージアップして皮膜の絶縁破壊電圧を超えた場合、アーク放電が発生してイオン発生電極の動作が不安定になったり、破壊された皮膜が飛散してコンタミネーションの原因になったりするという問題があった。 However, when high energy ions are irradiated on the surface of the polymer film, there is a problem that a low molecular weight substance is knocked out from the surface of the polymer film and flies to and adheres to the ion generating electrode side and the electrode surface becomes dirty. . The substance adhering to the electrode surface forms an insulating film. When the insulating film is charged up by charged particles generated during ion irradiation and exceeds the dielectric breakdown voltage of the film, arc discharge occurs and the operation of the ion generating electrode becomes unstable or the broken film is scattered. Then, there was a problem of causing contamination.
この問題に対して、特許文献2ではイオン発生電極のカソードを接地電位から電気的に絶縁する方法、また特許文献3ではイオン発生電極のカソード表面に絶縁皮膜をあらかじめ形成しておく方法が開示されている。しかしいずれの方法においてもイオン発生電極およびその周辺部材に絶縁性皮膜が付着することは避けられず、イオン発生電極やその周辺での異常放電が抑制できなかったり、付着した絶縁性皮膜を除去するための労力や時間が必要であるといった問題があった。この問題は特に長尺の高分子フィルムを連続して長時間処理する場合にさらに顕著となってくる。
With respect to this problem,
本発明の目的は、特に長尺の高分子フィルムを連続して長時間処理する場合であっても、異常放電等の発生を抑制して安定したイオン照射処理が可能であるフィルムの表面処理装置および表面処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is a film surface treatment apparatus capable of performing stable ion irradiation treatment by suppressing the occurrence of abnormal discharge or the like even when a long polymer film is continuously treated for a long time. And a surface treatment method.
上記目的を達成するために、本発明は、真空容器内で、高分子長尺フィルムを搬送させながら、イオンビーム発生電極により発生させたイオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面に照射して前記高分子長尺フィルムの表面を改質する表面処理装置において、前記真空容器内を真空状態に保持したまま、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面に照射する状態と、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態とを切り替えることができるフィルムの表面処理装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention irradiates the surface of the polymer long film with an ion beam generated by an ion beam generating electrode while transporting the polymer long film in a vacuum vessel. In the surface treatment apparatus for modifying the surface of the polymer long film, a state in which the surface of the polymer long film is irradiated with the ion beam while keeping the inside of the vacuum vessel in a vacuum state, and the ion beam A film surface treatment apparatus capable of switching between a state of irradiating the surface of the polymer long film other than the surface thereof.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビーム発生電極が前記高分子長尺フィルムの幅方向に平行な回転軸を中心に回転可能であることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a film surface treatment apparatus, wherein the ion beam generating electrode is rotatable about a rotation axis parallel to the width direction of the polymer long film. To do.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態において、前記イオンビームが照射されるイオンビーム照射壁を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a film comprising an ion beam irradiation wall that is irradiated with the ion beam in a state in which the ion beam is irradiated on a surface other than the surface of the polymer long film. A surface treatment apparatus is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビーム照射壁が冷却機能を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。 Moreover, according to the preferable form of this invention, the said ion beam irradiation wall is provided with the cooling function, The surface treatment apparatus of the film characterized by the above-mentioned is provided.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記イオンビーム照射壁における前記イオンビーム発生電極側の面にイオンビーム電流測定電極を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a film surface treatment apparatus comprising an ion beam current measuring electrode on a surface of the ion beam irradiation wall on the ion beam generating electrode side.
また、本発明の好ましい形態によれば、前記高分子長尺フィルムの表面に前記イオンビームを照射した後に、引き続き前記表面に薄膜を形成するための薄膜形成機構を備えることを特徴とするフィルムの表面処理装置を提供する。 According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a film comprising a thin film forming mechanism for continuously forming a thin film on the surface after irradiating the surface of the polymer long film with the ion beam. A surface treatment apparatus is provided.
本発明によれば、特に長尺の高分子フィルムに対して連続して長時間イオンビームを照射する処理を行う場合であっても、イオンビーム発生電極の異常放電を抑制して安定したイオンビーム照射処理が可能であるフィルムの表面処理装置を提供する。 According to the present invention, a stable ion beam is obtained by suppressing abnormal discharge of an ion beam generating electrode even when a long polymer film is continuously irradiated with an ion beam for a long time. providing a surface treatment equipment of irradiation treatment are possible film.
以下、本発明の最良の実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an example of the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のフィルムの表面処理装置の一例を示す概略断面図である。真空排気が可能な真空容器1の内部には、高分子長尺フィルム2を搬送するための搬送ロール3を備える。巻出しロール4から巻き出された高分子長尺フィルム2は、前記搬送ロール3を経由して巻取りロール5に巻き取られる。そして、搬送されている高分子長尺フィルム2の表面にイオンビーム6が照射されるように、イオンビーム発生電極7を配置する。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the film surface treatment apparatus of the present invention. Inside the
図2は、本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。イオンビーム発生電極7は高分子長尺フィルム2の搬送経路の任意の位置に設置して構わないが、図2のようにイオンビーム発生電極7を高分子長尺フィルム2の搬送経路の途中に設けた冷却ロール8に対向するように設置してもよい。このように冷却ロール8の表面に沿って搬送される高分子長尺フィルム2の表面にイオンビーム6が照射されるようにすれば、イオンビーム6の照射処理による高分子長尺フィルム2の温度上昇が抑制されて高分子長尺フィルム2が熱で変形したり破れたりといった恐れが軽減するため、より強いイオンビーム照射処理が可能となり、好ましい。また、高分子長尺フィルム2にイオンビーム6を照射すると表面へのイオンの付着や打ち込みにより高分子長尺フィルム2の電位が上昇するため、飛来するイオンが反発力を受けて処理効果が低下する可能性があるが、冷却ロール8に沿って搬送される高分子長尺フィルム2のようにイオンビーム処理面の反対面に導電性のものがあると、高分子長尺フィルム2の電位上昇が抑制されてイオンビーム照射処理の強度低下が防止できるという点からも、好ましい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the film surface treatment apparatus of the present invention. The ion
イオンビーム発生電極7としては任意の方式でイオンビーム6を発生可能な電極を選択することができるが、特にアノードレイヤー型と呼ばれるイオン源を用いることが好適である。図3にアノードレイヤー型イオン源の一般的な構成の外観図を示す。また図4にはアノードレイヤー型イオン源の一般的な構成の断面図を示す。アノードレイヤー型イオン源は、その前面に円周状あるいはレーストラック状のスリット9を備え、その内部にはスリット9の間隙に磁界を形成するための磁石10と、高電圧を印加できるアノード11を備える。アノードレイヤー型イオン源の内部に図示しないがガス供給源からガスを供給し、アノード11に高電圧を印加することにより、スリット9からイオンビームを照射することができる。アノードレイヤー型イオン源はその電極構造を直線状に長くすることができるため、幅が広く均一なイオンビームを発生させることができる。高分子長尺フィルム2の搬送方向とアノードレイヤー型イオン源の長手方向が直角になるように配置すれば、高分子長尺フィルム2を搬送することにより高分子長尺フィルム2の幅方向および搬送方向の全領域にわたり均一にイオンビーム6を照射することが可能となるため、好ましい。
As the ion
一般的にアノードレイヤー型イオン源などのイオンビーム発生電極7は、真空容器1内部の真空排気が完了して使用を開始する時に、まず数分から数十分程度のいわゆる慣らし放電を実施することにより、イオンビーム発生電極7の表面に付着していた異物や絶縁皮膜が除去されて清浄化し、異常放電が少なくなり安定したイオンビームの照射が可能となる。しかし、この慣らし放電の間に高分子長尺フィルム2が搬送されていないと、高分子長尺フィルム2の同一箇所にイオンビームが長時間照射されることにより熱ダメージを受け、高分子長尺フィルム2が切れてしまうという問題が発生する場合がある。それを避けるために慣らし放電中は高分子長尺フィルム2を低速搬送しておく必要があるが、慣らし放電部分はイオンビームが通常処理部よりも過剰に照射された部分であるため製品とならず、結果としてロスが生じてしまう。また高分子長尺フィルム2の慣らし放電部分の表面からは多量の低分子量物質が叩き出され、イオンビーム発生電極7の方向にも飛来して表面に付着し、電極が汚れてしまう。すなわち、電極表面の清浄化のための慣らし放電が逆に電極表面の汚れを招いてしまうという矛盾があった。
In general, the ion
そこで本発明では、真空容器1の内部を真空状態に保持したままで、前記イオンビーム6を前記高分子長尺フィルム2の表面に照射する状態と、前記イオンビーム6を前記高分子長尺フィルム2の表面以外に照射する状態とを切り替えることができるようにする機構を備える。この機構により、イオンビーム発生電極7の使用開始時における慣らし放電中にはイオンビーム6が高分子長尺フィルム2の表面に照射されないようにすることで、高分子長尺フィルム2の表面からの放出物による電極の汚れが防止できるため好ましい。また、慣らし放電中に高分子長尺フィルム2を低速搬送する必要もなくなり、高分子長尺フィルム2のロスも少なくなるため好ましい。さらに、真空容器1の内部を真空状態に保持したままイオンビーム6の高分子長尺フィルム2の表面への照射状態を切り替えることができるため、慣らし放電が終了した後は真空容器1を一旦大気導入して開放することなしに通常の加工状態に切り替えることができる。すなわち慣らし放電後における真空容器の大気解放と真空排気による時間的ロスを削減することができるため、好ましい。
Therefore, in the present invention, the state in which the inside of the
高分子長尺フィルム2の材質としては任意のものを用いることができ、例としてポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドなどをあげることができるがこれらに限定されるものではない。また高分子長尺フィルムの厚さも自由に選択することができる。
Any material can be used as the material of the polymer
前記イオンビーム6を前記高分子長尺フィルム2の表面に照射する状態と、前記イオンビーム6を前記高分子長尺フィルム2の表面以外に照射する状態を切り替えることができるようにする機構として、本発明では、図1および図2に示すように前記高分子長尺フィルム2と前記イオンビーム発生電極7の間に、開閉動作が可能であるシャッター板12を備える。このようなシャッター板12を備えれば、イオンビーム発生電極7の使用開始時における慣らし放電中には前記シャッター板12を閉じることにより簡単にイオンビーム6が高分子長尺フィルム2の表面に照射されないようにすることができるため、高分子長尺フィルム2の搬送を停止した状態でイオンビーム発生電極7の慣らし放電を行うことができるので好ましい。
As a mechanism for switching between a state in which the
また本発明では、前記シャッター板12が冷却機構を備えることが好ましい。図5は本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。前記シャッター板12を閉じた状態でイオンビーム発生電極7の慣らし放電を続けると、シャッター板12にはイオンビーム6が長時間照射され続けるため、高温となって変形したりする恐れがある。そこで、図5の例のようにシャッター板12が冷却機構13を備えていると、シャッター板12の熱による変形が防止できるため、好ましい。冷却機構13としては、図5に示すようにシャッター板12の表面に金属パイプを溶接などで接合しその中に冷却水などの冷媒を通す構造の他に、シャッター板12の内部に穴を開けて冷却水の流路を設けてその中に冷却水などの冷媒を通すものなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
In the present invention, the
また本発明では、前記シャッター板8における前記イオンビーム発生電極7側の面に、イオンビーム電流測定電極14を備えることが好ましい。図6は、本発明におけるシャッター板8におけるイオンビーム電流測定電極14の一例を示す概略図である。イオンビーム電流測定電極14を用いれば、イオンビーム発生電極7の慣らし放電中にイオンビーム6による電流量をモニタリングすることが可能となり、慣らし放電の完了良否判断やイオンビーム発生電極7の日々の運転状態管理に用いることができるので、好ましい。イオンビーム電流測定電極14の材質としては、電気伝導性が高く耐熱性も高いという点から金属を用いることが好ましく、ステンレス、銅、アルミニウム、などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。またイオンビーム電流測定電極14がイオンビーム発生電極7の長手方向に複数に分割されていると、イオンビーム発生電極7の長手方向に対するイオンビーム電流の強度分布を把握することができ、イオンビーム発生電極7の状態が悪くイオンビーム6が均一に発生していない時でも早期に発見することができるため、好ましい。この時、複数に分割されたイオンビーム電流測定電極14は、個々の電極に流入する電流を個別に測定できるように、個々の電極を電気的に絶縁して固定しておくことが好ましい。例えば図6のように、シャッター板12の上にセラミックスなどからなる電気抵抗の高い絶縁板15を取り付け、その上に複数に分割されたイオンビーム電流測定電極14を配置すれば、シャッター板12が金属であってもこのイオンビーム電流測定電極14を個々に電気的に絶縁して固定することができるため、好ましい。イオンビーム電流測定電極14に流入するイオンビーム電流は任意の方法で測定することが可能であるが、例えば図7に示すようにあるイオンビーム電流測定電極14に電線を接続して電流導入端子16から大気側の電流検出抵抗17の一端に接続し、電流検出抵抗17の他端をアースに接続して、電流検出抵抗17に流れる電流による電圧低下の量を電圧計により読み取ることで測定することが可能である。
In the present invention, the ion beam current measuring
図8および図9は、本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図である。イオンビーム6を高分子長尺フィルム2の表面に照射する状態と、イオンビーム6を高分子長尺フィルム2の表面以外に照射する状態を切り替えることができるようにする別の機構として、本発明では、図8および図9に示すようにイオンビーム発生電極7が高分子長尺フィルム2の幅方向に平行な回転軸を中心に回転可能であることが好ましい。イオンビーム発生電極7の慣らし放電時には、図9のようにイオンビーム発生電極7を回転させてイオンビーム6が高分子長尺フィルム2の表面以外に照射されるようにすれば、高分子長尺フィルム2からの放出物によるイオンビーム発生電極7の表面汚れが防止でき、また高分子長尺フィルム2の搬送を停止させてイオンビーム発生電極7の慣らし放電を行うことができるため、高分子長尺フィルム2の浪費を抑制可能であり、好ましい。イオンビーム発生電極7の慣らし放電が終了すれば、真空容器1内を真空状態に保持したままで図8のようにイオンビーム発生電極7からのイオンビーム6が高分子長尺フィルム2の表面に照射されるようにイオンビーム発生電極7を回転させる。このようにすることで、慣らし放電後における真空容器1の大気解放と真空排気による時間的ロスを生じることなく高分子長尺フィルムの表面処理を実施できるため、好ましい。
8 and 9 are schematic sectional views showing another example of the film surface treatment apparatus of the present invention. As another mechanism that enables switching between a state in which the surface of the polymer
また本発明では、イオンビーム6を高分子長尺フィルム2の表面以外に照射する状態において、前記イオンビーム6が照射されるイオンビーム照射壁18を備える。イオンビーム照射壁18がないと、イオンビーム6が真空容器1の内部で不用意に拡散し、真空容器1の内部の他の構成機器を損傷したり、装置内の堆積物から揮発物やパーティクルを発生させてイオンビーム発生電極7や高分子長尺フィルム2などを汚染してしまう恐れがある。そこでイオンビーム照射壁18を設けて、イオンビーム発生電極7の慣らし放電時にイオンビーム6を高分子長尺フィルム2の表面以外に照射させるときに、図9に示すようにイオンビーム6がイオンビーム照射壁18に照射されるようにすると、上記のようなイオンビーム6の不用意な拡散が防止できるため、好ましい。
Moreover, in this invention, in the state which irradiates the
また本発明では、前記イオンビーム照射壁18が冷却機構を備えることが好ましい。図10は本発明のフィルムの表面処理装置のさらに別の一例を示す概略断面図である。イオンビーム発生電極7の慣らし放電時には、前記イオンビーム照射壁18にイオンビーム6が長時間照射されるため、イオンビーム照射壁18の温度が上昇して変形したりアウトガスが発生したりする恐れがある。そこで、図10の例のようにイオンビーム照射壁18が冷却機構13を備えていると、イオンビーム照射壁18の熱による変形やアウトガスの発生などが防止できるため好ましい。冷却機構13としては図10に示すようにイオンビーム照射壁18の内部に冷却水を通水するための穴を開けて冷却水を流すことのほかに、冷却水を通した金属パイプをイオンビーム照射壁18の表面に溶接しておくことなどがあげられるが、これらに限定されるものではない。
In the present invention, it is preferable that the ion
本発明では、前記イオンビーム照射壁18における前記イオンビーム発生電極7側の面に、イオンビーム電流測定電極14を備えることが好ましい。図11は、本発明におけるイオンビーム照射壁18におけるイオンビーム電流測定電極14の一例を示す概略図である。イオンビーム電流測定電極14を用いれば、イオンビーム発生電極7の慣らし放電中にイオンビーム6による電流量をモニタリングすることができるので、慣らし放電の完了良否判断やイオンビーム発生電極7の日々の運転状態管理に用いることができるので、好ましい。イオンビーム電流測定電極14の材質としては、電気伝導性が高く耐熱性も高いという点から金属を用いることが好ましく、ステンレス、銅、アルミニウム、などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。またイオンビーム電流測定電極14がイオンビーム発生電極7の長手方向に複数に分割されていると、イオンビーム6の電極長手方向に対するイオンビーム電流の強度分布を把握することができ、イオンビーム発生電極7の状態が悪くイオンビームが均一に発生していない事態を早期に発見することができるため、好ましい。この時、複数に分割されたイオンビーム電流測定電極14は、個々の電極に流入する電流が個別に測定できるように、個々の電極を電気的に絶縁して設置しておくことが好ましい。例えば図11のように、複数に分割されたイオンビーム電流測定電極14をイオンビーム照射壁18から空間を隔てて、かつイオンビーム電流測定電極14同志についても空間を隔てて配置すれば、イオンビーム照射壁18が金属であっても個々のイオンビーム電流測定電極14を電気的に絶縁することができるため好ましい。イオンビーム電流測定電極14に流入するイオンビーム電流は任意の方法で測定することが可能であるが、例えば図12に示すようにあるイオンビーム電流測定電極14に電線を接続して電流導入端子16から大気側の電流検出抵抗17の一端に接続し、電流検出抵抗17の他端をアースに接続して、電流検出抵抗17に流れる電流による電圧低下の量を電圧計により読み取ることで測定することが可能である。
In the present invention, the ion beam current measuring
本発明では、イオンビームを高分子長尺フィルムの表面に照射した後に、引き続き前記表面に薄膜を形成することが好ましい。図13に本発明のフィルムの表面処理装置の別の一例を示す概略断面図を示す。薄膜形成機構19を、イオンビーム発生電極7における高分子長尺フィルム2の搬送方向の下流側に、冷却ロール8に対向させて設置しておけば、高分子長尺フィルム2にイオンビーム6が照射された後に引き続き薄膜を形成することができる。なお薄膜形成時には高分子長尺フィルム2が熱を受けて変形したり破断したりすることがあるため、薄膜形成機構は冷却ロール8に対向させて設置するのが好ましい。このような構成にすれば、イオンビーム6によって処理された高分子長尺フィルム2の表面が清浄でかつ処理による改質状態が確実に確保された状態で薄膜を形成することができるので、薄膜と高分子長尺フィルム表面との高い密着性が信頼性良く確保されるため、好ましい。また同一の真空容器1内でイオンビームによる表面処理と薄膜の形成が同時に行えることは、装置の占有面積を削減できたり、真空排気などの待機時間が短縮できる等のメリットがある。
In the present invention, it is preferable to continuously form a thin film on the surface of the polymer long film after irradiation with the ion beam. FIG. 13 is a schematic sectional view showing another example of the film surface treatment apparatus of the present invention. If the thin
前記薄膜の種類としては任意のものを選択することができるが、例としてアルミニウム、銅、ニッケル、亜鉛、銀などの金属、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化銅、窒化銅、NiCr、ITOなどの化合物などをあげることができる。 Any kind of thin film can be selected, but examples include metals such as aluminum, copper, nickel, zinc, silver, aluminum oxide, silicon oxide, zinc oxide, copper oxide, copper nitride, NiCr, ITO And the like.
薄膜形成機構19としては、真空中で薄膜を形成できる手法によるものであれば、蒸着、スパッタリング、CVD、イオンプレーティングなど任意のものを用いて構わない。
As the thin
なお図13の例は、イオンビーム照射処理を行う冷却ロール8とは別に薄膜を形成するために別途設けた冷却ロール8に薄膜形成機構を対向させて設置しているが、共通の冷却ロールを用いてイオンビーム照射処理と薄膜形成の両方を行っても構わない。
In the example of FIG. 13, the thin film forming mechanism is placed opposite to the
また本発明では、真空中で、イオンビーム発生電極により発生させたイオンビームを高分子長尺フィルムの表面に照射して、前記高分子長尺フィルムの表面を改質する表面処理方法において、前記イオンビームを前記高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態で前記イオンビーム発生電極を動作させた後、搬送されている前記高分子長尺フィルムの表面に前記イオンビームを照射する状態に切り替えて表面処理を行うことが好ましい。このような表面処理方法によれば、イオンビーム発生電極の慣らし放電時に高分子長尺フィルムの表面へイオンビームが照射されないため、高分子長尺フィルムからの放出物が発生せず、その放出物がイオンビーム発生電極に付着することもないため、イオンビーム発生電極の長時間安定放電が可能となり好ましい。また、イオンビーム発生電極の慣らし放電中に高分子長尺フィルムを搬送させておく必要がないため、フィルムのロスが低減でき生産コストが削減できるため好ましい。 In the present invention, in the surface treatment method for modifying the surface of the long polymer film by irradiating the surface of the long polymer film with an ion beam generated by an ion beam generating electrode in vacuum, After the ion beam generating electrode is operated in a state where the ion beam is irradiated on the surface other than the surface of the polymer long film, the state is switched to a state where the surface of the polymer long film being conveyed is irradiated with the ion beam. It is preferable to perform surface treatment. According to such a surface treatment method, since the ion beam is not irradiated onto the surface of the polymer long film during the break-in discharge of the ion beam generating electrode, the emission from the polymer long film is not generated. Does not adhere to the ion beam generating electrode, which makes it possible to stably discharge the ion beam generating electrode for a long time. Further, it is not necessary to transport a long polymer film during the break-in discharge of the ion beam generating electrode, which is preferable because the film loss can be reduced and the production cost can be reduced.
イオンビーム発生電極の慣らし放電においてイオンビームを高分子長尺フィルムの表面以外に照射する状態でイオンビーム発生電極を動作させる時間については、イオンビーム発生電極へ接続される電源の電流値が安定するまでの時間であれば任意の時間で構わないが、長時間放電安定性の観点から5分以上が好ましく、10分以上であることがより好ましい。慣らし放電の時間が5分未満であると、イオンビーム発生電極のクリーニング効果が十分でない場合が発生しがちであり、その後の長時間安定放電に対する信頼性が低下する場合が多くなり好ましくない。また、慣らし放電時における電源の電圧・電流・電力などの出力値は任意の値に設定してかまわないが、慣らし放電で確実に電極のクリーニング効果を発現させるという観点から、電圧または電力の出力設定値がイオンビーム照射電極の定格出力値の50%以上であることが好ましく、またより好ましくは70%以上である。 In the break-in discharge of the ion beam generating electrode, the current value of the power source connected to the ion beam generating electrode is stable with respect to the time for which the ion beam generating electrode is operated in a state where the ion beam is irradiated on the surface other than the surface of the polymer long film. However, it is preferably 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more from the viewpoint of long-term discharge stability. If the break-in time is less than 5 minutes, the cleaning effect of the ion beam generating electrode tends to be insufficient, and the reliability for the subsequent long-term stable discharge often decreases, which is not preferable. In addition, the output value of the power supply voltage, current, power, etc. during the break-in discharge may be set to any value, but from the viewpoint of ensuring the effect of cleaning the electrode by break-in discharge, the output of voltage or power The set value is preferably 50% or more of the rated output value of the ion beam irradiation electrode, and more preferably 70% or more.
イオンビーム照射電極の慣らし放電時間中には、イオンビーム照射電極からのイオンビームが照射されているシャッターやイオンビーム照射壁に設置したイオンビーム電流測定電極でイオンビーム電流量を測定しておくことが好ましい。イオンビーム電流量の測定値から、慣らし放電によるイオンビーム電極のクリーニング状態や電流値安定化状況、イオンビーム電流の電極長手方向の分布や電極の異常発生状態などを確認して、加工状況の管理に活用することができる。 During the break-in time of the ion beam irradiation electrode, measure the ion beam current amount with the ion beam current measurement electrode installed on the shutter irradiated with the ion beam from the ion beam irradiation electrode or the ion beam irradiation wall. Is preferred. Control the processing status by checking the ion beam electrode cleaning state and current value stabilization status, ion beam current distribution in the longitudinal direction of the electrode, and electrode abnormalities from the measured value of the ion beam current. It can be used for.
そして、イオンビーム照射電極の慣らし放電時間が終了すれば、高分子長尺フィルムの搬送を開始して、真空容器を真空に保った状態でイオンビームが高分子長尺フィルムの表面に照射される状態に切り替えればよい。このような手順によれば真空容器の大気解放や真空排気による時間のロスがなく好適である。 When the break-in time of the ion beam irradiation electrode is completed, the transport of the polymer long film is started, and the surface of the polymer long film is irradiated with the vacuum container kept in vacuum. What is necessary is just to switch to a state. According to such a procedure, there is no loss of time due to release of the vacuum vessel to the atmosphere or evacuation, which is preferable.
なお、本発明は、フィルムの表面処理装置に限らず、フィルムへの各種薄膜形成装置やフィルムへの各種薄膜形成方法に応用することができるが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。 The present invention can be applied not only to a film surface treatment apparatus but also to various thin film forming apparatuses for films and various thin film forming methods for films, but the application range is not limited thereto.
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not necessarily limited to these.
[実施例1(参考例)]
図2に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った結果を説明する。高分子長尺フィルム2として、長さ10000m、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ株式会社製、“ルミラー”(登録商標)P60)を使用した。イオンビーム発生電極7としてはアノードレイヤー型イオン源を適用した。真空容器1の真空排気が完了したのち、シャッター板12を閉めた状態でイオンビーム発生電極7の出力を定格電圧の75%に設定して、慣らし放電を15分間実施した。慣らし放電時間中は高分子長尺フィルム2は搬送せず停止させておいた。慣らし放電の終了後、高分子長尺フィルムを速度100m/minで搬送させ、シャッター板12を開いて高分子長尺フィルム2の表面にイオンビーム6を照射して表面処理を約100分間実施した。
[Example 1 (reference example) ]
The result of performing the surface treatment by ion beam of the polymer long film using the film surface treatment apparatus shown in FIG. 2 will be described. As the polymer
イオンビーム発生電極7に異常放電が発生した時は、イオンビーム6の発光が明滅するとともに、短絡により過大な電流が流れるためイオンビーム発生電極7に印加している電圧値が変動する。そこで、イオンビーム発生電極7のアノードへの印加電圧をデジタルオシロスコープ(横河電機株式会社製、DL1640)で測定し、測定電圧値が電源出力設定値の70%を下回った回数を異常放電発生回数としてカウントすることにより、イオンビーム発生電極7の放電安定性を定量化した。具体的には、高分子長尺フィルム2にイオンビーム6を照射している期間(慣らし放電期間は含まない)における異常放電発生回数を、高分子長尺フィルム2にイオンビーム6を照射した時間で除算することにより、単位時間当たりの異常放電発生回数を求めた。
When an abnormal discharge occurs in the ion
本実施例1での異常放電発生回数は0.5回/分と良好であった。 The number of occurrences of abnormal discharge in Example 1 was as good as 0.5 times / minute.
[実施例2(参考例)]
図5に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。冷却機構13として冷却水通水用金属パイプを適用し、金属製のシャッター板12に溶接して使用した。真空容器1の真空排気が完了したのち、シャッター板12を閉めた状態でイオンビーム発生電極7の出力を定格電圧の95%に設定して、慣らし放電を30分間実施した。それ以外は実施例1(参考例)と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。
[Example 2 (reference example) ]
Using the film surface treatment apparatus shown in FIG. 5, the surface treatment of the polymer long film with an ion beam was performed. A cooling water passage metal pipe was used as the
このようにイオンビーム発生電極7の出力が高い状態で比較的長い時間慣らし放電を実施した場合であっても、シャッター板12の変形等は見られず、シャッターの開閉動作もスムーズに実施できた。また慣らし放電中に搬送を停止させていた高分子長尺フィルム2についても特に異常は見られなかった。
As described above, even when the accelerating discharge was performed for a relatively long time with the output of the ion
[実施例3(参考例)]
図7に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。シャッター板12としては厚さ10mmのアルミ板を用い、図6に示すようにセラミックス製の厚さ5mmの絶縁板15を固定し、その上に幅30mm、長さ130mmの短冊状のイオンビーム電流測定電極14を100mmピッチで取り付けた。1kΩの電流検出抵抗17をすべてのイオンビーム電流測定電極14に接続した。それ以外は実施例1(参考例)と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。慣らし放電中に、電流検出抵抗17の電圧を測定することにより各イオンビーム電流測定電極14に流れ込む電流を測定したところ、1か所のみ全電流値の平均から40%以上低下している箇所が確認されたためイオンビーム発生電極を調査したところ、該当部分での磁石の磁場強度の低下が判明した。
[Example 3 (reference example) ]
Using a film surface treatment apparatus shown in FIG. 7, the surface treatment of the polymer long film with an ion beam was performed. As the
[実施例4]
図8および図9に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。真空容器1の真空排気が完了したのち、イオンビーム発生電極7をイオンビーム照射壁に向けた図9に示す状態で、イオンビーム発生電極7の出力を定格電圧の75%に設定して、慣らし放電を15分間実施した。慣らし放電時間中は高分子長尺フィルム2は搬送せず停止させておいた。慣らし放電の終了後、高分子長尺フィルムを速度100m/minで搬送させ、イオンビーム発生電極を回転させて高分子長尺フィルム2の表面にイオンビーム6が照射される図8の状態にして、表面処理を約100分間実施した。
[Example 4]
Using the film surface treatment apparatus shown in FIG. 8 and FIG. 9, the surface treatment of the long polymer film with an ion beam was performed. After the evacuation of the
この時、慣らし放電中にはイオンビームの真空容器内での拡散は発生しなかった。また本実施例での異常放電発生回数は0.6回/分と良好であった。 At this time, no diffusion of the ion beam in the vacuum vessel occurred during the break-in discharge. Further, the number of abnormal discharge occurrences in this example was as good as 0.6 times / minute.
[実施例5]
図10に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。冷却機構13として、イオンビーム照射壁18の内部に冷却水を通水するための穴を開けて冷却水を流した。真空容器1の真空排気が完了したのち、イオンビーム発生電極7をイオンビーム照射壁に向けた状態でイオンビーム発生電極7の出力を定格電圧の95%に設定して、慣らし放電を30分間実施した。それ以外は実施例4と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。
[Example 5]
Using a film surface treatment apparatus shown in FIG. 10, the surface treatment of the polymer long film with an ion beam was performed. As the
このようにイオンビーム発生電極7の出力が高い状態で比較的長い時間慣らし放電を実施した場合であっても、イオンビーム照射壁の変形や温度上昇等は見られず、慣らし放電中に搬送を停止させていた高分子長尺フィルム2についても特に異常は見られなかった。
In this way, even when the running-in discharge is carried out for a relatively long time with the output of the ion
[実施例6]
図12に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。イオンビーム電流測定電極として、幅30mm、長さ130mmの短冊状の板をイオンビーム照射壁から5mm離して100mmピッチで設置した。1kΩの電流検出抵抗17をすべてのイオンビーム電流測定電極14に接続した。それ以外は実施例4と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。慣らし放電中に、電流検出抵抗17の電圧を測定することにより各イオンビーム電流測定電極14に流れ込む電流を測定したところ、1か所のみ全電流値の平均から30%以上変動している箇所が確認されたためイオンビーム発生電極を調査したところ、該当部分での金属系異物の付着を発見した。異物を除去したところ、上記の電流変動は解消された。
[Example 6]
Using the film surface treatment apparatus shown in FIG. 12, the polymer long film was subjected to surface treatment with an ion beam. As an ion beam current measurement electrode, a strip-shaped plate having a width of 30 mm and a length of 130 mm was installed at a pitch of 100 mm, 5 mm away from the ion beam irradiation wall. A 1 kΩ
[比較例1]
図14に示すフィルムの表面処理装置を用いて、高分子長尺フィルムのイオンビームによる表面処理を行った。真空容器1の真空排気が完了したのち、高分子長尺フィルムを0.5m/sの速度で低速搬送させながら、イオンビーム発生電極7の出力を定格電圧の75%に設定して、慣らし放電を15分間実施した。それ以外は実施例1(参考例)と同様の方法でフィルムの表面処理を実施した。
[Comparative Example 1]
Using the film surface treatment apparatus shown in FIG. 14, the surface treatment of the polymer long film with an ion beam was performed. After the vacuum evacuation of the
実施例1(参考例)と同様の方法で異常放電発生回数を求めたところ、20回/分と発生回数が多く放電は明滅して不安定であった。表面処理の終了後にイオンビーム発生電極7の表面を観察したところ濃い茶色の膜状物質が多量に付着していた。また慣らし放電中に搬送させた450mの高分子長尺フィルムはイオンビーム処理が過剰であるため製品として使用できなかった。
When the number of occurrences of abnormal discharge was determined in the same manner as in Example 1 (Reference Example) , the number of occurrences was as high as 20 times / minute, and the discharge flickered and was unstable. When the surface of the ion
本発明は、蒸着フィルムの製造分野で利用価値が高い。 The present invention has a high utility value in the field of manufacturing a deposited film.
1 真空容器
2 高分子長尺フィルム
3 搬送ロール
4 巻出しロール
5 巻取りロール
6 イオンビーム
7 イオンビーム発生電極
8 冷却ロール
9 スリット
10 磁石
11 アノード
12 シャッター板
13 冷却機構
14 イオンビーム電流測定電極
15 絶縁板
16 電流導入端子
17 電流検出抵抗
18 イオンビーム照射壁
19 薄膜形成機構
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